近50年气候变暖对黑龙江省玉米增产贡献的研究

使用黑龙江省1961—2008年22个站的逐日气象资料和玉米主产县的产量资料,确立基准时段,建立气温影响系数,分析气候变暖对黑龙江省玉米单产增加/减少的贡献率。结果表明:近50年来,气候变暖总体上对黑龙江省玉米单产增加趋势有利。以1961—1969年为基准时段,相对于20世纪60年代,70年代、80年代、90年代和21世纪初气候变暖的贡献率分别为16.8%、16.0%、20.9%和23.9%;以1970—1983年为基准时段,相对于20世纪70年代,80年代、90年代和21世纪初气候变暖的贡献率分别为3.6%、9.2%和11.2%。     

“一膜二用”种植晚玉米的农业气象效应

1989—1991年3年时间,进行了“晚玉米利用上造旧膜免耕栽培实现‘一膜二用’的农业气象效应研究”。取得了一些有意义的结果。     

0801号台风“浣熊”的生成及强度特征

利用卫星云图资料、Nino综合海温指数资料、海表面温度资料、NCEP／NCAR再分析资料等,通过分析大尺度气候背景、赤道太平洋海表面温度、副热带高压、引导气流等的变化,对0801号台风“浣熊”生成时间偏早、快速加强、减弱迅速等特点进行了分析。结果表明：2007年8月爆发的中等强度的拉尼娜事件,导致次年4月赤道西太平洋及南海南部海表面温度较多年平均偏高,南海南部上空对流活跃,强度偏强,副高也偏强、偏北,副高南侧的偏东流场和过赤道气流引起的西南流场形成的季风槽区极易产生扰动,有利于热带气旋的生成和发展。强度方面,“浣熊”在短短12h内迅速完成3级跳,与弱冷空气影响有密切关系,但当“浣熊”移动至海南岛东南部海域后,陆地摩擦的增强和沿海海表面温度的降低导致了“浣熊”的迅速减弱。     

气候模式——神秘而强大的预测“神器”

气候模式到底是什么 众所周知,很多科学研究都可以通过在实验室或是实地观测和测量完成,如农学家或是生态学家,他们可以通过设定实验区,并对比改变某些因素后的实验结果与自然状况下的结果来得到有说服力的结论,比如对比增加紫外线辐射的玉米和自然状态下的玉米的生长状况来研究紫外线辐射对玉米生长的影响。     

“神舟七号”飞船主着陆场区强对流天气的大尺度环流特征

利用NCEP 1°×1°再分析资料,研究2008年8—9月内蒙主着陆场区强对流天气形成的气候背景和大尺度环流特征,结果表明：前期赤道西太平洋海表温度、欧亚和青藏高原积雪与河套以北地区降水关系密切。极涡中心8月位于东半球、9月位于西半球,是场区前期降水偏多和后期气温偏高的原因之一。欧亚经、纬向环流的偏强,有利于南北方冷暖空气的交汇。副高异常偏强偏西及活跃的印缅槽为场区提供了充沛的水汽和强对流天气必要的扰动能量。中低层偏南风距平和偏北风距平在淮河以北地区汇合与长时间维持,是场区降水异常和强对流偏多的主要原因。     

基于“深度学习”识别模型的玉米农田监测应用系统设计与实现

为了精准判断玉米所处生长阶段,远程实时监测玉米长势,分析生长阶段与田间环境要素间的关系,本文提出深度局部关联神经网络,克服了玉米生长阶段识别中存在的多模态和模糊性问题,在Oxford VGGNet(Visual Geometry Group Net)模型中添加一个新的监督层,即局部关联损失层,提高深层特征的判别能力。基于所提的玉米生长阶段图片识别新算法,拓展环境要素监测功能,设计一套基于深度学习的玉米农田监测系统。系统由玉米农田监测装置和云端服务器组成,监测装置采集玉米图像、气象要素和田间位置数据,通过4G无线发送给云端服务器,云端服务器利用深度局部关联神经网络识别生长阶段,显示结果并存入数据库中。仿真试验表明,深度局部关联神经网络平均识别准确率达到92.53%,较VGGNet的87.21%和LSTM的88.50%,准确率分别提高了5.32%和4.03%。实地测试结果表明,野外环境下系统准确率可达到91.43%,能够稳定地对农田玉米生长情况进行监测,具有重要的应用价值。     

“神舟七号”飞船主着陆场区强对流天气的气候背景和环流条件

利用NCEP再分析资料,对2008年8～9月内蒙主着陆场区强对流天气频发和降水异常偏多现象,研究其形成的气候背景和大尺度环流特征.结果表明:前期赤道西太平洋海表温度异常偏低、欧亚和青藏高原积雪异常偏深是其前期气候背景.极涡中心8月位于东半球和9月位于西半球,是场区前期降水偏多和后期气温偏高的原因之一.欧亚经向环流的偏强,有利于南北方冷暖空气的交汇.副热带高压偏强偏西及活跃的印缅槽为场区提供了充沛的水汽和强对流天气必要的扰动能量.中低层偏南风和偏北风在淮河以北地区汇合与维持,是场区降水异常和强对流偏多的主要原因.     

超强台风“梅花”(1109号)的转向原因与预报分析

使用高空探测资料、FY-2C卫星云图、CIMSS气象卫星云图分析资料、历年台风路径、NCEP再分析资料,以及欧洲气象中心全球模式(EC)、日本气象厅全球模式(JMA)、国家气象中心全球模式(T639)、上海台风模式(SHTM)等预报资料,基于对2011年第9号台风"梅花"路径以及台风相似路径的预报等,分析影响台风"梅花"移动路径的环境系统演变,从中找出影响台风"梅花"移动转向的关键系统,分析和检验各数值模式对台风路径预报的结果;同时,研究台风路径相似预报方法。结果表明,位于日本的副热带高压南伸并与"梅花"东南侧的弱反气旋打通,引导气流中偏南风分量逐渐加大是"梅花"路径转向以致不在我国登陆的关键点;对数值模式预报的路径,应根据实况天气形势演变订正其预报误差;根据前期路径选多个关键区找台风相似路径更具参考性。     

1614号超强台风“莫兰蒂”在浙江沿海降水预报偏小的原因

通过对1614号超强台风“莫兰蒂”在浙江沿海降水预报偏小的原因进行回顾,同时基于美国NOAA HYSPLIT4模式,对“莫兰蒂”水汽来源进行轨迹聚类,针对不同路径来源的水汽在“莫兰蒂”浙江沿海降水中的贡献差异进行定量分析,结果表明:数值模式对“莫兰蒂”路径预报偏西、降水预报偏小,直接影响了主观预报服务中降水强度和落区的判断,而数值产品对中纬度环流作用和浙江沿海台风倒槽的预报出现偏差,同时对1616号台风“马勒卡”路径预报偏东,导致主观预报忽略了“莫兰蒂”与其他天气系统的相互作用,影响了对降水动力和水汽因子的判断,也是降水预报偏小的原因之一。“莫兰蒂”水汽输送有3支气流,分别来自东北、东南和偏南洋(海)面,后2支气流为主要水汽来源,浙北沿海以东南向水汽输送最重要,对水汽和降水贡献高达70%以上,表现出1616号台风“马勒卡”对“莫兰蒂”在浙北沿海降水的重要作用,而浙南沿海台风本体的偏南气流与“马勒卡”的东南气流的水汽输送作用相当。可见台风降水预报中,需要密切关注台风环流与其它天气系统以及双台风间的相互作用。      

0908号台风“莫拉克”登陆过程中海表温度变化特点及其对“莫拉克”的影响

以2009年台风“莫拉克”为例,利用AVHRR/AMSR卫星数据和WRF模式,分析台风登陆过程中台湾岛周围海域SST变化特点及其对台风的影响。结果表明,由于海岸线的阻挡以及台风之前存在的冷涡的影响,“莫拉克”引起近海海域的最大降温位置出现在路径附近偏左或者离台风中心较远的海域。宽阔洋面上,台风活动导致的SST变化虽然减弱了台风强度,但对路径的影响小。沿海的SST梯度加强了台风的非对称结构,使得台风向非绝热加热大值区(台风北部)偏移。考虑近海SST梯度的海峡试验与定常SST试验相比,沿海路径向北偏差最大可达134 km,与2009年中央气象台台风路径24小时的综合预报误差119 km相当。这说明为进一步提高我国近海海域的台风路径预报水平,需要考虑近海SST非均匀分布的特征。      

台风“鹦鹉”登陆过程中肇庆降水显著偏弱的原因

主要从环流特征、动力条件等方面分析台风“鹦鹉”登陆过程中肇庆市降水显著偏弱的原因：华南沿海特定的环流背景使台风“鹦鹉”在登陆广东过程中形成“偏心”台风,台风降水云团偏向低层环流西南侧,使台风低层环流正面袭击肇庆所带来的降水显著偏弱。而形成“偏心”台风的主要环流背景是对流层高层强盛的南亚高压及其南侧强劲的偏东风急流;同时,台风前进方向上的副热带高压使台风登陆后迅速减弱,也是一方面的原因。此外,动力条件方面,台风登陆后,肇庆市低层为弱的上升运动,中高层是下沉运动,也不利于强降水的发生。     

1988年闽北地区“5.21”暴雨的中、小尺度特征

本文利用“5.21”福建闽北特大暴雨过程中获得大量加密资料,较深入地分析了暴雨过程中、小尺度特征.给出不同尺度、不同物理特性的中小尺度系统(云团)相互作用,生消、发展、组合过程,以及武夷山脉的复杂地形在该过程中所起的重要作用.显示出在一定环境流场下,由中小尺度天气系统活动导致出现的天气变化密集的低纬山区形成持续性特大暴雨的重要特色.     

2017年冬季北京霾日极少的大尺度气候和环流背景:兼论“霾气候”预测研究

近年北京霾问题受到广泛关注。2017年冬季北京霾日显著偏少,同样令人瞩目。Pei等2018年提出一种影响北京持续性霾事件多寡的大尺度气候和环流背景机制,指出西北太平洋关键区（K区）海表温度距平起重要作用。文中据此对比分析2017和2016年冬季情形发现:2016年冬季K区偏暖,东亚冬季风系统偏弱,华北地区多异常偏南风距平,低层大气偏稳定,导致霾日偏多;而2017年情形恰好相反。这说明北京霾也受制于大尺度气候异常。进而简述现有研究存在的问题,就如何推进“霾气候”预测研究提出若干建议。      

2016年01号台风“尼伯特”对一次梅雨期降雨影响的数值试验

本文应用分段位涡反演方法和中尺度WRF模式研究了2016年01号台风“尼伯特”对一次梅雨锋降水的影响,研究结果表明:减弱（增强）台风之后,降雨区的水汽通量增加7.34%（减少6.67%）,动能增加7.78%（减少5.36%）,对流有效位能增加6.66%（减少5.71%）。江淮地区降雨量出现累积降雨量增加10.21%（减少8.13%）。台风“尼伯特”在其加强、靠近中国大陆的过程中,迫使西太平洋副热带高压（简称副高）北抬东撤,阻碍了沿副高边缘输送至江淮地区的水汽和热量,间接导致该地区降水显著减少至消失;此外台风增强过程中,本体环流对于水汽和能量的消耗增大,导致孟加拉湾输送至江淮降雨区的水汽和能量的减少,直接导致梅雨锋降水过程中止。     

1.5°C与2°C温升目标下“一带一路”主要陆域气温和降水变化的CMIP6多模式预估

基于CMIP6的16个全球模式试验数据,多模式集合预估了《巴黎协定》1.5°C/2°C温升目标下“一带一路”倡议的主要陆域未来气温和降水变化。与观测相比较,多模式集合能够比较准确地刻画“一带一路”主要陆域1995～2014年气温和降水的空间结构特征。在SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5三种不同路径情景下,相对于工业革命前（1850～1900年）,全球升温1.5°C与2°C分别将发生在2020年代中后期与2040年左右。全球1.5°C与2°C温升目标下,预计“一带一路”陆域平均的气温分别显著升高1.84°C和2.43°C,两者相差0.59°C,模式间标准差分别为0.18°C和0.21°C;区域平均的降水分别显著增加20.14 mm/a和30.02 mm/a,相差9.88 mm/a,模式间标准差分别为10.79 mm/a和13.72 mm/a。两种温升目标下,“一带一路”主要陆域气温空间上均表现为一致性显著增暖,高纬度的增温幅度普遍比低纬度大;降水变化具有明显的空间差异性,地中海与黑海地区、中国南部至中南半岛地区减少,其他地区的降水普遍增加。P-E指数表征的干旱化未来在欧洲地区、中国南部至中南半岛地区、南亚印度东部地区、东南亚和赤道非洲中部地区达到最大。     

热带气旋“南川”在2010年三个热带气旋异常路径中作用的数值模拟研究

2010年历史上罕见地有了第6号强热带风暴“狮子山”、第7号强台风“圆规”和第8号热带低压“南川”在40 h内相继生成,且之后移动路径异常。通过对国内外六个业务数值模式对这3个热带气旋路径预报能力进行分析,发现尽管业务模式对热带气旋路径大致趋势具备一定的预报能力,但对于转向点、登陆点的预报仍与实况有较大差距。通过数值模拟试验发现,预报难点在于模式对作为3个热带气旋间连接纽带的“南川”与“狮子山”、“圆规”之间的相互作用的描述。结合环境场特点及双台风相互作用的概念模型,分析发现“南川”与“狮子山”可能存在直接相互作用,而与“圆规”可能发生了半直接相互作用。进一步利用中国气象局上海台风研究所近年来发展的GRAPES-TCM台风模式进行了以“南川”为核心的敏感性数值试验,初步证明了这3个热带气旋相互作用的存在,并提出了“南川”对“狮子山”和“圆规”路径产生影响的物理机制。