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河南一次罕见飞机积冰过程云系宏微观特性的综合观测

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大气科学 2023年第6期47卷 1757-1769页

作者：彭冲宋灿蔡淼河南省人工影响天气中心郑州450003 中国气象局云雾物理环境重点开放实验室北京100081 中国气象局?河南省农业气象保障与应用技术重点实验室郑州450003 中国气象局人工影响天气中心北京100081

2018年12月10日河南省人工影响天气中心探测到本省飞机增雨有史以来的最强积冰,积冰出现高度为3600 m(−7.9℃~−12.9℃),机头及机翼最厚积冰达到16.2 cm。利用机载DMT云物理探测资料,结合FY-4A卫星反演云参数和雷达等综合观测,对本次过... 详细信息

2018年12月10日河南省人工影响天气中心探测到本省飞机增雨有史以来的最强积冰,积冰出现高度为3600 m(−7.9℃~−12.9℃),机头及机翼最厚积冰达到16.2 cm。利用机载DMT云物理探测资料,结合FY-4A卫星反演云参数和雷达等综合观测,对本次过程的云宏、微观结构特征进行了细致分析。结果表明,此次过程强积冰区域位于700 hPa切变线东侧附近,西南急流持续输送水汽,且大气有深厚逆温层存在,有利于水汽和液态水的堆积。产生积冰的云系云顶高度约4000~5000 m,云顶温度为−15℃~−20℃,云光学厚度大于30。FY-4A云顶相态与机载仪器观测结果较为一致,对过冷水和飞机积冰区域具有一定指示意义。强积冰区域液态水含量丰沛,最大液态含水量可达0.818 g m^(−3),大量球型过冷液滴和半径超过50μm的过冷大滴存在是导致积冰的重要原因。由于强积冰区域缺少尺度超过毫米量级的冰晶粒子,其S波段天气雷达回波值较弱,甚至明显低于非积冰区域。因此在使用天气雷达监测时,单靠回波强度来判断积冰强度存在一定的局限性。

关键词：飞机积冰 FY-4A卫星机载探测云宏微观特性

2022年7-8月黄河中游强降水极端性特征及其形成机制

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高原气象 2024年

作者：乔春贵王国安河南省气象探测数据中心黄河流域气象中心河南省气象台中国气象局河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室

采用国家和省级气象站降水观测资料、欧洲中期天气预报中心ERA5再分析资料和美国国家环境信息中心地形高程数据等，详细分析了2022年7-8月黄河中游持续强降水过程的极端性特征和形成机制。结果表明：（1）研究时段黄河中游共出现11轮强... 详细信息

采用国家和省级气象站降水观测资料、欧洲中期天气预报中心ERA5再分析资料和美国国家环境信息中心地形高程数据等，详细分析了2022年7-8月黄河中游持续强降水过程的极端性特征和形成机制。结果表明：（1）研究时段黄河中游共出现11轮强降水过程，具有持续时间长、累计雨量大、降水时间间隔短、强降水落区重叠性高等特点；18个站点累计降水量的标准化距平超过2.5，多次降水过程中最大雨强超过50 mm·h-1，表现出显著极端性特征，且8月降水的极端性强于7月；强降水雨带分布和黄河中游地形特征密切相关。（2）7-8月亚洲中高纬度贝湖附近高度场标准化距平达-2.5～-1.5(8月超过-3.5)，低槽较常年同期异常偏强；强降水过程中副高西脊点呈西进状态，7月副高脊线和北界南北摆幅较大，副高的每一次南北摆动与来自贝湖的冷空气结合，引发一次次强降水过程；8月副高脊线和北界缓慢南退，摆幅较小，持续性强降水形成于副高边缘。（3）8月水汽输送来自孟加拉湾、南海和东海，整层水汽通量积分标准化距平达2.5以上，PWAT维持40～60 mm，其标准化距平在内蒙古南部和晋陕区间北部均为2.5～3.5，局部3.5以上，水汽条件明显强于7月。（4）黄河中游上空存在上干冷下暖湿的不稳定层结，中低层36°N以北形成锋生，北部整层出现上升运动，垂直速度标准化距平达-2.5～-0.5，异常偏强，与强降水落区对应。（5）8月锋生函数分析表明，黄河中游北部降水发生前及发生时均有锋生，锋生值增减与降水强弱变化趋势一致；变形项对总锋生贡献大，倾斜项对总锋消贡献大；降水强度大的过程，锋生伸展高度较高，强度小的过程锋生高度较低，锋生值相对较小。

关键词：黄河中游极端降水环流异常副热带高压指数锋生函数

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基于作物双时相遥感特征的花生种植区提取

应用气象学报 2022年第2期33卷 218-230页

作者：郭其乐李军玲郭鹏中国气象局·河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室郑州450003 河南省气象科学研究所郑州450003

基于花生生长中后期2020年8月1日和15日两个时相高分多光谱数据,构建40个作物分类遥感特征,采用ReliefF-Pearson方法优选出15个特征,构造作物可分的4种特征空间。采用最大似然分类法、支持向量机和随机森林分类器,分别耦合4种特征空间,... 详细信息

基于花生生长中后期2020年8月1日和15日两个时相高分多光谱数据,构建40个作物分类遥感特征,采用ReliefF-Pearson方法优选出15个特征,构造作物可分的4种特征空间。采用最大似然分类法、支持向量机和随机森林分类器,分别耦合4种特征空间,开展作物分类对比试验,进行分类精度和景观评价提出作物双时相遥感分类模型(dual-temporal remote sensing classification model for crop,C-DRSC)。结果表明:该模型具有较高的作物分类和花生识别能力,作物分类总体精度和Kappa系数分别为93.25%和0.89,平均形状指数和平均斑块分维指数分别为1.33和1.13;花生识别的用户精度和制图精度分别为96.20%和96.32%,平均形状指数和平均斑块分维指数分别为1.27和1.11。利用该模型在黄淮海地区的4个花生主产县开展夏花生种植面积遥感测算,与统计面积相比,面积测算相对误差为±16.25%,决定系数为0.9778(达到0.01显著性水平),模型具有较好的适用性。

关键词：花生作物时相特征特征选择遥感分类

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河南省夏花生生产潜力时空变化特征及提升

生态学杂志 2024年

作者：郭康军李春艳张溪荷李彤霄余卫东东北农业大学农学院鹿邑县气象局中国气象局/河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室河南省气象科学研究所

为了合理利用气候资源，明确河南省夏花生生产潜力、产量差和主要限制因子，本文利用河南省112个测站1991－2020年气象资料和2011－2020年正阳县气象局夏花生实际测产数据，采用气候因子逐步订正法，计算了1991－2020年河南省夏花生光... 详细信息

为了合理利用气候资源，明确河南省夏花生生产潜力、产量差和主要限制因子，本文利用河南省112个测站1991－2020年气象资料和2011－2020年正阳县气象局夏花生实际测产数据，采用气候因子逐步订正法，计算了1991－2020年河南省夏花生光合、光温和气候生产潜力，分析了光合与光温生产潜力、光温与气候生产潜力、气候生产潜力与实际产量3种产量差的变化特征，并基于DNDC模型探索了缩小夏花生产量差的措施。结果表明：1991－2020年河南省夏花生光合生产潜力均值为15821.4 kg·hm-2，年际间呈显著下降的变化趋势，空间分布整体呈由东北向西南的递减趋势；光温生产潜力均值为13206.2 kg·hm-2，空间分布整体呈由东向西逐渐递减趋势；气候生产潜力均值为10135.9 kg·hm-2，空间分布整体呈由东向西、由南向北逐渐递减趋势；整体来说，水分对河南省夏花生产量的限制较温度更为显著；1991－2020年河南省夏花生光合与光温生产潜力差值及气候生产潜力和实际产量差值分别为2615.2和3071.5 kg·hm-2，且年际间均呈显著下降趋势，光合与光温生产潜力差值空间分布整体呈由西向东递减趋势；光温与气候生产潜力差值空间分布整体呈由北向南递减趋势；DNDC模型对正阳县夏花生产量有较好的模拟效果。以正阳县2013年为例，夏花生产量与荚果期灌溉量、播期变化之间均呈现先增加后减少的抛物线的关系，灌溉量为19.1 mm时及播期推迟6.0 d产量最佳。

关键词：夏花生生产潜力产量差 DNDC模型

CO浓度缓增和氮肥减施对冬小麦田NO排放的影响

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南京信息工程大学学报(自然科学版) 2023年

作者：帅斯樑武熳秋商东耀刘淼曹琰梅柯浩楠胡正华李琪南京信息工程大学应用气象学院河南省气象科学研究所/中国气象局农业气象保障与应用技术重点实验室

为探明麦田氧化亚氮(N2O)排放对二氧化碳(CO2)浓度缓增与氮肥减施的响应，选用扬麦22为试验材料，基于开顶式气室(OTC)构成的CO2浓度自动控制平台开展田间试验。在环境大气CO2浓度(AC，对照)的基础上设置CO2浓度缓增处理(EC，自2016—2... 详细信息

为探明麦田氧化亚氮(N2O)排放对二氧化碳(CO2)浓度缓增与氮肥减施的响应，选用扬麦22为试验材料，基于开顶式气室(OTC)构成的CO2浓度自动控制平台开展田间试验。在环境大气CO2浓度(AC，对照)的基础上设置CO2浓度缓增处理(EC，自2016—2017年冬小麦生长季起在AC基础上逐年增加40 μmol·mol-1，至2018—2019年生长季CO2浓度比AC高120 μmol·mol-1)；在常规施氮量(N1，25 g·m-2)基础上设置氮肥减施处理(N2，15 g·m-2)。使用静态暗箱-气相色谱法进行冬小麦田N2O的气样采集与通量测定。结果表明：冬小麦生育期内，不同CO2浓度与氮肥水平下冬小麦田N2O通量生长季变化较为一致，整体均呈现为波动下降特征；AC处理下，与N1处理相比，N2处理使得N2O累积排放量显著降低45.2%(P=0.004)，EC处理下，不同氮肥水平对冬小麦田N2O排放无显著影响；在冬小麦孕穗至乳熟期时，氮肥减施处理对麦田N2O排放的影响较为明显；CO2浓度缓增与氮肥减施共同作用时，施氮量是影响麦田N2O排放量的主要因素。

关键词：冬小麦 CO 浓度氮肥 N O排放

“7·20”郑州极端特大暴雨降水细节特征和成灾过程研究

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灾害学 2023年第2期38卷 114-120,149页

作者：崔慧慧李荣郜彦娜李娜王森彪中国气象局河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室河南郑州450003 郑州市气象局河南郑州450005 巩义市气象局河南郑州451200

基于常规探测资料、区域气象站资料、郑州双偏振多普勒雷达产品和ERA-5逐小时再分析数据等对“7·20”郑州特大暴雨降水细节演变、成灾过程和中尺度特征进行探究。结果表明:特大暴雨环流背景罕见,海上远距离台风起到了“水汽转运站”的... 详细信息

基于常规探测资料、区域气象站资料、郑州双偏振多普勒雷达产品和ERA-5逐小时再分析数据等对“7·20”郑州特大暴雨降水细节演变、成灾过程和中尺度特征进行探究。结果表明:特大暴雨环流背景罕见,海上远距离台风起到了“水汽转运站”的作用;降水时空分布的复杂性致使西部山区和郑州主城区成灾原因不同;关键环境参数对比分析表明,极端强降水对CAPE值要求不高,高的暖云层厚度和近地面大的露点等指标利于高降水效率的产生,中等强度以上的深层垂直风切变有利于中尺度对流系统的高度组织化;西部山区强降水主要由中尺度孤立对流单体频繁影响所致,列车效应显著;郑州主城区强降水是由高降水效率的对流系统长时间维持造成的,降水粒子尺度大,数密度高,KDP值增大与雨强的突增对应关系较好。

关键词：极端特大暴雨降水细节特征成灾过程郑州

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基于环境参数的极端暴雨指数构建及其应用

气象 2020年第7期46卷 898-912页

作者：张霞王新敏栗晗吕林宜中国气象局·河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室郑州450003 河南省气象台郑州450003

采用百分位法和1981—2010年30年逐年日降水量资料,设置了河南省极端暴雨阈值和区域极端暴雨标准,据此选取1981—2016年河南省极端暴雨个例13例,使用欧洲中期天气预报中心1°×1°再分析资料(ERA-Interim)对其环境参数进行分析,发现:表... 详细信息

采用百分位法和1981—2010年30年逐年日降水量资料,设置了河南省极端暴雨阈值和区域极端暴雨标准,据此选取1981—2016年河南省极端暴雨个例13例,使用欧洲中期天气预报中心1°×1°再分析资料(ERA-Interim)对其环境参数进行分析,发现:表征大气水汽、动力及不稳定条件的环境参数,如850 hPa比湿和涡度、700 hPa垂直速度和V风分量,200 hPa散度、整层可降水量、K指数、0~3 km垂直风切变等,在极端暴雨过程中的平均值远远偏离其气候平均值,上述环境参数对极端暴雨预报有指示意义;环境参数的标准差倍数与降雨量具有较好相关性,二者的分位值基本沿y=x的对角线分布,环境参数标准差倍数分位值≥80%时,对异常降水(降水分位≥90%)有明显正相关;而环境参数标准差倍数分位较低时(应用表明,该指数对极端暴雨落区预报有较好参考意义。

关键词：极端暴雨指数环境参数标准差窗口密度分位值

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冬小麦根冠指标对干旱持续发展的响应

中国农业气象 2019年第11期40卷 702-711页

作者：刘荣花成林胡程达中国气象局·河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室/河南省气象科学研究所

基于2015/2016年、2016/2017年两个年度冬小麦返青后干旱持续控制试验,研究土壤水分持续减少对冬小麦叶片含水率、根系活力、气孔导度等的影响,以明确冬小麦根冠指标对干旱持续发展的响应特征。结果表明:冬小麦不同器官含水率随干旱持... 详细信息

基于2015/2016年、2016/2017年两个年度冬小麦返青后干旱持续控制试验,研究土壤水分持续减少对冬小麦叶片含水率、根系活力、气孔导度等的影响,以明确冬小麦根冠指标对干旱持续发展的响应特征。结果表明:冬小麦不同器官含水率随干旱持续呈非线性递减,拔节后递减更明显,其中叶鞘含水率平均降幅最大,达41.9%。叶片气体交换参数随干旱持续与对照的差异不断增大,其中净光合速率随干旱持续进一步减小,叶片气孔导度和蒸腾速率在返青期不同程度升高,拔节后开始不断下降,干旱持续时间越长,影响光合作用的非气孔限制因素越明显。持续干旱改变了根系在深层土壤中的分布,60-80cm土层根系体积百分率明显高于对照,根系的生理机能提前衰减,拔节-孕穗期根系活力急剧下降,孕穗后根系活力比对照减少60%以上。整体来看,植株含水率、叶片气体交换参数、根系活力等指标对干旱持续的响应既各具特点又有共性,其中根系活力对土壤水分变化的敏感系数最高,器官含水率对土壤水分变化响应最迟缓。

关键词：冬小麦干旱持续含水率根系活力敏感系数

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河南省优质小麦适宜种植区及未来变化趋势

中国农业大学学报 2021年第9期26卷 42-51页

作者：余卫东杨君健中国气象局?河南省农业气象保障与应用技术重点实验室郑州450003 商丘市气象局河南商丘476000

为研究气候变化对河南省优质小麦种植区域的影响,基于河南省113个气象观测站1971—2000年的历史气象数据、RCP情景模式输出的同时段模拟数据以及2001—2050年RCP4.5和RCP8.5气候情景数据,选取冬小麦全生育期降水量、全生育期≥0℃积温、... 详细信息

为研究气候变化对河南省优质小麦种植区域的影响,基于河南省113个气象观测站1971—2000年的历史气象数据、RCP情景模式输出的同时段模拟数据以及2001—2050年RCP4.5和RCP8.5气候情景数据,选取冬小麦全生育期降水量、全生育期≥0℃积温、3—4月辐射总量、3—4月雨日、5月降水量、5月平均气温日较差、5月日最高气温≥32℃天数和5月辐射总量等8个气候指标来确定河南省优质小麦区划指标,结合台站经纬度和DEM信息,利用梯度距离反比法对各区划指标进行1km网格推算,采用打分法分别确定RCP4.5和RCP8.5情景下2030年、2040年和2050年河南省强筋、中筋和弱筋优质小麦种植区域及面积比例。结果表明:(1)在现有种植制度和品种属性不变的情况下,RCP4.5和RCP8.5情景下,河南省2001—2050年优质强筋小麦适宜区面积比例将从基准时段(1971—2000年)的37.2%逐渐下降到13.0%以下,(2)中筋适宜区面积比例变化不大,一直维持在16.8%~22.9%,(3)弱筋适宜种植区面积比例从6.1%,增加到11.6%~12.4%。综上,可通过调整播期和增强品种耐高温能力来应对未来气候变化对河南省优质小麦种植的影响。

关键词：优质小麦气候变化农业气候资源河南省