基于协整理论的气温变化对南京市主要行业的影响研究

在气象经济学领域,如何科学定量地评估气象因子对各行各业的影响是一项十分重要的工作.引入规范的协整理论来定量分析气温变化对南京市主要行业的影响.采用年平均气温序列及各行业的产值序列,首先在严格的检验下证实这两者之间存在长期稳定的协整关系;然后通过建立协整回归方程和误差修正模型分别定量分析了这两者之间的长期和短期影响;最后用Granger因果检验做了进一步的证实.主要结果是:从长期影响看,气温升高对所讨论的各行业均存在一定的正向促进作用;从短期影响看,气温升高对各行业的影响则有正有负.结果证明气温变化的确对南京市主要行业存在影响,同时协整理论为气象部门科学定量评估气象因子对行业经济的影响提供了可行的途径.     

基于协整理论的气温变化对南京市主要行业的影响研究

在气象经济学领域,如何科学定量地评估气象因子对各行各业的影响是一项十分重要的工作。本文引入规范的协整理论来定量分析气温变化对南京市主要行业的影响。采用年平均气温序列及各行业的产值序列,首先在严格的检验下证实这两者之间存在长期稳定的协整关系;然后通过建立协整回归方程和误差修正模型分别定量分析了这两者之间的长期和短期影响;最后用Granger因果检验做了进一步的证实。主要结果是;从长期影响看,气温升高对各行业均存在一定的正向促进作用;从短期影响看,气温升高对各行业的影响则有正有负。结果证明气温变化的确对南京市主要行业存在影响,同时协整理论为气象部门科学定量评估气象因子对行业经济的影响提供了可行的途径。     

广州市城市电力消费对气候变化的响应

低纬度地区的城市电力消费对气候变化有较为敏感的响应。该文引入了气候变化对农业产量和能源影响的研究方法, 分别建立了气候变化对电力消费影响强度的动态评估模型和降温度日模型, 对广州市城市电力消费对气候变化的响应作了深入分析。结果表明:广州市城市电力消费量主要受到气温、湿度、风速等气象因子的影响, 其中气温为关键性因子; 综合考虑各气候因子和气候变化的稳定性, 1956—2005年的近50年, 广州市气候变化对城市电力消费影响强度是持续稳定增加的, 正强度出现的概率呈现出增大趋势, 以10%/10a的速度增长; 通过对广州市降温度日的分析可知, 5—10月为主要的降温时期, 其气温的升高对降温度日强度变化影响很大, 达到46.6%/ ℃, 同时, 广州市的降温期长度变率也呈递增趋势, 因此, 气温的升高引发的降温度日的增加对广州市城市电力消费有深刻影响; 在未来气候变暖情景下, 夏季平均最高气温每升高1 ℃, 广州市全年单位工业产值耗电将增加2.02%, 5—10月的平均气温每升高1 ℃, 居民生活用电量的百分比将增加1.25%。在未来, 气候变暖将使城市用电压力有继续增大的趋势。     

气象条件对赣南脐橙品质的影响

利用2008—2009年赣州市7个脐橙主产县品质检验资料,结合同期相应县的气象资料,采用统计相关分析方法,对脐橙果实发育成熟期的气象条件进行相关普查,利用逐步回归方法进行多因子筛选,得到相关显著且具有生物学意义的气象因子作为影响品质的主要气象因子;运用线性回归和非线性回归进行单因子分析。结果表明:脐橙单果重主要与果实生长期的平均最低气温和平均最大风速有关,其中当平均最低气温在21.7℃以下时单果重随平均最低气温升高而增大,反之减小;与平均最大风速呈负相关关系,风速愈大,单果重愈小。果形指数与果实生长期的气温日较差成正相关关系,气温日较差愈大,果形指数愈大,长椭圆形果愈多。果皮厚度随果实生长后期的平均最高气温升高而增厚。可溶性固形物和总糖含量与果实生长后期的气温呈负相关关系,与果实生长后期的降水量、日照时数和果实生长期的气温日较差呈正相关关系,且气温日较差是影响可溶性固形物和总糖含量的关键气象因子。总酸含量与果实生长后期的气温呈负相关关系,与果实生长后期的降水量、平均最大风速和气温日较差成正相关关系,降水多、风速大,脐橙总酸含量增大。     

武汉市居民中暑与气象因子的统计特点研究

利用武汉市1994～2006年共13年1464个中暑病例资料和同期逐日气象资料,分别统计逐日中暑人数、日平均中暑人数与气象因子的线性、非线性相关系数,筛选出关键气象因子,建立中暑与多气象因子的非线性模型,制订中暑气象等级标准.结果表明:气温是中暑发生的最关键影响因子,不利气象因子3天或3天以上的累积效应才能导致中暑群发,中暑人数与气象因子呈现非线性关系.建立了日平均中暑人数与前3日平均气温、前3 日平均最小相对湿度的指数模型.将日平均中暑人数划分为5级,并应用该等级标准进行历史样本同代检验和独立样本预报检验,效果较好.     

新安大粒樱桃优质高产的气候条件分析

选取新安1959-2008年气温、降水、日照和风速这4个对大粒樱桃种植影响最大的气象因子,分析了大粒樱桃生育期气象因子对其生长的影响,结果表明:大粒樱桃在新安生长发育关键期温度适宜、果实发育期光照充足、花芽分化期水分充足,非常适宜大粒樱桃的种植.新安县气温升高、日照时数增多和平均风速降低的变化趋势,也有利于发展大粒樱桃的种植.对萌芽冻害、花期风害、膨大期涝害等气象灾害,可采取选种、选园、灌水、防霜等防御措施.     

基于积分回归法甘肃省冬小麦产量动态预报

冬小麦是甘肃省主要粮食作物之一,开展甘肃省冬小麦产量动态预报对全省粮食生产和粮食安全具有重要意义.利用1985—2013年甘肃省冬麦区16个地面气象观测站逐日气象资料和冬小麦产量资料,基于积分回归原理以旬为时间尺度,分析了影响陇中、陇东、陇南地区冬小麦生产的主要气象要素和关键时期,并分别建立了3月下旬、4月下旬和5月下旬甘肃省冬小麦产量动态预报模型.结果表明:降水和温度对甘肃省冬小麦气象产量影响较大,其中降水量增加对各冬麦区基本均为正效应,尤其在麦田休闲期和返青拔节期更显著;苗期—越冬前期和拔节期—孕穗期气温升高对冬小麦为负效应,越冬后期—返青起身期气温升高对陇中和陇东冬麦区正效应较明显.通过近5 a试预报检验表明,建立的冬小麦动态产量预报模型平均预报准确率达96%以上,可满足业务服务的需要.     

气象条件与南京地区道路交通事故量的分析

用南京地区2012年逐日交通事故数据和实测气象资料,在考虑自相关性的前提下,通过多因子时间序列分析,构建南京地区2012年道路日交通事故量的AR气象影响模型,对工作日和非工作日分别分析发现:不利气象条件与日交通事故量,工作日比非工作日相关显著,降水、低温、低能见度等都与交通事故显著相关,中雨以下日降水量与日交通事故量呈正相关,日平均气温在2~12℃、日最低能见度在200~500 m范围内,都与日交通事故量呈显著负相关;但大的降水、极端气温、低能见度与发生交通事故的相关性反而减小。又根据不同气象要素在日交通事故量中的作用大小,构建气象影响逐步线性回归模型。最后,比较两种模型的优劣,拟合优度分析显示,工作日期间AR模型的拟合效果比逐步回归模型更好。     

湖州市用电需求特性及其与气象条件的关系

通过计算日用电量气象变化率lml、日最大用电负荷气象变化率lmh,分析了湖州市2006—2008年用电量及最大用电负荷的变化特征及其与气象要素的关系,着重研究了平均气温、最高气温、最低气温对用电量及最大用电负荷的影响,建立了日最大用电负荷、日用电量的预测模型。结果表明：用电量及最大用电负荷表现出年周期变化,且稳步递增,但月差异明显;不同月份不同气象因子对用电量及最大用电负荷的影响各有不同,lmh、lml与气象因子相关性显著的月份集中在6—10月;在不同温度范围,气温对用电量及最大用电负荷的影响程度也不同,随着气温变化,用电量和最大用电负荷的变化率最大可达20%;在7月、8月,气温升高1℃时,lmh、lml的变化最大,可达2%～5%。     

基于遗传优化BP神经网络的水稻气象产量预报模型

利用1951—2010年江苏省水稻产量及同期14个气象站点的逐日平均气温、降水资料,采用因子膨化及相关分析,研究了水稻气象产量的影响因子及影响时段。在此基础上建立了逐步回归、PCA-BP神经网络以及PCA-GA-BP神经网络3种产量预报模型。结果表明:(1)7—9月份是水稻产量形成的关键时期,对气温、降水的变化最为敏感,气温对气象产量的影响大于降水;(2)两种神经网络模型预报效果好于回归模型;(3)遗传优化的神经网络模型比未优化模型的训练速度提高了70%左右,预报精度也提高了4.3%。     

基于动态重现期的极端高温气候评估方法研究

利用全国754站逐日最高气温观测序列,在论证极端温度概率分布与非平稳性关系的基础上,构建和比较了多种非平稳广义极值模型,定义了极端高温的动态重现期和重现水平,提出了一种极端高温事件的新型评估思想和方法,并将其应用于极端气候变化研究。通过该方法可以更好地解释极端事件的真实极端性,有效地增强极端事件之间的可比性,从而保留更多历史极端气候事件的信息。动态重现期的变换运用可对当前极端事件发生的真实状态和趋势提出更准确评估。该方法的提出可有效澄清学术领域和公共舆论对于多年一遇极端事件的理解上长期混淆重现期的绝对值和概率性这一分歧和谬误。     

不同地区温度变化对缺血性心脑血管疾病影响的比较研究

本文综合探究了日平均气温、24h变温和气温日较差变化对缺血性心脑血管疾病发病人数的影响,采用分布滞后非线性模型(DLNM)与广义相加模型(GAM),分别探析了2015—2016年安徽省阜南县和贵州省锦屏县日平均气温、24h变温和气温日较差与缺血性心脑血管住院病人数的暴露—反应关系。结果表明:气温日较差大于15℃缺血性心脑血管疾病相对风险剧烈升高,并呈现明显的即时效应,且其相对风险随滞后日增加和气温日较差增加达到叠加效应的峰值。当24h内气温下降7℃以上,缺血性心脑血管疾病相对风险开始明显上升,下降10℃以上呈现显著的即时效应。统计分析发现,两县在春季达到上述阈值概率最高,因此缺血性心脑血管疾病住院人数也在春季达到峰值,特别是雨水至清明节气时段为两县住院人数共同最高峰时段;值得注意的是,地处西部的锦屏县夏季缺血性心脑血管疾病发病人数也较多。此外,降温过程与节气转换也是导致两县缺血性心脑血管疾病住院人数阶段性增多的主要天气与气候因素。     

加密探空资料同化对一次降水预报能力改进研究

通过设计不同的试验方案,将加密探空资料同化到WRF模式中,对一次层状云系的降水过程进行了数值模拟.采用实时四维资料同化的方法,使得背景场和观测资料相协调,在一定程度上解决了模式的spin up问题.将温度同化到模式里,改变了模式原有的热力场,使得模式动力场随之改变,模式模拟的结果更接近实际观测.经过松弛(nudging)之后,得到的雷达回波、高度场、温度和实况很像,降水也要比不加探空资料的降水更接近实况.鉴于只有两个地方的探空资料,并不能覆盖整个模式区域,以及同化过程还需要改进,模式模拟的结果和实际观测之间还有一定的差异,有待更深入的研究.     

冬季北极涛动对西伯利亚高压、东亚冬季风以及海冰范围的可能影响

利用NCEP／NCAR月平均再分析资料（1958－1997），月平均海表面温度资料（1950－1992）以及月的海冰密集度资料（1953－1995），研究了冬季北极涛动与西伯利亚高压、东亚冬季风以及巴伦支海海冰范围之间的联系。研究结果表明，冬季北极涛动不仅影响北极和北大西洋区域气候变化，并且可能影响冬季西伯利亚高压，进而影响东亚冬季风。当冬季北极涛动处于正位相时，冬季西伯利亚高压和东亚冬季风都偏弱，在西伯利亚南部和东亚沿岸，包括中国东部、韩国和日本，从地表面到对流层中部气温偏高0.5-2℃。当冬季北极涛动处于负位相时，结果正相反。研究结果还表明，冬季西伯利亚高压对北极以及北大西洋区域气候变化没有显的影响，与北极涛动的影响相比，西伯利亚的影响强度和范围明显偏弱。研究进一步揭示了冬季北极涛动可能影响西伯利亚高压的可能机理。冬季西伯利亚高压与动力过程以及从地表面到对流层中部的气温变化有密切的关系。西伯利亚高压的西部变化主要依赖于动力过程，而其东部与气温变化更为密切。冬季西伯利亚高压的维持主要依赖于对流层中的下沉气流，这种下沉气流源于北大西洋区域，其变化受到北极涛动的影响。当冬季北极涛动处于正（负）位相时，气流的下沉运动明显减弱（增强），进而影响冬季西伯利亚高压。此处，冬季北极涛动对同时期的巴伦支海海冰范围有显的影响。     

Projections of the advance in the start of the growing season during the 21st century based on CMIP5 simulations

It is well-known that global warming due to anthropogenic atmospheric greenhouse effects advanced the start of the vegetation growing season(SOS) across the globe during the 20 th century. Projections of further changes in the SOS for the 21 st century under certain emissions scenarios(Representative Concentration Pathways, RCPs) are useful for improving understanding of the consequences of global warming. In this study, we first evaluate a linear relationship between the SOS(defined using the normalized difference vegetation index) and the April temperature for most land areas of the Northern Hemisphere for 1982–2008. Based on this relationship and the ensemble projection of April temperature under RCPs from the latest state-of-the-art global coupled climate models, we show the possible changes in the SOS for most of the land areas of the Northern Hemisphere during the 21 st century. By around 2040–59, the SOS will have advanced by-4.7 days under RCP2.6,-8.4 days under RCP4.5, and-10.1 days under RCP8.5, relative to 1985–2004. By 2080–99, it will have advanced by-4.3 days under RCP2.6,-11.3 days under RCP4.5, and-21.6 days under RCP8.5. The geographic pattern of SOS advance is considerably dependent on that of the temperature sensitivity of the SOS. The larger the temperature sensitivity,the larger the date-shift-rate of the SOS.     

冬季大范围持续性极端低温事件与欧亚大陆大型斜脊斜槽系统研究进展

本文总结了近年来关于我国冬季大范围持续性极端低温事件（EPECE）及其对应的欧亚大陆大型斜脊斜槽系统的研究成果。EPECE和普通寒潮是冬季影响我国的两类不同时间尺度大型冷空气活动,对它们的异同点进行梳理和深入理解是非常必要的。最新研究进展可概括为如下:（1）基于极端低温站点的范围和极端低温过程的持续性特点,客观界定了我国冬季EPECE。近年来的研究表明,欧亚大陆大型斜脊斜槽系统是冬季EPECE形成和维持的主要关键环流系统。同时,鉴于大型斜脊斜槽系统的重要应用意义,建立了客观识别方法。（2）从前兆信号、环流演变、阻塞高压和反气旋式波破碎活动的角度,揭示了EPECE和普通寒潮事件之间的关键区别。全国类EPECE的发生具有一周之前的前兆信号,而普通寒潮并不存在这么早的前兆信号。EPECE以从乌拉尔山到东北亚的广阔区域的阻塞高压活动为关键特征,而普通寒潮则主要以区域性阻塞高压为其主要特征。这两类事件对应的阻塞高压活动的差异可由天气尺度波破碎活动的差异加以解释。（3）最新的研究解释了大型斜脊斜槽系统形成和维持的动力学机理。基本流场对位涡扰动的正压作用是大型斜脊斜槽系统的形成和维持最重要的动力学机制。基本流场通过变形场作功和线性平流使大型扰动维持和向下游发展。与阻塞高压不同,非线性作用并非大型斜脊斜槽系统维持的主要原因。     

Effects of the Thermal Contrast Between Indo-China Peninsula and South China Sea on the SCS Monsoon Onset

The seasonal and interannual variations of the thermal contrast between Indo-China Peninsula (ICP)and South China Sea (SCS) were analyzed using the pentad mean NCEP/NCAR reanalysis data during 1958-1998 and the pentad mean outgoing long-wave radiation (OLR) data during 1975{1998, along with the effects of such a thermal contrast on the SCS monsoon onset (SCSMO). It is shown that there exists significant seasonal evolution for such a thermal contrast. The surface temperature of ICP is higher than that of SCS from pentad 3 to pentad 25 due to the sensible heating of the ICP. After pentad 25, such a thermal gradient reverses due to the temperature decrease resulted from the convection and rainfall over the ICP from pentad 22 to pentad 23. Furthermore, the above seasonal evolution of the discussed thermal contrast also demonstrates a remarkable interannual change which plays an important role in the SCSMO.On one hand, the reversion happens prior to (or simultaneously with) the SCSMO each year during 1958-1998, thus becoming a precondition for the SCSMO. On the other hand, the earlier (later) the date when the surface temperature of ICP becomes higher (lower) than that of the SCS, the later the SCSMO.     

基于动力学模态分解的200 hPa急流模态特征分析

提出基于动力学模态分解（Dynamic Mode Decomposition,DMD）的大气运动数据分析方法,目的是改进对大气运动特征的认识。首先,采用DMD方法对200 hPa急流运动流场进行模态分析,从中得到了急流天气系统运动变化过程中的主要模态和对应频率以及模态随时间衰减/增长等信息。这些模态是对流场演化特征的低维描述,反映了蕴含在流场中的动力学特征,可用于实现高维复杂流场的低维近似表示。其次,建立了200 hPa急流运动流场演化的动力学降阶模型,能够重构和预测急流运动流场的动态发展过程。结果表明：通过对前6阶主要模态所包含的流场信息进行对比分析,DMD方法成功捕捉到了200 hPa急流运动流场不同尺度的流动结构,直观地显示了不同频率流场之间的差别,表明了DMD方法在对复杂大气动力学系统进行模态分解时的优势。通过不同时刻,模态叠加的重构流场与真实流场的直观比较,表明DMD方法只由前面6阶模态就能基本包含原始流场的流动信息,从而实现流场的准确重构。     

Study on ann-based multi-step prediction model of short-term climatic variation

In the context of 1905-1995 series from Nanjing and Hangzhou, study is undertaken of establishing a predictive model of annual mean temperature in 1996-2005 to come over the Changjiang (Yangtze River) delta region through mean generating function and artificial neural network in combination. Results show that the established model yields mean error of 0.45℃ for their absolute values of annual mean temperature from 10 yearly independent samples (1986-1995) and the difference between the mean predictions and related measurements is 0.156℃. The developed model is found superior to a mean generating function regression model both in historical data fitting and independent sample prediction.     

2011年我国夏季降水动力统计预测与异常成因

该文对2011年我国夏季降水情况进行简要回顾,并对3月制作的夏季降水动力统计客观定量化和动力统计-诊断预测结果进行检验。以长江中下游地区为例,对比说明了两种预测方法选取因子的差异及动力统计-诊断较动力统计客观定量化预测结果有一定提高的原因。在此基础上,分析了导致2011年夏季主雨带较预测结果偏南的影响因素,并进一步探讨了大气环流特别是中高纬度阻塞高压和低纬度西太平洋副热带高压异常的可能成因。结果表明:2011年夏季主雨带偏南主要是中高纬度阻塞形势与低纬度副热带高压的季节内异常振荡及二者逐月不同配置的产物,而中高纬度阻塞形势与低纬度副热带高压的季节内异常振荡是由海温、积雪等外强迫及东亚环流系统内部成员相互作用所致。