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章国材 著

图书标签:

• 强对流天气
• 气象学
• 天气预报
• 气象灾害
• 雷暴
• 冰雹
• 短时强降水
• 数值预报
• 遥感
• 气象分析

出版社： 气象出版社

ISBN：9787502953287

版次：1

商品编码：10890895

包装：平装

开本：16开

出版时间：2011-11-01

用纸：胶版纸

页数：337

字数：557000

正文语种：中文，英文

内容简介

《强对流天气分析与预报》介绍了：中国强对流天气的气候特征、天气形势、常用的中短期客观预报方法和自动临近预报系统，讨论了龙卷风、冰雹、对流性大风、短历时强降水和雷电等的环境条件和预报指标以及如何利用天气雷达等资料分类识别这些强对流天气，还讨论了如何应用以上的知识和方法做强对流天气预报，并通过若干个例进行具体阐述。
《强对流天气分析与预报》可供从事强对流天气分析和预报业务、研究及管理人员参考。

目录

前言

第1章 中国强对流天气的气候特征
1.1 冰雹的气候特征
1.2 短历时强降水的气候特征
1.3 中国对流性（雷雨）大风的气候特征
1.4 中国雷电时空分布特征
1.5 中国强对流天气时空分布特征综合分析

第2章 强对流天气形势的分类
2.1 强对流天气形势
2.2 高空低槽型
2.3 高空冷涡型
2.4 西北气流型
2.5 副高边缘型
2.6 热带低值系统型
2.7 高压（脊）内部型／低层切变型

第3章 强对流天气环境条件
3.1 强对流天气分析中常用到的物理量
3.2 物理量诊断的思路
3.3 强对流天气与暴雨环境条件的差异
3.4 干对流大风的环境条件
3.5 冰雹的环境条件
3.6 局地短历时强降水的环境条件
3.7 湿对流的环境条件
3.8 混合对流的环境条件
3.9 龙卷风的环境条件
3.10 分类强对流天气环境条件的综合分析
3.11 对雷电有指示意义的物理量

第4章 强对流天气中短期预报方法
4.1 热力和动力预报指标的获取方法
4.2 配料法和指标叠套法
4.3 特型法
4.4 决策树预报方法
4.5 Bayes判别分析、Logistic回归判别和神经网络方法
4.6 指标加权集成法
4.7 聚类相似法
4.8 动力预报方法
4.9 强对流天气概率预报

第5章 强对流天气分类识别和临近预报
5.1 龙卷风的识别和临近预报
5.2 大冰雹识别和临近预报
5.3 对流性大风识别和临近预报
5.4 短历时强降水识别和临近预报
5.5 雷电识别和临近预报
5.6 强对流天气临近预报方法
5.7 强对流天气自动临近预报系统简介

第6章 强对流天气预报
6.1 强对流天气预报思路和预报技术流程
6.2 2009年6月3日河南东北部、5-6日江西北部对流性大风分析
6.3 2004年7月10日北京短历时强降雨、12日上海飑线大风分析
6.4 2009年6月14日河南省大范围冰雹天气特征综合分析
6.5 两次强龙卷过程的环境背景场和多普勒雷达资料的对比分析
6.6 2006年4月28日山东省对流性大风分析
6.7 2006年4月11日江西混合对流过程分析
6.8 2009年8月27日辽宁中部飑线阵风锋过程分析
6.9 2008年8月25日上海大暴雨的综合分析
6.10 2008年7月2日滇中暴雨的成因分析
6.11 2007年8月26日天津市突发性的局地大暴雨过程分析
6.12 四川盆地西部副高西北侧连续性暴雨成因分析
6.13 鄂东2007年7月27日强对流天气过程的成因分析
6.14 2008年8月14日石家庄市短历时强降雨分析
6.15 一次热带气旋外围飑线分析
6.16 天山北坡中部一次强对流天气分析
6.17 重庆开县雷击事件分析

参考文献

精彩书摘

4.1.2强对流天气动力因子的获取
满足以上环境条件的区域要比强对流天气出现的区域大得多，环境条件仅为强对流天气的出现提供了“潜势”，“潜势”转化成天气必须有动力抬升条件才能启动和维持对流，才有可能产生灾害性的大风、冰雹和强降水天气。
强对流天气形成的动力条件，第3章我们已经指出低层辐合和高层辐散从而形成较强的垂直运动是必要条件，其中以冰雹和混合过程所需要的风垂直切变和垂直上升运动最强，500hPa（600～400hPa）的垂直上升速度最大，可以超过0.5Pa/s。但是表征的辐散层既可以是200hPa也可以是250或300hPa（每次过程可能是不一样的），而且正散度中心不一定位于强对流区的上空，由于许多强对流过程都是倾斜对流过程，这种配置是合理的。因此，在选择动力物理量指标时，不能机械地用计算机点对点地普查，还应进行垂直环流的分析，只要能形成垂直环流就行。同样表征低层辐合的层次可以是925～700hPa的任何一层，极少数个例中的辐合层可能比700hPa还高。在五类过程中以冰雹和混合过程低层辐合、高层辐散最明显。
另外，水汽输送和辐合对强对流天气的产生也是必要的，但是表征的层次可以不一样，应当根据实际情况选择950、925、900、850hPa任何一层，南方有的个例925hPa反映好，有的个例850hPa反映更好一些；例如江西的4类过程，925～850hPa低层水汽辐合特征明显，但是各层在量值上差异不大，水汽辐合值在-1.5×10-r～-2.5×10-7g/（s.hPa'cm2）;4类过程中以925和850hPa的水汽辐合最大，其绝对值分别超过4.o×103和2.5×10_3g/（s'hPa'cm2）。北方可以选择850或700hPa，青藏高原地区自然应当选择500hPa，只要任何一层符合条件即可。
尽管张大林（1998）认为“即使我们有完善的初值，中尺度天气系统的可预报性仍是有限的。这是因我们所使用的数值微分方程是一套含有若干近似和假设的平均方程，许多次网格现象都是由经验作参数化。”但是，中尺度数值模式对于中尺度天气系统背景场的散度、水汽通量散度、垂直速度等动力学参数仍然有相当好的预报能力，我们仍然可以用上面提到的不稳定指数以及低层辐合、垂直上升运动、高层辐散等物理量的叠套做强对流天气的落区预报。
应当注意的是表征动力条件的物理量对于模式和计算物理量的网格距非常敏感，因此，用一种模式资料（例如NCEP/NCAR再分析资料）得到的动力物理量的阈值不能随意用于其他模式，只有正负值（辐合辐散、上升下沉运动）是可用的。一般的做法是用再分析资料进行诊断，筛选出好的物理量指标，然后用业务模式重新计算这些物“理量，统计分析得到的物理量阈值就可以用于预报了。当然，也可以直接用业务数值分析预报产品筛选预报因子，然后建立预报模型。但是，因为数值预报产品总是存在误差，用数值预报产品进行诊断可以得到一些有意义的结果，也有可能会出现误导。因为再分析资料可以当作实况使用，用它诊断并分析强对流天气形成条件则不会出现这种情况。当然，再分析资料也有质量问题，用它进行诊断分析也不可能完金揭露出强对流天气的形成条件，这是目前气象科技水平所限之故，应另当别论。
……

前言/序言

晴空万里下的暗流涌动：当代气象学前沿探索 内容简介： 本书汇集了近年来大气科学研究领域最引人注目的突破性进展，深入剖析了地球系统复杂性背后的精妙物理机制，旨在为气象学、地球物理学及相关交叉学科的研究人员、资深爱好者以及高年级学生提供一份全面、前沿且富有洞察力的参考读物。本书避开了常规天气学教材中对日常天气现象的详尽描述，转而聚焦于那些驱动地球气候系统长期演变、塑造区域乃至全球气候格局的深层、宏观动力学过程。 全书共分六大部分，约计三十余万字，结构严谨，逻辑清晰。 --- 第一部分：地球系统能量平衡与长波辐射传输 本部分着重探讨了驱动全球气候系统的核心——太阳辐射的接收、吸收、再分配与红外辐射的平衡问题。我们首先对当前地表与大气间能量收支模型的最新修正进行了详尽的梳理，特别是针对云层辐射效应（Cloud Radiative Forcing, CRF）的参数化方案进行了深入对比分析。 气候反馈机制的精细刻画： 研究不再满足于对水汽和冰雪反照率反馈的粗略估计。本书引入了先进的辐射传输模型（如RRTMG的最新迭代版本），详细阐述了气溶胶（Aerosols）通过直接散射和间接影响云物理过程，如何显著调制地表有效辐射平衡的复杂路径。特别是，针对平流层火山气溶胶的注入事件，我们运用观测数据和高分辨率气候模型模拟，重建了事件发生后五年内全球平均地表温度的非线性响应曲线，并量化了云凝结核（CCN）浓度变化对区域降水效率的潜在影响。 非绝热加热场的重构： 传统方法难以精确测定大气中潜热释放的垂直分布。本章引入了基于微波辐射探测和多角度卫星遥感反演的最新技术，展示了如何通过四维变分同化（4D-Var）技术，更精确地重构热带对流活动区域的垂直加热率廓线。这对于理解高空急流的形成和维持机制至关重要。 --- 第二部分：中尺度大气环流的非线性动力学 本部分将视角聚焦于从几公里到几百公里尺度的动力学过程，这些过程虽然短暂，却是影响区域气候变化和边界层活动的决定性因素。 山脉与地形的动力学效应： 我们深入探讨了地形对大气运动的强制作用，超越了简单的科里奥利力影响。书中详细分析了“山脉湍流波”（Mountain Wave Turbulence）的生成条件、传播机制及其能量耗散路径。通过数值模拟的案例研究，展示了大型山脉（如喜马拉雅山脉和安第斯山脉）如何通过产生“山脉尾流”（Mountain Wake）效应，显著改变下游数百公里范围内的风场结构和水汽输送路径，这与常规的涡旋理论模型存在显著差异。 海洋边界层和海陆风环流的耦合： 本章阐述了海气界面过程的精细化模拟。我们关注于湍流混合层中动量、热量和水分交换的参数化。一个重点案例研究是关于大型海湾地带（如孟加拉湾）的季风边界层演变，展示了在白天热力驱动和夜间辐射冷却驱动下，混合层高度的日变化如何调制近地表风速梯度，进而影响海上风力资源的长期稳定性预测。 --- 第三部分：ENSO与北大西洋涛动（NAO）的遥相关机制 本部分致力于解释跨越数千公里、影响季节乃至年度气候异常的遥相关现象。 ENSO的海洋热力学复杂性： 传统的“温跃层反馈”模型已不足以解释近年来ENSO事件频率和强度的变化。本书引入了“海洋能量物质汇集”（Ocean Heat Content Accumulation）的概念，分析了赤道太平洋深层温跃层的垂直结构变化，如何通过波浪的非线性频散机制，延迟或提前激发厄尔尼诺/拉尼娜事件。我们特别分析了中太平洋（El Niño Modoki）事件的独特动力学特征。 NAO的平流层耦合： 北大西洋涛动（NAO）被认为是影响西欧和北美冬季气候的主要模态。本章聚焦于NAO与平流层极涡的耦合机制。通过分析大型风暴轨道（Storm Track）的能量输运，我们论证了中纬度对流层顶的加热异常如何通过“准静止波”（Quasi-stationary Waves）向上传播，干扰平流层极地涡旋的强度和经向环流，从而对地面气压场产生可预测的滞后影响。 --- 第四部分：大气成分的痕量气体时空分布 本部分关注那些对气候和空气质量具有长远影响的微量物质。 平流层臭氧的再分配与化学： 我们详细考察了新一代化学输送模型（CTMs）对平流层臭氧损失和恢复速率的模拟精度。重点讨论了极地平流层云（PSCs）的微物理过程如何影响氯氟烃（CFCs）的活化效率，以及南极臭氧洞在不同温室气体排放情景下的恢复时间表。 生物地球化学循环与大气碳汇： 本章探讨了陆地生态系统（特别是热带雨林和北方森林）作为碳汇的吸收效率及其季节性变化。通过结合遥感叶面积指数（LAI）数据和地表通量观测塔（Eddy Covariance）的长期数据集，我们构建了区域尺度的碳交换不确定性评估框架，识别出土壤呼吸速率对中纬度地区夏季碳吸收能力的限制性作用。 --- 第五部分：云物理学与降水效率的参数化挑战 云层是气候模型中不确定性最大的组成部分。本部分深入探讨了云微物理过程的复杂性。 冰晶生成与霰粒的演化： 传统参数化方案往往将冰相过程简化处理。本书展示了基于细致的粒子谱演化（Spectral Bin Method）模拟结果，揭示了混合相云中过冷水滴、霰粒和冰晶之间相互作用的复杂反馈。这些细节对于准确模拟高纬度地区的云底高度和降雪量至关重要。 降水效率的湿对流调制： 我们分析了热带海洋性积云阵的组织化程度如何影响区域降水效率。当对流系统形成高度组织化的云系（如热带气旋的螺旋雨带）时，其水汽凝结的有效性远高于孤立的积云，这种“组织化增益”的量化是下一代数值天气预报模型亟待解决的问题。 --- 第六部分：极端事件的统计物理与可预测性边界 本部分从统计物理和信息论的角度审视极端天气事件的发生规律和预测极限。 重尾分布与极值理论： 我们应用珀金斯分布（Generalized Extreme Value, GEV）和基于非参数估计的极值理论，分析了全球热浪事件的回归分析。本书指出，对于某些特定区域，极端温度的概率分布正日益偏离正态分布，呈现出明显的“重尾”特征，这意味着传统基于历史平均值的风险评估已严重低估了未来极端事件的发生概率。 混沌、可预测性与集合预报的局限： 深入探讨了大气系统的内在混沌特性。通过对集合预报系统（Ensemble Forecasting System）中初始扰动的敏感性分析，我们量化了不同时间尺度上信息衰减的速度。结论强调，虽然动力学模型在短期内表现出色，但在超过两周的预测窗口，信息熵的快速增长决定了我们对特定天气事件精确预测能力的根本性限制。本书提供了如何通过贝叶斯模型平均来优化长期概率预报的最新策略。 --- 本书特色： 本书的价值在于其对前沿研究方法的采纳和对复杂系统论的深度应用。它拒绝了简单的因果叙事，而是通过对物理方程组的深入挖掘和对最新观测数据的交叉验证，呈现了一幅动态、多尺度、相互耦合的地球大气系统图景。对于有志于从事大气科学理论与应用研究的人士而言，本书是理解当前学术脉络、把握未来研究方向的必备参考书。

评分☆☆☆☆☆

我对气象学本身并没有太多的专业背景，但我对那些能够影响我们日常生活方方面面的科学，总是抱有极大的兴趣。强对流天气，尤其是它带来的极端性，比如突如其来的暴雨、破坏性的冰雹、肆虐的雷电，这些都直接关系到我们的生命财产安全。因此，我希望这本书能够提供一些关于如何应对这些天气的实用性指导。我希望它能告诉我，在强对流天气发生时，我们应该采取哪些安全措施？在不同的场景下，例如在室内、在户外、在驾车时，又应该如何进行有效的防护？我特别想了解，那些看似普通的积雨云，在什么时候会演变成危险的对流天气？是否有容易识别的迹象，可以帮助我们提前做出判断，并采取相应的规避措施？我希望这本书能用简单易懂的语言，解释清楚这些与我们的生活息息相关的信息，让我能够更好地保护自己和家人，从容应对可能出现的危险。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对自然界充满敬畏之心的人，我一直对那些能够深刻影响人类生活的天气现象感到着迷。强对流天气，以其突发性、破坏性和局地性，在我看来，是自然界最具有“爆发力”的一面。我希望这本书能够带领我深入了解这种力量的源头。我想知道，在大气层中，究竟是哪些因素的“碰撞”和“融合”，才会孕育出如此强大的天气系统？是温度的差异？湿度的变化？还是其他更加复杂的地气相互作用？我希望这本书能够用生动形象的语言，解释清楚这些形成机制，让我能够“看见”风暴是如何在云层中酝酿，闪电是如何在积雨云中积聚，冰雹又是如何在强烈的上升气流中形成的。我对那些能够直观展示天气过程的图示和案例非常期待，因为我常常觉得，理论知识只有与实际的视觉呈现相结合，才能真正地烙印在脑海里。这本书如果能像一个气象导游一样，带我走进这些宏伟而又危险的天气现象的内部，那就太棒了。

评分☆☆☆☆☆

这本书我早就听说了，一直想找机会好好看看。平时我就会关注一些天气预报，尤其是那种突发性的、影响比较大的天气，比如暴雨、冰雹、雷电这些。我一直觉得，天气预报虽然越来越精准，但对于那些突然冒出来的强对流天气，我们普通人还是缺乏一些深入的理解。很多时候，我们只能被动地接受预报，或者在天气突变时手足无措。我非常好奇，这本书能不能帮助我更好地理解这些“脾气不好”的天气，比如它们是怎么形成的，为什么会突然发生，又有哪些迹象可以提前捕捉到。我希望它能提供一些实用的分析方法，让我以后在面对这些天气时，能有更多的心理准备，甚至能做出一些更明智的应对。我平时也喜欢看一些科普类的读物，如果这本书在讲解理论的同时，也能穿插一些生动的案例，那就更好了。比如，历史上那些著名的强对流天气事件，它们是如何被预报的，又造成了什么样的影响，通过这些案例来学习，肯定会更加印象深刻。总的来说，我期待这本书能打开我认识强对流天气的一个新视角，让我不再仅仅是接收信息，而是能主动去分析和理解。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的期待，更多地是源于它在“预报”这个层面。虽然我不是专业的预报员，但我对气象预报的科学性和技术性一直充满好奇。我想了解，究竟是什么样的科学原理和模型，支撑着我们每天看到的天气预报？特别是对于强对流天气这种瞬息万变、局地性极强的现象，预报的难度可想而知。我希望这本书能够揭示一些预报背后的奥秘，比如，预报员们是如何分析各种气象数据，如何利用数值模型进行模拟，又是如何结合实际观测来做出最终的判断。我尤其感兴趣的是，对于那些突发的、范围较小的强对流天气，例如短时强降水或者局地雷暴，有没有什么特别的预报技巧或者早期预警的方法。我希望这本书能用相对易懂的方式，解释清楚这些复杂的科学概念，让我能对现代气象预报的能力有一个更清晰的认识。同时，我也想知道，在预报精度不断提高的同时，强对流天气的预报还面临着哪些挑战，以及未来可能的发展方向。这本书如果能提供一些前沿的预报技术或者理念，那就更让我欣喜了。

评分☆☆☆☆☆

我一直在寻找一本能够系统性地梳理强对流天气知识的书籍，并且希望它能在学术性和实用性之间找到一个很好的平衡点。我是一名气象爱好者，对与天气相关的各种现象都充满好奇，特别是那些具有显著的动力学和热力学过程的事件。我对这本书的期望是，它能够深入浅出地讲解强对流天气的形成机理，比如各种不稳定性能量的来源和释放方式，以及触发机制在其中的作用。同时，我也希望它能对不同类型的强对流天气，如雷暴、飑线、龙卷风等，进行详细的分类和描述，并分析它们各自的特点和可能产生的危害。在预报方面，我希望这本书能够介绍当前主流的数值预报模式在强对流天气预报中的应用，以及各种临近预报技术，例如雷达和卫星遥感技术的应用。此外，如果书中能够包含一些关于强对流天气监测和预警系统的介绍，以及一些典型案例的分析，那就更能满足我深入学习的需求了。我希望这本书能成为我进一步探索强对流天气世界的坚实基础。

评分☆☆☆☆☆

强对流是强迫对流的简称。由于外界加热或抬升作用造成流体温度的不均匀性所导致的流体对流运动。大气中的强迫对流以热对流最多。但气流过山，天气系统辐合所产生的抬升作用常常也可造成动力强迫对流

评分☆☆☆☆☆

强对流是强迫对流的简称。由于外界加热或抬升作用造成流体温度的不均匀性所导致的流体对流运动。大气中的强迫对流以热对流最多。但气流过山，天气系统辐合所产生的抬升作用常常也可造成动力强迫对流2013年1月中旬,美国印州部分地区遭受飑线 2013年1月中旬,美国印州部分地区遭受飑线

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正在看，有些地方还不懂，可能需要时间来消化

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强对流天气的影响非常大，时间短影响大， 章国材老师结合理论与实际，详细讲解了各类灾害性天气的预报方法。

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非常满意，五星

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书是想要的，市面上几乎找不到，京东给力。

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