云南近50 年来的气候变化

利用1961—2008 年云南省124 站及其相邻省市区的37 个地面站的逐日平均气温、降水量资料,客观分析了考虑气温垂直递减率的气温细网格数据。在此基础上,分析研究了云南近50 年来的气候变化。(1)云南近50 年来的气温变化,趋势上与北半球和全国一致,但气候变暖的速率相对缓慢;(2) 云南气候带面积有明显变化,北热带和南亚热带面积增加,而中亚热带、北亚热带和温带的面积减少;(3) 云南冬季是气温上升幅度最大的季节,然后依次是秋季、夏季和春季,虽然近50 年来云南大部分区域气温呈上升趋势,但少数区域气温却呈下降趋势,这些降温区主要集中在低海拔河谷地区;(4) 云南近50 年来降水量年平均变化不大,但季节和空间分布的变化却比较明显,雨季和主汛期降水量呈下降趋势,干季呈上升趋势;在空间分布上,滇东地区呈一致性下降趋势,滇中呈一致性上升趋势;滇西和滇南地区降水量的增减趋势呈交错分布。      

近50a黑龙江省地面平均风速变化

利用气候统计方法分析黑龙江省近50 a地面平均风速,得出结论:黑龙江省气象观测地面平均风速最大区在中部45°～47°N间,带状分布,其南和北部风速较小;近50 a黑龙江省平均风速呈明显的减小趋势,减小速率为0.3 m/s/10 a;近50 a黑龙江省在大多台站地面平均风速下降的同时,也有台站表现出自己的局地特征,在50 a变化趋势减小的背景下,近10~20 a风速表现为上升。     

库尔勒近50a气候特征分析

利用1961—2010年库尔勒气象站年平均气温、年平均气压、年降水量、年平均地面风速、年沙尘日数、年沙尘暴日数及年日照时数等资料,分析了近50 a库尔勒市气候变化基本特征。分析表明:(1)近半个世纪来库尔勒市年平均气温上升速率为0.29℃/10 a,高于0.22℃/10 a的全国平均水平,与全球变暖的大背景相一致;(2)年降水量变化趋势不明显,但年际变率大;(3)年平均地面风速减小速率为0.25 m/s/10 a;(4)年沙尘日数、年沙尘暴日数都呈减少趋势,减少速率分别为14.3 d/10 a和0.77 d/10 a;(5)库尔勒年平均气压前期和后期较低、中期较高,年日照时数年际变化较大;(6)库尔勒的气温、年沙尘日数用Mann-kendall方法检验分别在不同年份发生了的突变。与同期相邻轮台站相比,年平均气温、年平均地面风速、年沙尘日数和年沙尘暴日数变化趋势存在明显不同,这可能和两地不同的城市化速度、绿程度有关。     

贵州喀斯特石漠化植被时空变化特征研究

运用近14 a MODIS-NDVI资料,通过最大值合成法,加权平均法生成月、年NDVI时间序列资料,用线性趋势法和差值法分析贵州14 a来喀斯特石漠化区域植被时空变化。结果表明:(1)植被变化总体呈上升趋势,由于干旱的影响,上升过程中出现阶段性的波动,2003—2005年为下降趋势,2006—2009年呈上升态势,2010—2014年波动很小相对稳定,2015—2016年又呈现快速上升势头;(2)线性趋势法和差值法两种方法都反映了近14 a来植被变化总体为上升趋势,潜在石漠化、轻度石漠化、中度石漠化等区域近14 a植被上升面积百分比均在90%以上,强度石漠化相对较低,说明其治理难度更大;(3)喀斯特植被退化区主要分布在市(州)府所在地。     

近33a山西不同强度和范围雾日的变化特征及其成因

利用1980~2012年山西108站雾观测资料,研究山西不同范围和不同强度雾日的时空分布及变化趋势,在此基础上基于统计分析方法,分析了风力、降水、平均相对湿度等条件的变化对雾日增减趋势的影响。结果表明:(1)山西不同强度雾日都具有西北向东南递增的空间分布特征,长治、晋城、晋中东山以及忻州东部是山西不同强度雾日的多发区;(2)小范围和区域性的雾一年四季均可出现,大范围的雾则主要出现在秋季和初冬季节。大雾一年四季均可出现,浓雾以上天气有显著的季节性变化,强浓雾和特强浓雾主要出现在9~12月,其中以11月为最多;(3)近33 a间,小范围、区域性以及大范围的雾日分别以1.16 d/10 a、0.76 d/10 a和0.61 d/10 a的速率增多。大雾、浓雾和特强浓雾分别以0.36 d/10 a、0.13 d/10 a和0.23 d/10 a的速率增多,强浓雾则以-0.07 d/10 a的速率减少;(4)风速3 m·s-1时,风日数与雾日数为正相关,风速≥5 m·s-1时,风日数与雾日的增减转为反相关,其中对雾日增减趋势影响最明显的是风速≥12 m·s-1的日数;(5)雾日的空间分布与相对湿度的空间分布呈正相关,与大风日的空间分布呈反相关;(6)区域性和大范围的年降水日和日平均相对湿度≥80%日数的增减对年雾日的增减变化影响最显著。     

基于GRACE数据的天山阿克苏河流域水储量变化分析

水储量变化可视为气候变化对水文系统影响的指示器。基于GRACE数据,结合气候数据和冰川积雪数据,分析了近10 a年来阿克苏河流域的水储量变化。研究结果表明:(1)过去10 a间阿克苏河流域的水储量呈递减趋势,减少速率为-0.12±0.85 cm/a,且春季表现为正距平,而秋季表现为负距平;(2)山区冰川退缩和积雪消融是该流域山区水储量减少的主要原因,近半个世纪以来冰川物质平衡为负平衡,同时近十年来积雪面积递减速率为-24 km~2/a;(3)阿克苏河流域的耕地面积的迅速增加导致了地下水过度超采,是绿洲区水储量减少的主要驱动因子。     

1958～2019年漠河市气温及降水突变分析

采用集合经验模分解（ensemble empirical mode decomposition, EEMD）以及滑动t检验方法,基于漠河市1958～2019年逐日气温及降水数据,对其进行了趋势及突变分析。结果表明,漠河市日平均温度年平均整体呈增温趋势,EEMD非线性增温速率为0.43°C (10 a)－1,滑动t检验显示漠河市近60年来年均温突变时间点为20世纪80年代中后期;漠河市日最高温度年平均呈增温趋势,EEMD非线性增温速率为0.61°C (10 a)－1,滑动t检验显示漠河市近60年来日最高温年平均突变时间点为20世纪80年代中后期;漠河市日最低温年平均变化趋势为先增加后减小,整体呈增温趋势,EEMD非线性增温速率为0.21°C (10 a)－1,滑动t检验显示漠河市近60年来日最低温年平均突变时间点为20世纪80年代前中期和20世纪90年代中后期。漠河市年降雨量、夜间年降雨量和白天年降雨量均呈先减后增的变化趋势,且增加幅度远高于减小幅度,整体呈增加趋势,EEMD非线性降雨量增加速率分别为14.05 mm (10 a)－1、7.71 mm (10 a)－1和5.12 mm (10 a)－1,滑动t检验显示漠河市近60年来年降雨量、夜间年降雨量和白天年降雨量均不存在时间突变点;EEMD和线性趋势分析均表明漠河市近60年来气温和降水都均呈增加趋势,但前者增加速率远高于后者,说明传统的线性趋势分析可能会低估漠河市的气温及降水的增加趋势。     

1961—2018年青海高原极端气温指数时空变化特征

基于1961—2018年青海高原49个地面气象观测站点的逐日最高和最低气温资料,选取8个极端气温指数,采用线性倾向估计、突变检验、尺度分离以及相关分析等方法,分析青海高原极端气温指数的时空变化特征。结果表明:(1)近58 a来,青海高原极端气温暖指数呈显著增加趋势,极端气温冷指数呈显著减少趋势,夜指数变化速率大于昼指数;(2)暖昼日数、冷昼日数、暖持续日数、最高温极低值、最低温极高值在1996年前后发生突变;(3)各指数表现出准3 a、5~6 a、10~15 a、24~31 a以及更长时间尺度的周期振荡,其中以准3 a周期变化最显著,暖持续日数和最高温极低值的准3 a周期振荡对原序列的贡献率在50%以上;(4)极端气温暖指数的增加以及冷指数的减少速率在柴达木盆地和东部农业区最快;(5)大部分极端气温指数倾向率的绝对值自低纬向高纬、由高海拔向低海拔地区递增。     

山地环境雷电活动特征分析——以三清山为例

三清山是世界自然遗产和世界级地质公园,旅游景区的客流量非常大,因而三清山的雷电监测预警工作尤为重要。为此,本文截取了三清山地闪数据,以1km~2网格为基本单元,得到各单元内2011~2015年期间的全部地闪频次、极性、强度等数值,来分析三清山雷电活动特征及地形对雷电活动的影响。研究表明:(1)2011~2015年的四个季节中,三清山正闪电比例大部分要高于江西省的正闪电比例值,其中冬季正地闪比例最高,春季次之。(2)三清山6~8月雷暴活动最为活跃,落雷密度极大值中心随着月份推移,其移动规律:北部→南部→最南部→北部。三清山落雷密度分布不均匀,整体呈“南高北低”的趋势。(3)落雷密度在海拔800m以下,随海拔的上升而减小,800m以上,随海拔上升整体上表现出明显的增长趋势。雷电流平均强度在1000m以下随海拔变化未表现出明显规律,而在1000m以上,雷电流强度随海拔上升逐渐增强,呈现明显的正相关性,其相关系数R达到0.9253。      

黄河上游水源涵养区近60年关键气候要素的时空变化

黄河上游水源涵养区是黄河流域生态保护与社会经济高质量发展的重要区段,气候变化对其水资源时空分配的影响会加剧自然灾害的发生,进而影响到我国区域生态乃至人类的生存环境。本文基于1961-2016年CN05.1格点气温、降水、风速数据以及1981-2020年GLEAM V3.5a实际蒸发数据分析了黄河上游水源涵养区过去近60年的关键气候要素变化。结果表明：(1)研究区气温显著上升,气温变化趋势达0.34°C·(10a)^-1,冬季升温幅度最大,其中黑河区域玛曲县及周边地区的升温最为剧烈。(2)区域降水量整体呈现上升趋势,降水变化趋势为9.3 mm·(10a)^-1,春夏季增速相对较快,冬季最慢,增长趋势由西北向东南逐渐减小,西部少雨干旱地区增长显著,东南部多雨湿润地区则有较为明显的减小趋势。(3)风速在20世纪70年代初经历异常上升后便持续下降,风速变化趋势为-0.11 m·s-1·(10a)^-1,在空间上大部分地区都减少,尤其是北部大通河区域。(4)实际蒸发量显著上升,增长趋势达11.89 mm·(10a)^-1     

水分胁迫对扬花期冬小麦光合特性和干物质生产及产量的影响

试验于2016-2017年冬小麦生长季在临沂设施农业气象试验站自动控制遮雨棚内的水分控制场进行,以"齐麦2号"为试材,在水分关键期设计5个梯度水分处理(T1适宜水平,T2、T3、T4、T5分别按照冬小麦水分关键期比常年降水量减少20%、50%、75%、100%一次性补水)和1个雨养对照的水分控制试验,模拟研究不同程度干旱胁迫对扬花期冬小麦光合特性、干物质生产及产量的影响。结果表明:干旱胁迫下,扬花期冬小麦叶片叶绿素a含量、光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r),株高、叶面积、地上部分总干重均呈降低趋势,且干旱胁迫越重,降低幅度越大,T5处理叶绿素a含量、P_n、G_s、T_r、株高、叶面积及地上部分总干重分别较T1处理降低33.6%、67.4%、90.9%、84.6%、43.9%、19.1%和33.3%;随着干旱胁迫的加剧,水分利用效率(WUE)则呈先增加后降低的趋势,并在轻度干旱胁迫时达到最高;干旱胁迫促进植株养分向叶、鞘转移,减少对茎、穗的养分供给,不利于冬小麦产量提高,此外,扬花期干旱胁迫还造成冬小麦灌浆速率降低、不孕穗率升高,理论产量大幅降低。     

江苏阜宁龙卷超级单体风暴的雷达资料分析

2016年6月23下午,江苏阜宁发生罕见的冰雹、龙卷特大自然灾害,造成了巨大的经济损失和人员伤亡。本文利用盐城SA新一代雷达资料分析此次过程的风暴特征,并与2018年5月12日邢台的冰雹大风天气过程进行简单对比。结果表明:阜宁龙卷发生于200 hPa高空急流出口区右侧,为500 hPa槽前强盛的西南暖湿气流控制,中层存在干冷空气,低层有明显的切变,环境场具有高对流有效位能(CAPE)、较强的垂直风切变(WSR)和较低的抬升凝结高度(LCL);阜宁龙卷产生前,风暴的最大反射率因子强度(Zmax)、强回波中心高度(HT)、回波顶高(TOP)持续增加,垂直累积液态含水量(VIL)激增,龙卷发生前2个体扫,HT和VIL出现骤降;阜宁龙卷过程出现明显的三体散射现象,对大冰雹预警具有指示意义;阜宁龙卷风暴具有经典超级单体的钩状回波和强中气旋特征,并伴有TVS,是一例由庞大的超级单体风暴形成龙卷的特大灾害,相比于邢台冰雹大风过程,其旺盛阶段的风暴参数明显大于后者。     

农业气象观测记录年报表审核系统设计与实现

为满足农业气象观测资料归档与服务的需求,解决农业气象观测记录年报表长期处于人工审核的问题,采用面向对象与模块化结构技术,开发了由数据层、技术层、应用层和用户层4层架构组成,具有年报表管理、电子审核、格式转换等业务功能的农业气象观测记录报表审核系统(AgMOReview)。本文介绍该系统审核方法、审核流程、审核方式等,通过构建系列审核策略数据表,配置相关观测项目的检查内容,从观测项目与内容的完整性、一致性和观测要素的阈值检查等方面进行综合审核,实现了作物生育状况、土壤水分、自然物候以及畜牧气象观测记录电子报表的自动审核业务。该系统自2015年起在全国各省(区、市)气象部门推广并投入业务运行以来,每年审核与标准化全国2000多份台站农业气象观测记录电子年报表,效果较好,表现出良好的稳定性、可靠性和可操作性。     

脉冲风暴造成的山西北部三次冰雹天气对比分析

利用加密自动气象站资料、多普勒雷达产品、NCEP/NCAR FNL 1°×1°再分析资料、灾情调查等资料,对2017年出现在山西北部的三次冰雹天气过程进行了对比分析。结果表明:(1)三次脉冲风暴冰雹过程均发生在500 hPa中高纬地区为"两槽一脊"型、槽后偏西北气流的环流背景下,低层切变线或涡旋是主要触发系统。冰雹出现在低层辐合线的东南侧暖区内。低层触发系统不同,大气不稳定度不同,造成的强对流落区和强度差异很大。(2)脉冲风暴冰雹过程中,从低层到高层风向随高度呈现一致的顺时针旋转,从低层到700 h Pa附近风速随高度增加,0～6 km风垂直切变为1×10^(-4)～7×10^(-4)s^(-1),均小于冰雹天气阈值。(3)脉冲风暴的雷达回波呈块状,强回波中心高度位于-10℃等温线所在高度以上,初始高度在7 km以上,上冲云顶高度大于12 km;脉冲风暴的形成、发展和结束与雷暴云顶的上冲、下降和崩溃紧密联系。可以利用上冲云顶的形态判断风暴的生消,但要抬高仰角到8 km左右高度观测,才有助于提前发现脉冲风暴。径向速度场上三次过程有明显差异,表现为降雹持续时间与辐合层厚度密切相关,辐合层越厚降雹越剧烈,持续时间越长;以单体形式在低层出现辐合、高层辐散的速度场发展迅猛程度要比多单体更剧烈,带来的灾害更严重;强对流发生前,VIL最大值大于35 kg·m-2,降雹前VIL出现跃增,跃增量大于29 kg·m-2。(4)基本反射率剖面图上,脉冲风暴产生的旁瓣回波的空间结构表现为与高反射率因子核区垂直,强度小于20 d BZ的弱回波带,旁瓣回波从风暴强中心边缘向低方位角方向伸展。三次过程中,出现旁瓣回波和三体散射的冰雹过程持续时间更长、灾害程度更重。     

长春市冬季降水相态的温度判据研究

采用2005-2014年长春市地面和高空常规气象观测资料,研究冬半年地面和高空不同高度层气温对降水相态变化的影响。结果表明:地面气温对降水相态变化影响程度最大,以1.7℃作为雨和雨夹雪的相态转换指标、以-0.1℃作为雪和雨夹雪的相态转换指标可以较好地判断降水相态;将地面气温与925 hPa温度相结合来判断降水相态更加准确;地面气温在0℃附近上升或下降的变化速度越快,雨夹雪持续时间越短。     

2017年湖南一次特大致洪暴雨过程的水汽特征

利用湖南省区域自动站和常规观测站降水资料、NCEP/NCAR和JRA-55再分析资料及湖南省气象台大气河预报业务产品,分析了2017年6月22日至7月2日湖南一次特大致洪暴雨过程的雨洪和水汽输送异常特征,以及大气河水汽输送对强降雨的影响,在此基础上定量分析了强降雨区各边界的水汽收支状况及各水汽轨迹的贡献。结果表明:此次强降水过程分为三个阶段,第一、第三阶段降雨的范围、强度均明显大于第二阶段。欧亚中高纬稳定的"1槽1脊"环流形势、低纬较稳定的西太副高及其外围强劲的水汽输送是此次暴雨发生的环流背景。水汽通量、水汽通量散度、比湿等物理量的水平及垂直分布对降水的阶段性特征和位置、强度变化有很好的指示作用。三个强降雨时段,来自孟加拉湾、南海和西太副高西南侧的水汽输送表现出不同的强度和位置,造成到达湖南境内的偏南水汽输送空间异常程度不同。大气河的强弱及其水汽输送通道、辐合区位置以及强降雨区各边界水汽净收入对强降水发生、发展起关键作用。水汽后向轨迹分析表明,低层偏南的水汽输送是此次极端强降雨较长时间维持的重要因素,而来自北方的干冷空气侵入利于大气斜压性增强和对流不稳定维持,是第二阶段降水强度弱于第一、第三阶段的另一原因。     

秦皇岛气象因素对儿童下呼吸道疾病就诊人数影响及预测研究

呼吸系统疾病对儿童的身体健康有极大影响,其发生与气象条件有密切关系。为探讨秦皇岛地区气象条件对儿童下呼吸道疾病的影响,预测就诊人数,为医疗气象服务提供新方法,利用秦皇岛地区2015-2016年儿童下呼吸道疾病就诊人数资料和同期气象资料,分别使用逐步回归分析和BP人工神经网络建立儿童下呼吸道疾病就诊人数预测模型,并对预测效果进行评价。结果表明,气象条件对儿童下呼吸道疾病的发生有显著影响,特别是阶段性天气变化与气候异常对就诊人数影响较大。就诊人数与气温及平均相对湿度呈负相关关系,与气压、风速及前72 h气温变幅呈正相关关系,与气温相关性最好,与气压、平均相对湿度相关性次之。逐步回归法与BP人工神经网络模型的预测准确率分别为72.75%、76.30%。2种预测模型中,BP人工神经网络模型的整体表现更为出色。     

甘南高原大到暴雨天气过程分型及特征

基于2013—2016年甘南州181个区域站及自动站小时雨量观测资料,提取出53次大到暴雨天气过程,在此基础上进一步分析卫星云图、雷达观测资料以及历史天气资料。结果表明:甘南地区的大到暴雨天气过程主要出现在雨季,7、8月出现频次较高,其天气形势主要分为:西风槽型、副热带高压边缘型、低涡切变型、两高之间切变型、高压内部切变型5种类型,且以西风槽型为主。各类型大到暴雨天气过程的预报侧重点有所不同,西风槽型大到暴雨预报主要侧重于天气尺度环境场分析,其降水时间长,强度较弱(15 mm·h^-1以下),副热带高压边缘型、低涡切变型、两高之间切变型大到暴雨天气的预报主要归结为对高原上短时强降水的预报,短时强降水的实时观测可为这三种类型大到暴雨天气过程的预报提供重要依据。     

不同材质墙体日光温室内气温演变

为探寻不同材质墙体日光温室内气温的演变规律,找出其增温保温差异,以便有针对地进行温室种植和管理,本文通过在复合异质墙体日光温室和土墙日光温室内设立不同梯度和不同方位的监测点,连续监测两座温室内气温的全天变化,并采用MATLAB技术,展现不同天气条件下两座日光温室内气温的空间变化。结果表明:(1)晴天时,复合异质墙体日光温室内的升温和降温速率均较土墙日光温室大,阴天时,两座温室内的升温和降温速率基本相等,复合异质墙体日光温室较土墙日光温室有较强的增温保温性能;(2)复合异质墙体日光温室内的气温较同时刻土墙日光温室内气温高,晴天时,复合异质墙体日光温室内最高气温和最低气温比土墙日光温室内分别高3.0~8.0℃和1.0℃,阴天时则分别高2.0~3.0℃和3.0℃。     

太原汛期短时强降水环流分型及环境参量分析

应用太原1996-2015年7个国家气象站、2008-2015年63个区域站6-9月逐时降水资料及相关探空、地面观测资料,对太原短时强降水日环流配置进行天气学分型,分析各流型下关键环境参数分布特征。结果表明,太原发生短时强降水的500 hPa环流形势有四种:冷涡型、高空槽型、高空槽加副高型、西北气流型。太原短时强降水常发生在比较温和的对流有效位能(CAPE)环境下,大部分过程CAPE值≤1500 J·kg^-1,冷涡型则≤1000 J·kg^-1。西北气流型850 hPa与500 hPa温差(ΔT850-500)大,静力不稳定度比其他型更强,且500 hPa有明显的干层存在。高空槽加副高型K指数大,且暖云厚度均值达3576 m,明显大于其他型2471~2608 m的均值。冷涡型全部、高空槽型85%的过程出现在弱0~6 km垂直风切变环境下,而高空槽加副高型、西北气流型0~6 km垂直风切变相对较大,35%以上达到中等强度。冷涡型、西北气流型短时强降水太原上空700 hPa水汽常比850 hPa更充沛。太原超过70 mm·h^-1的极端降水出现在西北气流型下,有中等强度的CAPE值、强层结不稳定、弱0~6 km垂直风切变、3550 m以上暖云厚度,中低空水汽充足,这些环境参量的配合对强降水效率有很好的指示意义。