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基于KZ滤波法分析2017—2022年山西中部城市群臭氧变化趋势

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环境科学学报 2025年第2期45卷 306-319页

作者：李明明王文春王雁王小兰张逢生王淑敏汪文雅陈玲成鹏伟韩照宇山西省气象科学研究所太原030002

在近年来的环保行动中,山西省中部城市群成为空气污染治理的关键区域,这一地区因其特定的工业布局和地理条件,面临着较为严峻的污染挑战.本研究采用Kolmogorov-Zurbenko(KZ)滤波分析了2017—2022年山西省中部城市群地区5个城市O_(3)-8 ... 详细信息

在近年来的环保行动中,山西省中部城市群成为空气污染治理的关键区域,这一地区因其特定的工业布局和地理条件,面临着较为严峻的污染挑战.本研究采用Kolmogorov-Zurbenko(KZ)滤波分析了2017—2022年山西省中部城市群地区5个城市O_(3)-8 h的时间序列.结果表明,O_(3)-8 h年均浓度总体呈先升后降的趋势,2017—2019年O_(3)-8 h浓度年均增幅为4.3%(6.04μg·m^(-3)),2019年达到峰值,2020年后因新冠肺炎疫情影响,O_(3)-8 h浓度呈下降趋势,中部城市群5个城市全部达标.KZ滤波分析结果表明,O_(3)-8 h浓度的短期分量、季节分量和长期分量之间相互独立.各分量方差对O_(3)-8 h原始序列总方差的贡献率之和为56%~89%,各分量方差基本满足相互独立的条件,方差贡献最大的均为季节分量,其次是短期分量,贡献最小的是长期分量.说明原始时间序列的波动主要受控于污染源排放以及气象条件的短期变化和季节变化.针对KZ滤波分解出的浓度序列,建立了逐步多元回归线性模型,定量评估气象和减排对变化趋势的贡献.分析各个城市结果表明,气象条件的贡献介于20.90%~55.23%之间,减排措施的贡献介于44.77%~79.10%之间,各个城市中太原市气象条件对O_(3)-8 h浓度的影响最大,占比为55.23%,吕梁市减排措施影响最大,占比为79.10%.整体来看,减排对2017—2022年山西省中部城市群O_(3)污染改善起到了一定的作用.

关键词：气象特征 KZ滤波臭氧浓度逐步回归中部城市群山西省

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三江源高寒湿地生长季甲烷通量变化及贡献源区影响研究

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长江流域资源与环境 2025年第3期 641-651页

作者：李甫周秉荣马文哲王力青海省气象科学研究所青海省防灾减灾重点实验室中国气象科学研究院

基于三江源隆宝湿地2021年4～9月的甲烷通量观测数据，分析了三江源中部高寒湿地甲烷通量的动态变化以及环境因子对甲烷通量的影响。隆宝湿地生长季以排放甲烷为主，甲烷通量的量级介于10-2～10-3μmol·m-2·s-1,日排放和月排放的最大... 详细信息

基于三江源隆宝湿地2021年4～9月的甲烷通量观测数据，分析了三江源中部高寒湿地甲烷通量的动态变化以及环境因子对甲烷通量的影响。隆宝湿地生长季以排放甲烷为主，甲烷通量的量级介于10-2～10-3μmol·m-2·s-1,日排放和月排放的最大值均出现在8月，其中日排放最大值为92.7 mg·m-2·d-1,月排放最大值为1 870 mg·m-2·mon-1。隆宝湿地的甲烷通量表现为贡献源区在北侧时较小，而南侧时较大，其最大值是最小值的4倍。而且贡献源区会对环境因子归因分析结果产生较大影响。对于高寒湿地而言，开展环境因子对甲烷通量的影响研究时，贡献源区也是一个需要考虑的因素。

关键词：甲烷通量高寒湿地通量贡献源区三江源

淮河流域中部强浓雾和重度霾环流形势对比分析

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气候与环境研究 2025年第1期30卷 51-66页

作者：王苏瑶石春娥吴照宪李欣然殷晗安徽省淮北市气象局安徽淮北235000 安徽省气象科学研究所/大气科学与卫星遥感安徽省重点实验室合肥230031 安徽省池州市气象局安徽池州247000

为探究重度霾向强浓雾转化的关键气象因子,利用多要素斜交旋转主成分分析法和ERA5再分析资料分别对淮河流域中部地区连续40 a(1980~2019年)强浓雾高发时段(08:00,北京时间)247个强浓雾和96个重度霾个例近地层环流客观分型,分析各类环流... 详细信息

为探究重度霾向强浓雾转化的关键气象因子,利用多要素斜交旋转主成分分析法和ERA5再分析资料分别对淮河流域中部地区连续40 a(1980~2019年)强浓雾高发时段(08:00,北京时间)247个强浓雾和96个重度霾个例近地层环流客观分型,分析各类环流形势特征及强浓雾形成机制,对比大尺度环流形势相似的重度霾和强浓雾地面和边界层气象条件的差异。结果表明:1)强浓雾时的近地层环流可分为5类,每一类形势场上,中国西北或东北都有一冷高压,淮河流域都有弱高压、锋面或倒槽等次天气尺度系统;雾区位于弱高压北部(33%)或内部(19%)、锋前(29%)、倒槽前(11%)或冷高压底部(7%),地面为西南风、南风或东风,平均风速≤1.6 m/s;925 hPa,研究区域位于暖脊内、低湿度区,平均风速2 m/s;相对湿度随高度迅速下降,有利于地面辐射降温,平均降温幅度≥3.0℃,形成深厚的近地层逆温,975 hPa与地面温差2~4°C。2)重度霾时近地面环流可分为3类,研究区域分别位于地面高压的前部(56%)、底部(19%)和后部(26%),但淮河流域无次天气尺度系统或系统较弱。3)相似背景条件下重度霾不能发展为强浓雾的原因有:水汽来源不足(地面偏北风,占比56%);地面降温幅度偏低(均值低于3.1°C),且风速偏大(≥2.2 m/s),占比44%。4)研究区域附近的次天气尺度系统是重度霾能否发展为强浓雾的关键原因,该系统决定了局地气象条件,如是否具备小风、显著降温和充足的水汽来源。还分析了各环流形势下强浓雾的月际变化和生消时间,前者与研究区域的季风气候有关,后者与不同环流形势下雾的形成机制有关。

关键词：强浓雾重度霾环流形势客观分型对比分析次天气尺度系统

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京津冀地区2021年2月一次极端升温过程成因及可预报性分析

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大气科学 2025年第1期49卷 197-210页

作者：胡艺符娇兰胡宁陶亦为苗芮国家气象中心北京100081 天津市气象科学研究所天津300074

本文基于多源观测、ERA5再分析数据以及业务模式预报资料分析了2021年2月17~21日京津冀地区一次异常升温过程的极端性特征、发生发展机制及模式可预报性问题。结果表明:此次极端升温过程京津冀地区90%以上站点突破2月历史同期极值,日最... 详细信息

本文基于多源观测、ERA5再分析数据以及业务模式预报资料分析了2021年2月17~21日京津冀地区一次异常升温过程的极端性特征、发生发展机制及模式可预报性问题。结果表明:此次极端升温过程京津冀地区90%以上站点突破2月历史同期极值,日最高气温和最低气温过程升温幅度均超过24°C,期间河北南部日最高气温达到28°C。前期极涡偏弱以及“两槽一脊”形势的稳定维持为异常升温提供了有利条件,定量估算了影响升温的各项因子,结果显示:水平平流项和垂直运动项在整个升温过程中贡献占比均大,非绝热加热项贡献相对较小。中短期时效内,美国国家海洋和大气管理局(NOAA)国家环境预报中心预报数据(NCEP)确定性预报和中央气象台智能网格预报对此次极端升温过程整体表现较好,特别是36小时时效对平原地区温度预报准确;欧洲中期天气预报中心预报数据(EC)和中国气象局全球同化预报系统(CMA-GFS)集合预报系统的控制预报对500 hPa位势高度场有效预报技巧上限分别是9天和5天,两家模式的集合平均比控制预报可预报时效长1~2天。两周以上,月动力模式预报的环流形势可参考性差。

关键词：极端升温暖平流下沉增温可预报性

青海三江源高寒荒漠与高寒草甸地表感热通量与潜热通量特征

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干旱区研究 2025年

作者：颜玉倩李甫陈奇杜华礼孙树娇青海省气象科学研究所青海省防灾减灾重点实验室

土地利用变化的生物地球物理过程是研究全球变化的重要内容，认知不同植被覆盖地表热通量变化特征，对于进一步认识全球变化具有重要科学意义。通过位于青海三江源区沱沱河高寒荒漠和隆宝高寒草甸地表热通量涡动观测及梯度微气象观测，... 详细信息

土地利用变化的生物地球物理过程是研究全球变化的重要内容，认知不同植被覆盖地表热通量变化特征，对于进一步认识全球变化具有重要科学意义。通过位于青海三江源区沱沱河高寒荒漠和隆宝高寒草甸地表热通量涡动观测及梯度微气象观测，分别估算感热及潜热输送系数；重建基于气象站观测数据的1981—2020年沱沱河与玉树地表感热、潜热通量月值，探讨地表感热、潜热通量与气象要素间的关系及与再分析数据进行对比分析。结果表明：（1）对比总体输送法计算的热通量值与野外站涡动观测值，两个站点的地表感热通量相关性要优于地表潜热通量，不论是地表感热通量还是地表潜热通量，其相关性沱沱河站要优于隆宝站。（2）不同下垫面类型地表热通量的年际变化并不一致。地表潜热通量、地表感热通量及地面热源在高寒荒漠均呈现出微弱减小趋势，但在高寒草甸均呈上升趋势。（3）地表感热通量和地表潜热通量的多年月平均值在沱沱河站和隆宝站均反映出单峰值，地表感热通量在5月达到最大，地表潜热通量在7月达到最大。地面热源在两站略有不同，沱沱河站地面热源表现为单峰值，在6月达到最大，而在玉树站表现双峰值，在5月和8月达到峰值。（4）沱沱河站的热通量计算值与再分析资料的相关性要优于玉树站。玉树站地表感热通量存在明显的高估和低估，玉树站地表潜热通量在2008年前计算值低于再分析值，在2008年后高于再分析值。

关键词：感热通量潜热通量地面热源三江源

青海高原春油菜物候期变化及其对气候变化的响应

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干旱地区农业研究 2025年第1期43卷 223-231页

作者：李璠陈国茜李菲赵梦凡赵熙玲严应存青海省气象科学研究所青海西宁810001 青海省防灾减灾重点实验室青海西宁810001

以青海高原种植面积最大的作物春油菜为研究对象,利用5个农业气象站1991—2022年的长序列物候观测资料,量化白菜型、甘蓝型2个栽培种的播种期、出苗期、开花期、成熟期4个关键物候期和营养生长期、生殖生长期、全生育期3个生长阶段的时... 详细信息

以青海高原种植面积最大的作物春油菜为研究对象,利用5个农业气象站1991—2022年的长序列物候观测资料,量化白菜型、甘蓝型2个栽培种的播种期、出苗期、开花期、成熟期4个关键物候期和营养生长期、生殖生长期、全生育期3个生长阶段的时空变化特征,及其与对应时段气象要素的关系。结果表明,在青海高原春油菜生长季内气温显著升高以及大部分地区降水增加、日照减少的气候变化背景下,春油菜物候期和生长阶段也发生了显著变化;白菜型油菜的4个关键物候期以0.22~0.44 d·a^(-1)的速度整体推迟,甘蓝型油菜的播种期和出苗期分别以0.36 d·a^(-1)和0.04 d·a^(-1)的速度提前,开花期和成熟期分别以0.05 d·a^(-1)和0.41 d·a^(-1)的速度推迟;营养生长期除互助县甘蓝型油菜和门源县白菜型油菜分别缩短0.24 d·a^(-1)和0.15 d·a^(-1)外,其余各地的生长阶段延长0.02~1.31 d·a^(-1)。春油菜物候期及生长季时长的变化趋势不尽相同,对气候因子变化敏感度也存在差异,平均气温与播种期、出苗期、开花期呈正相关关系,与成熟期呈负相关关系;降水量与播种期、出苗期呈显著正相关关系,与成熟期呈负相关关系;日照时数与播种期、出苗期在甘蓝型油菜中表现为正相关关系,在白菜型油菜中为负相关关系,同时开花期日照时数越多,越能促进油菜成熟。

关键词：春油菜物候期生长季时长气候因子青海高原

淮河中下游地区大气CH_(4)浓度及变化特征研究

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环境科学学报 2025年第1期45卷 400-410页

作者：王蒙沈玉亮杨关盈张元刚田晓明孙荣华张浩霍彦峰汪义兰安徽省气象信息中心合肥230031 安徽省气象科学研究所大气科学与卫星遥感安徽省重点实验室合肥230031 寿县国家气候观象台中国气象局淮河流域典型农田生态气象野外科学试验基地寿县232200 安徽省大气探测技术保障中心合肥230031 蚌埠市五河县气象局蚌埠233300

基于2023年安徽省五河高精度温室气体浓度观测站大气CH_(4)浓度数据及同期气象观测数据,研究了淮河中下游地区典型下垫面状态下CH_(4)浓度变化特征、输送影响及潜在排放源区分布特征.结果表明:具有区域代表性的CH_(4)浓度为(2113.0±1.9... 详细信息

基于2023年安徽省五河高精度温室气体浓度观测站大气CH_(4)浓度数据及同期气象观测数据,研究了淮河中下游地区典型下垫面状态下CH_(4)浓度变化特征、输送影响及潜在排放源区分布特征.结果表明:具有区域代表性的CH_(4)浓度为(2113.0±1.9)×10^(-9),远低于受到观测站附近局地影响的CH_(4)浓度((2417.4±9.9)×10^(-9));五河地区CH_(4)浓度日变化在不同季节均呈现出早上高、午后低的峰谷特征,月变化呈现夏高冬低的单峰特征,低层(50 m)和高层(80 m)CH_(4)浓度差异日间小、夜晚大.地面风对五河地区CH_(4)浓度影响显著,易受到西南扇区气流的影响而升高;CH_(4)浓度随着风速的增加而下降.后向轨迹和潜在源解析表明,排放区域主要分布在中部四省(安徽、河南、湖北、江西)、江苏省和山东省,这些区域内分布着大量的湿地、水稻田及畜牧业生产基地,均是淮河中下游典型代表性地区CH_(4)浓度升高的主要影响因素.

关键词：淮河中下游 CH_(4) 浓度变化特征潜在排放源

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云贵高原东侧两次强对流天气差异对比

云南大学学报(自然科学版) 2025年第02期47卷 285-294页

作者：蒙军徐良军严小冬李进讷王兴菊刘思洋安顺市气象局贵州省山地气象科学研究所贵州省气象数据中心

2022年和2023年的3月16日午后到3月17日凌晨贵州省均出现了大范围强对流天气，冰雹、大风、短时强降水在2次过程中相伴出现.利用多源资料对这2次大范围强对流天气的环流形势、大气环境特征、雷达回波和云图演变特征等进行分析.结果表明... 详细信息

2022年和2023年的3月16日午后到3月17日凌晨贵州省均出现了大范围强对流天气，冰雹、大风、短时强降水在2次过程中相伴出现.利用多源资料对这2次大范围强对流天气的环流形势、大气环境特征、雷达回波和云图演变特征等进行分析.结果表明：2次强对流天气均为高空槽东移过程中强干冷空气从500 hPa侵入，在地面辐合线的触发下造成；2次过程均有冷池出流自西北向东南移，使得对流发展东移，冷池前沿的地面辐合线附近是主要降雹区域，冷池移动的前沿是雷暴大风发生的主要区域；2次过程的0～6 km风切变（shear of wind from 0 km to 6 km, SHR 6）大于20 m/s、0℃层湿球温度（wet blub zero, WBZ）高度在3～4 km、-20℃层高度在6～7 km、订正后对流有效位能（convective available potential energy, CAPE）值超过1 500J/kg、整层为上干下湿的“倒喇叭口”型大气不稳定层结分布；700 hPa、850 hPa相对湿度梯度大值区和ΔT700-500、ΔT850-500梯度大值区叠加区可作为冰雹落区预报和预警的指标；2次过程中直径大于20 mm的冰雹均为孤立对流单体产生，且都具有回波悬垂、有界弱回波或弱回波、大于50 dBz的强回波质心特征.

关键词：强对流天气贵州云顶亮温(TBB) 雷达回波

全球气候变暖加剧背景下中国高影响区域性极端事件及归因研究进展

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气候变化研究进展 2025年第1期21卷 44-55页

作者：袁宇锋廖圳周佰铨翟盘茂中国气象科学研究院北京100081

本文系统回顾了2010—2023年全球气候变暖加剧背景下中国区域发生的重大极端天气气候事件,在重点分析这些事件特征及社会经济影响的基础上,进一步梳理总结了这些事件最新的归因研究进展。2010年以来的国内十大天气气候事件中占比最高的... 详细信息

本文系统回顾了2010—2023年全球气候变暖加剧背景下中国区域发生的重大极端天气气候事件,在重点分析这些事件特征及社会经济影响的基础上,进一步梳理总结了这些事件最新的归因研究进展。2010年以来的国内十大天气气候事件中占比最高的是极端降水与洪涝事件和台风,分别为27%和15%;其次为极端高温、干旱、低温雨雪相关的冷事件以及雾霾沙尘相关的污染事件,占比均在11%~12%之间;最后相对较少的是强对流天气和其他类型气象事件,占比分别是7%和6%。随着全球气候变暖加剧,中国地区的极端高温、极端降水和干旱等事件的频率和强度显著增加。极端事件趋势归因关注气候变化对极端事件长期趋势的影响。极端高温和干旱事件的增加主要归因于人为强迫,而极端降水、干旱、野火等极端事件也与人类活动引起的增暖联系紧密。人类活动,尤其是温室气体排放,是推动我国极端事件长期变化的主要驱动因素。单个(单类)事件归因关注极端事件自身发生概率和强度的变化。基于环流相似法、大气模式方法和“故事线”等归因方法的研究表明,人类活动显著增加了极端高温、干旱野火事件以及复合干旱事件的强度和发生频率,一定程度上减弱了低温事件发生概率和强度;对降水事件的影响程度因事件类型存在一定差异,但多数研究结果倾向于人类活动加剧了极端降水事件的风险。尽管近年来极端事件归因研究取得了重要进展,但对例如强台风、强对流天气以及其他类型复合事件等极端事件的归因研究尚有不足。此外,极端事件归因研究还面临观测资料不足、气候模式发展滞后等挑战。建立实时检测归因系统将对防灾减灾政策的制定和实施提供科学指导,具有重要意义。

关键词：全球变暖极端事件归因研究

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