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近30a三峡库区腹心地带气候宜居性评价

三峡生态环境监测 2024年

作者：袁久坤周英陈鲜艳武强方丽陈元珺中国气象局气候资源经济转化重点开放实验室重庆市气象科学研究所中国气象局国家气候中心中国气象局气候资源经济转化重点开放实验室重庆市万州区气象局

利用三峡库区腹心地带1991-2020年气象资料及2016-2020年生态环境资料，对三峡库区腹心地带的生态气候宜居性时空分布及其蓄水前后的变化特征进行了分析评估。结果表明，该地区年适宜温度及降水日数适中，冬季偏暖，大气含氧量较高，气... 详细信息

利用三峡库区腹心地带1991-2020年气象资料及2016-2020年生态环境资料，对三峡库区腹心地带的生态气候宜居性时空分布及其蓄水前后的变化特征进行了分析评估。结果表明，该地区年适宜温度及降水日数适中，冬季偏暖，大气含氧量较高，气候度假及旅游指数较高，各月人体感觉较为舒适；年平均大气自净能力较好，空气质量达标率、森林覆盖率、人均占有水资源量均较高；气候宜居评价指标平均优良率达86.2%，总体生态气候适宜。但其中不适宜因素主要是夏季气温较高，年高温日数偏多，冬季日照偏少。气候宜居指数年变化呈现微弱上升趋势；空间上宜居区大体沿长江带状分布，江南优于江北，以石柱为宜居中心。蓄水前后气候宜居评价指标优良率分别为86.2%和84.7%；蓄水后气候宜居指数略高于蓄水前，蓄水前后气候适宜程度均较高。

关键词：三峡库区生态气候大气自净能力气候舒适性宜居性

CMA-MESO千米尺度变分同化系统中极小化控制变量的重构

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气象学报 2024年第2期82卷 208-221页

作者：王瑞春龚建东孙健中国气象局地球系统数值预报中心北京100081 中国气象局地球系统数值预报重点开放实验室北京100081 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081

重构GRAPES(Global/Regional Assimilation and Prediction System)全球、区域一体化变分同化系统中的极小化控制变量,提升中、小尺度同化分析能力,为中国气象局业务区域数值预报系统CMA-MESO提供千米尺度适用的同化方案。新方案用纬向... 详细信息

重构GRAPES(Global/Regional Assimilation and Prediction System)全球、区域一体化变分同化系统中的极小化控制变量,提升中、小尺度同化分析能力,为中国气象局业务区域数值预报系统CMA-MESO提供千米尺度适用的同化方案。新方案用纬向风速(u)和经向风速(v)替代原有流函数和势函数作为新的风场控制变量,采用温度和地面气压(T,ps)替代原有非平衡无量纲气压作为新的质量场控制变量,同时不再考虑准地转平衡约束,而是采用连续方程弱约束保证分析平衡。背景误差参数统计和数值试验结果表明,采用重构后的极小化控制变量,观测信息传播更加局地,分析结构更加合理,避免了原方案在中、小尺度应用时存在的虚假相关问题。连续方程弱约束的引入,限制了同化分析中辐合、辐散的不合理增长,帮助新方案在分析更加局地的同时保证分析平衡。为期1个月的连续同化循环和预报试验结果表明,新方案可以减小风场和质量场分析误差,CMAMESO系统地面降水和10 m风场的预报评分显著提升。

关键词： CMA-MESO 千米尺度变分同化控制变量平衡约束

多源融合降水实况分析产品在海河流域的适用性评估

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气候与环境研究 2024年第1期29卷 25-35页

作者：庄园煌陈宏余文韬孙密娜徐姝韩婷婷天津市气象台天津300074 中国气象局水文气象重点开放实验室北京100081

基于逐小时地面站点降水观测数据和国家气象信息中心研发的5 km多源融合降水实况分析产品,采用算术平均法对2021年6~9月海河流域面雨量进行估算。通过相关系数、平均误差和均方根误差等多种评估指标,客观定量评估多源融合降水实况分析... 详细信息

基于逐小时地面站点降水观测数据和国家气象信息中心研发的5 km多源融合降水实况分析产品,采用算术平均法对2021年6~9月海河流域面雨量进行估算。通过相关系数、平均误差和均方根误差等多种评估指标,客观定量评估多源融合降水实况分析产品在海河流域的适用性。结果表明:多源融合降水实况分析产品与地面观测资料估算的面雨量结果基本一致,能较好地反映2021年6~9月海河流域面雨量的时空变化特征,但在量值上存在高估且随着降水量增加,估算误差也越大。分区对比,融合实况分析产品和站点的误差与子流域的平均降水量、海拔高度和面积密切相关。对于各量级面雨量出现的频次,融合实况分析产品与站点整体相差不大,准确率可以达到90%及以上。总体而言,5 km多源融合降水实况分析产品的质量较高,可进一步应用于海河流域精细化面雨量监测业务中。

关键词：海河流域多源融合降水实况分析产品面雨量数据评估

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长三角地区近地层臭氧高值特征及其成因分析

环境化学 2024年

作者：牟显金赞侯雪伟朱小东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中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室中国气象局大气化学重点开放实验室

为研究长三角地区近地层臭氧污染现状及成因，对2018年3月1日至2021年2月28日三年间环境空气质量数据中的臭氧、二氧化氮和同期欧洲中期天气预报中心全球气候第五代大气再分析数据（ECMWF ERA5）进行了深入分析，结果表明，2018年至202... 详细信息

为研究长三角地区近地层臭氧污染现状及成因，对2018年3月1日至2021年2月28日三年间环境空气质量数据中的臭氧、二氧化氮和同期欧洲中期天气预报中心全球气候第五代大气再分析数据（ECMWF ERA5）进行了深入分析，结果表明，2018年至2020年间，长三角地区臭氧浓度呈现夏季最高，春季次之，冬季最低的季节变化特征.空间分布上呈现明显的“北高南低”特征，春季和夏季的南北差异较明显，而秋、冬季的臭氧浓度在空间上分布较均匀.臭氧浓度日变化呈单峰型分布，06:00—08:00达到最低值，14:00—16:00达到最高值；臭氧污染事件主要发生在夏季的苏南和皖苏北地区；2018年月平均臭氧浓度呈单峰型分布，6月份达最高，2019年和2020年均呈双峰结构，受疫情影响，2020年的峰值浓度略有降低. 2019年5月31日至6月19日期间，徐州地区臭氧污染持续20 d，南京地区持续18 d，为近三年长三角典型城市地区臭氧污染持续最长的时段.臭氧污染期间，两地的臭氧8 h滑动平均日最大浓度一直保持在高位.此外，温度达到峰值的时间较臭氧浓度峰值总是提前1 h左右，这可能与近地面大气光化学对气象条件响应速度的滞后性有关；徐州地区和南京地区发生臭氧污染事件的成因多与局地光化学反应有关，降雨量大幅下降也有一定贡献.除此外，徐州和南京两地在此期间存在两次明显的平流层向对流层传输过程（STT），是臭氧浓度升高的另一原因.此外，徐州和南京受南风和偏南风影响，缓慢的臭氧区域水平输送作用也可能会加剧本地臭氧污染.

关键词：长江三角洲臭氧污染时空特征平流层—对流层输送

CMA-GEPS极端温度预报指数及2022年夏季极端高温预报检验评估

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气象学报 2024年第2期82卷 190-207页

作者：彭飞陈静李晓莉高丽中国气象局地球系统数值预报中心北京100081 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 中国气象局地球系统数值预报重点开放实验室北京100081

极端预报指数(EFI)是利用集合预报获取极端天气信息的有效工具之一。为提升CMA全球集合预报系统(CMAGEPS)对极端天气的预报能力,针对CMA-GEPS历史预报数据少且再预报数据缺乏、难以合理统计模式气候分布的难题,研究利用小样本确定性预... 详细信息

极端预报指数(EFI)是利用集合预报获取极端天气信息的有效工具之一。为提升CMA全球集合预报系统(CMAGEPS)对极端天气的预报能力,针对CMA-GEPS历史预报数据少且再预报数据缺乏、难以合理统计模式气候分布的难题,研究利用小样本确定性预报数据形成EFI所需模式气候分布的方法。采用2020年6月15日—2022年7月22日CMA全球高分辨率(0.25°×0.25°)确定性业务预报数据,通过一种时间、空间样本扩展方法建立了与较低分辨率(0.5°×0.5°)的CMA-GEPS预报模式版本匹配的各预报时效(1—10 d)逐月模式气候分布。使用CMA-GEPS业务预报和ERA5再分析数据评估了CMA-GEPS 2 m气温EFI对2022年夏季(6—8月)中外4个代表性区域极端高温的预报能力。基于相对作用特征曲线的检验结果表明,CMA-GEPS EFI在1—10 d的短、中期预报时效上均具备区分极端高温的能力。以最大TS评分为准则,确定了用于发布极端高温预警信号的EFI临界阈值。EFI的预报能力随预报时效延长呈下降趋势,且在不同区域的表现存在差异:对中国长江中下游地区极端高温的预报能力在各时效上均优于华北地区;欧洲西部地区1—7 d时效上的EFI预报能力高于欧洲中部地区,而欧洲中部地区8—10 d时效上的EFI预报能力更好。上述结果与2 m气温的集合预报质量随预报时效与空间位置而变化有关。经济价值模型的评估结果表明,基于EFI预报信息的风险决策存在一定的经济价值和参考价值。个例分析结果进一步展现了CMA-GEPS EFI能够在中期预报时效上发出极端高温早期预警的能力。

关键词：极端高温集合预报极端预报指数模式气候分布

Ka波段毫米波云雷达对青藏高原东南缘降水回波的分析

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气象 2024年第3期50卷 291-302页

作者：王卫民徐八林雷勇舒斌马芳云南省大气探测技术保障中心昆明650034 中国气象局气象探测中心北京100081

利用丽江站新建的Ka波段毫米波云雷达获得的高时间分辨率的垂直观测资料,结合同址的地面自动气象站和雨滴谱的分钟数据、常规探空数据和附近C波段天气雷达的强度回波,分析了两次降水过程前后云雷达反射率因子Z、径向速度V_(r)、速度谱宽... 详细信息

利用丽江站新建的Ka波段毫米波云雷达获得的高时间分辨率的垂直观测资料,结合同址的地面自动气象站和雨滴谱的分钟数据、常规探空数据和附近C波段天气雷达的强度回波,分析了两次降水过程前后云雷达反射率因子Z、径向速度V_(r)、速度谱宽S_(w)的垂直变化规律。分析表明:在发生弱降水时,云雷达Z在垂直方向的变化不明显;但V_(r)、S_(w)值在0℃层稍低位置有一个明显的分界层(融化层),粒子通过融化层后V_(r)、S_(w)都是快速变大,这个变化主要是粒子的相态由固态变成液态引发的,可以通过V_(r)、S_(w)突变值的位置来识别0℃层亮带的高度。从C波段天气雷达回波强度、剖面图及云雷达位置的时间-高度图看,对毛毛雨和小雨的回波,强度和高度差异比较明显,毛毛雨比小雨回波高度低、强度弱,与云雷达相比C波段雷达对高一些的云观测不到,对距离较远的弱降水回波无法观测到;由于相同粒子对不同波长电磁波的散射不一样,造成两种雷达垂直方向观测到的Z变化不同。对比弱降水回波,云雷达在强降水时:Z出现缺口;V_(r)在0℃层以上有较大的正值(弱降水的V_(r)都是负值);在0℃层以上S_(w)变得更大(弱降水时S_(w)在0℃层以上值较小,在0℃层以下较大)。在强降水时,从C波段雷达回波强度时间-高度图看,垂直方向回波强度变化明显,在同一时刻回波强度由地面向空中的变化是逐渐减小的;不同时间同一高度层强度也有变化,云雷达雨衰缺口时段回波明显强于其他时段。在个例分析中,发生分钟降水量在0.3 mm以下强度的降水,云雷达可以观测到完整的云信息;发生分钟降水量在0.5 mm以上强度的降水,云雷达会有严重的雨衰,无法观测到完整的云信息。

关键词：毫米波云雷达分钟降水量 C波段天气雷达降水回波分析

FY-4B与FY-4A云顶性质产品精度的一致性评估

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热带气象学报 2024年第3期40卷 389-396页

作者：张淼徐娜陈林刘健杨昌军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/许健民气象卫星创新中心/国家卫星气象中心北京100081

风云四号(FY4)气象卫星是我国第二代静止气象卫星,FY4B云顶温度、云顶高度和云顶压强的反演算法与FY4A相同,为了方便用户更好地应用FY4B云顶产品,本文利用美国EOS/MODIS极轨气象卫星和日本第二代静止气象卫星Himawari-8云产品检验FY4A和... 详细信息

风云四号(FY4)气象卫星是我国第二代静止气象卫星,FY4B云顶温度、云顶高度和云顶压强的反演算法与FY4A相同,为了方便用户更好地应用FY4B云顶产品,本文利用美国EOS/MODIS极轨气象卫星和日本第二代静止气象卫星Himawari-8云产品检验FY4A和FY4B反演的云顶产品精度的一致性,结果表明,FY4B云顶产品与FY4A具有很好的一致性,其中B星多层云的较大误差主要是由于云分类将卷云错判成了多层云所致。从全样本的检验结果可以看出FY4B云顶参数产品的精度与FY4A精度大体相当,两者的差异主要来自于通道光谱特征的改变、定标精度及所用的辐射传输模式的不同。

关键词： FY4 云顶温度云顶高度云顶压强精度检验

太湖常见3种沉水植物附着生物的生物量及潜在反硝化速率

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湖泊科学 2024年第1期36卷 77-87页

作者：任天一徐向华宋玉芝郭婧南京信息工程大学应用气象学院南京210044 中国气象局生态系统碳源汇开放重点实验室南京210044 南京信息工程大学固碳减排与全球变化研究中心南京210044

反硝化作用是将氮素从湖泊中彻底去除的重要途径之一,对于减轻湖泊富营养化具有重要意义。为了探究太湖沉水植物附着生物的生物量、潜在反硝化速率变化规律及其与环境因素的关系,在沉水植物生长盛期(7月),以太湖沉水植物主要分布区域东... 详细信息

反硝化作用是将氮素从湖泊中彻底去除的重要途径之一,对于减轻湖泊富营养化具有重要意义。为了探究太湖沉水植物附着生物的生物量、潜在反硝化速率变化规律及其与环境因素的关系,在沉水植物生长盛期(7月),以太湖沉水植物主要分布区域东部湖湾作为采样区域,研究了太湖常见的3种沉水植物上附着生物的生物量,并利用乙炔抑制法测定沉水植物上附着生物的潜在反硝化速率,分析了太湖沉水植物附着生物的生物量及其潜在反硝化速率的主要影响因素。结果表明,太湖常见的3种沉水植物单位体表面积附着生物的生物量(AFDM)在0.037~0.789 mg/m^(2)之间,均值为(0.389±0.261)mg/m^(2),沉水植物上附着生物的生物量存在空间差异,最大值出现在贡湖湾G1采样点((0.794±0.007)mg/m^(2)),最小值出现在胥口湾X1采样点((0.041±0.005)mg/m^(2))。太湖沉水植物单位体表面积附着生物的潜在反硝化速率在3.09~58.80μmol/(m^(2)·h)之间,均值为(24.75±5.96)μmol/(m^(2)·h)。太湖沉水植物附着生物的潜在反硝化速率存在空间差异,其中最大值出现在贡湖湾G1采样点((58.80±20.20)μmol/(m^(2)·h)),最小值出现在胥口湾X1采样点((3.09±1.79)μmol/(m^(2)·h))。相同条件下,沉水植物附着生物的生物量及潜在反硝化速率因植物种类的不同而存在差异,狐尾藻(Myriophyllum spicatum)上的附着生物的生物量及潜在反硝化速率显著高于苦草(Vallisneria natans)。相关性分析结果表明,沉水植物上附着生物的生物量与水体氮磷浓度相关。沉水植物附着生物的潜在反硝化速率与附着藻类的生物量、水体溶解有机碳及pH存在显著相关关系,这3种因子可以解释81.2%的沉水植物附着生物潜在反硝化速率变化,本研究结果可为进一步研究浅水湖泊脱氮过程及富营养化治理提供一定的理论依据。

关键词：附着生物潜在反硝化速率太湖沉水植物

青海湖流域不同下垫面类型对地表温度的生物物理影响

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干旱区研究 2024年第1期41卷 24-35页

作者：李永广苑广辉南京信息工程大学中国气象局气溶胶-云-降水重点开放实验室江苏南京210044

本研究选取青海湖流域亚高山灌丛和温性草原两个不同土地覆盖类型的站点,利用湍流通量数据和自动气象站数据对比生长季和非生长季两个站点的微气象要素和地表能量平衡收支,评估土地利用/土地覆盖变化(Land Use/Land Cover Changes,LULCC... 详细信息

本研究选取青海湖流域亚高山灌丛和温性草原两个不同土地覆盖类型的站点,利用湍流通量数据和自动气象站数据对比生长季和非生长季两个站点的微气象要素和地表能量平衡收支,评估土地利用/土地覆盖变化(Land Use/Land Cover Changes,LULCC)对地表温度的生物物理影响。亚高山灌丛相比温性草原具有更低的地表温度、气温和土壤温度,在生长季两个站点的地表温度、气温和土壤温度的差异更为明显,而非生长季相对湿度的差异更为明显。根据直接分解温度理论(Direct Decomposed Temperature Metric,DTM),分析不同下垫面对地表温度的生物物理影响。结果表明:白天灌丛相比草原的冷却作用主要贡献因素是短波辐射、地表土壤热通量和感热通量项,其中短波辐射在灌丛的冷却中起到正反馈作用,而后两者起到负反馈作用。夜间灌丛的冷却作用主要贡献因素是地表土壤热通量项。在相同气候和天气背景下,不同下垫面确实会对地表温度有明显的生物物理反馈作用。

关键词：土地利用和土地覆盖变化地表温度辐射收支地表土壤热通量湍流通量青海湖流域