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基于动态时间规整的气温日值数据二次插补

大气科学学报 2024年第3期47卷 476-485页

作者：周笑天张茜茹郭庆燕陈益玲周雪松李长军冯勇张平山东省气象防灾减灾重点实验室山东济南250031 山东省气象数据中心山东济南250031 福建省气象信息中心福建福州350001

气温作为研究气候演变最基础的物理量,其日值序列的完整性和准确性对于气候分析与评估工作有着重要意义。近些年随着大量无人值守地面加密自动气象站的布设,不断出现随机站点和随机长度这种双随机特点的气象资料序列缺失,给气候分析和... 详细信息

气温作为研究气候演变最基础的物理量,其日值序列的完整性和准确性对于气候分析与评估工作有着重要意义。近些年随着大量无人值守地面加密自动气象站的布设,不断出现随机站点和随机长度这种双随机特点的气象资料序列缺失,给气候分析和业务应用造成了不小的障碍。针对现有气象数据插补方案的不足,提出了一种全新的基于动态时间规整(dynamic time warping,DTW)的气温日值数据二次插补方法。该方法采用了一种实时的插补策略,主要技术内容包括:1)利用一元线性回归方程将原始气温观测时间序列分解出拟合直线和残差曲线,并将二者重构组成新的气温序列;2)给出了气温插补区的定义和插补条件;3)提出了利用动态时间规整方法计算站点间距离的新模式。利用山东省2021年的气温实况数据对该方法进行了双随机检验,检验结果表明:该方法可以满足日平均气温、日最高气温和日最低气温数据的插补需求;在插补流程中采用DTW距离测度和二次插补的组合方法,其插补效果优于目前常见的基于站点地理临近关系的组合方法;该方法对地形有一定的敏感性,平原或丘陵地区的插补效果要优于山地地区。

关键词：气温日值动态时间规整重构二次插补

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基于GIS的烟台主城区PM_2.5时空分布特征研究

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气候变化研究快报 2024年第3期13卷 454-463页

作者：姜雨萌孙殿光山东省气象防灾减灾重点实验室山东济南

利用烟台市6个环境监测站点2019~2021年三年的PM2.5监测数据研究其时空分布特征。结果表明:1) 在时间尺度上,三年的PM2.5浓度年均值呈逐年下降趋势,且2020年和2021年的年均值均低于二级标准限值;从季节变化来看,三年的PM2.5浓度由高到... 详细信息

利用烟台市6个环境监测站点2019~2021年三年的PM2.5监测数据研究其时空分布特征。结果表明:1) 在时间尺度上,三年的PM2.5浓度年均值呈逐年下降趋势,且2020年和2021年的年均值均低于二级标准限值;从季节变化来看,三年的PM2.5浓度由高到低依次为冬季、春季、秋季和夏季;从月变化来看,三年PM2.5浓度基本呈现“U”型曲线,较高值一般出现在1月和12月,较低值出现在7~8月;从日变化来看,不同季节PM2.5日变化基本都表现为双峰型曲线,尤其在冬季和春季双峰型曲线表现更为明显。第一个峰值出现时间大概在上午9:00~11:00,第二个峰值在晚上21:00~23:00,出现峰值的时间4个季节并不相同,夏季最早,冬季最晚,春季和秋季相差不大。2) 空间尺度上来看:PM2.5浓度的空间分布特征整体来说是西部要高于东部,污染较高的地区主要为福山区,牟平区和莱山区污染较轻,但是不同年份,不同季节,PM2.5浓度的空间分布特征又具有一定的差异性,其中空间差异率最高的季节为夏季。

关键词：烟台主城区 PM2.5 时空分布 GIS

1952—2023年湖南省冰冻天气发生规律分析

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水利水电快报 2024年

作者：段丽洁刘臻婧毛紫怡汤亦豪蒋元华吴浩气象防灾减灾湖南重点实验室湖南省气候中心

基于湖南省96个国家地面气象观测站建站至2023年基本气象数据，分析冰冻天气发生时的气象条件及冰冻日数、冰冻初日、冰冻终日、冰冻过程数、最长冰冻持续时间的变化规律。结果表明：湖南省冰冻主要集中在1月、2月、12月，占全年的98.3... 详细信息

基于湖南省96个国家地面气象观测站建站至2023年基本气象数据，分析冰冻天气发生时的气象条件及冰冻日数、冰冻初日、冰冻终日、冰冻过程数、最长冰冻持续时间的变化规律。结果表明：湖南省冰冻主要集中在1月、2月、12月，占全年的98.3%，年平均冰冻日数1.73 d，最长冰冻持续时间28 d；冰冻初日11月中旬至翌年2月中旬均可能出现，其中12月下旬出现频次最多；冰冻终日11月下旬至4月上旬均可能出现，其中2月中旬出现频次最多。湖南年冰冻日数整体呈现南多北少、东多西少的分布态势，存在两条高值带。冰冻发生时降水量较小，湿度较大、风速较小，日最低气温小于1.0 ℃。年冰冻日数显著减少、冰冻终日提前，冰冻初日、冰冻过程数、最长冰冻持续时间无显著变化趋势。

关键词：湖南省冰冻日数冰冻初日冰冻终日气象条件

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天气雷达三体散射长钉回波特征分析

气象 2024年第6期50卷 675-685页

作者：孟蕾桑友伟夏扬高文娟刘达之中国气象局气象干部培训学院湖南分院长沙410125 气象防灾减灾湖南省重点实验室长沙410118 中国气象局气象干部培训学院北京10008

利用2016—2020年中国中东部地区47个强对流个例中50部S波段多普勒天气雷达的基本反射率因子产品资料,在筛选出2626个样本的基础上,分析三体散射长钉(TBSS)特征。结果表明:TBSS在1.5 km和5 km高度附近出现频次最高;在2.4°仰角出现频次... 详细信息

利用2016—2020年中国中东部地区47个强对流个例中50部S波段多普勒天气雷达的基本反射率因子产品资料,在筛选出2626个样本的基础上,分析三体散射长钉(TBSS)特征。结果表明:TBSS在1.5 km和5 km高度附近出现频次最高;在2.4°仰角出现频次最高。TBSS主要出现在雷达静锥区边缘至雷达径向距离210 km范围,在距离雷达115 km附近达到峰值;TBSS在雷达极坐标系中呈现南多北少、西多东少的形势;当对流风暴移动方向与雷达径向方向的夹角大于30°时有利于观测到TBSS。TBSS回波强度在起始端径向向外0~15 km范围内迅速降低至5 dBz,15 km之后在-5~10 dBz波动,TBSS区域中70%以上为低于25 dBz的弱回波;99%的TBSS长度小于40 km,不同长度的TBSS形态符合正态分布。TBSS出现频次和长度与强回波的中心最高值和区域面积没有显著相关关系。

关键词：三体散射长钉(TBSS) 天气雷达分布特征雷达回波冰雹

一次超级单体引发的秋季特大冰雹和龙卷雷达探测分析

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气象 2024年第5期50卷 561-576页

作者：龚佃利朱君鉴林曲凤郭建山东省气象防灾减灾重点实验室济南250031 山东省人民政府人工影响天气办公室济南250031 山东省气象台济南250031 山东省烟台市气象局烟台264003

利用烟台S波段双偏振多普勒雷达和荣成CINRAD/SA新一代天气雷达探测数据,结合探空、地面气象观测、ERA5再分析和冰雹、龙卷实地调查等资料,对2021年10月1日在山东半岛东部烟台、威海发生的特大冰雹和龙卷风暴的天气形势、环境参量和雷... 详细信息

利用烟台S波段双偏振多普勒雷达和荣成CINRAD/SA新一代天气雷达探测数据,结合探空、地面气象观测、ERA5再分析和冰雹、龙卷实地调查等资料,对2021年10月1日在山东半岛东部烟台、威海发生的特大冰雹和龙卷风暴的天气形势、环境参量和雷达探测特征进行分析。主要结果为:与气候平均场相比,造成本次强对流过程的500 hPa东北冷涡异常强盛,850 hPa自华南到东北地区西部有持续偏南水汽输送;在此异常环流背景下,山东半岛东部具有上干冷下暖湿、强的0~6 km垂直风切变和对流有效位能等有利于强冰雹、龙卷发生的环境条件;近地面的风暴前低压、雷暴高压和冷池特征明显。降雹时的风暴呈现典型超级单体特征,低层具有明显的钩状回波和倒“V”字型前侧入流缺口,垂直剖面显示出明显的有界弱回波区、差分反射率柱(Z DR柱)特征;根据大冰雹落点和降雹开始时间等信息,统计对应雹云的反射率因子、Z DR、相关系数(CC)的中位数分别为48.7 dBz、0.89 dB和0.90;地面出现龙卷和大冰雹时,风暴顶辐散强度最大达到71.5 m·s^(-1)。后侧阵风锋对应的出流边界北端的偏北气流与风暴前侧的偏南气流形成强涡旋上升运动,导致EF1级龙卷产生;龙卷发生在钩状回波的顶端,大冰雹多出现在入流缺口的北侧。地面发现龙卷发生前约5 min,雷达探测到龙卷碎片特征,Z DR和CC分别最低至-0.1 dB和0.81;龙卷发生前约11 min,探测到风暴低层的Z DR弧和风暴右后侧的下沉反射率因子核特征;荣成、烟台雷达分别提前22 min、5 min识别出中气旋和龙卷涡旋,可为龙卷预警提供重要参考。基于观测分析,给出了本次超级单体风暴的低层流场及龙卷、大冰雹落区的示意图。

关键词：超级单体冰雹龙卷涡旋(TVS) 龙卷碎片(TDS) 下沉反射率因子核(DRC)

台风“利奇马”(1909)登陆青岛时黄海北部一次海雾过程的观测分析

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海洋学报 2024年第4期46卷 34-46页

作者：王倩时晓曚张苏平山东省气象防灾减灾重点实验室山东济南250031 青岛市气象台山东青岛266003 中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室/海洋−大气相互作用与气候山东省重点实验室山东青岛266100

利用多种观测数据、再分析数据和后向追踪模式,分析了2019年9号台风“利奇马”影响黄海北部期间发生的一次海雾过程,结果表明台风影响下的环流形势是此次海雾形成并影响沿海的决定性因素。来自黄海南部的暖湿气团在台风中心右侧较冷的... 详细信息

利用多种观测数据、再分析数据和后向追踪模式,分析了2019年9号台风“利奇马”影响黄海北部期间发生的一次海雾过程,结果表明台风影响下的环流形势是此次海雾形成并影响沿海的决定性因素。来自黄海南部的暖湿气团在台风中心右侧较冷的海面凝结成雾,台风中心右侧区域的偏南气流不仅使黄海南部的暖湿空气不断向北输送,为海雾的形成和发展提供充足的水汽,而且其从黄海西岸带来的暖气团和台风中心区域的下沉气流在雾区上空形成了显著逆温层,在大气边界层内形成了“上稳下湍”的层结结构,也有利于海雾在岸滨及内陆地区的维持和发展。而台风后部水平风转向和台风中心外围增强的水平风加强了大气边界层底部的垂直风切变,从而导致湍流混合增强和大气边界层稳定度下降,这是引发海雾消散的重要原因。

关键词：海雾台风大气边界层结构黄海

湖南斜坡型地质灾害时空分布特征及其与降雨关系分析

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河南科学 2024年第7期 1028-1035页

作者：黄骄文陈龙唐杰刘红武曾腊梅王青霞湖南省气象台气象防灾减灾湖南省重点实验室

利用2015—2021年湖南地质灾害信息数据和气象站降雨量资料，分析湖南斜坡型地质灾害时空分布特征，筛选降雨诱发的地质灾害，并分析地质灾害与降雨之间的关系.研究结果表明：(1)湖南地质灾害以滑坡为主，其次为崩塌和泥石流.(2)湖南中... 详细信息

利用2015—2021年湖南地质灾害信息数据和气象站降雨量资料，分析湖南斜坡型地质灾害时空分布特征，筛选降雨诱发的地质灾害，并分析地质灾害与降雨之间的关系.研究结果表明：(1)湖南地质灾害以滑坡为主，其次为崩塌和泥石流.(2)湖南中部地区地质灾害较多，主要发生在6月和7月，后半夜至上午和午后时段最易发生.(3)91.4%的斜坡型地质灾害与降雨有关，泥石流地质灾害与降雨的关系最为密切，其次为滑坡和崩塌地质灾害，降雨和非降雨诱发的地质灾害在空间分布上无明显差别.(4)地质灾害与不同时间尺度降雨量均存在一定的正相关关系，雨量越大，越易造成地质灾害，且雨量对地质灾害的影响具有明显的滞后效应.

关键词：斜坡型地质灾害时空分布有效降雨滞后效应湖南

台风“暹芭”不同阶段的大暴雨雨滴谱特征分析

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灾害学 2024年

作者：吴亚昊唐明晖游枭雄陈紫妍杨湘婧赵浩阳湖南省气象台气象防灾减灾湖南省重点实验室湖南省怀化市气象局湖南省郴州市气象局长沙国家综合气象观测试验基地

以国家气象观测站雨滴谱资料为主，结合雨量计、雷达和ERA5 再分析资料，分别选择江永站和宁乡站代表倒槽、低压阶段，分析2022年台风“暹芭”影响湖南不同阶段的大暴雨雨滴谱特征。研究表明：①层状云降水频次远高于对流云降水，江永... 详细信息

以国家气象观测站雨滴谱资料为主，结合雨量计、雷达和ERA5 再分析资料，分别选择江永站和宁乡站代表倒槽、低压阶段，分析2022年台风“暹芭”影响湖南不同阶段的大暴雨雨滴谱特征。研究表明：①层状云降水频次远高于对流云降水，江永站降水稳定连续而宁乡站降水随时间波动明显，直径0～1 mm的粒子数浓度最大，高于东亚普通对流性降水；②直径0～1 mm的雨滴对数浓度贡献最大，雨量贡献以直径1～3 mm粒子为主，直径大于1 mm的粒子对宁乡站对流降水贡献最大；③江永站平均尺度谱谱宽与雨强成反比，宁乡站大滴端“上翘”且小雨滴谱浓度和谱宽与雨强成正比；④江永站对流云降水的平均lg10Nw-Dm值偏向海洋性对流，宁乡站介于海洋性对流和大陆性对流；⑤江永站的μ-λ关系式为λ=0.02μ2+0.48μ+3.58，宁乡站是λ=-0.01μ2+0.9μ+1.59；根据降水类型选择Z-R关系反演的雨强与真实雨强更接近，可改善强降水估计精度。

关键词：台风“暹芭” 大暴雨不同阶段雨滴谱 Gamma分布微物理特征

鲁西南区域性高温干旱复合事件特征及危险性分析

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中国农业气象 2024年第6期45卷 657-668页

作者：李瑞英吕桂恒郝晓雷樊杰江晓东山东省气象防灾减灾重点实验室济南250031 山东省菏泽市气象局菏泽274000 江苏省农业气象重点实验室/南京信息工程大学应用气象学院南京210044

基于山东西南部28个气象观测站1991-2022年3-10月逐日气温和降水量数据,根据区域性高温过程等级划分标准和区域性干旱过程监测评估方法,识别区域性高温、干旱及高温干旱复合事件,并开展相应的发生特征和致灾危险性分析。结果表明:(1)山... 详细信息

基于山东西南部28个气象观测站1991-2022年3-10月逐日气温和降水量数据,根据区域性高温过程等级划分标准和区域性干旱过程监测评估方法,识别区域性高温、干旱及高温干旱复合事件,并开展相应的发生特征和致灾危险性分析。结果表明:(1)山东西南部区域性高温事件发生频次显著增多,开始日期显著提前,高温强度呈微弱增强变化;区域性干旱事件具有连发特征,发生频次增加,干旱强度趋于减弱;高温干旱复合事件集中发生于6-7月,发生频次增加,开始日期有所提前。(2)高温致灾危险性分布区域与高温强度分布区域基本一致,自西向东递减,高危险性区域主要分布在西部;干旱致灾危险性分布区域与干旱强度分布区域基本一致,自南向北递减,高危险性区域主要分布在南部;高温干旱复合致灾危险性分布区域与高温危险性区域分布规律较为相似,危险性自西向东递减。(3)随着气候变暖,山东西南部未来发生高温、干旱和高温干旱复合事件的风险加大。

关键词：高温干旱复合特征信息扩散理论危险性