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黑龙江省大豆延迟型冷害指标构建及检验

中国农业气象 2024年第6期45卷 619-628页

作者：闫平季生太姜丽霞王冬妮王晾晾初征王春华陈宛彤于瑛楠田宝星中国气象局沈阳大气环境研究所沈阳110166 中国气象局东北地区生态气象创新开放实验室哈尔滨150030 黑龙江省气象科学研究所哈尔滨150030 黑龙江省气候中心哈尔滨150030 大连市旅顺口区气象局大连116000

黑龙江省大豆生长季冷害发生频次高、影响重,构建黑龙江省大豆延迟型冷害指标,对大豆防灾减灾、保障大豆安全生产具有重要意义。利用1961-2020年黑龙江省73县(市、区)大豆产量资料及气象站逐日温度资料,以5-9月各月月平均温度之和的距... 详细信息

黑龙江省大豆生长季冷害发生频次高、影响重,构建黑龙江省大豆延迟型冷害指标,对大豆防灾减灾、保障大豆安全生产具有重要意义。利用1961-2020年黑龙江省73县(市、区)大豆产量资料及气象站逐日温度资料,以5-9月各月月平均温度之和的距平值为致灾因子,利用致灾因子和减产率的线性关系确定冷害阈值,构建黑龙江省大豆延迟型冷害指标并验证。结果表明:研究区大豆在5个种植区轻度冷害阈值分别为-1.8℃、-1.9℃、-1.9℃、-2.0℃、-2.0℃,中度冷害阈值分别为-2.0℃、-2.2℃、-2.3℃、-2.4℃、-2.6℃,重度冷害阈值分别为-2.2℃、-2.5℃、-2.7℃、-2.9℃、-3.1℃。经检验,大豆延迟型冷害指标对冷害发生趋势判识平均准确率83%,对冷害发生等级判识平均准确率62%,典型冷害年判识冷害平均准确率93%。综上所述,大豆延迟型冷害指标界定及评价黑龙江省大豆生长季延迟型冷害准确率较高,指标获取容易且实用性强。

关键词：大豆延迟型冷害指标黑龙江省

基于印度洋海温信号的我国西北地区东部夏季降水组合降尺度预测方法研究

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气象 2024年第3期50卷 357-369页

作者：朱晓炜李清泉孙银川王璠王岱高睿娜刘颖中国气象局旱区特色农业气象灾害监测预警与风险管理重点实验室银川750002 宁夏回族自治区气候中心银川750002 中国气象局气候预测研究重点开放实验室国家气候中心北京100081 南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044

利用国家气候中心第二代气候模式预测业务系统(BCC-CPSv2)预测产品,引入印度洋海温信号,采用组合降尺度方法建立了西北地区东部汛期降水预测模型。该预测模型对1991—2017年西北地区东部夏季降水的回报技巧较BCC-CPSv2预测技巧显著提高... 详细信息

利用国家气候中心第二代气候模式预测业务系统(BCC-CPSv2)预测产品,引入印度洋海温信号,采用组合降尺度方法建立了西北地区东部汛期降水预测模型。该预测模型对1991—2017年西北地区东部夏季降水的回报技巧较BCC-CPSv2预测技巧显著提高,空间相关系数由0.42提高到0.75,均方根误差明显减小,最多下降达80%。预测模型对降水空间分布型的预测能力较好,很好地回报了典型年份(1987年和2010年)夏季的降水距平百分率分布。通过抓住气象变量的空间分布特征,组合降尺度方法可以修正动力模式产品的预测误差,为西北地区东部夏季降水预测提供科学依据和技术支持,具有较好的应用前景。

关键词：印度洋海温西北地区东部夏季降水组合降尺度预测模型

多源极轨卫星微波温度计资料实时区域同化系统

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电子技术应用 2024年第3期50卷 86-91页

作者：希爽于天雷任素玲张里阳唐世浩中国气象局地球系统数值预报中心卫星资料同化室北京100086 国家卫星气象中心遥感室北京100081 许健民气象卫星创新中心北京100081 中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室北京100081 国家卫星气象中心卫星气象研究所北京100081

基于中尺度数值预报模式WRF和WRFDA同化系统,实现多源极轨卫星微波温度计资料实时区域同化,并对同化产品进行评估和应用。2018年同化试验结果表明:通过质量控制和偏差订正,AMSU-A资料第5~9通道亮温观测增量O-B(观测值O和背景场的正演辐... 详细信息

基于中尺度数值预报模式WRF和WRFDA同化系统,实现多源极轨卫星微波温度计资料实时区域同化,并对同化产品进行评估和应用。2018年同化试验结果表明:通过质量控制和偏差订正,AMSU-A资料第5~9通道亮温观测增量O-B(观测值O和背景场的正演辐射模拟值B的差值)的标准差有效降低,同化后各通道亮温分析残差O-A(观测值O和分析场的正演辐射模拟值A的差值)的标准差有效降低。同化预报产品被应用在暴雨强对流个例和台风个例中,取得良好效果。

关键词：卫星资料同化区域数值天气预报极轨气象卫星卫星微波观测

干湿对流大气边界层大涡模拟及模式收敛性分析

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高原气象 2024年

作者：张艺馨彭新东中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室中国气象局地球系统数值预报中心模式技术室

利用中尺度天气研究预报模式WRF中的大涡模拟（LES）版本对理想干对流边界层和浅对流云覆盖的海洋性大气边界层结构和湍流输送特征进行大涡模拟，并通过不同水平分辨率大涡模拟结果分析了大涡模式的收敛性。结果表明：不同分辨率大涡模... 详细信息

利用中尺度天气研究预报模式WRF中的大涡模拟（LES）版本对理想干对流边界层和浅对流云覆盖的海洋性大气边界层结构和湍流输送特征进行大涡模拟，并通过不同水平分辨率大涡模拟结果分析了大涡模式的收敛性。结果表明：不同分辨率大涡模式模拟的干对流边界层高度约为1.15 km，位温、水汽混合比和水平风速等平均变量在边界层内均匀分布，但在近地层和边界层顶垂直梯度较大。随模式分辨率的提高，可分辨出更精细的对流泡结构，夹卷层的位温方差增大，模拟的混合层平均物理量均匀分布更接近地面，与粗分辨率下大涡模拟的偏差主要集中在边界层下层和逆温层附近，解析热通量增加，但总热通量保持不变。不同于干对流边界层，在有浅对流云覆盖的边界层内，混合层高度较低，混合层内平均气象要素垂直廓线和方差或通量廓线与干对流边界层内相似，低层混合层内平均气象要素呈垂直均匀分布，但由于混合层以上存在条件不稳定云层，云层内有正热通量和正垂直湍流动能，而混合层顶到浅对流云底部为负热通量，反映了混合层顶夹卷过程作用。较粗分辨率的大涡模式增加了逆温层顶、近地层平均风速和通量的模拟偏差。湍流发展旺盛的干对流边界层，大涡模式在约40 m的水平分辨率上收敛，而对混合层高度较低的浅积云覆盖边界层，模式则在约30 m水平分辨率上收敛，具有较低混合层高度的大气边界层需要更高分辨率的大涡模式描述。

关键词：大气边界层大涡模拟收敛性湍流动能层积云

“23·7”华北极端强降水特征和水汽条件研究

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气象学报 2024年第5期82卷 585-599页

作者：姚秀萍黄逸飞包晓红李若莹周雅轩马嘉理中国气象局气象干部培训学院北京100081 中国气象科学研究院北京100081 南京信息工程大学大气科学学院南京210044 中国气象局地球系统数值预报中心北京100081

利用地面气象站降水资料和ERA5再分析资料,对2023年7月29日—8月1日华北极端强降水的特征和水汽条件进行研究。结果表明,“23·7”华北极端强降水具有降水时间长、累计降水量大的特征,表现出显著极端性。降水主要位于太行山和燕山山前,... 详细信息

利用地面气象站降水资料和ERA5再分析资料,对2023年7月29日—8月1日华北极端强降水的特征和水汽条件进行研究。结果表明,“23·7”华北极端强降水具有降水时间长、累计降水量大的特征,表现出显著极端性。降水主要位于太行山和燕山山前,最大降水带与山脉走向基本一致。极端强降水期间存在显著的环流异常,偏北的副热带高空急流、异常偏北的西太平洋副热带高压是导致此次极端强降水的关键环流;北上的台风“杜苏芮”残余环流、台风“卡努”和低空急流等是此次极端强降水的主要影响天气系统。此次极端强降水的水汽条件存在显著的阶段性特征,7月29日08时—31日08时主要降水区域低层辐合、高层辐散和上升运动较强,低层气旋式风场发展深厚,水汽由台风“杜苏芮”残余环流近距离输送及“卡努”接力输送,并以前者为主,京津冀地区整层水汽处于净流入状态,最大水汽净流入速度达1.5×10~8 kg/s;7月31日08时—8月1日08时上升运动、对流层低层辐合和高层辐散均显著减弱,低层气旋式风场厚度收缩,“杜苏芮”残余环流消亡,仅由台风“卡努”远距离输送水汽,京津冀地区整层水汽处于净流出状态,最大水汽净流出速度为5×10~7 kg/s。太行山和燕山地形的阻挡作用使得水汽辐合中心长时间滞留,同时其摩擦作用可能有利于山前上升运动增强,为本次极端强降水提供了有利条件。

关键词： “23·7”华北极端强降水水汽条件环流异常水汽输送地形作用

基于CMA区域集合预报的海河流域面雨量预报评估与应用

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大气科学学报 2024年第4期47卷 653-668页

作者：王静陈宏徐威颜京辉徐姝天津市海洋气象重点实验室天津300074 天津市气象台天津300074 天津市人工影响天气办公室天津300074 中国气象局水文气象重点开放实验室北京100081 中国气象局地球系统数值预报中心北京100081

面雨量是流域防汛抗洪调度的重要依据,单模式的确定性预报无法反映面雨量的多种可能性,为了解决面雨量预报存在不确定性的问题,本文基于中国气象局区域集合预报系统(China Meteorological Administration-Regional Ensemble Prediction ... 详细信息

面雨量是流域防汛抗洪调度的重要依据,单模式的确定性预报无法反映面雨量的多种可能性,为了解决面雨量预报存在不确定性的问题,本文基于中国气象局区域集合预报系统(China Meteorological Administration-Regional Ensemble Prediction System, CMA-REPS)降水结果对海河流域集合预报面雨量开展了适用性评估和分析,结合高分辨率格点实况资料对其2020—2022年5—8月面雨量进行检验,并依检验结果开展了集合预报面雨量产品及跨度预报产品研发。检验表明CMA-REPS集合预报对海河流域面雨量预报有改进:1)海河流域集合平均面雨量预报的绝对误差明显优于控制预报,在空间分布上表现为南部河系预报误差较大,中部次之,北部最小。2)模糊评分表明小雨和中雨量级集合平均预报更贴近实况,而暴雨量级则需进一步参考集合成员的极端性。3)TS及Bias评分表明集合平均在小雨量级预报效果较好,中雨及以上量级在预报后期改进更加明显。4)概率预报评分发现CMA-REPS对海河流域中部河系中雨以下面雨量有较好的表现,而南部河系的评分则低于中部河系。开发集合预报面雨量产品并对海河流域两次致洪暴雨过程检验发现:1)集合成员对24 h大暴雨等级面雨量的预报有较高的概率,与实况量级相当,对极端降水有较好的提示。2)24 h内集合平均具有较好的评分,而24~48 h, 75%分位数产品对于强降水过程预报效果更好;本文依据检验结果开发的集合预报混合百分位产品及跨度预报产品对于强降水有较好的参考性。3)依据概率预报随时间的变化曲线对面雨量进行平滑拟合,可以得到更贴近于实况的逐小时面雨量预报产品。

关键词：集合预报海河流域面雨量 CMA-REPS

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基于机器学习的大气边界层高度预测方法研究

大气科学学报 2024年

作者：白嘉怡魏伟张宏昇车慧正中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室陕西省大气探测技术保障中心中国气象局地球系统数值预报中心中国气象局地球系统数值预报中心开放实验室北京大学物理学院大气与海洋科学系气候与海-气实验室中国气象局大气化学重点开放实验室

大气边界层高度受多种气象因素影响，正确掌握大气边界层高度连续变化和演变规律具有重要意义。为解决传统技术手段获取大气边界层高度存在的时空分辨率低、误差偏大等问题，本研究基于机器学习方法——XGBoost，利用2016年1月—2019年... 详细信息

大气边界层高度受多种气象因素影响，正确掌握大气边界层高度连续变化和演变规律具有重要意义。为解决传统技术手段获取大气边界层高度存在的时空分辨率低、误差偏大等问题，本研究基于机器学习方法——XGBoost，利用2016年1月—2019年5月北京地区长期的地面气象观测、风廓线测风雷达和探空观测数据进行训练，确定算法模型估算大气边界层高度，预测了2019年6月—2020年5月北京地区大气边界层高度。结果表明：在晴朗的白天，模型预测效果最好，与真实观测存在较高的一致性，相关系数达到0.86；夜间预测效果较差。地表温度、相对湿度、风速是对模型预测结果影响最显著的特征。预测的边界层高度呈现显著日变化，日出之后迅速发展，午后逐渐下降，夜间逐渐达到平稳；春夏季北京地区边界层高度日变化较为显著，可达1 km；秋冬季日变化幅度较小，约为700 m。总体上，XGBoost算法预测边界层高度的能力优于多元线性回归算法和支持向量机。基于机器学习的边界层高度估计和预测方法避免了传统手段设置阈值带来的误差，为边界层高度连续观测和预测提供了新思路。

关键词： XGBoost方法机器学习大气边界层高度日变化

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2022年长江三峡地区气候状况分析

三峡生态环境监测 2024年第2期9卷 37-46页

作者：崔童陈鲜艳邹旭恺曾红玲孙林海张强中国气象局国家气候中心北京100081

利用长江三峡地区逐日观测资料和我国自主研发的全球再分析资料CRA-40,分析了2022年三峡地区气候特征,梳理了气候事件及气象灾害,简析了发生在夏季的极端高温事件成因。得出以下结论:2022年,长江三峡地区暖干气候特点突出,年平均气温较... 详细信息

利用长江三峡地区逐日观测资料和我国自主研发的全球再分析资料CRA-40,分析了2022年三峡地区气候特征,梳理了气候事件及气象灾害,简析了发生在夏季的极端高温事件成因。得出以下结论:2022年,长江三峡地区暖干气候特点突出,年平均气温较常年高0.8℃,为1961年以来第二高,夏季平均气温和高温日数均为历史同期最高,分别较常年高出2.4℃和24.8d;三峡地区年降水量较常年减少18.4%,与常年相比大部分地区更加干燥,阶段性变化大,夏季和秋季降水偏少,年暴雨日数较常年减少。三峡地区夏秋季持续高温少雨引发严重气象干旱,对农业生产、水库蓄水、能源供应及人体健康产生较大影响。分析表明,全球变暖是造成极端高温发生的大背景,大气环流异常,特别是西太平洋副热带高压及南亚高压异常,是高温发生且极端性突出的直接原因。

关键词：再分析资料CRA-40 极端高温气象干旱大气环流异常

2021年10月2-6日山西持续性极端降水过程低空急流及水汽输送特征分析

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高原气象 2024年

作者：孙颖姝周玉淑邓国苗青邱贵强山西省气象台中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴重点实验室(LACS) 中国气象局龙卷风重点开放实验室(佛山) 中国科学院大学中国气象局地球系统数值预报中心国家气象中心中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室

2021年10月2-6日，山西发生有气象记录以来秋季最强的持续性降水。本文利用自动气象站降水观测资料、 ERA5再分析资料、 NCEP GDAS再分析资料对此次极端降水过程的环流形势、低空急流及水汽输送特征、水汽源地等进行了分析，结果表明此... 详细信息

2021年10月2-6日，山西发生有气象记录以来秋季最强的持续性降水。本文利用自动气象站降水观测资料、 ERA5再分析资料、 NCEP GDAS再分析资料对此次极端降水过程的环流形势、低空急流及水汽输送特征、水汽源地等进行了分析，结果表明此次极端降水过程有明显的阶段性特点。第一阶段（2-3日）为锋前暖区降水，集中发生在山西南部，雨强大且波动性强，对流性降水特征显著；第二阶段（4-6日）为锋后稳定性降水，雨强小但持续时间长，导致山西中南部出现持续性暴雨。环流分析显示，异常偏北、偏强的西太平洋副热带高压和异常偏南、偏强的西西伯利亚切断低涡共同构建有利的环流背景。整个降水期间，异常偏北、偏强的700 hPa低空急流稳定维持，对低层辐合场的加强、垂直上升运动的强烈发展及水汽持续供应有重要作用，是导致降水极端性形成的关键。850 hPa低空急流存在时间短，但在第一阶段对晋东南暖湿空气输送和不稳定层结构建至关重要。强降水区水汽输入的主要层次在降水期间逐渐升高，第一阶段集中在850 hPa附近，第二阶段集中在700 hPa附近，对应天气形势演变。此次极端降水过程的水汽源地主要为南海、东海和黄海，输送路径为东南路径，明显区别于其他暴雨过程，其他暴雨的水汽源地多为孟加拉湾、阿拉伯海和南海，以西南路径输送为主。

关键词：极端降水低空急流水汽输送 HYSPLIT后向追踪