多时间尺度气象干旱指数在内蒙古典型草原的适应性研究

利用1981—2015年内蒙古典型草原牧草观测站土壤水分和气象观测资料,对比分析不同时间尺度气象干旱指数与各季节0～20、0～50、0～100 cm深度土壤相对湿度的相关性,探究多时间尺度气象干旱指数在典型草原干旱监测中的适用性,并基于多元回归分析构建各站点不同季节土壤相对湿度的预测模型。结果表明:春、夏、秋三季,内蒙古典型草原0～20 cm土壤相对湿度均主要受前2个月水分盈亏的影响,而0～50 cm和0～100 cm的土壤相对湿度不同季节受影响的时间尺度不同。其中,春季0～50 cm和0～100 cm的土壤墒情受年尺度降水影响最显著;夏季,0～50 cm土壤墒情与前2个月内大气水分平衡状况相关性最高,而0～100 cm土壤干旱则主要受前2～6个月尺度降水亏缺影响最明显;秋季,0～50 cm土壤相对湿度受前3～6个月尺度降水异常影响最显著,而0～100 cm土壤相对湿度则与前3个月尺度的降水和蒸散间的平衡状况关系最密切,且前6个月以上尺度的气象干旱也存在明显影响。CI、MCI和PDSI因考虑大气水分长期亏缺和近期亏缺的综合效应,与各季节不同深度土壤相对湿度的相关性总体高于其他气象干旱指数。基于前期气象干旱指数构建的土壤相对湿度预报模型能够较好地拟合典型草原土壤水分的变化,为当地牧草干旱监测和预警提供一定参考。     

CLDAS融合土壤相对湿度产品适用性评估及在气象干旱监测中的应用

基于2008—2017年全国自动气象观测站逐旬土壤相对湿度观测数据,综合评估中国气象局陆面数据同化系统（CMA Land Data Assimilation System,CLDAS）0～20 cm层融合土壤相对湿度产品在中国地区的适用性,评估表明CLDAS土壤相对湿度产品在中国东北、西北、江南大部及华南等地区存在较大系统性误差,总体上适用性较差。为消除CLDAS土壤相对湿度产品的系统性误差,采用回归订正法、7旬滑动平均订正法和临近加权前旬订正法对CLDAS土壤相对湿度产品进行误差订正处理,对订正结果评估发现：订正处理后CLDAS土壤相对湿度产品与站点观测的相关性显著增加,系统偏差基本消除,适用性明显提高,3种订正方法中临近加权前旬订正法的订正效果最优。最后,采用经不同方法订正后的CLDAS土壤相对湿度产品对2017年5月东北—华北地区一次气象干旱个例进行重现,对比验证表明：相对其他两种订正方法,经临近加权前旬订正法处理后的CLDAS土壤相对湿度产品能更为精准地重现2017年5月东北—华北地区气象干旱的落区和强度。〖JP〗     

云南土壤水分自动站观测值的业务化检验及其标准

按照土壤水分自动站业务化检验标准对云南2010年建立的20个土壤水分自动站观测值进行了业务化检验,其中17个站点通过业务化检验。为评估业务检验合格站点的数据质量,对检验时段人工对比观测数据进行分析,由于检验时段多分布在雨季,大部分土壤层观测数据的样本标准差较小,导致检验后干季时的土壤自动站与人工观测结果误差较大。将各站点的土壤体积含水量绝对误差转换成土壤相对湿度误差后,土壤相对湿度误差值大于等于10%的土层占有效检验总数的24.4%;误差值小于6%的只占总数的41.2%。分析认为当前土壤水分自动站业务化检验的评判标准值得商榷和论证。     

黄河源区土壤湿度升空间尺度研究

利用2011年7月至2012年8月中国科学院西北生态环境资源研究院黄河源区玛曲土壤湿度观测网土壤湿度观测数据,对一定精度要求下估计玛曲地区区域尺度土壤湿度最少所需站点个数(the minimal Number of Required Sites,NRS),站点代表性进行研究,并通过比较4种常用升空间尺度方法,寻找最适宜该地区站点数据尺度提升的方案。主要结果如下:(1)在相关系数R≥0.99、土壤湿度均方根偏差RMSD≤0.02 m~3·m~(-3)的精度要求下,5 cm、10 cm深度区域土壤湿度估算所需NRS均为10个;(2)利用时间稳定性方法、滑动相关方法分别获得玛曲地区土壤湿度代表性单站,NST01站为5 cm深度,NST07站和NST02站均为10 cm深度;利用最优站点结合方法(Optimal Combination of Sites,OCS)获得最佳结合站点,NST01、NST02和NST07站为5 cm深度,NST05、NST08和NST13站均为10 cm;(3)线性拟合方法最适于玛曲地区土壤湿度尺度提升,OCS多站结合数据估计区域土壤湿度效果最优,滑动相关单站数据次之;(4)将所得线性拟合关系应用于玛曲土壤湿度观测网2013年7月至2014年7月缺测时间段土壤湿度估计,获得区域尺度的土壤湿度。     

沈阳地区浅层地温变化特征及播种期地温预报研究

为了掌握沈阳地区地温变化规律,并提供更好的大田地温预报服务,降低播种风险,提高粮食生产安全,利用沈阳地区7个气象站点1981-2015年地温和气温数据,运用数理统计方法,分析近35 a地温和气温的变化规律,建立了春播期（4月和5月）地温预报模型。结果表明：1981-2010年,年代际温度呈上升趋势,气温的变化导致地温的变化也更加明显,气温和各层地温的气候倾向率为0.426-0.549℃/10 a,4-10月0-5 cm、5-10 cm、10-20 cm每一层的地温差为1.5℃、0.5℃和0.5℃;0-20 cm地温以及气温在1996年前后发生了突变;春播期西部地区0 cm、5 cm、10 cm的地温和气温差值4-5月由较低转为较高;地温预报模型t检验的P值在P=0.01水平差异均不显著,相对误差控制在±10%以内,可以用于沈阳春播期（4月和5月）地温预测。     

中国西北区西部土壤湿度及其气候响应

利用中国西北区西部7个农业试验站1981—2001年0~40 cm的土壤湿度、降水、气温、水面蒸发和相对湿度观测资料,分析了逐站土壤湿度的月变化、年际特征及其气候响应。结果表明:(1)7站土壤湿度月变化分为平稳型和波动型;新疆各站土壤湿度沿垂直方向年际变化比较一致,但青海2个测站上下层趋势基本相反;新疆各站整层年际变化相对较大,而青海2个测站年际变化相对稳定;土壤湿度年际变化总体趋势随深度增加而减小。(2)进入20世纪90年代,多数站点土壤明显干化,个别站还存在突变现象,土壤湿度与气温有着显著的负相关。(3)土壤湿度和气候因子之间存在相互响应,土壤湿度与气温普遍存在负相关,土壤湿度与降水之间总体响应不明显。     

我国太阳日总辐射计算方法的研究

对全国23个站点的日照时数、日最高气温、日最低气温、太阳日总辐射量等气象要素实测资料进行统计分析,利用回归分析法建立了以日照百分率和气温日较差为主要相关因子的各地日总辐射估算模型。结果表明：除了高原站拉萨以外,推算模型的复相关系数均介于0．80～0．93之间,拟合效果较好。在春、夏季使用独立的季节模型有一定的必要性,该方法适用于我国各地太阳日总辐射的推算,     

黑河流域降水统计——动力降尺度问题研究

依据区域气候模式RIEMS2.0输出的3 km高分辨率数据和站点降水记录分析了中国西北黑河流域降水的动力降尺度和统计—动力降尺度问题,检验了多种因子组合下多元线性回归（MLR）和贝叶斯模式平均（BMA）降尺度模型,评估了降尺度降水的均方根误差、相关系数、方差百分率及“负降水”偏差率等方面的统计特征。结果表明,动力降尺度降水相关系数最高,误差也最大,降水方差达到观测值的1.5～2倍;除相关系数外,统计—动力降尺度模型的几个统计特征均最优,纯统计模型次之。检验表明,仅用700 hPa位势高度场、经向风和比湿等构建的统计降尺度模型估计的站点降水相关系数较低,均方根误差也较大。当在统计降尺度模型中引入模式降水因子后站点降水的估计得到明显改善,其中MLR类模型的降水相关系数和方差百分率均明显高于BMA类模型,均方根误差二者相当,但前者“负降水”出现频次明显大于后者,“负降水”偏差主要出现在降水稀少的冬半年及黑河中、下游干旱或极端干旱区,上游出现频率较低,其中MLR类模型“负降水”出现频次明显高于BMA类模型,后者仅出现在黑河中、下游地区。包含模式降水因子的统计—动力降尺度模型能减少“负降水”出现...     

GPM卫星降水数据在沿海地区的适用性分析——以三亚市为例

选取2016年1—12月GPM(Global Precipitation Measurement)卫星的IMERG月尺度降水数据为研究对象,以同时期的气象站点实测降水数据为参考,利用相关系数、标准偏差、相对误差等多种统计分析指标对其在沿海地区估测能力进行评价。结果表明:IMERG月尺度降水量与站点实测降水数据相关性较好,IMERG估测的降水与气象站点实测降水量的时空变化规律也较为一致,但是量化到具体数值而言,其对山区、海岛站的估测能力不及地势平坦的区域;同时,选取降水个例对IMERG日尺度和半小时尺度降水数据的分析表明,日尺度IMERG估测的不同等级降水量也存在偏差,半小时尺度IMERG降水数据对海岛站的降水估测偏高。总体而言,IMERG降水数据对降水的时间变化规律和空间分布格局估测较为合理,但是对山区、海岛地区,其降水估测值还存在偏差,在今后应用中需结合地形特征加以合理利用。     

青藏高原地区不同下垫面陆面过程的数值模拟研究

利用陆面过程模式Common Land Model(CoLM),选取青藏高原上3个不同下垫面观测站(藏东南站、纳木错站和珠峰站)的观测资料,对这3个野外观测站进行了单点数值模拟试验。根据3个测站的试验数据,对模式中土壤孔隙度和饱和导水率进行了优化,针对青藏高原地区土壤层薄的特点,对模式中土壤分层方案进行了调整。结果表明,调整分层方案后的CoLM模式对3个测站土壤湿度的模拟性能较原分层方案有明显提高,平均偏差均减小0.014以上。但是与观测值相比,藏东南站土壤湿度的模拟整体偏低,纳木错站和珠峰站则整体偏高。对土壤温度而言,3个测站模拟与观测的相关系数都达到了0.9以上,珠峰站偏差较大,调整分层方案后模拟的偏差有一定的改进。模式较好地模拟了3个测站的净辐射、感热通量和潜热通量的日变化和季节变化情况,调整分层方案后潜热通量的改进最为明显。     

辽宁春播期第一场透雨的气候特征及其变化规律

利用1961-2007年4—5月辽宁14个站逐日降水资料,分析了春播期第一场透雨出现日期和透雨量的季节分布特征和年际年代际变化特征及透雨出现日期和透雨量与播种期降水量的关系。结果表明：自1961年以来,辽宁春播期透雨出现时间总体呈偏晚趋势,透雨量呈偏多趋势,但趋势均不显著;春播期透雨出现时间具有明显的年代际变化特点;透雨出现时间与透雨量呈不显著的正相关,与播种期降水量呈显著的负相关,即春播期透雨出现时间偏晚（早）的年份,透雨量偏大（小）,播种期降水量偏少（多）。     

辽宁省春播期第一场透雨气候特征及其变化规律分析

利用1961－2007年4－5月辽宁14个站的逐日降水资料,分析了春播期第一场透雨出现日期和透雨量的季节分布特征和年际年代际变化特征及透雨出现日期和透雨量与播种期降水量的关系。结果表明：自1961年以来辽宁春播期透雨出现时间总体呈现偏晚趋势,透雨量呈偏多趋势,但趋势均不显著;春播期透雨出现时间具有明显的年代际变化特点;透雨出现时间与透雨量呈不显著的正相关,与播种期降水量呈显著的负相关,即春播期透雨出现时间偏晚（早）的年份,透雨量偏大（小）,播种期降水量偏少（多）。     

辽宁冬季气温变化特征及与东亚冬季风的关系

采用1961-2012年辽宁省53站月平均气温资料及NCEP/NCAR再分析的月平均高度场、风场和海平面气压场资料,分析了近51 a来辽宁冬季气温的时空变化特征。在归纳并计算了前人定义的六种东亚冬季风指数的基础上,对比了辽宁冬季气温与这6种东亚冬季风指数的关系。结果表明：1961-2011年辽宁东部冬季气温均方差大于西部,全省绝大部分地区为显著的正趋势;辽宁冬季气温EOF第一模态表现为全省一致异常偏高或偏低的特征;时间系数显著上升,于1977年发生突变;并存在4.5 a、2 a和3 a的周期变化;朱艳峰定义的东亚冬季风指数是各指数中与辽宁冬季气温变化关系最紧密的指数,它无论从突变时间、周期特征、相关系数还是反位相对应关系上,都与辽宁冬季气温关系最密切,且850 hPa经向风场和海平面气压场也能说明二者有较好的对应关系。     

1961-2009年东北地区日照时数变化特征

根据1961-2009年东北地区104个气象站的日照时数、气温、降水、风速和相对湿度资料,利用趋势分析、Mann-Kendall分析和相关分析等方法,研究东北地区日照时数月、季、年的时空变化特征,同时还对可能影响日照时数的气候因子进行分析。结果表明：东北地区5月日照时数最高,12月日照时数最低。年日照时数呈显著减少趋势,平均每10 a减少40.5 h;除秋季日照时数变化不显著外,其他季节日照时数均显著减少。在20世纪80年代初期存在明显的突变,日照时数开始减少。东北地区日照时数大致呈西高东低的经向分布;除黑龙江北部地区外,其余大部地区日照时数均呈减少的趋势,其中吉林北部地区减少最为明显。东北地区日照时数与气温呈负相关关系,相关系数为-0.40;与降水呈负相关关系,相关系数为-0.37;与风速呈正相关关系,相关系数为0.53;与相对湿度呈负相关关系,相关系数为-0.32。前三者均通过了99.9 %的信度检验,相对湿度通过了99.5 %的信度检验。     

辽宁春季透雨的环流背景及与海温相关分析

利用1961—2008年4—5月辽宁14个站逐日降水资料,分析了春季第一场透雨出现日期与500 hPa的环流背景及海温的相关关系。结果表明：中国辽宁春季透雨出现日期与前一年9—11月500 hPa高度场有较好的相关性,与北半球同年4月500 hPa环流年代际变化有较好的对应关系;透雨出现日期与北太平洋前期海温呈显著的负相关,当北太平洋地区前期海温偏高时,中国辽宁春季透雨出现日期偏早;当北太平洋地区前期海温偏低时,中国辽宁春季透雨出现日期偏迟。     

黑龙江省土壤湿度及其对气温和降水的敏感性分析

气温和降水量变化是影响土壤湿度变化的主要原因,研究土壤湿度对气温和降水的敏感性对区域农业生产、生态环境治理和经济可持续发展有重要意义。采用1984-2007年黑龙江省73个气象观测站的气温、降水数据和13个土壤湿度观测站土壤观测数据,利用EOF、相关分析等数理分析方法,对黑龙江省土壤湿度与气温、降水量之间的关系进行了研究。结果表明：1984-2007年黑龙江省土壤湿度变化在不同区域存在差异：除三江平原中西部地区外,大部分农区土壤湿度变化趋势一致,20世纪90年代中期以前基本偏湿,而90年代中期以后则为偏干,2001年偏干严重。土壤湿度对气候变化响应的敏感性也不同,松嫩平原（西南部除外）是土壤湿度对气温和降水变化敏感区域;松嫩平原西南部对气温敏感;伊春南部地区-哈尔滨东部-三江平原西部为降水敏感区;逊克、伊春北部、牡丹江和三江平原东部土壤湿度对气温和降水均不敏感。     

辽宁省典型地形测风塔缺测数据线性计算适用性分析

利用辽宁省典型地形26座测风塔和6个同期气象站的逐时风速实测数据,采用不同时间尺度（月、季、年）的线性拟合并结合风切变指数拟定7个方案重构测风塔缺测风速数据,并对各拟定重构方案进行误差检验。结果表明：辽宁省典型地形测风塔缺测数据重构主要以季节尺度的线性拟合及其结合风切变指数的两个方案（方案3和方案7）为最优方案,且上述两个方案的空间分布具有区域性特征,其中,辽宁北部的平原和丘陵、辽宁东南部的沿海平原和沿海丘陵主要以方案7为最优方案,辽宁西部的丘陵和山地主要以方案3为最优方案,个别地区以方案1或方案4为最优方案。温带大陆性季风气候区所具有的季节性风速变化和固有的地形地势特征及其对风切变指数的影响,是辽宁省典型地形测风塔缺测数据重构最优方案空间分布呈区域性特征的主要成因。     

辽宁区域性春旱的大气环流及影响因子分析

利用美国NCEP/NCAR的再分析资料、Hadley中心逐月海温资料(HadiSST)和辽宁地区逐日降水资料,对辽宁区域性春旱大气环流特征及影响因子进行分析。结果表明：乌山脊和东亚大槽减弱,位相比历年平均位相偏东,中高纬大气环流经向度减小,是导致中国辽宁区域性春季降水减少的大气环流背景;区域性春旱同期,大陆气压升高,海上气压降低;辽宁上空湿度明显小于历年均值,贝湖到中国辽宁一带盛行西北气流。区域性春旱前冬,辽宁上空200hPa高度场出现正距平;地面气温较历史同期偏高;Nino3海温异常偏低。     

近30年江苏地区气候要素相关性变化分析

利用江苏省24个台站的1981-2012年的气温、湿度和降水的月平均观测资料,分别计算了每对台站之间的3个气候要素的结构关系和相关函数,用曲线回归分析了结构函数与台站距离的关系,用线性回归分析了相关函数与台站距离的关系,分析与评估江苏省气象台站网密度.通过分析结果发现,各个气象要素的结构函数和相关函数在江苏整个地区不满足各项同性和均匀性,江苏地区的气象台站网设计要根据气候要素进行分区设计.