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往返平飘式探空在CMA-MESO三维变分中的同化及对模式预报的影响

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气象 2024年第2期50卷 159-169页

作者：王金成王丹王瑞文谭娟容娜中国气象局地球系统数值预报中心北京100081 灾害天气国家重点实验室北京100081 中国气象局气象发展与规划院北京100081 新疆克拉玛依气象局克拉玛依834000

往返平飘式探空通过一次探空气球施放实现“上升段-平飘段-下降段”三段观测,其下降段能实现在06时(世界时,下同)和18时自动垂直加密观测大气,具备提升区域高分辨率快速同化循环预报系统在06时和18时的预报技巧潜力。为了实现往返平飘... 详细信息

往返平飘式探空通过一次探空气球施放实现“上升段-平飘段-下降段”三段观测,其下降段能实现在06时(世界时,下同)和18时自动垂直加密观测大气,具备提升区域高分辨率快速同化循环预报系统在06时和18时的预报技巧潜力。为了实现往返平飘式探空在区域高分辨率模式中的同化,分析其对预报的影响,初步提出了“选取模式层最接近观测”的垂直稀疏化方法来预处理资料,深入分析了稀疏化对同化效果的影响,论证了资料垂直稀疏化对于同化应用的必要性;在此基础上,开展了为期1个月的批量同化影响试验,着重分析了往返平飘式探空在长江中下游区域的组网观测对CMA-MESO模式预报技巧的影响。稀疏化敏感性试验结果表明,同化不稀疏化的往返平飘式探空相比同化传统业务探空,分析和预报误差显著增加,降水预报评分也显著降低,相反,“选取最接近模式层”数据的垂直稀疏化方案能提高模式的分析和预报技巧,表明往返平飘式探空同化前必须进行垂直稀疏化。批量同化试验结果表明,在冷启动时刻(00时和12时,为常规探空释放时刻),同化往返平飘式探空(上升段)相对同化传统业务探空,分析误差和预报误差变化较小。但在暖启动时刻(03、06、09、15、18、21时,无常规探空释放时刻),增加往返平飘式探空下降段数据,相比控制试验,分析场精度提高了约0.4%。此外,0~12 h累计降水预报的ETS评分变化较小,但12~24 h累计降水预报在0.1、1.0、5.0、10.0、25.0 mm量级降水ETS评分提高了约0.5%,在50.0 mm量级的降水ETS评分提高了约2.3%。总体而言,同化往返平飘式探空对于区域高分辨率快速同化循环预报系统在暖启动时刻的降水预报技巧有正贡献。

关键词：往返平飘式探空 CMA-MESO 垂直稀疏化三维变分资料同化

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黔东南州水稻连阴雨保险纯费率厘定

中国农业气象 2024年第6期45卷 669-677页

作者：文建川陈家辉龙凌云唐凤周智晖莫平孝梁平从江县气象局黔东南557400 岑巩县气象局黔东南557800 黔东南州气象局黔东南556000

水稻生育中后期至收获阶段的连阴雨是影响其生长和晾晒的限制环境,研究连阴雨保险纯费率,对于降低农业气象灾害风险具有重要意义。本研究利用黔东南州16个县(市)1980-2020年水稻单产数据及气象资料,构建水稻连阴雨减产模型,基于拟合优... 详细信息

水稻生育中后期至收获阶段的连阴雨是影响其生长和晾晒的限制环境,研究连阴雨保险纯费率,对于降低农业气象灾害风险具有重要意义。本研究利用黔东南州16个县(市)1980-2020年水稻单产数据及气象资料,构建水稻连阴雨减产模型,基于拟合优度检验法,从6种分布模型中筛选各县(市)最优模型估算连阴雨灾害概率,结合连阴雨概率及减产率厘定保险纯费率。结果表明:黔东南州水稻连阴雨综合指数与减产率呈显著的线性关系,线性表达式为Yr=6.66CRI+4.12,连阴雨综合指数越大,水稻减产率越高。连阴雨发生概率随灾害程度加重而降低,各县(市)有30%~50%的概率发生轻度连阴雨,中度和重度连阴雨概率则分别为10%~30%、0~3%;海拔较高的麻江、黄平发生中度、重度连阴雨的概率较其余地区偏高。16个县(市)水稻连阴雨保险纯费率分别在7.38%~10.47%,西北部麻江、黄平两个县保险纯费率较高,达9.5%以上。

关键词：水稻连阴雨减产率保险纯费率概率

基于人工智能多模式集成的光伏电站总辐射预报方法研究

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太阳能学报 2024年

作者：袁彬于廷照申彦波莫景越邓华中国气象局公共气象服务中心中国气象局风能太阳能中心中国气象局广州热带海洋气象研究所

基于2022年CMA-WSP、CMA-MESO、CMA-GD、WRF-SOLAR 4个数值模式预报以及广东省阳江市4个光伏电站实况观测数据，采用LightGBM集成模型，开展逐月总辐射辐照度(GHI)多模式集成预报试验。结果表明：多模式集成可以有效降低GHI预报的MAE和R... 详细信息

基于2022年CMA-WSP、CMA-MESO、CMA-GD、WRF-SOLAR 4个数值模式预报以及广东省阳江市4个光伏电站实况观测数据，采用LightGBM集成模型，开展逐月总辐射辐照度(GHI)多模式集成预报试验。结果表明：多模式集成可以有效降低GHI预报的MAE和RMSE，与每月的最优数值模式预报相比，MAE减少2.47%～32.71%、RMSE减少5.46%～32.29%；多模式集成在不同GHI区间效果差异明显，400 W/m2以下区间内，多模式集成效果最好，全年12个月中有10个月集成有效，MAE减少6.25%～44.44%、RMSE减少14.62%～43.07%，400～700 W/m2区间内，多模式集成效果次之，全年12个月中有6个月集成有效，MAE减少0.76%～34.59%、RMSE减少4.14%～31.11%，大于700 W/m2区间内，受限于样本量，多模式集成无效果；在晴天、少云、多云、阴天4种典型天气条件下，多模式集成预报与实况观测趋势最为接近，并且能够体现出因云量变化造成的GHI波动。

关键词：太阳辐射预报人工智能多模式集成光伏电站

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南疆地区主要城市CO特征分析及其影响研究

环境科学学报 2024年第2期44卷 273-286页

作者：范旭雨晨何清赵竹君马明杰新疆大学生态与环境学院乌鲁木齐830017 中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所新疆塔克拉玛干沙漠气象国家野外科学观测研究站中国气象局塔克拉玛干沙漠气象野外科学试验基地新疆维吾尔自治区沙漠气象与沙尘暴重点实验室乌鲁木齐830002 石河子气象局石河子832000

利用2020—2022年中国生态环境监测总站逐小时一氧化碳(CO)和臭氧(O_(3))数据,结合中国气象局环境监测数据及全球资料同化系统(GDAS)数据,使用随机森林(RF)模型、相关性分析、潜在贡献源因子法(PSCF)、浓度权重轨迹法(CWT)分析了南疆地... 详细信息

利用2020—2022年中国生态环境监测总站逐小时一氧化碳(CO)和臭氧(O_(3))数据,结合中国气象局环境监测数据及全球资料同化系统(GDAS)数据,使用随机森林(RF)模型、相关性分析、潜在贡献源因子法(PSCF)、浓度权重轨迹法(CWT)分析了南疆地区主要城市的CO浓度变化趋势与潜在来源.结果表明:(1)在近3年期间南疆除库尔勒外各主要城市的CO浓度有一定程度的上升趋势,且在2021年变化较为明显,其浓度年平均值排序为喀什((1.10±4.21)mg·m^(-3))>和田((1.06±3.07)mg·m^(-3))>阿克苏((0.78±2.13)mg·m^(-3))>阿图什((0.66±2.69)mg·m^(-3))>库尔勒((0.47±0.71)mg·m^(-3)).南疆5座城市之间,CO浓度月变化幅度最大的城市为喀什,最高值为1月的2.469 mg·m^(-3),最低值为6月的0.436mg·m^(-3);变化幅度最小的为库尔勒,最高值为1月的0.726 mg·m^(-3);最低值为9月的0.233 mg·m^(-3).除库尔勒外,其余城市CO浓度低值集中于夏季,高值出现于冬季采暖期,季节变化符合秋冬高、春夏低的特征.南疆各主要城市CO浓度的日变化呈明显的双峰型,在10:00—11:00与23:00—3:00达到峰值,在7:00—8:00与17:00—18:00达到底值.(2)由随机森林模型与相关性分析可知,平均气温对南疆城市的CO浓度变化影响最为显著,CO浓度与平均气压、平均相对湿度呈正相关,与平均气温、最小能见度、平均风速呈负相关.(3)由PSCF与CWT分析可知,库尔勒、和田的CO潜在源区主要受境内当地周边短距离输送范围的影响,阿克苏、阿图什、喀什的潜在源区主要受吉尔吉斯坦、塔吉克斯坦、阿富汗等国家输送CO的影响.

关键词： CO浓度后向轨迹南疆地区潜在源分析

西安市大气污染物时空演化特征及对人体健康评价

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环境科学 2024年第6期45卷 3746-3755页

作者：徐传奇白杨唐远薇张欣宇王志瑞呼婧婧杨锦涛山西师范大学地理科学学院太原030031 中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所塔克拉玛干沙漠气象国家野外科学观测研究站新疆沙漠气象与沙尘暴重点实验室新疆树木年轮生态实验室乌鲁木齐830002

西安市是我国西北政治、经济和文化中心,工业发达,但空气污染事件对社会经济的高质量发展带来极大挑战,探究该地区大气污染特征并厘清其对人体健康产生的影响至关重要.对西安市2015~2021年大气污染物的时空趋势变化特征进行分析;其次,... 详细信息

西安市是我国西北政治、经济和文化中心,工业发达,但空气污染事件对社会经济的高质量发展带来极大挑战,探究该地区大气污染特征并厘清其对人体健康产生的影响至关重要.对西安市2015~2021年大气污染物的时空趋势变化特征进行分析;其次,利用空气质量指数(AQI)、综合空气质量指数(AAQI)和空气质量健康指数(HAQI)结合Air Q2.2.3模型量化各污染物对人体的健康效应.结果发现,研究区整体空气质量呈良好状态,各大气污染物呈现下降态势.污染物主要以PM_(10)、PM_(2.5)和O_(3)为主,地形特征和人为排放的混合式污染是研究区的主要污染特征.AAQI和HAQI相较于AQI对污染水平表现出较好的分类效果,HAQI揭示研究区全年约有80%左右的人口暴露于不健康的空气中,其中冬季暴露于不健康空气中的人群最多,其次为秋季、春季,夏季最少.Air Q2.2.3模型量化出归因于PM_(2.5)、PM_(10)、SO_(2)、CO、NO_(2)和O_(3)的总死亡率比例分别为0.99%、2.04%、0.41%、1.72%、8.76%和3.67%,且呼吸系统和心脑血管疾病死亡率的可归因比例与总死亡率变化规律较为一致.

关键词：大气污染物时空演化空气质量人体健康超额风险

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泽普县气象条件变化特征对农业的影响分析

河北农机 2024年第4期 69-71页

作者：杨惠荷孙雨新疆泽普县气象局喀什地区气象局

本文根据泽普县气象局1991~2022年逐月平均气温、降水量资料,选择线性倾向估计法、滑动平均法对泽普县气象条件变化特征进行分析。结果表明:近32年泽普县年平均气温整体呈现出升高的趋势,线性变化倾向率为0.653℃/10a;四季平均气温均呈... 详细信息

本文根据泽普县气象局1991~2022年逐月平均气温、降水量资料,选择线性倾向估计法、滑动平均法对泽普县气象条件变化特征进行分析。结果表明:近32年泽普县年平均气温整体呈现出升高的趋势,线性变化倾向率为0.653℃/10a;四季平均气温均呈现出增加趋势,线性变化倾向率有一定差异,除了冬季外,其余三季的平均气温增加趋势均极为显著;降水量整体呈现出增加的趋势,线性变化倾向率为3.434mm/10a,研究时段内共增加10.99mm,增加趋势并不显著;年内降水量变化存在明显的季节性差异;气象条件变化对越冬作物的冬前生长发育和喜热作物全生育期的生长发育有利,但气候变暖会造成土壤干旱和农作物病虫害程度加剧,不利于大部分农作物的生长发育。

关键词：气象条件农业生产生产影响泽普县

气候变化背景下未来黑龙江玉米生育期气候资源变化

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玉米科学 2024年

作者：刘兴丽初征陈畅王鑫楚巩敬锦王秋京吕佳佳黑龙江省气象数据中心黑龙江省气象科研所齐齐哈尔市气象局通河县气象局

玉米是我国重要的粮食作物，玉米的产量直接关系到我国粮食安全问题。黑龙江作为我国重要的玉米生产基地与输出基地，玉米产量与播种面积多年稳居全国第一。同时玉米受气候变化的影响复杂多变，对产量的影响具有不确定性玉米不同生育期... 详细信息

玉米是我国重要的粮食作物，玉米的产量直接关系到我国粮食安全问题。黑龙江作为我国重要的玉米生产基地与输出基地，玉米产量与播种面积多年稳居全国第一。同时玉米受气候变化的影响复杂多变，对产量的影响具有不确定性玉米不同生育期的气候资源变化是玉米生产的重要指标，因此，本研究客观的捕获了未来2021-2050年玉米各生育期的气候资源变化，揭示了气候变化影响玉米营养生长和生殖阶段的气候资源变化特征。结果表明：（1）未来玉米出苗-抽雄和抽雄-成熟期均呈缩短趋势，其中RCP8.5(RCPs，Representative Concentration Pathways，指未来辐射强迫上升至8.5W/m2)情景缩短更快。相同情景下，抽雄-成熟缩短的更多。（2）各生育期中，RCP8.5情景下温度更高，增温速率也更快。相同情景中，抽雄-成熟期温度普遍更高。（3）未来RCP4.5(指未来辐射强迫稳定在4.5W/m2)情景下水资源更为丰富，但时空分布也更为不均。本研究衡量了玉米生育期的气候资源变化，其间的气候资源变化对玉米播种收获、玉米品种布局具有重要的指示作用，为黑龙江省玉米稳产高产提供理论依据。

关键词：气候变化气候资源玉米生育期

湖南两次暴雪过程的双偏振雷达云相态垂直特征观测分析

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灾害学 2024年

作者：戴劲何宁郭泽勇周卫华中国气象局大气探测重点开放实验室中国气象局龙卷风重点开放实验室(广东) 湘潭市气象局阳江市近海经济产业气象保障重点实验室新邵县气象局

针对2021年和2022年湖南两次大范围暴雪过程，该文利用ERA5全球再分析数据和长沙探空雷达、长沙S波段双偏振雷达等探测资料，深入分析了该过程的发生发展条件和云微物理特征。研究环境条件发现，正涡度区厚度伸展至450 hPa，中高层存在... 详细信息

针对2021年和2022年湖南两次大范围暴雪过程，该文利用ERA5全球再分析数据和长沙探空雷达、长沙S波段双偏振雷达等探测资料，深入分析了该过程的发生发展条件和云微物理特征。研究环境条件发现，正涡度区厚度伸展至450 hPa，中高层存在强烈的垂直运动，西南气流输送大量水汽，为强降雪提供了有利的动力、热力和水汽条件。进一步利用长沙双偏振雷达资料分析了两次降雪的微物理特征，结果显示：①暴雪与雪霰的基本反射率和极化参量纹理特征存在明显差异，可以有效识别两种降水粒子；②相态垂直廓线表明，雪的低层层云对应着相态转变；高层速度显著大于低层，且近地面降雪回波的下落速度低于层云降雨；③雷达极化参量的垂直演变特征表明两次降雪过程均有冰晶淞附层，其特征表现为高的差分反射率(ZDR)、差分相移率(KDP)和低的相关系数(CC)。研究证实双偏振雷达能够捕捉降雪云团的精细结构演变，可为强降雪的短临预报提供科学依据。

关键词：暴雪双偏振雷达发生发展条件云微物理监测

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基于偏好感知的去噪图卷积网络社交推荐

计算机工程 2024年

作者：杨兴耀马帅张祖莲于炯陈嘉颖王东晓新疆大学软件学院新疆维吾尔自治区气象局新疆兴农网信息中心

协同过滤推荐通常面临用户-项目交互数据稀疏的挑战，社交推荐引入用户社交关系来缓解数据稀疏性问题。大多数基于图神经网络的社交推荐系统在消息传递过程中无法根据用户偏好聚合高阶邻居信息，导致嵌入表示过平滑和噪声问题。针对上... 详细信息

协同过滤推荐通常面临用户-项目交互数据稀疏的挑战，社交推荐引入用户社交关系来缓解数据稀疏性问题。大多数基于图神经网络的社交推荐系统在消息传递过程中无法根据用户偏好聚合高阶邻居信息，导致嵌入表示过平滑和噪声问题。针对上述问题，提出一种基于偏好感知的去噪图卷积网络社交推荐模型PD-GCN。模型使用无监督学习将具有相似偏好的用户分配到用户-项目交互子图和社交子图中，在子图中进行更高阶的图卷积运算，缓解现有模型的过平滑问题；从全局和局部的角度，通过考虑相同偏好用户节点的特征相似度和邻域节点偏好分布多样性识别并去除噪声节点，增强模型对用户-项目交互和社交关系噪声的鲁棒性。在LastFM、Ciao和Yelp三个公共数据集上的实验结果表明，所提模型在召回率和归一化折损累计增益两个指标上相较于其他主流模型表现出更优的性能，验证了PD-GCN的有效性。

关键词：社交推荐图卷积网络过平滑现象用户偏好推荐系统