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1961-2017年中国年代际桑拿天日数空间演变特征

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干旱区资源与环境 2019年第11期33卷 163-170页

作者：孔锋清华大学公共管理学院清华大学应急管理研究基地清华大学中国社会风险评估研究中心

全球变暖和快速城市化背景下极端高温热浪事件频发,尤其是以高温高湿为表征的桑拿天气,给经济发展和人民健康带来了严峻挑战。文中采用1961-2017年中国545个气象观测站点的日值最高气温和相对湿度数据,采用中国气象局中央气象台对桑拿... 详细信息

全球变暖和快速城市化背景下极端高温热浪事件频发,尤其是以高温高湿为表征的桑拿天气,给经济发展和人民健康带来了严峻挑战。文中采用1961-2017年中国545个气象观测站点的日值最高气温和相对湿度数据,采用中国气象局中央气象台对桑拿天定义的标准,从气候态、变化趋势和波动特征三方面研究了中国桑拿天日数空间演变特征。结果表明:1)中国气候态桑拿天日数具有明显的东南高-西北低的空间分异特征,且不同年代之间差异较小。2)中国桑拿天日数以胡焕庸线为界,西北变化趋势较小,东南变化趋势增减镶嵌。东南地区不同年代桑拿天日数变化趋势具有明显的区域和次区域特征,除1960年代外,其它年代均以增加趋势为主。相比1961-1990年,1991-2017年中国环渤海地区桑拿天日数具有明显的增加趋势。3)中国桑拿天日数波动特征具有三块式空间高低分布特征,东北至西南贯通带波动最大,东南次之,西北最小。不同年代桑拿天日数波动特征变化不大,且1990年前后波动特征也无明显差异。从采用气温和湿度两个指标研究桑拿天气,有助于科学认识极端高温热浪,深化对极端气候变化的认识。

关键词：桑拿天气变化趋势波动特征时空格局气候变化中国

浮尘气溶胶对沙漠大气边界层结构作用的昼夜差异

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干旱区研究 2022年第4期39卷 1017-1026页

作者：朱从祯赵天良孟露杨兴华何清买买提艾力·买买提依明杨婕朱燕吴昭烨南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心中国气象局气溶胶-云-降水重点实验室江苏南京210044 中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所新疆乌鲁木齐830002 山西师范大学地理科学学院山西太原030032

利用2016年7月塔克拉玛干沙漠腹地每日4次强化探空和地面气象观测数据,对比分析了夏季塔克拉玛干沙漠晴日和浮尘日的大气边界层结构变化及地表辐射收支差异,揭示了浮尘气溶胶对大气边界层结构影响作用的昼夜差异及作用机理。结果表明:(1... 详细信息

利用2016年7月塔克拉玛干沙漠腹地每日4次强化探空和地面气象观测数据,对比分析了夏季塔克拉玛干沙漠晴日和浮尘日的大气边界层结构变化及地表辐射收支差异,揭示了浮尘气溶胶对大气边界层结构影响作用的昼夜差异及作用机理。结果表明:(1)夜间晴日和浮尘日稳定边界层高度分别为270 m和360 m;晴日稳定边界层逆温强度达到3.1 K·(100m)^(-1),强于浮尘日的1.6 K·(100m)^(-1);白天晴日对流边界层高度接近3600 m,浮尘日仅达2700 m。(2)夜间浮尘气溶胶的向下长波辐射削弱了地表辐射冷却,抬升稳定边界层高度并减弱其稳定度。(3)白天晴日强的太阳短波净辐射加热沙漠地表,其强烈的感热作用形成了超高对流大气边界层;浮尘气溶胶明显减少了地表短波辐射和感热加热,降低了白天对流边界层高度。塔里木盆地独特的浮尘气溶胶辐射效应对沙漠地区大气边界层结构具有昼夜相反的影响。

关键词：塔克拉玛干沙漠大气边界层结构浮尘气溶胶辐射效应昼夜变化

新疆塔城地区极端气温变化特征及其影响因子分析

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干旱区地理 2021年第2期44卷 346-359页

作者：高婧李胜楠井立红毛炜峄井立军中亚大气科学研究中心新疆乌鲁木齐830002 沙湾县气象局新疆沙湾832100 额敏县气象局新疆额敏834600 塔城地区气象局新疆塔城834700 中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所新疆乌鲁木齐830002

利用塔城地区7个国家气象观测站1961—2018年逐日气温资料,选用国际通用的10个极端气温指数,分析塔城地区极端气温的时空变化特征及其影响因子。结果表明:(1)塔城地区极端气温指数暖化趋势明显,最低气温极低值以0.97℃·(10a)^(-1)的倾... 详细信息

利用塔城地区7个国家气象观测站1961—2018年逐日气温资料,选用国际通用的10个极端气温指数,分析塔城地区极端气温的时空变化特征及其影响因子。结果表明:(1)塔城地区极端气温指数暖化趋势明显,最低气温极低值以0.97℃·(10a)^(-1)的倾向率显著升高,最高气温极高值以0.09℃·(10a)^(-1)的倾向率不显著升高;冷昼、冷夜、霜冻、冰冻日数分别以1.75、5.24、4.07、1.84 d·(10a)^(-1)的趋势减少,暖昼、暖夜、夏季、热夜日数分别以1.79、5.89、2.18、2.08 d·(10a)^(-1)的趋势显著增加;选取的10个极端气温指数未来变化趋势均与过去58 a趋势相同,且持续性较强。(2)冷指数与暖指数变幅表现出明显的不对称性,最低气温极低值变幅大于最高气温极高值,夜指数的变幅大于昼指数;大部分极端气温指数表现为地区北部的变暖幅度大于地区南部。(3)最低气温极低值、冷昼、冷夜在20世纪80年代初期发生暖突变;暖昼、暖夜、夏季、热夜、霜冻在90年代中期发生暖突变。(4)整体上来看,大气环流变化对冷指数的影响高于暖指数,其中冷昼、冷夜、霜冻、冰冻日数与冬季北半球、亚洲极涡面积指数正相关,与太平洋、北美、大西洋欧洲区极涡面积及欧亚、亚洲经向环流指数正相关,与欧亚、亚洲纬向环流、西藏高原指数负相关;暖昼、暖夜、夏季、热夜日数与夏季北半球、西太平洋副热带高压面积及西藏高原指数正相关。(5)冷、暖指数受大西洋、热带太平洋地区海表温度变化的影响存在差异;夜指数比昼指数对海表温度的响应更明显。

关键词：极端气温事件变化特征环流指数海表温度新疆塔城

基于高光谱数据季相特征的山地草甸植被分类识别

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光谱学与光谱分析 2022年第6期42卷 1939-1947页

作者：郑奕王瑶刘艳中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所新疆乌鲁木齐830002 中亚大气科学研究中心新疆乌鲁木齐830002 新疆树木年轮生态实验室新疆乌鲁木齐830002

新疆天山北坡山地草甸是天山山区草地生产力最高的草地类型,草地退化情况较为严重。对草地植被进行分类与识别,监测草地生态系统本底状况,可以快速、准确、有效的评价草地退化动态与程度,是进行生态重建的关键。为了探索适合草地植被的... 详细信息

新疆天山北坡山地草甸是天山山区草地生产力最高的草地类型,草地退化情况较为严重。对草地植被进行分类与识别,监测草地生态系统本底状况,可以快速、准确、有效的评价草地退化动态与程度,是进行生态重建的关键。为了探索适合草地植被的分类方法,选择天山北坡中段山地草甸植被作为研究对象,利用高光谱成像光谱仪(SOC710VP)获取了典型植被多季相(4个关键生育期)的原始反射光谱数据,通过多项式卷积平滑(S-G)及最小噪声分离(MNF)变换对光谱数据进行平滑去噪及降维处理,分别采用支持向量机(SVM)、BP人工神经网络(BP-ANN)及波谱角填图(SAM)三种方法建立分类模型,并对分类结果进行了对比分析。结果表明:使用S-G滤波及MNF变换预处理方法可以有效的对草地植被高光谱数据进行降维除噪,获得较平滑的光谱曲线,减少了数据的冗余程度并缩短了分类时间。不同季相山地草甸植被的“绿峰”、“红谷”及“红边”等参数差异较大,在植被生长旺盛期(4月-5月)的光谱曲线特征比黄枯期的光谱曲线特征更容易区分,这个时期分类精度较高。SVM分类模型在返青期(4月)和分蘖(枝)期(5月)总体分类精度均超过了90%,Kappa系数也超过了0.9;利用SVM方法进行分类时,在植物生长旺盛期(4月-5月)Polynomial核函数分类精度较高,植物成熟期(6月-9月)径向基核(RBF)函数分类精度较高。BP-ANN在分蘖(枝)期分类精度较高,总体分类精度为91.07%,Kappa系数为0.89,其他时期分类效果一般,虽然在MNF变换降维后能极大的缩短数据处理时间,但分类时间还是较SVM时间要长。SAM分类速度最快,但在各生育期的分类精度都较低,最高值为分蘖(枝)期的总体分类精度77.80%,Kappa系数为0.73。因此,利用Polynomial核函数的SVM分类模型适合对山地草甸植被进行分类识别,分类结果类别完整,准确度高,误分、错分现象相对较少,相比BP-ANN及SAM等高光谱数据分类方法具有较大的优势。

关键词：高光谱数据多季相山地草甸分类识别

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吐鲁番迁站前后气温和风速差值精细化分析

干旱区地理 2021年第4期44卷 914-922页

作者：胡义成宁金鸽刘卫平王秋香刘叶钟海英新疆气象信息中心新疆乌鲁木齐830002 中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所新疆乌鲁木齐830002 新疆气象局新疆乌鲁木齐830002 吐鲁番气象局新疆吐鲁番838007

选取吐鲁番新旧站2017年逐小时气温、风速对比观测资料计算小时差值并进行分级;同时选择1988—2018年逐月平均气温、风速做t检验。结果表明:(1)吐鲁番新旧站气温和风速差值均为偏态分布,多数为正且差值分布较分散,仅40.7%的气温差值在-1... 详细信息

选取吐鲁番新旧站2017年逐小时气温、风速对比观测资料计算小时差值并进行分级;同时选择1988—2018年逐月平均气温、风速做t检验。结果表明:(1)吐鲁番新旧站气温和风速差值均为偏态分布,多数为正且差值分布较分散,仅40.7%的气温差值在-1℃<△T<1℃之间,32.1%的气温差值在±2℃之外;46%的风速差值在-1 m·s^(-1)<△S<1 m·s^(-1)之间,21.4%的风速差值在±2 m·s^(-1)之外。(2)气温负差值多发生在白天11:00—18:00,冷季10月—次年5月负差值略大,平均负差值最低可达-1.5℃。气温正差值多发生在18:00—次日11:00之间,差值较大值(△T≥2℃)主要发生在暖季4—11月,逐时平均气温差值最高可达5℃;正是因为暖季夜晚新旧站气温差值较大,造成2016年吐鲁番迁站时春、夏、秋季3—11月月平均气温出现断点(通过P<0.01的显著性t检验)。(3)与同处干旱区的阿克苏站比较发现,下垫面及其观测环境对气温的影响是导致这种结果的根本原因。风速正差值△S≥1 m·s^(-1)多发生在暖季3—9月;风速差值较小值(-1 m·s^(-1)<△S<1 m·s^(-1))在冷季(10—12月和1—3月)比例较多。t检验显示(P<0.01),2016年迁站各月平均风速均出现了断点。

关键词：气温风速差值对比分析吐鲁番

1.5℃温控目标背景下地球工程对中国不同区域气温影响的预估研究

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长江流域资源与环境 2020年第2期29卷 511-525页

作者：孔锋清华大学公共管理学院北京100084 清华大学应急管理研究基地北京100084 中国气象局气象干部培训学院北京100081

基于BNU-ESM模式的地球工程(G4实验)和非地球工程(RCP4.5)情景下的2010~2099年中国日值平均气温数据,采用多种数理统计方法,诊断地球工程实施对中国不同区域气温变化的影响。结果表明:(1)2010~2099年两种情景下中国不同区域的年平均气... 详细信息

基于BNU-ESM模式的地球工程(G4实验)和非地球工程(RCP4.5)情景下的2010~2099年中国日值平均气温数据,采用多种数理统计方法,诊断地球工程实施对中国不同区域气温变化的影响。结果表明:(1)2010~2099年两种情景下中国不同区域的年平均气温均呈增加趋势。地球工程实施的2020~2069年,地球工程有效降低了中国不同区域年平均气温的增加趋势。(2)地球工程实施的2020~2069年,中国多数地区的年平均气温降温幅度超过了1.0℃,对《巴黎协定》制定的1.5℃温控目标的实现具有积极推动作用。且地球工程实施结束后的2070~2099年中国不同区域的气温并未出现报复性反弹。(3)2010~2099年两种情景下的中国不同区域年平均气温均发生了突变。地球工程的实施使得中国绝大多数地区的气温突变推迟了11~19 a。(4)基于交叉小波变换的中国不同区域年平均气温序列的高能量波谱区振荡表明,两种情景下的高频年均气温在1~4 a尺度上存在反位相关系,表明地球工程短期内改变了气温变化方向。基于小波相干的中国不同区域年平均气温序列的低能量波谱区振荡表明,地球工程并未从根本改变气温长期变化趋势。

关键词：地球工程气候变暖温控目标 Mann-Kendall突变检验交叉小波变换与小波相干

我国新疆北部地区夏季极端降水事件的特征分析

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冰川冻土 2020年第2期42卷 598-608页

作者：周雅蔓赵勇刘晶新疆维吾尔自治区气象台新疆乌鲁木齐830002 成都信息工程大学大气科学学院四川成都610225 中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所新疆乌鲁木齐830002 中亚大气科学研究中心新疆乌鲁木齐830002

基于1961-2017年6-8月新疆北部47个观测站点的逐日降水资料,根据百分位法定义不同站点的夏季极端降水阈值,分析了新疆北部地区夏季极端降水事件和最大日降水的时空分布特征、贡献率及其与海拔的关系。结果表明:新疆北部地区夏季极端降... 详细信息

基于1961-2017年6-8月新疆北部47个观测站点的逐日降水资料,根据百分位法定义不同站点的夏季极端降水阈值,分析了新疆北部地区夏季极端降水事件和最大日降水的时空分布特征、贡献率及其与海拔的关系。结果表明:新疆北部地区夏季极端降水事件和最大日降水量的各个特征量分布存在明显的时空差异,空间上夏季极端降水事件、最大日降水量表现为山区高、盆地低的特点,在海拔2 000m左右存在一个最大降水带;夏季极端降水事件和最大日降水量呈增多、增强的趋势,并从20世纪90年代前后开始有明显的增加。夏季极端降水事件主要以单日为主,夏季极端降水贡献随时间呈缓慢增加的趋势,而夏季极端降水过程贡献和最大日降水贡献随时间变化呈下降趋势。

关键词：极端降水最大日降水时空分布海拔新疆北部

近30年伊宁县气候变化规律及其对冰葡萄种植可行性的影响

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江苏农业科学 2021年第15期49卷 136-142页

作者：黄娟刘纪疆高明华王森中亚大气科学研究中心新疆乌鲁木齐830002 新疆农业气象台新疆乌鲁木齐830002 伊犁州气象局农业气象服务中心新疆伊宁835000

通过分析新疆伊宁县1987-2017年的平均气温、最高气温、最低气温、相对湿度、日照时数等气象要素的年际变化特征,结合主要农业气象灾害,运用Mann-Kendall突变检验法综合分析伊宁县冰葡萄种植的农业气象条件。结果表明:(1)1987-2017年30... 详细信息

通过分析新疆伊宁县1987-2017年的平均气温、最高气温、最低气温、相对湿度、日照时数等气象要素的年际变化特征,结合主要农业气象灾害,运用Mann-Kendall突变检验法综合分析伊宁县冰葡萄种植的农业气象条件。结果表明:(1)1987-2017年30年间伊宁县的年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温分别为10.2、16.6、4.7℃,气温的突变现象大多发生在1998年前后,随年份的增长整体呈上升趋势;热量条件充足,有利于冰葡萄糖分积累,提高品质和产量;(2)日照时数多年平均值、年均日照时数及年平均相对湿度分别为2748.6 h、7.5 h、61%,能够满足冰葡萄生长所需光照水分条件;(3)伊宁县稳定通过10℃积温的多年平均值为3559.1℃·d,稳定通过10℃日数为182 d,无霜期为166 d,降水量为378.0 mm;1996-1999年及2017年气象条件对葡萄产量为负影响,其他年份均为正影响,2009、2014、2015年气象产量值高,平均最低气温、相对湿度及日照时数值低,白天高温有利于光合作用,有机质积累较多;夜间低温,呼吸作用较弱,降低有机物消耗,有利于糖分的积累。除霜冻、大风对冰葡萄生长略有影响,需采取适当防冻措施外,整体气候环境良好,符合冰葡萄生长适宜条件,建议产业化发展。

关键词：伊宁县气候变化规律小气候冰葡萄种植可行性影响

库尔勒市2015年两次冰雹天气成因及雷达回波特征对比分析

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干旱区地理 2019年第4期42卷 753-761页

作者：彭军汤达章周雪英南京信息工程大学大气科学学院江苏南京210044 新疆巴州气象局新疆库尔勒841001

利用常规探测资料、库尔勒多普勒天气雷达、风云2E静止卫星以及NCEP/NCAR提供的0.5°×0.5°再分析资料,对2015年发生在库尔勒市的两次冰雹天气从天气形势、环境背景及强对流云团结构等方面进行了成因分析,并重点对比了雷达回波特征。... 详细信息

利用常规探测资料、库尔勒多普勒天气雷达、风云2E静止卫星以及NCEP/NCAR提供的0.5°×0.5°再分析资料,对2015年发生在库尔勒市的两次冰雹天气从天气形势、环境背景及强对流云团结构等方面进行了成因分析,并重点对比了雷达回波特征。结果表明:4月17日冰雹天气为弱短波槽影响,系统浅薄,6月1日为低涡降雹,系统深厚。两次冰雹共性特征很多:在冰雹发生前,有强的垂直风切变,0℃层和-20℃层高度适宜且之间伴有浅薄的饱和湿层。通过塔里木盆地东南缘水汽的输送,云团在天山南麓及切变线附近合并降雹是这两次冰雹最突出的特征。雷达图中冰雹云发展中强回波中心值>55 dBz,配合有逆风区,存在明显的回波悬垂和弱回波区,强的垂直风切变是其发展和维持的主要原因。冰雹云形成于云顶亮温<-50℃的冷云盖东南边缘的云团合并处附近,并且主要沿中低层平均风方向移动。

关键词：冰雹触发机制雷达特征 VWP