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华北局地大暴雨过程中多个β中尺度对流系统发生发展对比分析

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气象 2024年第2期50卷 181-194页

作者：徐姝易笑园熊明明孙密娜林晓萌天津市气象台天津300074 中国气象局水文气象重点开放实验室南京210024 天津市气候中心天津300074

利用常规地面高空观测、多普勒雷达、风廓线、VDRAS(Variational Doppler Radar Analysis System)和NCEP再分析资料,对2018年8月5—6日副热带高压(以下简称副高)控制下华北一次局地大暴雨过程中多个β中尺度对流系统触发和发展机制进行... 详细信息

利用常规地面高空观测、多普勒雷达、风廓线、VDRAS(Variational Doppler Radar Analysis System)和NCEP再分析资料,对2018年8月5—6日副热带高压(以下简称副高)控制下华北一次局地大暴雨过程中多个β中尺度对流系统触发和发展机制进行了分析。结果表明:这次大暴雨发生在副高控制下,处于高温、高湿气团中,大气层结极不稳定。暴雨由多个相继发展的中尺度对流系统造成,分别是太行山迎风坡上西南—东北向、华北平原地区保定一带南北向、保定至霸州附近西南—东北向和以雄安新区为中心东西向原地生消的准静止MCS-Ⅰ、MCS-Ⅱ、MCS-Ⅲ和MCS-Ⅳ,均属于β中尺度。在相似的环境中,不同中尺度对流系统触发机制有较大差异,太行山迎风坡上的MCS-Ⅰ是由近地层偏东暖湿气流在迎风坡与山风形成的辐合抬升触发;由辐射差异和前期强降水形成的局地冷池受MCS-Ⅰ影响再次加强后,其出流与环境风形成的两条地面辐合线分别触发了MCS-Ⅱ和MCS-Ⅲ,并组织对流沿辐合线呈带状发展;而超低空偏东风增强叠加冷池出流在地形抬升作用下促使沿山暖湿气团进一步抬升,使得原本消亡的MCS-Ⅰ再次重建。MCS-Ⅳ发展最旺盛、持续时间最长,是大暴雨中心的直接制造者,一方面MCS-Ⅱ与MCS-Ⅲ、MCS-Ⅰ与MCS-Ⅳ的两次合并过程,是MCS-Ⅳ增强、持久的重要原因;另一方面边界层偏东风急流为MCS-Ⅳ的发展提供了水汽和不稳定能量等有利条件,同时推动其左前方中尺度涡旋的发展,导致MCS-Ⅳ所在地的气旋性涡度大大增加,加强了以急流轴为中心的垂直次级环流发展,造成MCS-Ⅳ的发展维持,形成华北平原地区以雄安新区为中心的东西向大暴雨带。

关键词：准静止中尺度对流系统对流单体合并冷池地面辐合线中尺度边界层急流中尺度涡旋

FY-4A温度廓线和融合海温数据协同同化的海雾模拟效果分析

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气象 2024年第5期50卷 547-560页

作者：刘志杰王炜廖志宏李英华天津市西青区气象局天津300380 天津市海洋气象重点实验室天津300074 天津市气象科学研究所天津300074 国家气象信息中心北京100081

利用CODAS实况融合海温和FY-4A温度廓线资料协同同化的方法,尝试改进WRF模式在黄渤海区域的海雾数值模拟效果。分析结果显示,高时空分辨率的CODAS海温显著改善了WRF模式对黄渤海区域海雾模拟性能,模拟雾区范围及强度相比FNL海温模拟结... 详细信息

利用CODAS实况融合海温和FY-4A温度廓线资料协同同化的方法,尝试改进WRF模式在黄渤海区域的海雾数值模拟效果。分析结果显示,高时空分辨率的CODAS海温显著改善了WRF模式对黄渤海区域海雾模拟性能,模拟雾区范围及强度相比FNL海温模拟结果更接近实况。通过分析雾区各类要素相对海温变化的敏感度,明确了2 m气温及比湿,以及海气界面感热、潜热和水汽通量与海温呈现不同程度的正相关,而液态水含量则与海温呈显著负相关。同时,协同同化FY-4A廓线资料可优化WRF模式边界层内湿度及风速垂直分布,改善雾区水汽输送及液态水含量。FY-4A廓线资料和CODAS海温的协同同化能更好地模拟出雾区气象要素的中尺度分布特征,表明高精度和高分辨率的海洋实况资料有利于改善黄渤海区域海雾数值模拟效果。

关键词：海雾数值模拟海温垂直探测

基于时间序列分解的京津冀区域PM_(2.5)和O_(3)空间分布特征

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环境科学 2024年第5期45卷 2487-2496页

作者：姚青丁净杨旭蔡子颖韩素芹天津市环境气象中心中国气象局‐南开大学大气环境与健康研究联合实验室天津300074

京津冀区域大气污染分布呈现明显的空间差异,厘清不同时间尺度下PM_(2.5)和O_(3)浓度分布有助于制定科学有效的污染防控措施.采用STL方法分解PM_(2.5)和O_(3)浓度,获取长期分量、季节分量和短期分量,研究其变化趋势与空间分布特征.结果... 详细信息

京津冀区域大气污染分布呈现明显的空间差异,厘清不同时间尺度下PM_(2.5)和O_(3)浓度分布有助于制定科学有效的污染防控措施.采用STL方法分解PM_(2.5)和O_(3)浓度,获取长期分量、季节分量和短期分量,研究其变化趋势与空间分布特征.结果表明,2017~2021年京津冀区域PM_(2.5)浓度下降幅度高于O_(3),春、夏季PM_(2.5)和O_(3)浓度呈正相关,秋、冬季呈现负相关,短期分量和季节分量分别对PM_(2.5)和O_(3)浓度的贡献最大.PM_(2.5)的季节分量、短期分量以及O_(3)的长期分量和短期分量均存在2个主成分,对应河北省中南部和京津冀区域北部,在不同时间尺度上京津冀区域PM_(2.5)和O_(3)均存在次区域分布.与原始序列相比,长期分量能够更好地反映PM_(2.5)和O_(3)浓度的演变趋势;季节分量和短期分量的标准差可用于衡量各城市PM_(2.5)和O_(3)浓度波动情况,太行山前各城市PM_(2.5)浓度季节分量和短期分量标准差较高,唐山的O_(3)浓度短期分量的标准差最高.

关键词：时间序列分解 PM_(2.5) 臭氧(O_(3)) 京津冀区域空间分布

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天津区域鸟类活动的双偏振天气雷达回波分析

气象 2024年第9期50卷 1142-1152页

作者：赵子杭庄庭李建勇李春李宗飞许崇海史静天津气象雷达研究试验中心天津300061 中国气象局气象探测中心北京100081 广东省气象数据中心广东510080 天津市气候中心天津300074 天津市北辰区气象局天津300400 天津市气象信息中心天津300074

利用2022年6月至2023年3月的宝坻S波段双偏振天气雷达资料,对探测到的天津区域空中生物活动进行分析,结果表明:天津区域空中生物活动存在明显的季节变化和日变化。雷达能够探测到的候鸟迁徙回波集中在2月下旬到11月下旬,其中湿地鸟类活... 详细信息

利用2022年6月至2023年3月的宝坻S波段双偏振天气雷达资料,对探测到的天津区域空中生物活动进行分析,结果表明:天津区域空中生物活动存在明显的季节变化和日变化。雷达能够探测到的候鸟迁徙回波集中在2月下旬到11月下旬,其中湿地鸟类活动在夏季比较明显,候鸟迁徙活动在2月、11月特别频繁,鸟类回波出现的时刻与日出日落有明显的关联。其中,秋季鸟类活动特征较为明显,回波在反射率产品上呈现明显的类圆形特征,回波强度能达到35 dBz以上;从径向速度产品上可以看出,鸟类飞行时径向速度约在10~27 m·s^(-1);从相关系数(CC)产品上看,鸟类回波的CC整体数值较低,主要分布在0.1~0.8;从差分反射率(ZDR)产品上看,ZDR分布不均匀,最大可达3~5 dB。相比于单偏振天气雷达,S波段双偏振天气雷达对空中生物回波的识别有显著优势。

关键词： S波段双偏振天气雷达鸟类回波回波强度相关系数差分反射率

基于人体热量平衡模型的天津地区中暑气象风险预报技术研究

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气象 2024年第7期50卷 877-886页

作者：张敏蔡子颖姚青韩素芹王晓佳杨旭天津市健康气象交叉创新中心天津300074 天津市气象科学研究所天津300074 天津市环境气象中心天津300074 中国气象局-南开大学大气环境与健康研究联合实验室天津300074

基于2016—2020年天津市中暑门诊和住院就诊数据,利用广义相加模型和分布滞后非线性模型对气象要素与中暑就诊率的关系进行了分析,引入人体热量平衡模型和热舒适评价指标(PMV),建立了本地化中暑气象风险预警指标。结果表明:天津地区中... 详细信息

基于2016—2020年天津市中暑门诊和住院就诊数据,利用广义相加模型和分布滞后非线性模型对气象要素与中暑就诊率的关系进行了分析,引入人体热量平衡模型和热舒适评价指标(PMV),建立了本地化中暑气象风险预警指标。结果表明:天津地区中暑门诊人数和住院人数集中在每年6月下旬到8月上旬,5年中84%的中暑高发事件集中在6次连续过程中,其发生与当日和前一日气象条件相关性最高,当最高气温大于35℃时,中暑人数明显增多。男性比女性更易中暑,老人就诊率显著高于一般人群。中暑就诊率与平均气温、最高气温、相对湿度、太阳辐射强度呈正相关,与平均气温相关性最强,与风速呈负相关。引入人体热量平衡模型,显示PMV与中暑就诊率的相关性高于任何单一气象要素,PMV在评价中暑气象风险方面具备明显优势。并且,以PMV为关键指标形成预报方程。

关键词：高温中暑气象风险预报预警人体热量平衡模型热舒适评价指标(PMV)

天津市西南地区PM_(2.5)污染及输送特征研究

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环境科学与管理 2024年第3期49卷 89-94页

作者：冯帅李兴阳杨旭温永菁王林天津市静海区气象局天津301600 天津市环境气象中心天津300074

静海区和西青区是天津西南界输送影响的关键区域,此研究基于2019年-2022年的PM_(2.5)观测数据和中尺度在线大气化学模式WRF/Chen的模拟数据,探讨区域输送对天津市西南地区PM_(2.5)的影响。结果表明,在不同的时间尺度上,天津市西南地区的... 详细信息

静海区和西青区是天津西南界输送影响的关键区域,此研究基于2019年-2022年的PM_(2.5)观测数据和中尺度在线大气化学模式WRF/Chen的模拟数据,探讨区域输送对天津市西南地区PM_(2.5)的影响。结果表明,在不同的时间尺度上,天津市西南地区的PM_(2.5)污染都呈现冬季高、夏季低的规律,与天津市相比,天津市西南地区的PM_(2.5)污染较重。风速和风向都是影响天津市西南地区PM_(2.5)污染和重要因素。WRF/Chen的数值模拟结果表明,静海的PM_(2.5)的本地贡献远高于西青,静海和西青作为天津市的西南门户,周边区域的输送是其PM_(2.5)污染的重要来源,尤其是在秋末、冬季和主风向上,周边的廊坊、沧州、山东、北京和保定是静海和西青地区PM_(2.5)的关键源地。

关键词： PM_(2.5) 区域输送数值模拟关键源地

天津市气象因素和大气污染物对慢性阻塞性肺疾病就诊人次的影响及其交互效应

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中国慢性病预防与控制 2024年第5期32卷 358-363页

作者：刘博段丽瑶樊文雁蒋萍柳艳香天津市气象台天津300074 天津市环境气象中心环境气象预报科天津市第一中心医院呼吸科中国气象局公共气象服务中心公众服务室

目的探讨气象因素和大气污染物对慢性阻塞性肺疾病(COPD)就诊人次的影响及其交互作用,为开展健康气象预报与服务以及COPD的防治提供依据。方法COPD疾病数据来源于天津市某三甲医院2012年1月1日至2021年12月31日共10年的就诊数据。同期... 详细信息

目的探讨气象因素和大气污染物对慢性阻塞性肺疾病(COPD)就诊人次的影响及其交互作用,为开展健康气象预报与服务以及COPD的防治提供依据。方法COPD疾病数据来源于天津市某三甲医院2012年1月1日至2021年12月31日共10年的就诊数据。同期气象数据来自于天津市气象信息中心天津城市气候监测站2012至2021年逐日气象数据。大气环境资料来自于天津市生态环境监测中心。采用R 4.1.2软件应用广义相加模型分析气象因素和大气污染物对COPD就诊人次的影响及其交互作用。结果基于广义相加模型的单因素分析结果显示,24 h内平均气温下降幅度超过5.0℃时,每降低1℃,1 d后COPD日就诊人次增加3.98%;气温日较差大于13.2℃时,每升高1℃,3 d后COPD就诊人次增加1.44%;PM_(10)>233μg/m^(3)或PM_(2.5)>128μg/m^(3)或O_(3)>175μg/m^(3)时,每增加10μg/m^(3),5~7 d后COPD日就诊人次增加1.00%~2.53%。交互作用分析结果显示,冬季24 h内平均气温下降幅度超过5.0℃,PM_(10)浓度≥227μg/m^(3)时,PM_(10)浓度每升高10μg/m^(3),COPD日就诊人次增加27.39%(95%CI:0.50%~63.04%)或PM_(2.5)浓度≥147μg/m^(3)时,PM_(2.5)浓度每升高10μg/m^(3),COPD日就诊人次增加8.83%(95%CI:1.41%~20.24%)。春夏季气温日较差193μg/m^(3)时,O_(3)浓度每升高10μg/m^(3),COPD日就诊人次增加4.69%(95%CI:1.71%~7.65%)。结论24 h内平均气温下降幅度、气温日较差以及中度以上环境污染对COPD就诊人次有影响,且气象因素和大气污染物对其影响存在交互作用。

关键词：慢性阻塞性肺疾病气象因素大气污染物广义相加模型

基于多算法分级权重集成的渤海西岸降水预报技术研究

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海洋预报 2024年第3期41卷 71-79页

作者：侯敏杨晓君王彩霞张楠许长义王国松天津市海洋气象重点实验室天津300074 天津市滨海新区气象局天津300450 天津市气象台天津300074 国家海洋信息中心天津300171

以渤海西岸为研究区域,基于2019—2021年6—9月实况降水资料和模式预报数据,研发了一种新的降水集成预报技术,采用分级权重分配将3种客观订正预报算法和6种集合统计量算法进行集成,得到多算法分级权重集成预报(Hierarchical-weight Cons... 详细信息

以渤海西岸为研究区域,基于2019—2021年6—9月实况降水资料和模式预报数据,研发了一种新的降水集成预报技术,采用分级权重分配将3种客观订正预报算法和6种集合统计量算法进行集成,得到多算法分级权重集成预报(Hierarchical-weight Consensus Forecasting,HCF),然后以2021年9月渤海西岸一次典型强降水过程为例进行了检验评估。结果表明:HCF预报(08时—次日08时)的所有降水量级的TS评分均高于欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的模式预报;相较于ECMWF模式预报和其他客观预报,HCF在降水量级和落区预报方面均表现良好,08时—次日08时的大雨及以上量级的TS评分最高,其他降水量级检验评估指标也均在前三位;在个例检验中,HCF预报较ECMWF模式的所有降水量级的检验指标均更优秀,其中小雨预报的TS评分较ECMWF模式提升41.76%,大雨预报评分提升54.42%。

关键词：沿海降水预报分级权重集成晴雨订正个例检验

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