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赣南脐橙气候品质归一化指数构建

农业工程学报 2024年第7期40卷 335-342页

作者：李翔翔杨爱萍金国花丁美萍杨军江西省农业气象中心南昌330096 江西省气象科学研究所南昌330096 信丰县气象局赣州341600

为建立赣南脐橙综合品质的气候评价方法,该研究基于2008—2011年和2021—2022年赣南脐橙单果质量、维生素C和固酸比等品质因子实测和气象资料,首先通过品质与气象要素的逐旬相关系数动态变化规律,找出关键气象要素及其影响时段;然后基... 详细信息

为建立赣南脐橙综合品质的气候评价方法,该研究基于2008—2011年和2021—2022年赣南脐橙单果质量、维生素C和固酸比等品质因子实测和气象资料,首先通过品质与气象要素的逐旬相关系数动态变化规律,找出关键气象要素及其影响时段;然后基于关键影响时段的气象要素,采用逐步回归法建立各品质因子的气象关系模型,并且结合“最大最小值”归一化法和加权求和法,模拟得到1981—2020年赣南脐橙综合品质指数(composite quality index,CQI);最后,基于综合品质指数与气象要素的相关性,构建赣南脐橙气候品质归一化指数(normalized climate-quality index,NCI)及其等级阈值。结果表明:各品质因子与光温要素相关性分为3个阶段,初夏(6月)和秋季(10—11月)光温充足有利于赣南脐橙品质提升,盛夏(7—8月)晴热高温对营养品质和风味不利;影响赣南脐橙综合品质指数(CQI)的关键气象要素为6月累积日照时数、7月上旬至9月中旬平均最高气温和9月下旬至10月下旬平均最高气温,基于以上要素构建的赣南脐橙气候品质归一化指数NCI≤0.45、0.450.65分别表示为差、较优、优和特优等级;利用2021—2022年宁都县和信丰县品质实测资料进行验证,NCI偏差多在0.07以内。该研究可为柑橘品质的敏感气象要素识别和气候品质评价研究提供一定参考。

关键词：品质气候农业评价模型赣南脐橙

东北地区水稻开花期冷涡型光-温-水复合逆境产量损失评估指标构建

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应用生态学报 2024年第3期35卷 731-738页

作者：吕佳佳初征李百超宫丽娟周宝才刘丹王冬妮姜丽霞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 黑龙江省生态气象中心哈尔滨150030 吉林省气象科学研究所长春130062

构建东北地区水稻开花期冷涡型光-温-水复合逆境产量损失评估等级指标,对阐明中高纬度地区冷涡型复合灾害叠加效应对水稻产量损失的影响机制具有参考意义,可为保障中国优质粳稻安全生产、区域减灾增效提供气象支撑。本研究利用生育期资... 详细信息

构建东北地区水稻开花期冷涡型光-温-水复合逆境产量损失评估等级指标,对阐明中高纬度地区冷涡型复合灾害叠加效应对水稻产量损失的影响机制具有参考意义,可为保障中国优质粳稻安全生产、区域减灾增效提供气象支撑。本研究利用生育期资料、气象资料、产量资料,界定并构建寒稻开花期冷涡型光-温-水复合逆境发生指数,采用BP神经网络法分层次分析致灾因子与产量结构的关系度、不同产量结构与产量的关系度,解析复合致灾过程,基于K-均值聚类方法及历史典型灾害年确定灾害临界值和等级,建立冷涡型光-温-水复合逆境产量损失评估指标及评估模型,并分析东北三省水稻开花期低温多雨寡照的时空分布特征。结果表明:研究区水稻开花期轻度、中度、重度冷涡型光-温-水复合逆境产量损失评估指标临界阈值分别为[0,0.21]、[0.21,0.32]、[0.32,0.64],产量损失率分别为[0,0.03]、[0.03,0.08]、[0.08,0.096]。基于1961—2020年随机11年总计751条样本的验证结果显示,利用本研究构建复合指数计算的减产等级与实际减产等级一致的站点比例为63.7%,各年均超过58.0%;一致或相差1级的站点比例为88.3%,各年均超过85.0%。该指标能够很好地评估冷涡型复合灾害造成的东北地区水稻产量损失率。

关键词：水稻开花期冷涡型复合灾害复合指数产量损失

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黄渤海海区风速推算方法及效果评估

气象 2024年第2期50卷 234-245页

作者：曲巧娜吴炜山东省气象防灾减灾重点实验室济南250031 山东省气象科学研究所济南250031

为了弥补海上风场监测数据不足,提高对黄渤海海上风场监测能力,针对不同大气环流形势,基于较为稳定的74个沿海和海岛站等陆基站2017—2020年风场观测资料,以及同时段具有一定连续性的21个浮标站和船舶站等海基站观测数据,采用多元线性... 详细信息

为了弥补海上风场监测数据不足,提高对黄渤海海上风场监测能力,针对不同大气环流形势,基于较为稳定的74个沿海和海岛站等陆基站2017—2020年风场观测资料,以及同时段具有一定连续性的21个浮标站和船舶站等海基站观测数据,采用多元线性回归方法,建立由陆基站推算海区风速的模型。利用2021年实况资料对推算结果进行检验评估。结果表明:分别针对全部风力等级和6级及以上大风建立的风速推算模型(以下分别简称CM模型和HM模型)均具有较高的可靠性,其中HM模型对大风推算的准确率更高;8种天气类型中共5种类型发生大风的概率高于60%,其中对西北高东南低类型的推算效果最好,对西高东低型、西南高东北低型和西北低东南高型的6~7级大风推算效果较好,对8级及以上大风的推算效果略差;不同海区大风的推算结果中,对黄渤海大部分海区推算的风速略偏小,仅对渤海西南部海区的部分站点推算的风速略偏大;对黄海北部海区风速推算的平均绝对误差最小(0.95 m·s^(-1)),对其他海区风速推算的平均绝对误差在1.32~1.70 m·s^(-1);在海区观测不连续、不稳定的情况下,推算的风速能够对海上风场资料进行有效的补充。该推算方法易于业务化应用,可随不同海区观测资料的增加而进一步优化,对海洋观测布局设计也有一定的参考作用。

关键词：黄渤海大风实况天气分型推算检验

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多种模式降水预报的稳定性特征研究

气象 2024年第4期50卷 420-433页

作者：曲巧娜吴炜山东省气象防灾减灾重点实验室济南250031 山东省气象科学研究所济南250031

预报的稳定性是指对同一时段在不同时间发布的多时效预报结论的一致性,是模式预报质量的一个重要方面,较大的不稳定性会给使用者造成困扰。为深入了解业务常用模式的稳定性,使用相对标准偏差指标计算不同时效预报的降水量波动大小,并改... 详细信息

预报的稳定性是指对同一时段在不同时间发布的多时效预报结论的一致性,是模式预报质量的一个重要方面,较大的不稳定性会给使用者造成困扰。为深入了解业务常用模式的稳定性,使用相对标准偏差指标计算不同时效预报的降水量波动大小,并改进了Flip-Flop指数(改进后简称FF_(norm)),计算多时效降水量预报变化趋势的翻转程度,衡量预报变化趋势的稳定性,对2种全球模式(ECMWF、NCEP-GFS)、3种区域模式(CMA-MESO、CMA-SH9、HHUPS-ST),在中国6个气候分区中降水预报的稳定性进行对比分析,分为实况有降水和暴雨及以上降水2种情况进行了讨论。结果表明:实况有降水时,相对区域模式来说,全球模式的多时效降水预报的相对标准偏差较小,即模式降水量预报的波动较小;各模式对西南区的西部、东北区的东部以及华南区的南部预报的波动性相对较小,西北区的西部波动性较大。就多时效降水量预报变化趋势而言,2种情况下均为CMA-MESO、NCEP-GFS和ECMWF的稳定性较好,其FF_(norm)指数小于HHUPS-ST和CMA-SH9模式,其中CMA-MESO对西南区、华南部分地区降水量预报变化趋势的稳定性较为突出;CMA-SH9的指数最大,多时效降水量预报变化趋势稳定性较差;各模式对长江中下游地区的FF norm指数相对较大,多时效预报趋势的稳定性较差。有降水时,CMA-MESO随时效临近的降水量预报变化趋势稳定(单调递增、单调递减或不变)的频次最多,其次是NCEP-GFS,2种降水情况下,该2种模式的降水量预报均为随时效临近单调递增次数大于递减次数,且CMA-MESO单调递增特征尤其显著。以上特征能够为模式调试和预报决策提供参考。

关键词：多时效降水量预报相对标准偏差改进的Flip-Flop指数稳定性

基于大气成分观测网的山西省近地面O3体积分数分布特征

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环境科学 2024年第2期45卷 655-667页

作者：李莹王淑敏裴坤宁闫世明孙鸿娉张逢生高兴艾山西省气象科学研究所中国气象局温室气体及碳中和监测评估中心山西分中心太原030006 山西省人工增雨防雷技术中心太原030006

利用山西省6个大气成分观测站2019年3月至2020年2月的反应性气体O_(3)、NO、NO_(2)和NO_(x)连续观测资料以及同期气象资料,采用统计分析和后向轨迹分析等方法,对山西近地面O_(3)体积分数变化特征及影响因素进行了对比研究.结果表明,6个... 详细信息

利用山西省6个大气成分观测站2019年3月至2020年2月的反应性气体O_(3)、NO、NO_(2)和NO_(x)连续观测资料以及同期气象资料,采用统计分析和后向轨迹分析等方法,对山西近地面O_(3)体积分数变化特征及影响因素进行了对比研究.结果表明,6个站的O_(3)体积分数一般在4~9月较高,10月至翌年3月较低,研究期内山西南部的晋城和临汾2站的O_(3)日最大8h体积分数滑动平均值φ(MDA8O_(3))超标最严重,其次是北部的五台山、朔州和大同3站,中部的太原站O_(3)污染较轻.对比城市站和高山站发现,两类站点的O_(3)体积分数季节变化虽都表现为:夏季>春季>秋季>冬季,但前者主要受前体物NO_(x)光化学反应的影响,后者的NO_(x)并不是产生高体积分数O_(3)的主要来源;两类站点的O_(3)日变化谱型截然相反,城市站O_(3)小时平均体积分数的峰谷值分别出现在15:00和06:00,而高山站分别出现在20:00和10:00,分别比城市站滞后了约5 h;此外城市站的O_(3)日振幅明显大于高山站.就城市站而言,相较日照时数、降水量和总云量,气温对O_(3)体积分数的影响更为显著;白天的NO_(2)体积分数直接影响O_(3)的日振幅大小,尽管太原站O_(3)的光化学生成潜力也较高,由于被高体积分数的NO滴定消耗,O_(3)体积分数为城市站中最低;各城市站高体积分数的O_(3)对应低体积分数的NO_(x),低NO_(x)以NO_(2)为主,高NO_(x)的贡献则主要来自NO,在较高NO_(x)体积分数时,O_(3)基本上完全被消耗.影响全部站点O_(3)体积分数升高的地面风主要来自东南、南和西南方向,特定的风速条件将导致站点O_(3)体积分数增加.站点地理位置不同会引起大气污染物输送作用的差异,而来自华北平原和汾渭平原高浓度O_(3)的水平输送很可能是造成山西各站点O_(3)体积分数升高的共同原因.

关键词： O_(3)体积分数前体物NO_(x) 城市站高山站气团输送

融合EOF分解及CNN-LSTM神经网络的PM预测

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环境科学 2024年

作者：李明明王小兰岳江陈玲汪文雅杨爱琴山西省气象科学研究所

利用2016～2020年太原市地面气象资料和环境空气质量资料，分析了太原市PM2.5浓度的时间和空间的变化特征，运用EOF分解诊断分析方法，对太原市PM2.5浓度时空变化特征进行了研究，同时利用随机森林模型分析了气象因子的重要性，建立基于... 详细信息

利用2016～2020年太原市地面气象资料和环境空气质量资料，分析了太原市PM2.5浓度的时间和空间的变化特征，运用EOF分解诊断分析方法，对太原市PM2.5浓度时空变化特征进行了研究，同时利用随机森林模型分析了气象因子的重要性，建立基于CNN-LSTM神经网络的PM2.5浓度预报模型。结果表明，2016～2020年太原市区PM2.5浓度年均值总体上呈现出逐年减少的趋势，高值主要出现在11月、12月、1月和2月，18:00至翌日的02:00日易出现PM2.5浓度峰值，PM2.5浓度年均值呈现自西北向东南逐渐增加的趋势。PM2.5浓度的EOF分解：模态1特征向量的方差贡献率为49.4%，模态2特征向量的方差贡献率为30.8%，以晋源-巨轮-南寨为界，负值区主要在东南，中心位于东南部的小店，正值区则主要位于西北，其中心位于金胜。PM2.5浓度与相对湿度、露点温度之间显著正相关；与风速、降水量和混合层高度主要表现为负相关，与通风量和自净能力也主要呈现一般负相关，与气温相关性不明显。相对湿度、露点温气压、度和混合层高度在四个季节特征排序中均占较为重要的地位，其次是风速、风向、通风量和自净能力重要程度相对一般。采用CNN-LSTM模型建模，PM2.5浓度预测的R2在春、夏、秋和冬这4个季节分别为0.805、0.826、0.897和0.901，4个季节R2均在0.8以上，在4个季节CNN-LSTM模型的预测残差值均近似于正态分布，模型的绝对误差控制在10μg·m-3以下的预测结果夏季最高达到81.2%，秋季和春季次之，分别为75.9%和62.9%，冬季表现一般，有51.5%预测结果的绝对误差低于10μg·m-3。

关键词：气象特征 EOF分解 PM 浓度 CNN神经网络 LSTM神经网络预测

冷涡影响下杭州湾一次区域性极端大风的演变和机制分析

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气象 2024年第1期50卷 71-83页

作者：黎玥君马昊勾亚彬戴祥霖余贞寿浙江省气象科学研究所杭州310051 浙江省气象台杭州310051 中国气象局水文气象重点开放实验室北京100081 杭州市气象局杭州310051

利用常规气象探空观测、地面自动气象站逐分钟观测、风廓线雷达以及多普勒天气雷达等多源观测资料,分析了2021年4月30日傍晚到夜间浙江北部和杭州湾沿海地区一次区域性极端大风的天气特征,重点探讨了对流系统移入杭州湾后的中尺度演变... 详细信息

利用常规气象探空观测、地面自动气象站逐分钟观测、风廓线雷达以及多普勒天气雷达等多源观测资料,分析了2021年4月30日傍晚到夜间浙江北部和杭州湾沿海地区一次区域性极端大风的天气特征,重点探讨了对流系统移入杭州湾后的中尺度演变特征和大风增强的原因。结果表明,此次过程是典型的多尺度相互作用的结果,在高空深厚的东北冷涡影响下,配合中层西北急流和较强的地面暖低压促使飑线后部对流系统发展,形成雷暴大风天气。对流单体在经过杭州湾水系后明显增强,其阵风锋前侧有西南暖湿入流,后部冷池发展强盛,气压涌升,叠加地面环境风场和杭州湾水面的热动力条件,从而触发不稳定能量促使单体发展。系统经过杭州湾后辐散下沉出流明显增强,将中高层的动量更快地下传至地面,对于杭州湾南部风力增强效应显著。杭州湾光滑下垫面、喇叭口等特殊地形也是造成极端大风出现的原因之一。同时,逐分钟变温相比于极大风出现时间提前了约7~10 min,对于局地极端大风监测预警有一定的指示意义。

关键词：多源观测极端雷暴大风阵风锋冷池杭州湾

1979~2017年冬季新疆北部各区域型暴雪日水汽输送特征分析

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大气科学 2024年第2期48卷 405-416页

作者：李亚云杨莲梅成巍邓志武北京应用气象研究所北京100029 中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所乌鲁木齐830002 中亚大气科学研究中心乌鲁木齐830002

北疆地处内陆干旱半干旱区,降水的多少对其影响十分巨大。尤其在全球变暖背景下,北疆地区的降水异常增多。本研究利用1979~2017年北疆40个站点冬季降水资料、ECMWF ERA-Interim和NCEP/NCAR再分析资料,基于HYSPLIT v4.9模式讨论北疆4个... 详细信息

北疆地处内陆干旱半干旱区,降水的多少对其影响十分巨大。尤其在全球变暖背景下,北疆地区的降水异常增多。本研究利用1979~2017年北疆40个站点冬季降水资料、ECMWF ERA-Interim和NCEP/NCAR再分析资料,基于HYSPLIT v4.9模式讨论北疆4个区域型暴雪日的水汽输送特征及可能影响机制。研究发现:(1)各区域型水汽以西边界输入为主,但西天山型有少量水汽从北边界输入,天山型有部分水汽从南边界高层输入;(2)北部型、西部型和西天山型的水汽通道均位于中纬西风带,但具体位置有所差异。北部型以地中海和黑海水汽输送为主,贡献率为58.8%;西部型以里海西南侧水汽输送为主,贡献率为70.8%;西天山型以黑海和里海东南侧水汽输送为主,总贡献率为72.9%;天山型的水汽源地主要位于印度、伊朗附近,贡献率为64.2%;(3)各区域型位势高度的距平南北均呈现“正—负”分布,西东均呈现“负—正—负”分布,但中心强度、位置及范围有所不同,这种差异导致影响区域的不同。

关键词：暴雪日水汽输送北疆拉格朗日轨迹环流特征

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基于有效积温法改进婺源油菜花期预报模型

中国农业气象 2024年第3期45卷 281-292页

作者：李春晖张晓芳蔡哲陶瑶田俊江西省农业气象中心南昌330096 江西省婺源县气象局婺源333200 江西省上饶市气象局上饶334000 江西省气象科学研究所南昌330096

基于1995-2022年婺源油菜观测资料和气象资料,分别以油菜现蕾、抽薹为起点,利用多元线性回归方法对基于有效积温法的油菜花期预报模型进行改进,建立了基于有效积温法模拟预报的普花期与实际日期误差天数的气象因子模型,以提高婺源花期... 详细信息

基于1995-2022年婺源油菜观测资料和气象资料,分别以油菜现蕾、抽薹为起点,利用多元线性回归方法对基于有效积温法的油菜花期预报模型进行改进,建立了基于有效积温法模拟预报的普花期与实际日期误差天数的气象因子模型,以提高婺源花期预报模型的精确度。利用模拟精度、均方根误差(RMSE)和相对误差(RE)对改进前后的模拟效果进行对比和评价。结果表明:(1)以0℃为有效积温阈值,以平均有效积温值为有效积温指标对油菜普花期进行初步预报,随普花期临近预报精度提高。(2)相关分析表明,气温是影响油菜普花期的主要气象因子,以2月中旬平均气温、最高气温和最低气温为自变量,以基于有效积温法模拟预报的普花期与实际日期的误差天数为因变量,建立的气象因子改进模型具有统计学意义且通过显著性检验。(3)分别对改进前后的预报模型进行检验和评价,两种方法建立的预报模型效果均较好,气象因子改进模型的模拟结果更优,提高了油菜普花期预报的准确度。以抽薹为起点的气象因子改进预报模型在油菜普花期预报方面精确度最高,可有效应用于油菜普花期预报。

关键词：油菜花期预报模型有效积温法多元线性回归