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基于广义相加模型的广东省典型城市臭氧浓度气象影响因素分析

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环境科学 2024年

作者：李婷苑汤静沈劲陈靖扬龚宇广州市气候与农业气象中心广东省生态环境监测中心国家环境保护区域空气质量监测重点实验室广东省环境保护大气二次污染研究重点实验室广东省生态气象中心(珠三角环境气象预报预警中心) 广东省南岭森林大气环境与碳中和野外科学观测研究站

基于2015～2020年广东省地面观测资料和再分析资料，分析广东省和四个典型城市臭氧(O3)浓度变化特征，并利用广义相加模型(GAM)探讨了不同季节气象要素对不同城市臭氧日最大8h滑动平均(O3＿8h)浓度的影响。结果表明：①2015～2019年广东... 详细信息

基于2015～2020年广东省地面观测资料和再分析资料，分析广东省和四个典型城市臭氧(O3)浓度变化特征，并利用广义相加模型(GAM)探讨了不同季节气象要素对不同城市臭氧日最大8h滑动平均(O3＿8h)浓度的影响。结果表明：①2015～2019年广东省O3＿8h浓度明显上升，2020年略有下降。广东省秋季O3＿8h浓度和污染总天数明显高于其他季节，4个典型城市呈现不同的季节变化特征：广州夏秋季最高，河源春夏季最高，揭阳春秋季最高，茂名秋季最高。②回归模型对O3＿8h浓度变化具有良好的拟合能力，季节模型整体上优于全年模型。不同城市不同季节最优模型拟合结果存在较大差异，最优模型调整判定系数R2介于0.52～0.83之间，方差解释率(IRV)介于55.5%～86.9%之间。③不同城市不同季节对O3＿8h浓度变化具有显著影响的气象因子存在明显差异，所有气象因子均进入重要性排名前3。相对湿度是影响各城市O3＿8h浓度变化最重要的气象因子，其次为经向风速。当相对湿度>45%时，O3＿8h浓度随相对湿度增大而降低；当风速>2 m·s-1时O3浓度较高，说明存在污染输送现象，提示区域联防联控的重要性。

关键词：广东省典型城市臭氧(O ) 气象影响广义相加模型(GAM)

基于深度学习和时空关联建模的降水数据地形订正方法

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太原理工大学学报 2024年第4期55卷 734-742页

作者：吴雪峰陈逸智王昌栋黄栋华南农业大学数学与信息学院广州510642 广东省气象数据中心广州510610 中山大学计算机学院广州510006

【目的】如何基于地形因素对降水数据进行误差订正(简称“地形订正”)是气象大数据研究的一个重要问题。但是,现有的降水数据地形订正方法存在两方面局限性:一是现有方法大多基于数据统计或传统机器学习而设计,未能拓展至特征学习能力... 详细信息

【目的】如何基于地形因素对降水数据进行误差订正(简称“地形订正”)是气象大数据研究的一个重要问题。但是,现有的降水数据地形订正方法存在两方面局限性:一是现有方法大多基于数据统计或传统机器学习而设计,未能拓展至特征学习能力更强的深度学习模型;二是现有方法亦未能结合气象数据的时间与空间关联信息以提升订正效果。【方法】提出一种基于深度学习与时空关联建模的降水数据地形订正方法。该方法首先对广东省降水数据和多源地形信息作预处理,结合经纬度进行对齐与编码,以构建相应的数据矩阵。进而结合各个格点的空间和时间邻域下的降水与地形数据进行多源时空信息建模,并结合降采样策略以缓解降水格点与非降水格点的数据不平衡性,最后构建深度神经网络进行回归订正。实验在广东省逾4000个气象观测站点、逾15万气象格点的真实气象数据上进行。【结果】实验结果验证了时空关联建模策略对提升降水订正效果的显著作用以及所提出方法相比于其他对比方法的性能优势。

关键词：气象大数据深度学习降水量地形订正时空信息

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南海台风模式对台风利奇马快速增强预报能力研究

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气象 2024年第5期50卷 532-546页

作者：黄燕燕陈子通冯业荣张艳霞徐道生郑彬靳卫卫中国气象局广州热带海洋气象研究所/区域数值天气预报重点实验室广州510640 中海油能源发展股份有限公司安全环保分公司天津300452

针对台风利奇马(1909),分析中国气象局南海台风模式(CMA-TRAMS)和欧洲中期天气预报中心高分辨率模式(HRES)对台风快速增强的业务预报情况,并基于CMA-TRAMS,从水平分辨率、初始场和边界条件、物理参数化方案等角度设计并开展数值敏感性... 详细信息

针对台风利奇马(1909),分析中国气象局南海台风模式(CMA-TRAMS)和欧洲中期天气预报中心高分辨率模式(HRES)对台风快速增强的业务预报情况,并基于CMA-TRAMS,从水平分辨率、初始场和边界条件、物理参数化方案等角度设计并开展数值敏感性试验。CMA-TRAMS和HRES对“利奇马”增强具有一定预报能力,但对快速增强的速度预报明显低于实况,均不能满足24 h和12 h快速增强标准,可达到6 h快速增强标准。CMA-TRAMS采用3 km分辨率对“利奇马”移动路径和强度变化的预报效果优于9 km分辨率,但未改进快速增强预报效果;采用3 km嵌套9 km的方案,模式对台风快速增强的预报效果明显提升。采用MRF边界层参数化方案对台风路径、强度、快速增强的预报效果总体优于YSU方案。海温参数化结合32层垂直分辨率的初始场和边界条件的方案明显提高了快速增强预报效果,预报快速增强的频次、增强的最大速度更接近实况。分析表明,海温参数化方案使海气温差增大,在短时间内对大气、海洋之间的热量输送和交换有明显影响,海洋向大气输送的感热通量和台风内核区的潜热通量加强使内核更暖湿、气压负倾向增大,是预报效果改进的主要原因。

关键词：台风快速增强可预报性 CMA-TRAMS 数值模拟海温参数化方案

1960—2019年中国水稻气候生长期水热资源变化趋势及其归因分析

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浙江农业学报 2024年

作者：徐金勤邱新法朱平肖潇江苏省农业气象重点实验室(南京信息工程大学) 广东省气象服务中心南京信息工程大学生态与应用气象学院武汉区域气候中心

基于界限温度法确定水稻气候生长期指标，对比分析了1960—2019年间我国6个水稻种植的主要农业区(东北平原区、黄淮海平原区、四川盆地及周边地区、长江中下游地区、云贵高原区和华南区)的水稻气候生长期及期间水热资源的变化特征，定... 详细信息

基于界限温度法确定水稻气候生长期指标，对比分析了1960—2019年间我国6个水稻种植的主要农业区(东北平原区、黄淮海平原区、四川盆地及周边地区、长江中下游地区、云贵高原区和华南区)的水稻气候生长期及期间水热资源的变化特征，定量评价了主要气候因子对于水稻气候生长期间积温和湿润指数变化的具体贡献。结果表明：1960—2019年间，研究区内水稻适播期均显著(P<0.05)提前(-0.08～-0.30 d·a-1)、适收期推迟(0.04～0.20 d·a-1)，气候生长期显著延长(0.1～0.5 d·a-1)。水稻气候生长期间积温显著增加，湿润指数下降，水热资源变化类型普遍为暖干型。在6个农业区内，水稻气候生长期间积温的显著增加均由水稻气候生长期间持续日数的增加主导。除黄淮海平原区内水稻气候生长期间湿润指数的降低由降水量减少主导外，其他农业区内水稻气候生长期间湿润指数的降低均由潜在蒸散量的显著增加主导。未来，应当重视水稻气候生长期间持续日数和潜在蒸散量显著增加对水稻生产的影响。

关键词：气候变暖水稻气候生长期水热资源变化

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藏东南墨脱地区降水特征分析

气象 2024年第3期50卷 303-317页

作者：李冉王改利张永华郭在华南京信息工程大学大气物理学院南京210044 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 墨脱国家气候观象台墨脱860700 广东省气象服务中心广州510080 成都信息工程大学成都610225

墨脱位于藏东南雅鲁藏布大峡谷水汽通道入口处,是青藏高原年降水量最多的地区。本研究使用墨脱云降水综合观测试验以来三年(2019—2021年)的自动雨量计数据,分析了墨脱降水的月变化和日变化特征。然后基于同址的降水天气现象仪和X波段... 详细信息

墨脱位于藏东南雅鲁藏布大峡谷水汽通道入口处,是青藏高原年降水量最多的地区。本研究使用墨脱云降水综合观测试验以来三年(2019—2021年)的自动雨量计数据,分析了墨脱降水的月变化和日变化特征。然后基于同址的降水天气现象仪和X波段双偏振相控阵雷达观测数据,探究墨脱两次强降水过程的发展演变特征。结果表明:从统计结果来看,墨脱降水天数超过全年的70%,以降水率局地短时强对流降水过程,雨滴谱分布更宽,雨滴浓度更高,直径大于2 mm的雨滴对降水量的贡献最大,雷达反射率因子超过45 dBz,风暴的后向传播形成“列车效应”。

关键词：藏东南降水现象仪 X波段双偏振相控阵雷达降水特征演变特征

Python在江门雷电监测预警可视化平台开发中的应用

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陕西气象 2024年第1期 77-82页

作者：徐碧裕徐加民叶朗明徐浩彬江门市气象局广东江门529030 新会区气象局广东新会529100

通过搭建WAMP(Windows+Apache+MySQL+PHP)环境获取实时闪电定位数据和电场强度资料,基于Python语言的NumPy,Pandas,Matplotlib以及Cartopy等模块,实现了多种雷电监测预警产品的可视化。以2017年7月20日江门一次雷电过程可视化平台监测为... 详细信息

通过搭建WAMP(Windows+Apache+MySQL+PHP)环境获取实时闪电定位数据和电场强度资料,基于Python语言的NumPy,Pandas,Matplotlib以及Cartopy等模块,实现了多种雷电监测预警产品的可视化。以2017年7月20日江门一次雷电过程可视化平台监测为例,介绍了Python雷电监测预警可视化平台的开发原理及各类雷电监测预警产品。基于Python的实时雷电监测预警可视化平台借助Windows下dos批处理命令和任务计划程序,以及新浪云云应用服务器(Sina App Engine)的Storage存储服务,实现了各类雷电监测产品的实时自动更新。该平台具有实时、简洁和轻量化特点,适合公众及专业气象用户使用,具有一定的业务推广应用价值。

关键词： Python 可视化雷电监测预警闪电电场强度

国内南方设施塑料大棚内水培生菜生长模型研究

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中国农学通报 2024年第16期40卷 49-56页

作者：朱怀卫何博翰郑泽华王广伦梁欢庆广东省生态气象中心广州510640 上海市青浦区气象局上海201700 广东省农业气象试验站广东佛山528225 广东海洋大学海洋与气象学院广东湛江524088

为优化南方地区设施塑料大棚内水培生菜数字化生产管理措施,于2021年11月-2022年2月以‘意大利生菜’为供试材料,在广东省农业气象试验站设施大棚内分批开展水培种植试验,测定大棚环境指标和生菜生长数据,分别以有效积温(EAT)和累积辐热... 详细信息

为优化南方地区设施塑料大棚内水培生菜数字化生产管理措施,于2021年11月-2022年2月以‘意大利生菜’为供试材料,在广东省农业气象试验站设施大棚内分批开展水培种植试验,测定大棚环境指标和生菜生长数据,分别以有效积温(EAT)和累积辐热积(TEP)2个农业气象指标构建模型预测水培生菜生长指标,使用试验采样数据对模型做检验。结果表明:(1)用EAT构建模型预测水培生菜叶片数、单株叶面积、叶片鲜重和叶片干重,预测值与实测值决定系数依次为0.911、0.963、0.948和0.934,均方根误差依次为3.194片、398.298 cm^(2) 、26.488 g和1.934 g。(2)基于TEP构建模型预测值与实测值决定系数依次为0.940、0.972、0.965和0.956,均方根误差分别为1.260片、170.672 cm^(2)、9.261 g和0.464 g。从总体上看,南方设施塑料大棚内构建水培生菜生长模型TEP模型优于EAT模型,TEP模型预测值与实测值拟合精度更高。

关键词：水培生菜塑料大棚累积辐热积有效积温模型

相似台风“纳沙”和“海鸥”在雷州半岛产生的降雨差异及其可能机制研究

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热带气象学报 2024年第3期40卷 397-410页

作者：吴德平张琼雄钟谢非涂石飞宋清涛湛江市气象局广东湛江524001 遂溪县气象局广东湛江524300 广东海洋大学南海海洋气象研究院广东湛江524088 中国气象局广州热带海洋气象研究所广东广州510641

利用常规气象站点观测资料、区域自动气象站观测数据、雷达数据和ERA5再分析资料,对两个相似路径台风“纳沙”(1117)和“海鸥”(1415)在广东雷州半岛(LP)产生的降雨特征差异及可能机制进行研究。结果表明:“纳沙”过程降雨量和最大降雨... 详细信息

利用常规气象站点观测资料、区域自动气象站观测数据、雷达数据和ERA5再分析资料,对两个相似路径台风“纳沙”(1117)和“海鸥”(1415)在广东雷州半岛(LP)产生的降雨特征差异及可能机制进行研究。结果表明:“纳沙”过程降雨量和最大降雨量分别是“海鸥”的1.5倍和2.4倍,其中“纳沙”过程降雨量分台风环流降雨和台风槽降雨两个阶段,而“海鸥”仅有台风环流降雨。这主要因为“纳沙”登陆后,南亚高压和副热带高压断裂为东、西两部分环流,LP地区高空维持强辐散,低空西南气流和东南气流汇合为偏南风急流,同时锋区引导冷空气从850 hPa以下入侵到“纳沙”台风槽内,斜压效应加剧对流发生,并且在其台风环流影响减弱后,LP地区低层辐合再次加强,进而形成降雨产生的有利条件,促使台风槽降雨增强。而“海鸥”台风登陆后,受南亚高压和副热带高压主体加强南压影响,且在台风环流减弱后,LP地区低层迅速由辐合转为辐散,下沉气流抑制对流发展,从而导致台风槽降雨难以形成。此外,还发现LP地形对台风降雨中心落区有一定影响,降雨中心易出现在LP三个高峰南侧迎风坡。结果对于影响LP的台风降雨预报与诊断具有一定参考意义。

关键词：雷州半岛相似台风降雨差异影响机制台风环流

广东省主要农业灾害性天气的时空变化特征及危险性评价

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热带农业科学 2024年

作者：徐金勤符靖茹朱平肖潇湛江市气象局武汉区域气候中心广东省气象服务中心江苏省农业气象重点实验室(南京信息工程大学)

基于1981-2021年广东省86个气象站逐日观测资料，分析了广东省高温、低温、暴雨和大风等主要农业灾害性天气发生的时空变化特征及气候危险性。结果表明：广东省高温、暴雨和大风天气同期率较高，防御关键期为5-9月，低温天气高发期为1... 详细信息

基于1981-2021年广东省86个气象站逐日观测资料，分析了广东省高温、低温、暴雨和大风等主要农业灾害性天气发生的时空变化特征及气候危险性。结果表明：广东省高温、暴雨和大风天气同期率较高，防御关键期为5-9月，低温天气高发期为1和12月。近41年来，广东省高温日数和强度普遍显著增加，低温、暴雨和大风天气整体上呈现减弱趋势，但暴雨和大风天气存在局地性增强现象，主要表现为暴雨日数和强度在珠三角地带呈现增加趋势，大风日数和强度在粤北和粤西部分地区显著增加。四种灾害性天气的气候危险性区划存在明显的区域性差异，高温天气的中、高危险区分布在内陆地区，低危险区分布在近海地区；低温天气的较高风险区集中在粤北、粤西和珠三角西部地区，较低风险区分布在粤东和珠三角东部地区；暴雨天气的低危险区分布在粤北，中、高危险区分布在近海区域和珠三角地区；大风天气的低危险区范围较大，中高危险区仅出现在沿海区域和粤北部分地区。

关键词：农业灾害性天气高温低温暴雨大风时空变化气候危险性