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地基云雷达与FY-4A卫星云顶高度联合反演方法

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气象 2024年第7期50卷 859-867页

作者：张婷胡树贞陶法赵培涛刘文忠马婷印佳楠河北省气象技术装备中心石家庄050000 中国气象局气象探测中心北京100081

基于地基毫米波云雷达与FY-4A卫星对云顶同步观测的特点,分析云雷达垂直顶空观测的云顶高度与FY-4A卫星AGRI载荷通道数据之间关系,提出了地基云雷达与FY-4A卫星云顶高度联合反演方法,实现云雷达安装点周边区域卫星云顶高度的融合反演,... 详细信息

基于地基毫米波云雷达与FY-4A卫星对云顶同步观测的特点,分析云雷达垂直顶空观测的云顶高度与FY-4A卫星AGRI载荷通道数据之间关系,提出了地基云雷达与FY-4A卫星云顶高度联合反演方法,实现云雷达安装点周边区域卫星云顶高度的融合反演,并对反演结果进行验证分析。结果表明,AGRI载荷的第11~14通道值与云雷达观测云顶高度呈线性相关,且卫星通道值与云雷达观测云顶高度比值呈现冬季最小、春秋季次之、夏季最大的季节性变化特点;星地融合反演云顶高度与云雷达观测云顶高度相关系数0.84,融合后比融合前均方根误差减小了0.7 km,提高了卫星云顶高度的反演精度。

关键词：云云顶高度 FY-4A 毫米波云雷达数据融合

山西北部极端降水时空演变规律及与大气环流因子的响应

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干旱区地理 2024年第3期47卷 391-402页

作者：蔡霞梁桂花张冬峰蔡琳白樱李锐锋山西省朔州市气象局山西朔州036002 山西省朔州市朔城区气象局山西朔州036002 山西省气候中心山西太原030006 山东省菏泽学院山东菏泽274000 河北省邯郸市气象局河北邯郸056001 山西省朔州市平鲁区气象局山西朔州036002

基于山西北部28个国家气象站点,1972—2020年逐日降水资料,选用8个极端降水指数,采用线性回归、Pearson相关分析、连续小波和交叉小波变换分析等方法,研究了山西北部极端降水的时空变化及其与大气环流因子的相关性和周期特征。结果表明:... 详细信息

基于山西北部28个国家气象站点,1972—2020年逐日降水资料,选用8个极端降水指数,采用线性回归、Pearson相关分析、连续小波和交叉小波变换分析等方法,研究了山西北部极端降水的时空变化及其与大气环流因子的相关性和周期特征。结果表明:(1)在时间上,山西北部8个极端降水指数都是在20世纪70年代后期和21世纪00年代后期到10年代,年总降水量(PRCPTOT)、中雨以上日数(R10mm)、强降水量(R95P)、极强降水量(R99P)、1 d最大降水量(Rx1day)、5 d最大降水量(Rx5day)均增多,日降水强度(SDII)显著增强,持续湿期日数(CWD)也略有增多。整个20世纪80年代降水异常偏少。(2)在空间上,极端降水指数呈从东北向西南地区逐步增加的态势。从站点趋势变化来分析,大多数站点的极端降水指数呈上升趋势,其中,上升趋势最显著的站点均位于忻州市境内西南部。朔州市境内和忻州市东南部站点PRCPTOT和SDII都呈增加趋势,但CWD则呈减少趋势,由此说明朔州市境内和忻州市东南部地区发生极端降水事件的概率较大。(3)通过小波变换分析发现,1990—2020年山西北部极端降水指数表现出约4 a左右的周期特征。在选取的大气环流指数中,北大西洋涛动指数(NAO)对山西北部极端降水影响最明显,NAO越大,PRCPTOT、R10mm、R95p、R99p、Rx1day、Rx5day、SDII则越小,同时CWD也越少,山西北部产生少雨干旱的几率较大,反之,易发生多雨、洪涝现象。研究结果可为山西北部气象灾害的防御提供科学理论依据。

关键词：极端降水指数时空分布大气环流异常因子小波分析山西北部

京津冀地区倒春寒时空特征及风险概率统计分析

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高原气象 2024年第4期43卷 955-966页

作者：童俊孟旭芹赵亮彭九慧张晓辉陈思雨河北省气象与生态环境重点实验室河北石家庄050021 中国气象局雄安大气边界层重点开放实验室河北雄安新区071800 河北省承德市气象局河北承德067000 河北省气象灾害防御和环境气象中心河北石家庄050021

利用京津冀99个国家气象站1961-2020年3-5月日气温数据,应用MK趋势检验等方法,分析倒春寒发生频次、持续天数和站次比时空分布规律,基于信息扩散理论评估不同等级倒春寒风险概率。结果表明:近30年99个国家气象站共发生2570次倒春寒,轻... 详细信息

利用京津冀99个国家气象站1961-2020年3-5月日气温数据,应用MK趋势检验等方法,分析倒春寒发生频次、持续天数和站次比时空分布规律,基于信息扩散理论评估不同等级倒春寒风险概率。结果表明:近30年99个国家气象站共发生2570次倒春寒,轻度最多,重度最少。发生频次上,轻度和中度由北向南递减,重度自东北向西南递减,4月轻度、中-重度和发生总次数均最多,年际变化呈下降趋势,其中3-5月和5月显著下降。总持续天数上,轻度和重度由东北向西南递减,中度呈南北高、中间低的格局。各站轻度平均持续天数相差不大,中度和重度则差异明显,平均持续天数随着等级的增大而跃增。年均倒春寒持续天数为6.9 d·a^(-1),呈下降趋势,降幅为1.5 d·(10a)^(-1)。88.9%的站点持续天数呈年际下降趋势,35个站显著下降,南部比北部降幅更大。3-5月和5月站次比年际下降趋势显著,4月轻度和中-重度站次比均最高,各月轻度站次比均远高于中-重度。倒春寒风险随着等级升高呈阶梯式降低,轻度2年一遇以下约占34.3%的站点,主要在北京、石家庄、邢台和邯郸等地;中度5~10年一遇和10年一遇以下的站点约占90%,前者集中在京津冀南北两端,后者大多位于京津冀中部。研究区重度倒春寒风险均较低,高达97.0%的站点为25年一遇以下。

关键词：倒春寒信息扩散理论发生频次持续天数站次比风险

基于多源数据的巢湖蓝藻水华时空分布及驱动因素分析

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环境科学 2024年第5期45卷 2694-2706页

作者：金晓龙邓学良戴睿徐倩倩吴月范裕祥合肥市气象局合肥230041

富营养化和有害藻类水华暴发是全世界淡水湖泊共同面临的生态环境问题之一.巢湖作为典型的内陆淡水湖泊,其富营养化水平和蓝藻水华暴发面积常年居高不下,且在各湖区表现为一定的时空分布差异.为认识和了解不同阶段巢湖蓝藻水华发生和发... 详细信息

富营养化和有害藻类水华暴发是全世界淡水湖泊共同面临的生态环境问题之一.巢湖作为典型的内陆淡水湖泊,其富营养化水平和蓝藻水华暴发面积常年居高不下,且在各湖区表现为一定的时空分布差异.为认识和了解不同阶段巢湖蓝藻水华发生和发展基本规律,利用巢湖水上综合观测平台和卫星遥感等多源数据,获得2015~2020年水体中藻密度和水华面积的时空分布信息,并采用基于增强回归树的机器学习算法,定量评估不同阶段各环境因子对蓝藻水华影响的重要程度及相互作用关系.结果表明:(1)巢湖蓝藻水华表现出较大的季节变化特征,蓝藻细胞在春季开始复苏,主要在巢湖西半湖和沿岸地区形成轻度水华,水体藻密度在夏、秋季达到最大,该季节发生中等程度以上的水华频率较高.(2)非暴发期间,巢湖藻密度变化受物理和化学因素影响较大,二者对解释藻密度方差变化的贡献率可达80.3%,水体中高浓度溶解氧、弱碱性pH值(7.2~7.6)和适宜水温(3℃)是藻类细胞生长繁殖的有利环境条件,巢湖蓝藻水华首次暴发一般在气温稳定通过7℃初日11 d前后出现.(3)暴发期内,巢湖蓝藻水华发生主要受藻类生物量和气象条件的综合影响,气温、藻密度、日照时数和风速的累计贡献率为95%,各因子均存在一个有利于蓝藻水华发生的最适区间.多因子交互作用分析结果显示,在水体藻密度大、气温适宜和微风的综合作用下,巢湖蓝藻水华发生概率较高.上述研究成果分析和揭示了不同阶段巢湖蓝藻水华的时空分布特征及其主导影响因子,可为巢湖蓝藻水华防控和预测、预警提供科学依据.

关键词：蓝藻水华时空变化巢湖影响因素驱动分析

气候变化与人类活动对河北省马铃薯产量的影响

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生态学杂志 2024年

作者：薛思嘉王朋朋魏瑞江杨梅刘园园李璠河北省气象与生态环境重点实验室承德市气象局河北省气象科学研究所

基于河北省1982—2022年20个气象站观测资料、化肥施用量、有效灌溉面积和马铃薯产量资料，采用相关分析、通径分析和残差趋势法等方法，研究了气候变化和人类活动对马铃薯产量的影响。结果表明：河北省马铃薯生育期内日平均气温、日最... 详细信息

基于河北省1982—2022年20个气象站观测资料、化肥施用量、有效灌溉面积和马铃薯产量资料，采用相关分析、通径分析和残差趋势法等方法，研究了气候变化和人类活动对马铃薯产量的影响。结果表明：河北省马铃薯生育期内日平均气温、日最高气温、日最低气温、0 cm和5 cm地温均显著升高，日照时数显著减少，降水量不显著升高，空气相对湿度不显著降低；马铃薯气象产量波动平均为中幅，2012—2022年以弱幅为主；气候变化和人类活动对马铃薯产量增加的相对贡献率分别为59.07%和40.93%，气候变化是马铃薯产量增加的主导因素。

关键词：气候变化马铃薯产量二次指数平滑法残差趋势法

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一次弱天气背景下浙江局地暖区暴雨成因分析

气象 2024年第2期50卷 170-180页

作者：沈晓玲冯博李锋徐一平浙江省绍兴市气象局绍兴312000 浙江省绍兴市柯桥区气象局柯桥312030 浙江省诸暨市气象局诸暨311800

利用多源观测资料及ERA5(0.25°×0.25°)再分析资料,对2021年6月9日夜里浙江首场梅汛期局地暖区暴雨的降水成因进行了诊断分析。结果表明:此次过程环流形势与典型梅雨完全不同,属于弱天气背景下的局地暖区暴雨;南海低压和西太平洋副热... 详细信息

利用多源观测资料及ERA5(0.25°×0.25°)再分析资料,对2021年6月9日夜里浙江首场梅汛期局地暖区暴雨的降水成因进行了诊断分析。结果表明:此次过程环流形势与典型梅雨完全不同,属于弱天气背景下的局地暖区暴雨;南海低压和西太平洋副热带高压之间东南气流的维持,为暴雨区提供充沛的水汽来源,925 hPa超低空偏南风急流的加强有利于低层增温增湿,不稳定层结加剧,暴雨区位于急流轴左侧;整层高湿背景及较低的自由对流高度导致的弱抬升条件就能触发对流,中高层气旋性辐合旋转加强使暴雨加强,较厚的暖云层有利于提高降水效率;地面中尺度辐合带的生成激发了初始对流,其维持和加强不断激发对流云团生成,产生列车效应,导致暴雨形成。龙门山小尺度地形有利于东南气流在迎风坡强迫抬升,对流加强,且垂直速度的发展程度与地形有较好的对应关系,地形高度越高,激发的垂直速度越强。

关键词：暖区弱天气背景超低空急流地形

滇中地区不同影响系统下3次短时强降水过程的大气环境特征和雷达特征分析

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高原气象 2024年第1期43卷 166-183页

作者：周泓闵颖许彦艳纳丽佳业红伟云南省玉溪市气象局云南玉溪653100 云南省气象局气象台云南昆明650034 云南省普洱市气象局云南普洱665000

利用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、逐时和逐5 min自动站降水资料以及昆明CINRAD/CC多普勒雷达资料,针对滇中地区2021年主汛期不同影响系统下的3次短时强降水过程,对比分析了降水特征、环流形势、大气环境特征以及雷达回波的... 详细信息

利用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、逐时和逐5 min自动站降水资料以及昆明CINRAD/CC多普勒雷达资料,针对滇中地区2021年主汛期不同影响系统下的3次短时强降水过程,对比分析了降水特征、环流形势、大气环境特征以及雷达回波的结构、形状、演变的基本特征。结果表明:3次短时强降水过程影响系统差异主要在于500 hPa天气系统不同,700 hPa都有切变线影响,但是形成原因各异,地面均有辐合线或弱冷锋配合。3次过程的环境条件在不稳定层结、近地层水汽、垂直风切变方面与中国其他地区短时强降水发生的环境条件具有一致性,但是在大气整层可降水量、对流有效位能、SWEAT指数等方面存在明显差异。对流回波的形状有点状回波、块状回波、带状回波、絮状回波等。对流风暴分为高质心型、低质心型以及混合型;短时强降水有单独出现某种对流风暴类型的阶段,也有多种对流风暴类型同时出现的阶段;CAPE值和SWEAT指数与对流风暴类型具有一定的相关关系。强回波剖面呈柱状结构或者塔状结构,35 dBz强回波接地,而没有悬垂特征。短时强降水多产生于长时间停滞型或移动缓慢型的对流回波,还有部分短时强降水产生于“列车效应”中。短生命周期的单体生消形成的短时强降水持续时间绝大部分在1 h以内,但是单体合并组织和反复生消或者“列车效应”形成的短时强降水持续时间常在1~3 h。高质心型对流风暴产生的瞬时雨强可达10 mm·(5min)-1以上,低质心型和混合型对流风暴可产生的雨强范围较大,大多在3~10 mm·(5min)-1,少数也可达到10 mm·(5min)-1以上。

关键词：短时强降水环流形势大气环境条件雷达回波特征

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一次伴随高架雷暴的极端暴雪不稳定机制分析

气象 2024年第9期50卷 1105-1119页

作者：万夫敬李博罗江珊侯淑梅庞华基青岛市气象局青岛266003 山东省菏泽市气象局菏泽274100 山东省气象台济南250031

利用常规观测资料、闪电定位监测、雷达资料和ERA5再分析资料等,分析了2023年12月14日山东地区的一次“雷打雪”天气过程的不稳定机制,利用锋生函数、假相当位温的密集区和地面温度的变化特征等,确定了地面冷锋的位置,结合物理过程的触... 详细信息

利用常规观测资料、闪电定位监测、雷达资料和ERA5再分析资料等,分析了2023年12月14日山东地区的一次“雷打雪”天气过程的不稳定机制,利用锋生函数、假相当位温的密集区和地面温度的变化特征等,确定了地面冷锋的位置,结合物理过程的触发和不稳定机制,给出了高架对流暴雪的概念模型。结果表明:雷暴和强降雪出现在地面冷锋后部,低空有深厚稳定的冷垫,逆温层之上存在强盛的暖湿空气,具有产生高架雷暴的环境。暴雪发生期间,存在对流-对称不稳定机制,且对称不稳定和位势不稳定存在于不同层次上:对称不稳定主要位于700 hPa以下,当暖湿气流沿低层冷垫强迫爬升,倾斜对流发展;而位势不稳定位于700~500 hPa,是伴随中低层西南急流的推进逐步建立的。当对称不稳定导致的倾斜对流发展到700~500 hPa层次时,位势不稳定能量得以释放,发展出深厚强烈的垂直对流。位势不稳定的建立与700~500 hPa上20 m·s^(-1)风速前沿的向北推进在时间上具有高度的一致性,超前于最强降雪和雷电,提前1~2 h。高架雷暴的触发除了低层冷垫的动力抬升外,还与中层700~500 hPa附近风速的增强有关,700~500 hPa风速增强后,槽前正涡度平流加强,上升气流发展,进而触发对流,造成强降雪和强烈、高频的雷电活动。尽管本次高架雷暴强降雪时段的回波主要集中在20~35 dBz,但回波顶高超过了-30℃层高度,35 dBz回波伸展到达-10℃层高度之上,仍需高度关注冬季雷电的发生。

关键词：雷打雪极端暴雪高架雷暴对流-对称不稳定

基于卷积神经网络算法的金华地区高山气象观测站逐时气温预报订正

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山地学报 2024年第2期42卷 278-286页

作者：郜庆林简单金华市气象局兰溪市气象局

受地貌和气候条件影响，智能网格气温预报产品的预报结果，在复杂地形山区易出现误差。通过人工订正关键点降低误差，存在较大主观性，预报精度有限，难以满足精细化气象服务需求。神经网络算法能够大幅提升预报精度，然而这种方法在气... 详细信息

受地貌和气候条件影响，智能网格气温预报产品的预报结果，在复杂地形山区易出现误差。通过人工订正关键点降低误差，存在较大主观性，预报精度有限，难以满足精细化气象服务需求。神经网络算法能够大幅提升预报精度，然而这种方法在气温逐时波动小的平原地区应用较多，在气温波动大的山区鲜有应用。本文以浙江金华山区为研究区域，基于浙江省智能网格温度预报产品以及同时段高山气象观测站逐时气温观测数据，采用卷积神经网络算法，实现关键点气温逐时预报订正。研究结果表明：(1)小时尺度上，订正后各站点的气温均方根误差均显著减小，由订正前3℃～7℃减小至订正后2℃～3℃,订正后的预测结果更加准确，订正效果符合预期。(2)月尺度上，相较智能网格原始气温预报数据，该模型预报结果准确率也明显提升，订正后月平均气温准确率提高了33.18%～46.86%,其中准确率6月最高。(3)相较人工订正的方式，该模型对山地气温预报的订正能力更稳定，模型的两项关键指标(平均绝对误差和2℃预报准确率)均接近或超过同时段浙江省天气预报质量检验平台气温业务指标。该研究结果满足金华地区高山气象观测站对于气温预报产品的业务可用性需求，可为精细化山区气象服务提供数据支撑。

关键词：卷积神经网络高山气象观测站精细气温订正预报智能网格金华