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气候-土地综合影响的我国油茶农业气候区划

应用气象学报 2024年第4期35卷 444-455页

作者：孙光辉段居琦李俊儒廖要明中国气象局气候资源经济转化重点开放实验室重庆401147 重庆市气象服务中心重庆401147 国家气候中心北京100081 香港科技大学中国香港999077

从作物气候适宜性评价出发,考虑坡度、土壤厚度等土地因素影响,利用全国油茶种植点地理信息、土地数据以及1986—2023年2426个国家气象观测站观测数据,采用最大熵模型和ArcGIS技术,重点开展油茶种植精细化农业气候区划和省级区域扩种潜... 详细信息

从作物气候适宜性评价出发,考虑坡度、土壤厚度等土地因素影响,利用全国油茶种植点地理信息、土地数据以及1986—2023年2426个国家气象观测站观测数据,采用最大熵模型和ArcGIS技术,重点开展油茶种植精细化农业气候区划和省级区域扩种潜力评估。结果表明:我国油茶种植分布的主导气候因子是1月平均气温、大于等于10℃活动积温、日最低气温小于等于-10℃连续日数和年降水量;考虑气候-土地共同作用较未考虑土地影响的气候适宜区划缩减了2/3,其适宜种植地区为长江及以南地带,尤其是四川盆地—秦岭—淮河以南及云贵高原以东至沿海地区,面积达7.319×10^(7)hm^(2),远高于当前种植面积(4.723×10^(6)hm^(2)),具有较大的扩种潜力。基于此,在规划油茶种植布局时,除考虑湖南、江西、广西、湖北等主要种植区外,应考虑云南、四川、广东、重庆等扩种潜力较大的省份,适当提高其种植面积。

关键词：油茶农业气候区划扩种潜力最大熵模型

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碳中和评估与预测预估方法研究进展

中国环境管理 2024年第1期16卷 63-72页

作者：秦云肖风劲於琍陆波刘秋锋国家气候中心北京100081 中国气象局气候预测研究重点开放实验室北京100081

人类活动排放的大量温室气体已经造成多种不利影响,为缓解这些不利影响,已有多个国家提出了碳中和目标。碳中和评估与预测预估是实现碳中和目标的科学基础,准确估算碳排放量和碳去除量是进行碳中和评估的关键,可以帮助决策者制定减排和... 详细信息

人类活动排放的大量温室气体已经造成多种不利影响,为缓解这些不利影响,已有多个国家提出了碳中和目标。碳中和评估与预测预估是实现碳中和目标的科学基础,准确估算碳排放量和碳去除量是进行碳中和评估的关键,可以帮助决策者制定减排和增汇政策。本文梳理了碳排放量和碳去除量的估算方法以及预测预估方法的原理和特点,以期为准确评估碳中和现状以及预测预估未来情景下实现碳中和目标的可能性和路径提供方法论参考。碳排放量的估算方法可以分为用于支撑碳交易市场的碳排放核算方法、面向消费侧碳排放的估算方法和基于因素分解法的碳排放计量方法三大类;前两类方法主要用于历史碳排放量的盘点,第三类方法可用于碳排放量的预估。陆地生态系统碳去除量估算方法可以分为统计模型法、机理模型法和遥感模型法三大类;第一类方法应用最早但估算结果较粗糙,第二类方法模型应用最多但估算结果存在较大的不确定性,第三类方法观测范围大但缺乏预测预估能力。近年来,模型分析法在碳中和评估和预测预估上得到越来越广泛的应用。

关键词：碳中和碳排放二氧化碳碳汇预估

不同分辨率CWRF模式对中国区域气温模拟的比较研究

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气候变化研究进展 2024年第2期20卷 129-145页

作者：董李丽张焓李清泉汪方赵崇博谢冰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 中山大学大气科学学院珠海519082 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南京210044

针对现有区域气候模式分辨率较为粗糙的现状,瞄准精细化气候预测和服务的需求,基于30 km分辨率CWRF区域气候模式研发了水平分辨率和下垫面信息进一步精细化至15 km的新版本模式,利用欧洲中期预报中心的ERAInterim大气再分析资料和美国的... 详细信息

针对现有区域气候模式分辨率较为粗糙的现状,瞄准精细化气候预测和服务的需求,基于30 km分辨率CWRF区域气候模式研发了水平分辨率和下垫面信息进一步精细化至15 km的新版本模式,利用欧洲中期预报中心的ERAInterim大气再分析资料和美国的OISSTv2海表面温度资料驱动两种版本的CWRF模式,与中国均一化气温数据集CN05.1的观测数据相比,系统分析了CWRF模式对1982—2016年中国区域2m气温的模拟效果及其对水平分辨率和下垫面信息的敏感性。结果表明:单纯修改模式的下垫面信息,不提高模式分辨率,对模拟结果的影响不大;将分辨率提高至15 km的CWRF模式对地形复杂区域的气温模拟效果更好,对气温的空间分布、年际变化以及极端气温的模拟都有较好的表现。从气候平均气温分布看,与30 km CWRF模式相比,在春、秋、冬季西南地区和青藏高原,以及夏季西南、华南、华中等冷偏差较为显著的地区,15 km模式模拟结果将冷偏差减小到1℃以内;从气温年际变化来看,15km模式对夏季华中、华北和东北南部地区及冬季气温的模拟结果优于30km模式,相关系数最高提升0.4;在极端事件的模拟方面,与30 km模式相比,15 km模式对于在华南到福建、江西、湖南、湖北东部的夏季日数极大值区域模拟具有较大的改善,均方根误差减小1 d;对于新疆东部、东北的极端高温和新疆、青藏高原、华南的极端低温模拟也有明显改善,均方根误差减小1℃。因此,高分辨率区域气候模式有利于提高中国气温的精细化模拟能力。

关键词：中国区域模式水平分辨率气温极端事件

山洪灾害临界雨量确定方法对比研究--以雅安名山河流域为例

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自然灾害学报 2024年第3期33卷 89-99页

作者：徐金霞郭海燕邓国卫高歌刘佳徐沅鑫中国气象局成都高原气象研究所/高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室四川成都610072 四川省气候中心四川成都610072 中国气象局国家气候中心暨气候研究开放实验室北京100081 四川省气象灾害防御技术中心四川成都610072

临界雨量是山洪灾害预警的重要指标,以雅安名山河流域为例,依据山洪灾情记录与逐小时降水数据,采用3种基于数据驱动的统计归纳法和基于灾变物理机制的FloodArea水文水力学方法,对比分析了名山河流域不同降雨历时(1、3、6、12、24 h)的... 详细信息

临界雨量是山洪灾害预警的重要指标,以雅安名山河流域为例,依据山洪灾情记录与逐小时降水数据,采用3种基于数据驱动的统计归纳法和基于灾变物理机制的FloodArea水文水力学方法,对比分析了名山河流域不同降雨历时(1、3、6、12、24 h)的山洪灾害临界雨量。通过研究发现,单站临界雨量法适用于雨量站分布均匀且站点密度高的区域,区域临界雨量法基于流域面雨量而非站点雨量,适用于雨量站布设稀疏的区域,其计算结果较实际情况偏低。灾害与降雨同频率法以县站长时间极值序列为样本,基于概率密度函数计算与灾害发生频率对应的临界雨量值,发现广义极值分布拟合效果最优、对数正态与耿贝尔分布次之。该方法数据需求简单,尤其适用于对灾情记录不全以及站点分布稀疏地区,但其存在山洪频率计算偏低情况下,临界雨量值计算结果偏高的问题,可依据实际情况采用合适的衰减系数,适当调整,减小误差。FloodArea水文模型更适用于精细化山区小流域山洪灾害过程的模拟,计算得到四级山洪灾害预警临界雨量值偏小,实际更接近三级风险雨量值。结果表明,统计方法倾向于高估,而水文模型指标则可能低估,山洪灾害临界雨量的推求可依据数据的实际情况综合采用多个方法进行复核订正。

关键词：山洪灾害临界雨量概率密度 FloodArea模型

南水北调西线工程水源区和受水区降水变化及丰枯遭遇特征分析

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气候变化研究进展 2024年第5期20卷 571-580页

作者：王荣杜孝忠巢清尘赵珊珊叶殿秀李修仓李莹张梦然中国气象局国家气候中心中国南水北调集团有限公司中国气象局水文气象重点开放实验室

基于规划中的南水北调西线工程区域内274个国家气象站1961—2022年逐日降水资料，分析了西线工程水源区和受水区年和四季降水量的时空分布特征，以及两区降水的丰枯遭遇特征。结果表明：近62年来，南水北调西线工程水源区年降水量总体... 详细信息

基于规划中的南水北调西线工程区域内274个国家气象站1961—2022年逐日降水资料，分析了西线工程水源区和受水区年和四季降水量的时空分布特征，以及两区降水的丰枯遭遇特征。结果表明：近62年来，南水北调西线工程水源区年降水量总体呈增多趋势，而受水区年降水量没有明显变化趋势；夏、冬季水源区和受水区降水量均增多，春、秋季水源区降水量增多而受水区降水量减少；年和春、夏、秋季水源区枯水频率均低于受水区枯水频率，并且水源区枯水频率呈减少趋势，而丰水频率呈增加趋势；水源区和受水区年和四季降水丰枯异步频率普遍在60%以上，远大于丰枯同步频率，有利调水的5种丰枯遭遇在年和春、夏、秋季发生频率均超过50%。总体而言，南水北调西线工程水源区和受水区的降水具有较强的丰枯补偿性，且1971年以来有利调水发生频次呈增加趋势，理论上存在保证供水的可能性。但水源区出现连续枯水年的频次较多。因此，在南水北调西线工程规划设计和运行调度时需充分考虑水源区和受水区降水的变化。

关键词：降水丰枯遭遇南水北调西线水源区受水区

京津冀2022年11-12月冷暖转折成因分析

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高原气象 2024年

作者：高旭旭车少静杜浩昱中国气象局雄安大气边界层重点开放实验室河北省气象与生态环境重点实验室河北省气候中心

2022年11-12月京津冀气候出现明显的暖冷转折，11月和12月两个月平均气温温差大，达到10.6℃，位列1961年以来第一位，与1971年和1980年持平。本文基于NCEP/NCAR再分析和气候指数等数据，从大气环流转折、厄尔尼诺-南方涛动（El Nin?o-S... 详细信息

2022年11-12月京津冀气候出现明显的暖冷转折，11月和12月两个月平均气温温差大，达到10.6℃，位列1961年以来第一位，与1971年和1980年持平。本文基于NCEP/NCAR再分析和气候指数等数据，从大气环流转折、厄尔尼诺-南方涛动（El Nin?o-Southern Oscillation, ENSO）及北极涛动（Arctic Oscillation, AO）对气温异常影响的年代际变化角度，探究了京津冀地区2022年11月和12月气温转折的可能原因。研究结果表明：（1）11-12月，乌拉尔山阻塞高压和西伯利亚高压的强度，以及西太平洋副高的强度发生了转折性变化，导致11月京津冀地区气候异常偏暖，12月异常偏冷。（2）通过与1971年、1980年和2005年的冷暖转折事件对比，大气环流转折特征存在年代际变化，2022年和2005年11月偏暖除了北方冷空气活动偏弱外还受到南方暖气流北上的影响，12月偏冷则出现在北极增暖和西伯利亚高压显著偏强的背景下。（3）ENSO与京津冀11月气温以及AO与12月气温相关性在21世纪00年代明显增强，拉尼娜背景下AO由11月正位相转为12月负位相，气温出现反相概率高，2022年恰为拉尼娜年，在AO位相由正转负的影响下，11-12月京津冀出现冷暖转折事件。

关键词：冷暖转折京津冀 ENSO AO

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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

甘肃河东夏季区域性短时强降水环流形势分类特征

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高原气象 2024年第2期43卷 329-341页

作者：孔祥伟李晨蕊杨秀梅杨毅杨晓军中国气象局兰州干旱气象研究所/甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室甘肃兰州730020 兰州大学大气科学学院/兰州大学地球系统模式发展研究中心甘肃兰州730000 兰州中心气象台甘肃兰州730020

甘肃河东地区短时强降水易致灾,预报预警难度大。利用2010-2021年夏季加密观测站逐小时降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,筛选出甘肃河东50次区域性短时强降水天气过程,基于这些天气过程的500 hPa位势高度距平场,使用K均值客观聚类分析和... 详细信息

甘肃河东地区短时强降水易致灾,预报预警难度大。利用2010-2021年夏季加密观测站逐小时降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,筛选出甘肃河东50次区域性短时强降水天气过程,基于这些天气过程的500 hPa位势高度距平场,使用K均值客观聚类分析和主观天气学检验相结合的方法进行天气尺度环流形势分类,并通过合成分析和中尺度对流天气环境场条件分析方法构建不同类型的天气尺度系统配置概念模型。结果表明:(1)甘肃河东区域性短时强降水的天气尺度环流形势可分为高原槽东移型、副高边缘西南气流型、两高切变型和西北气流型四类。(2)副高边缘西南气流型引发的区域性短时强降水次数最多,两高切变型和高原槽东移型发生频率相当,西北气流型发生次数最少。(3)四种类型的环流形势在天气系统配置、抬升条件、水汽条件和不稳定条件等方面存在显著差异。高原槽东移型、副高边缘西南气流型、两高切变型三种类型发生时西太平洋副热带高压(以下简称西太副高)所处的位置逐渐向西向北推进,水汽条件和不稳定条件逐渐趋好,当高空槽引导冷空气东移南下,斜压锋生形成大范围短时强降水。高原槽东移型抬升条件最好,短时强降水落区偏南;两高切变型冷空气偏北且主要由对流层低层侵入,短时强降水落区偏北;副高边缘西南气流型冷暖气团交汇最剧烈,斜压锋生最强,短时强降水范围及强度也更大。西北气流型的动力条件和水汽条件是四类中最差的,但强烈的中高层干冷平流叠加低层暖湿气流或温度暖脊形成了四类中最好的不稳定条件,短时强降水落区较分散。

关键词：甘肃河东地区短时强降水天气尺度环流形势聚类分析概念模型

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中国近30年短时极端降水特征分析

大气科学 2024年第3期48卷 1144-1156页

作者：赵煜飞张强鞠晓慧肖栋杨和平陈杰廖捷邓悦国家气象信息中心北京100081 中国气象局上海城市气候变化应对重点开放实验室上海200030 广西壮族自治区气象信息中心南宁530000

由于观测资料的限制,以往对于日尺度以下的短时极端降水特征和短时极端降水阈值的研究较少。本文基于中国气象局最新研制的1991~2021年中国2464个台站逐小时降水资料,分析了全国1 h、3 h降水频率特征,采用百分位法分别统计1 h和3 h极端... 详细信息

由于观测资料的限制,以往对于日尺度以下的短时极端降水特征和短时极端降水阈值的研究较少。本文基于中国气象局最新研制的1991~2021年中国2464个台站逐小时降水资料,分析了全国1 h、3 h降水频率特征,采用百分位法分别统计1 h和3 h极端降水阈值,探究了中国短时极端降水气候特征。分析结果表明四川、贵州、湖南、江西、福建和浙江等省的部分台站1 h降水频率较大,可达12%,西北地区1 h降水频率普遍偏低,大部分台站低于3%。1991~2021年期间,1 h、3 h极端降水频率呈减少趋势。共有64.7%的站3 h极端降水频率线性趋势与1 h极端降水频率线性趋势一致。我国降水极值和极端降水阈值空间特征明显,1 h降水极端降水阈值基本呈东南大、西北小的空间特征,广东、广西、海南阈值相比我国其他地区偏大。海南、广东、广西和江苏省1 h降水历史平均极值超过80 mm h^(-1),其中海南省平均极值最高,达102.7 mm h^(-1)。

关键词：地面观测降水质量控制日变化