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ERA5对拉曼激光雷达水汽反演的标定与分析

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激光与红外 2025年第1期55卷 120-129页

作者：王雯慧曹念文南京信息工程大学大气物理学院江苏南京210044 淄博市气象局山东淄博255000

在探测大气水汽方面,拉曼激光雷达是精度较高的探测方法。探空资料经常用来对拉曼激光雷达反演水汽进行标定和对比分析,但是探空资料在时间和空间上具有局限性,在无探空数据时,拉曼激光雷达的标定和反演受限。ERA5再分析资料与探空资料... 详细信息

在探测大气水汽方面,拉曼激光雷达是精度较高的探测方法。探空资料经常用来对拉曼激光雷达反演水汽进行标定和对比分析,但是探空资料在时间和空间上具有局限性,在无探空数据时,拉曼激光雷达的标定和反演受限。ERA5再分析资料与探空资料的相似度较高,时空分辨率比探空数据高。对安徽地区ERA5水汽混合比数据的适用性进行了分析,结果表明在安徽两个探空站ERA5资料与探空资料的水汽混合比相关性较好,整体偏差较小。因此在无探空数据的合肥地区,选择ERA5再分析资料作为参考数据,对拉曼激光雷达反演水汽混合比进行标定。将标定常数代入水汽混合比的反演公式,得到水汽混合比在高度上的垂直廓线,将反演结果与探空站插值得到的合肥水汽混合比廓线进行对比分析,在0.5~1.5 km高度内,相对误差大概在-15%~7%范围内。结果表明拉曼激光雷达反演的水汽混合比与探空站插值得到的合肥水汽混合比具有较好的一致性,验证了ERA5资料对拉曼激光雷达反演水汽混合比标定的可行性。

关键词：拉曼激光雷达水汽混合比 ERA5再分析资料探空资料

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南京地区静稳天气下局地臭氧污染光化学成因

环境科学 2025年第2期46卷 755-763页

作者：贺婕安俊琳冯悦政朱珈莹吴玲霞南京信息工程大学中国气象局气溶胶‑云‑降水重点开放实验室南京210044 广东省茂名市气象局茂名525099

基于2015~2021年南京市草场门(CCM)、浦口(PK)和仙林大学城(XL)这3个站点的挥发性有机物(VOCs)、常规空气污染物观测数据和ERA5气象再分析资料,利用箱式模型(OBM-MCM)研究探讨了静稳天气下臭氧(O_(3))超标日的O_(3)生成消耗机制.结果表... 详细信息

基于2015~2021年南京市草场门(CCM)、浦口(PK)和仙林大学城(XL)这3个站点的挥发性有机物(VOCs)、常规空气污染物观测数据和ERA5气象再分析资料,利用箱式模型(OBM-MCM)研究探讨了静稳天气下臭氧(O_(3))超标日的O_(3)生成消耗机制.结果表明:(1)南京地区3个站点2015~2021年O_(3)污染时期的静稳天数存在显著差异,其中2019年静稳天数最多,为46 d(CCM)、50d(PK)和54 d(XL),占O_(3)超标天数的66.7%(CCM)、64.9%(PK)和69.2%(XL).(2)污染时期3个站点的O_(3)生成和消耗速率存在差异,净生成速率最高值为2.5×10^(-9)h^(-1)(CCM),最低值为1.4×10^(-9)h^(-1)(XL).(3)HO_(2)·+NO和·OH+NO_(2)反应途径分别对O_(3)生成和消耗贡献最大.HO_(2)·+NO途径贡献了O_(3)生成的69%(CCM)、68%(PK)和71%(XL);·OH+NO_(2)途径贡献了O_(3)消耗的67%(CCM)、63%(PK)和62%(XL).(4)3个站点在静稳天气下的O_(3)污染主要受本地光化学反应影响,本地减排是污染控制的关键.

关键词：南京臭氧污染 MCM箱模型静稳天气臭氧生消

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国内外海上雷暴研究进展

气象 2025年第1期51卷 1-16页

作者：梅婵娟王秀明刘晓玲万夫敬张灿中国气象局气象干部培训学院北京100081 山东省气象防灾减灾重点实验室济南250031 山东省威海市气象局威海264200 山东省青岛市气象局青岛266000

鉴于全球气候变化及极端天气事件日益增多,海上雷暴对航海及海上作业等产生的影响愈发严重。然而,由于对海上雷暴的特性和机理认识不足,加之海上观测资料匮乏,导致海上雷暴的监测与预报困难较大。针对上述问题,从气象预报视角全面概述... 详细信息

鉴于全球气候变化及极端天气事件日益增多,海上雷暴对航海及海上作业等产生的影响愈发严重。然而,由于对海上雷暴的特性和机理认识不足,加之海上观测资料匮乏,导致海上雷暴的监测与预报困难较大。针对上述问题,从气象预报视角全面概述了海上雷暴研究领域国内外最新进展,涵盖了海上雷暴观测手段与技术、活动特征以及形成机理等内容,梳理并探讨全球海上雷暴研究的现状、发展趋势及关键性问题。在回顾的基础上讨论了未来国内海上雷暴研究的发展方向,包括强化海上观测系统建设、构建海上雷暴数据集、深化海上雷暴形成机理研究、加强人工智能应用构建精确预测模型等。文章旨在梳理有关海上雷暴研究的理论成果,以期更好地服务于航海和海上作业的安全,减轻海上雷暴带来的不利影响。

关键词：海上雷暴观测技术海面温度海气相互作用

临淄区温室温湿度变化对西红柿的影响与管理对策

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数字农业与智能农机 2025年第1期 91-93页

作者：辛雪琪钱天麒王庆国于梦颖王亚南淄博市临淄区气象局山东淄博255400 舟山市岱山县气象局浙江舟山316200

通过采用2024年1-5月的逐小时气温、空气相对湿度、2 min平均风速、日照时长等气象要素观测数据,运用数理统计法,对温室温湿度对西红柿栽培的具体影响进行分析,并提出具体的服务对策。结果表明:温室温湿度是西红柿栽培中的关键因素,对... 详细信息

通过采用2024年1-5月的逐小时气温、空气相对湿度、2 min平均风速、日照时长等气象要素观测数据,运用数理统计法,对温室温湿度对西红柿栽培的具体影响进行分析,并提出具体的服务对策。结果表明:温室温湿度是西红柿栽培中的关键因素,对其进行科学管理可以显著提高西红柿的产量和品质,同时带来经济效益和环境效益。农户实施精细化的温室温湿度管理,可优化西红柿生产,实现可持续发展。

关键词：设施农业温室湿度温度西红柿临淄区

基于不同机器学习方法的典型冬小麦-夏玉米农田CO2通量模拟研究

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农业资源与环境学报 2025年

作者：唐欢叶剑殷华高振翔王锦杰李成宿迁市气象局扬州大学植物保护学院

为探究典型冬小麦-夏玉米农田CO2通量的影响因素及不同机器学习模型对其模拟能力，选取中国生态系统研究网络禹城综合试验站冬小麦-夏玉米农田为研究对象，基于气象、土壤和作物生长等数据，通过类别型特征提升（CATBoost）、极限梯度... 详细信息

为探究典型冬小麦-夏玉米农田CO2通量的影响因素及不同机器学习模型对其模拟能力，选取中国生态系统研究网络禹城综合试验站冬小麦-夏玉米农田为研究对象，基于气象、土壤和作物生长等数据，通过类别型特征提升（CATBoost）、极限梯度提升（XGBoost）、支持向量机（SVM）、人工神经网络（ANN）、随机森林（RF）和K近邻法（KNN）六种机器学习算法，分析其对逐日净生态系统碳交换量（NEE）、总初级生产力（GPP）和生态系统呼吸（Re）模拟的准确性。结果表明：对不同机器学习模型而言，CATBoost模型对农田NEE、GPP和Re模拟的准确性都优于其他模型，XGBoost模型次之。对不同输入变量组合而言，当包含气象变量、土壤变量和作物变量时各机器学习模型的模拟效果最佳，其次是包含气象变量和作物变量，而包含气象变量和土壤变量的模拟效果相对较弱。对不同农田类型而言，六种机器学习模型在不同输入变量组合下表现出冬小麦田NEE、GPP和Re的模拟效果分别优于对应的夏玉米田。其中冬小麦田GPP和Re的模拟准确性相近，且优于NEE；而夏玉米田NEE和GPP的模拟准确性相近，且优于Re。

关键词： CO 通量机器学习模型影响因素模拟能力冬小麦夏玉米农田

温度、CO2浓度及降水量增加对高山富士苹果品质的影响

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应用与环境生物学报 2025年

作者：陆琦吴春青张小龙贺芬芬杨爱琴刘志超延安市气象局延安市气象灾害应急指挥部办公室

未来气候变化情景是影响未来苹果品质的关键因素，探讨未来气候变化对苹果品质影响对于高品质苹果产业培育具有重要意义，也能为苹果应对气候变化的适应性管理提供理论依据。采过Meta分析方法，从1990至2023年间发表的292篇文献中，精选... 详细信息

未来气候变化情景是影响未来苹果品质的关键因素，探讨未来气候变化对苹果品质影响对于高品质苹果产业培育具有重要意义，也能为苹果应对气候变化的适应性管理提供理论依据。采过Meta分析方法，从1990至2023年间发表的292篇文献中，精选出52篇高度相关的文献进行分析，并运用线性拟合和随机森林模型深入探讨温度、CO2浓度和降水量增加与苹果品质的关系。结果显示，（1）增温对苹果品质影响复杂，虽促进糖分积累，但过高温度显著降低维生素C含量（-18.2%）和果实硬度（-4.7%）。（2）成熟前期降水量增加有助于提升苹果品质，提高可溶性糖含量（+7.4%）并降低可滴定酸含量（-10.6%），而成熟后期过量降水可能产生相反效果。（3）CO2浓度升高显著提升苹果光合作用效率，增加单果重（+6.2%），促进维生素C合成（+71.7%）和糖酸比增加（+27.8%），从而提升苹果整体品质。本研究表明，CO2浓度和降水量对苹果品质的影响大于温度，且CO2浓度和降水量增加对品质有显著正面影响，而增温对苹果品质的影响依赖于温度的具体范围。适度的增温，即保持在苹果生长期的理想气温范围15-25 ℃内，有助于糖分的合成和积累，进而提升果实品质。然而，如果气温增幅超过理想气温2-6 ℃，那么这种增温可能会对苹果品质产生负面影响。本研究为理解气候变化对苹果品质的复杂影响提供了新视角，并为苹果种植者提供了管理策略，包括控制增温范围、优化灌溉和选择适宜种植区域，以应对未来气候变化。

关键词：苹果品质增温 CO 浓度升高降水量增多 Meta分析随机森林分析

夏玉米不同阶段及类型倒伏对籽粒灌浆及产量的影响

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中国生态农业学报(中英文) 2025年

作者：李树岩杨光仙余卫东薛昌颖魏庆伟周佳布侯英雨中国气象局河南省农业气象保障与应用技术重点实验室/河南省气象科学研究所鹤壁市气象局国家气象中心

倒伏是影响夏玉米高产稳产的重要灾害因素，为研究不同阶段和类型倒伏对夏玉米籽粒灌浆及产量的影响，本研究选取‘郑单1002’ （稀植大穗型）和‘豫单9553’ （密植小穗型） 2个品种，在4个关键生育阶段（大喇叭口期E1、花期E2、籽... 详细信息

倒伏是影响夏玉米高产稳产的重要灾害因素，为研究不同阶段和类型倒伏对夏玉米籽粒灌浆及产量的影响，本研究选取‘郑单1002’ （稀植大穗型）和‘豫单9553’ （密植小穗型） 2个品种，在4个关键生育阶段（大喇叭口期E1、花期E2、籽粒建成期E3和灌浆中期E4）设定3种倒伏类型（轻度根倒伏EQ、重度根倒伏EZ和茎折倒伏EJ）的田间控制试验。利用Logistics曲线模拟了籽粒灌浆动态，分析倒伏后籽粒灌浆的速增期T1、渐增期T2、缓增期T3的持续时间及灌浆速率等参数的变化，定量评估不同倒伏处理的产量灾损。结果表明: Logistics曲线模拟夏玉米籽粒灌浆动态决定系数均在0.98以上，拟合效果较好。分析籽粒灌浆模拟参数变化，在E3和E4阶段倒伏处理后，理论最大百粒重K值显著降低，且‘郑单1002’的K值降幅高于‘豫单9553’。其中E3阶段倒伏K值显著下降8.8%～16.5% （EZ）和15.4%～22.3% （EJ）， E4阶段倒伏K值显著下降6.0%～16.0% （EZ）和14.9%～18.8% （EJ）。除第一阶段外，倒伏发生后平均灌浆速率Gavg、最大灌浆速率Gmax以及灌浆速率最大时的籽粒质量Wmax均受到显著影响，两个品种E2阶段平均灌浆速率下降10.5%～11.8% （EZ）和12.4%～14.6% （EJ）， E3阶段平均灌浆速率下降18.0%～18.1% （EZ）和17.6%～21.2% （EJ）， E4阶段平均灌浆速率下降13.6%～16.6% （EZ）和14.1%～23.0% （EJ）。各阶段倒伏处理后， 2个品种的3个灌浆时期的持续时间与对照差异均不显著，但灌浆速率下降明显，且差异主要体现在T2和T3时期。E1阶段EJ处理后的灌浆速率G2和G3显著下降， E2、E3和E4阶段的EJ和EZ倒伏处理的灌浆速率G2和G3均显著下降。各阶段EQ倒伏对籽粒灌浆影响均不显著。分析倒伏后夏玉米产量变化， E2、E3和E4阶段对产量影响大，平均减产18.2%～21.1% （‘郑单1002’）和21.1%～24.0% （‘豫单9553’），其中EJ倒伏的减产幅度最高，其次是EZ倒伏，从总体产量水平来看倒伏对‘豫单9553’的产量影响较‘郑单1002’更大。综上所述，夏玉米生长中后期发生倒伏显著降低籽粒灌浆速率，且主要影响速增期和缓增期的灌浆速率，倒伏显著降低产量，特别是对密植小穗型品种‘豫单9553’的产量影响更大。

关键词：倒伏籽粒灌浆 Logistics模拟夏玉米

河南省典型农区近地表大气氨时空分布特征及主要影响因素

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中国农业科学 2025年第1期58卷 127-140页

作者：吕金岭尤克王小非肖强李文峰马进杨清张金平孔海江常运华河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所河南省农业生态环境重点实验室河南省生态环境监测和安全中心北京市农林科学院植物营养与资源环境研究所许昌市气象局洛阳市气象局安阳市气象局新乡市气象局中国气象局河南省农业气象保障重点实验室南京信息工程大学大气环境中心

【目的】农田氨挥发是大气颗粒物中铵盐的主要来源之一，对城市和农村空气质量有密切影响。对河南省典型农区近地表大气氨浓度时空变化特征及关键影响因素进行系统研究，为农田区域大气颗粒污染物的针对性治理提供科学依据。【方法】选... 详细信息

【目的】农田氨挥发是大气颗粒物中铵盐的主要来源之一，对城市和农村空气质量有密切影响。对河南省典型农区近地表大气氨浓度时空变化特征及关键影响因素进行系统研究，为农田区域大气颗粒污染物的针对性治理提供科学依据。【方法】选取河南省10个代表性农田区域（小麦-玉米轮作区），利用被动法，开展为期两年的近地表大气氨浓度监测与驱动因素研究。【结果】从时间上（季节性）来看，不同季节近地表大气氨浓度差异较大，其中夏季近地表大气氨平均浓度最高，为12.0μg N·m-3，其次为春季和秋季，均值分别为10.8和8.9μg N·m-3，冬季最低，均值仅为6.7μg N·m-3。从空间上来看，豫东开封农田区域氨浓度最高，其年平均氨浓度可达14.7μg N·m-3，其次为豫北新乡和安阳，其年均大气氨浓度分别为12.5和11.0μg N·m-3，再次为豫中郑州和豫北的焦作，其近地表大气氨浓度分别为10.9和10.6μg N·m-3，而豫西的洛阳、平顶山、豫南许昌、漯河和黄泛区（周口）的近地表大气氨浓度较低，其数值介于7.9—9.6μg N·m-3之间。从土壤类型来看，不同土壤类型近地表大气氨浓度存在明显不同，其中潮土近地表大气氨浓度最高，为11.0—14.7μg N·m-3，褐土和黄褐土区其氨浓度介于9.0—9.6μg N·m-3之间，砂姜黑土和黄棕壤农田区域氨浓度较低，为8.06—8.11μg N·m-3。不同区域的近地表大气氨浓度高低是多重因素共同作用的结果，其中氮肥施用量和土壤p H与近地表大气氨浓度存在显著的正相关关系，降雨量与近地表大气氨浓度存在显著的负相关关系，几种因素的交互作用导致河南省农田系统近地表大气氨浓度差异较大。【结论】基于以上研究结果，降低施氮量有助于系统性降低河南省农田区域近地表氨浓度；豫北和豫东农田区是重点关注区域。

关键词：小麦-玉米轮作区大气氨浓度时空分布被动采样线性相关性分析反距离法河南省

基于作物水分亏缺指数的湖北赤壁农业干旱特征及人工增雨需求分析

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沙漠与绿洲气象 2025年

作者：廖冬生魏华兵袁满刘雅茹刘鹏赤壁市气象局咸宁市气象局

为了有效发挥人工增雨在农业抗旱中的重要作用，以湖北赤壁为研究区，利用2014—2023年逐日气温、降水观测资料，基于作物需水量公式和作物水分亏缺指数（Crop water deficit index，CWDI），确定了农作物干旱过程的识别和等级标准，构... 详细信息

为了有效发挥人工增雨在农业抗旱中的重要作用，以湖北赤壁为研究区，利用2014—2023年逐日气温、降水观测资料，基于作物需水量公式和作物水分亏缺指数（Crop water deficit index，CWDI），确定了农作物干旱过程的识别和等级标准，构建了人工增雨需求指数及等级标准，深入分析了作物需水量、农业干旱以及人工增雨需求的时空分布特征。结果表明：（1）赤壁市作物需水量呈单峰型分布，峰值为7月下旬；旬作物需水量超过20 mm的时段集中于4月初至10月初；其累计作物需水量呈“X”形高低交错的空间分布，740～800 mm的高值区分布在中伙铺、官塘驿和新店等乡镇。（2）轻、中、重度干旱过程平均为8～10 d、18～20 d、25～35 d，特旱过程则在60 d以上，轻旱多发于12—5月，中等以上的干旱多发于6—10月；乡镇区域间干旱的频次和强度差异明显，极高强度区分布在赤壁、柳山湖、中伙铺等乡镇。（3）人工增雨需求的季节性特征明显，冬春季（12—5月）的等级低且频次少，夏秋季（6—11月）的等级高且频次多；需求程度呈现“边角高、中部低”的空间分布，东北角、西北角和西南角为高至极高需求区。（4）低等级人工增雨需求的出现是触发人工增雨作业的重要信号，低等级向中高等级的发展期是人工增雨的有效作业期；实践多次证明了人工增雨需求指标能帮助作业单位更有效、合理地安排农业抗旱人工增雨作业计划。

关键词：作物水分亏缺指数农业干旱人工增雨