两种高分辨率气温实况融合产品在四川省的质量评估

选取四川省156个国家级考核站、1282个区域考核站及1411个区域非考核站2019年8月1日~2020年7月31日的气温数据,利用相关系数、平均值误差、均方根误差等指标,评估了CLDAS（5 km×5 km）和HRCLDAS（1 km×1 km）两套气温实况融合产品在四川省的适用性。结果表明：两套融合产品的相关性都很好,相对而言,午后的误差值较其余时刻偏大且代表性偏差,冬季的评估效果较差且为负平均值误差的低估值。地形与海拔对融合产品的影响较大,在地势起伏大的高海拔区域,误差值明显增大。两套融合产品在盆地中部评估效果最优,多呈现正平均值误差的高估值;盆地北部、西南部以及盆地-三州过渡带次之,呈现较小的负平均值误差的低估值;三州和攀枝花地区最差,为较大的负平均值误差的低估值。在评估效果较差的冬季与地形复杂的区域,1 km融合产品的评估效果明显优于5 km融合产品。     

多源融合降水实况分析产品在海河流域的适用性评估

基于逐小时地面站点降水观测数据和国家气象信息中心研发的5 km多源融合降水实况分析产品,采用算术平均法对2021年6～9月海河流域面雨量进行估算。通过相关系数、平均误差和均方根误差等多种评估指标,客观定量评估多源融合降水实况分析产品在海河流域的适用性。结果表明：多源融合降水实况分析产品与地面观测资料估算的面雨量结果基本一致,能较好地反映2021年6～9月海河流域面雨量的时空变化特征,但在量值上存在高估且随着降水量增加,估算误差也越大。分区对比,融合实况分析产品和站点的误差与子流域的平均降水量、海拔高度和面积密切相关。对于各量级面雨量出现的频次,融合实况分析产品与站点整体相差不大,准确率可以达到90%及以上。总体而言,5 km多源融合降水实况分析产品的质量较高,可进一步应用于海河流域精细化面雨量监测业务中。     

2019—2020年1—3月降水和气温的多源数据融合产品检验评估及对比分析

对2020年1-3月CLDAS多源降水融合实况、多源气温融合实况采用平均绝对误差分析、均方根误差分析及相关系数分析等方法进行检验评估,并与2019年同时段多源降水融合实况、多源气温融合实况进行对比分析.结果表明:2月降水多源融合实况较观测实况偏多;3月多源气温融合实况最接近观测实况;西部地区的日最低气温多源融合实况较为接近观测实况.     

两套降水融合实况产品在陕西省的质量检验

利用陕西省99个国家气象站、1 894个区域气象站2021年3月1日00时—2022年2月28日23时（北京时）的小时降水量数据,采用相关系数、平均误差、均方根误差、晴雨准确率、降水分量级评估等指标,对国家气象信息中心研制的1 km、5 km降水融合产品进行质量检验。结果表明：（1）两套融合产品在陕西省的评估效果较好,1 km融合产品评估结果（相关系数为0928 1,平均误差为0000 8 mm,均方根误差为0236 2mm）优于5 km融合产品（相关系数为0892 2,平均误差为-0001 0 mm, 均方根误差为0335 3 mm）;（2）两套融合产品对降水的有、无均反映较好,其中1 km融合产品的晴雨准确率为0959 0,5 km融合产品为0957 1;（3）小雨、中雨量级降水融合降水产品与观测值较接近,其他级别降水融合产品的TS评分随着降水量级的增大而降低;（4）两套融合降水产品能较好反映陕西区域内降水的时空变化特征,陕北地区平均误差、均方根误差较小,效果较好,关中南部及陕南秦巴山区的误差较大。     

多种降水实况融合产品在四川一次强降水过程中的评估

利用四川省地面观测小时和分钟降水数据,针对2019年发生在四川地区的首场区域性暴雨过程,采用多种评估指标对国家气象信息中心研发的九种降水融合产品进行对比评估。结果表明：四种24h降水融合产品(CMPAS_24h_RT05、CMPAS_24h_NRT05、CMPAS_24h_RT01、CMPAS_24h_NRT01)、四种1h降水融合产品(CMPAS_RT05、CMPAS_NRT05、CMPAS_RT01、CMPAS_NRT01)和一种10min降水融合产品(CMPAS_10MIN05)均能较好的反映强降水落区的时空变化趋势,但降水极大值都较实况有一定的低估。总体而言,降水融合产品的质量较高,对强降水有很好的监测能力,累计降水量与实况相当,1h降水融合产品与实况的相关系数超过0.924,晴雨准确率在94.4%以上,10min降水融合产品与实况相关系数为0.85,两种产品的TS评分都随降水量级的增大而降低。对比而言,1km产品优于5km产品,近实时产品优于实时产品,1h产品优于10min产品。1h融合产品的降水合计与24h融合产品降水量一致,10min和1h降水存在不一致的问题,但二者差异不大。     

基于多源数据融合的山地实况业务体系建设

【目的】探讨和实践基于多源数据融合的山地实况业务体系建设,以提高山地地区的监测、预警和灾害应对能力。【方法】通过分析山地地区面临的地理环境、气象条件以及自然灾害的特点,以及基于对已有实况业务发展的现状分析,建设全面、精准、实时的山地实况业务体系。【结果】明确贵州省实况产品建设方向并介绍了在山地实况业务体系建设中的技术路线,包括数据采集、传输、处理、展示、全流程监控等关键步骤,以及各环节的技术创新和方法改进。最后分析了面向重大服务、重点行业、重要区域开展有针对性的实况产品服务时仍需重点解决的问题。【结论】该文的研究成果为山地区域的实况业务体系建设提供了思路和方法,对于提升山地区域的灾害管理水平具有实际应用价值。     

多源气象数据融合格点实况产品研制进展

阐述了中外主要的多源气象数据融合产品研究进展与趋势,重点介绍了中国气象局国家气象信息中心研制的陆面气象要素（包括气温、降水、湿度、风、气压、辐射等）、土壤温度与土壤湿度、洋面温度与洋面风、三维云等多源融合格点产品研发现状,以及中国气象局国家气象信息中心多源数据融合中试平台及统一质量检验评估系统的进展,并对未来多源气象数据融合产品研制进行了展望。      

三源融合降水产品在陕西省的适用性评估

基于陕西省391个自动站逐小时降水量观测数据对国家级格点实况三源融合降水产品的适用性进行检验评估,结果表明:融合降水产品与站点观测之间的误差小、相关性高,但融合降水产品的标准差和极大值明显小于站点观测;相关系数较低的站点以区域站为主,国家气象观测站的效果明显优于区域站;误差时空分布和降水特征关系密切,在降水频次增多和强度增大时,融合降水产品相比站点观测的误差增大。将融合降水产品视为一种“预报”,站点观测资料作为“真值”进行分级检验,结果显示:融合降水产品可以较好反映有无降水,随降水量级增大空报率变化平稳,漏报率增长明显,导致TS评分逐渐下降。对典型个例的误差成因分析显示:融合降水产品可以较好地体现降水起止时间及性质、强弱演变趋势,但对雨强较大的区域性降水、分散性局地强降水表现欠佳。多种指标综合显示:融合降水产品小量级降水准确率高,对大雨以上量级降水强度有一定程度削弱;陕南秦巴山地的融合降水产品与站点观测偏差较大,应用中需特别关注。     

CLDAS气温实况融合产品在兰州和武威的检验评估及偏差订正

为更好地理解格点融合实况数据与观测数据的差异和代表性,利用甘肃兰州和武威两地站点的观测数据对中国气象局陆面数据同化系统（CMA Land Data Assimilation System,CLDAS）地面2 m气温融合产品进行检验评估及偏差订正。结果表明：（1）逐小时气温和日最低气温融合产品的平均误差总体为负值,较实际气温偏低,且在2 500 m以下误差随海拔上升而减小;日最高气温融合产品平均误差在海拔1 500 m附近为负值,1 500 m以上误差变为正值且随海拔升高而增大;日最高和最低气温误差较逐小时气温误差偏大,但平均误差均在2℃以内。（2）通过近网格点检验,发现逐小时CLDAS气温产品白天与实况相近,夜间较实况偏低0.2℃;日平均气温CLDAS融合产品总体较实况偏低1℃,兰州城区产品偏差相对较小;30℃以上高温天数融合产品与实况分布基本一致,但在兰州城区,CLDAS融合产品的高温天数较观测天数偏少。（3）线性回归法和递减平均法对CLDAS气温融合产品都有一定的订正效果,递减平均法订正效果更优且在高海拔地区订正效果更明显。CLDAS气温实况融合产品在兰州和武威两地能较好地反映气温...     

国家级多源融合温度产品在云南的适用性评估

利用2018年1月1日00时~2020年8月31日23时国家级多源融合逐时温度产品和国家级地面气象观测站逐时温度资料,针对平均误差、均方根误差、相关系数、时间误差等指标,对融合温度产品在云南的适用性进行评估。结果表明：融合产品小时温度平均误差介于−1~1℃,均方根误差在1.8℃以下,相关系数在0.95以上;融合产品极值温度在滇西北误差均较大,最高温在1~2月误差大,最低温在5~6月误差最大;极值温度出现时间和实况极值出现时间误差为0 h的占比,最高温和最低温分别是70%和73%;在时间不一致样本中,时间误差在2 h内的占比,最高温和最低温分别是86%和41%,最低温时间误差超过12 h的占40%。综合来看,融合温度产品在云南有较好的适用性,最高温的反演效果优于最低温。受降水、地形和海拔等因素的影响,融合温度产品在云南存在一定的系统性误差。     

基于多源融合数据评估2014-2018年中国地表大气臭氧污染变化及其健康影响

基于中国环境空气质量监测站观测数据、区域空气质量模式（CMAQ）模拟数据和卫星反演数据,利用数据融合方法获得了2014、2018年地表大气O₃质量浓度水平变化及其空间分布,通过空气污染控制健康效益评估工具（BenMAP-CE）评估了2014、2018年中国O₃导致的过早死亡人数。结果表明：2018年中国O₃日8 h最大（O₃-MDA8）质量浓度年均值为98.0 μg/m³,较2014年的87.9 μg/m³增长了11.5%,其中安徽省、山西省和山东省的O₃-MDA8质量浓度增加最为明显;2014和2018年O₃相关过早死亡人数分别为17.4万和26.7万,过早死亡人数增长率约为57%;中国9个区域中的中部区域O₃质量浓度和O₃相关过早死亡人数较其他几个区域增长最多,并且人口密度为1 000人/km²左右的区域过早死亡人数增加最多;河南省、河北省和四川省的O₃相关过早死亡增加人数比其他省份多;近年来中国地表大气O₃的健康危害的增加程度远大于O₃质量浓度的增加程度,应尽快加强对O₃污染的控制。     

北疆地区城市化对地面气温趋势估算影响的特殊性

城市化对我国大部分气象站地面气温观测记录都造成了额外的增温,即引起气温观测趋势的正向偏差,但先前研究表明北疆地区城市化可能引起国家站和城市站地面气温出现变凉趋势。为了深入了解这个问题,本文利用前期研究发展的气温参考站数据集和相关分析方法,对北疆地区基准、基本站网和4个代表性城镇站记录的地面气温序列趋势变化特征进行了比较分析,探讨了造成这一特殊现象的可能原因。分析表明证实,北疆地区城镇站和基准、基本站与全国其他地区的相比,其城市化影响表现为明显的气温负趋势,基准、基本站年平均城市化影响达到-0.05℃/10a,城市化贡献为-14.1%,春、夏和秋季城市化影响均为显著的负趋势,秋季最为明显,冬季城市化影响表现出不显著的正趋势;乌苏、石河子、克拉玛依和乌鲁木齐四个城镇站年平均城市化影响介于-0.07~-0.19℃/10a,城市化贡献率介于23.3~100%。本文分析结果有助于深入理解干燥区城市化对地面气温观测序列影响的特殊性及其可能原因,对于区域气候变化检测和归因以及干燥区城市化和绿洲化气候效应研究有一定借鉴意义。     

三种气温预报产品黑龙江省预报效果检验

利用T639模式预报产品和黑龙江省83个国家气象站气温实况观测资料,采用最优预报因子方法选取预报因子,应用多元回归方法建立逐站日最高气温和日最低气温的MOS预报方程; 对MOS、中央气象台指导预报（SCMOC）和T639三种气温预报产品的日最高气温和日最低气温预报效果进行对比检验分析,并用EOF方法检验预报与实况的时空变化特征一致性。结果表明: 与实况的时空变化一致性方面,MOS和SCMOC较好,T639略差; 预报效果方面,MOS和SCMOC对日最高气温和日最低气温的2 ℃预报准确率普遍高于T639,MOS的预报准确率在日最高气温方面高于SCMOC,在日最低气温方面低于SCMOC; MOS对T639气温预报产品改善效果明显,尤其对冬季日最低气温的预报改善效果十分显著; MOS较T639气温预报改善效果与T639模式预报效果呈负相关关系,主要表现为,MOS预报改善效果在T639预报准确率低的山区明显优于平原,在春、夏季,预报准确率较低的日最高气温明显优于日最低气温,在冬季,预报准确率较低的日最低气温优于日最高气温; MOS气温预报方法的预报性能较理想,SCMOC对黑龙江省预报难度较大的日最低气温预报效果较好。     

新疆两次暴雪过程云系的MODIS三光谱特征分析

针对暴雪云团卫星遥感监测的迫切性与特殊性,利用EOS/MODIS卫星具有较大范围、较高时空分辨率、多通道的遥感探测优势,选取新疆哈密2005年11月18-20日和库车2006年11月22-24日两次暴雪过程,通过研究,得到了MODIS各通道的积雪、晴空、薄卷云等光谱特征,采用可见光、近红外通道剔除与主体云系无关的信息,...     

Assessment of CMIP6 model performance for temperature and precipitation in Xinjiang,China

作者使用国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)的历史模拟试验数据,评估了42个全球气候模式对1995-2014年新疆温度和降水气候态的模拟能力.结果表明,CMIP6模式能够合理模拟新疆年和季节的温度和降水气候态的空间分布.相较于观测,多模式中位数的年均,春季,夏季,秋季和冬季区域平均温度偏差分别为0.1℃,-1.6...     

1971-2015年北疆地区不同等级冷空气时空统计特征分析

选取北疆50个测站1971-2015年的逐日平均气温和最低气温资料,运用小波分析、M-K突变检验等统计方法分析了北疆地区不同等级冷空气活动过程的时空变化特征。分析表明：近45年北疆地区冷空气活动持续日数在1～15d,平均持续日数为1.79 d。其中弱冷空气过程持续日数以1～2 d为主;中等强度冷空气、较强冷空气和寒潮过程以1～3 d为主;而强冷空气过程以2～4 d为主。近45年北疆单站冷空气发生频次为95.3次/a,且具有盆地多、山地少的特点;其中中等强度冷空气为11.8次/a,自东向西逐渐减少;弱冷空气、较强冷空气发生频次为70.9次/a、1.8次/a,呈自西南向东北逐渐减少的趋势;强冷空气和寒潮发生频次为4.2次/a 、7.3次/a,呈现由西南向东北增加趋势。近45年北疆地区冷空气活动频次总体呈减少趋势,年代际表现为先减少后增加的特点, 70年代最多,90年代最少,减少速率为0.33/10a;弱冷空气和较强冷空气呈增加趋势,增加速率为0.17/10a和0.03/10a;中等强度冷空气、强冷空气和寒潮活动频次呈下降趋势,其中寒潮的下降速率达-0.37/10a;不同等级冷空气活动频次均存在一个15-20a的显著周期,突变点出现在1980、2003年左右。     

新疆重点雹区防雹作业效果统计检验评估

本文利用新疆主要冰雹多发地区及全疆年雹灾面积资料,根据各地防雹业务发展节点确定各地科学开展人工防雹作业开始年,利用Welch检验、t-检验等统计学方法,对主要冰雹多发区和全疆科学开展人工防雹作业前后的年雹灾面积系统性差异进行分析,以评估新疆绿洲人工防雹作业效果。结果表明：阿克苏地区科学开展人工防雹作业减灾效果非常显著,显著性水平高达0.01。在统计显著性水平α=0.1下,平均年雹灾面积减少15062.9 hm_²,相对减少率为43.14%,平均年减少雹灾损失28109万元,占年平均农业产值的3.49%,平均年投入产出比为1:6;区域回归分析显示,阿克苏地区科学开展人工防雹作业后,平均年雹灾面积减少23802 hm_²,相对减少率为54.5%,平均年减少雹灾损失44417万元,占年平均农业产值的5.51%,平均年投入产出比为1:10,显著性水平高达0.01。奎玛流域和伊犁河谷地区科学开展人工防雹作业效果显著度为0.2,显著性一般。新疆整体科学开展人工防雹作业减灾效果显著性水平接近0.05,作业减灾效果显著;在统计显著性水平α=0.1下,全疆平均年雹灾面积减少3374.3 hm_²,相对减少率为4.1%,平均年减少雹灾损失6663.6万元,占年平均农业产值的0.09%。新疆兵团博乐垦区和五家渠垦区的人工防雹减灾效果经统计检验,显著度均为0.05,人工防雹减灾效果显著。说明,新疆兵团人工防雹作业效果好于地方;全疆整体防雹减灾效果显著;阿克苏地区人工防雹减灾效果显著性高;但其它地区人工防雹作业效果一般,这导致全疆的平均雹灾面积绝对减少值和减少率低。同时表明,新疆人工防雹减灾作业管理、作业方式方法有待改进,作业效果有进一步提升的空间。     

不同土地利用数据对WRF模拟新疆高温天气的影响

本研究在WRF(v3.8.1)中使用MODIS 21类和USGS24类土地利用类型数据,模拟了新疆2017年7月9日的极端高温天气,并在对模拟温度进行了高度订正的基础上,对比了两种土地利用数据对2m温度预报的影响。结果表明：(1)MODIS和USGS在新疆地区的土地利用差异主要在阿尔泰山、天山以及南疆西部的昆仑山北部海拔3000米以上的高山带,相应地,使用USGS模拟的这些高山带2m气温明显高于使用MODIS的模拟值,最高偏高12℃左右,是全疆范围内两者偏差的极大值。(2)就新疆区域而言,使用USGS模拟的2m气温整体优于使用MODIS的模拟值,且USGS模拟的2m温度整体低于MODIS模拟的2m温度。两者的均多在2℃以内。(3)在伊犁河谷,MODIS土地利用类型主要为“旱地/草地”,USGS为“草地”和“农田/林地马赛克”。代表站点2m温度模拟多以高温偏低、低温偏高为主。(4)与MODIS相比,USGS中哈密地区 “农田/林地马赛克”所占比重明显增大。哈密地区多数代表站点高、低温均以偏低为主。(5)站点温度的高度订正多以调低为主,调高幅度最大值为1.9℃,出现在伊犁河谷的尼勒克站,调整幅度明显大于MODIS和USGS模拟2m温度的差值,由此可见温度高度订正的必要性。     

CLDAS陆面同化资料和ERA5-Land再分析资料气温产品在江西省的适用性评估

以江西省376个气象自动观测站的逐小时气温数据为基准,采用偏差、相关性和平均绝对误差等评价指标,对比分析2017—2022年CLDAS陆面同化和ERA5 Land再分析气温资料在江西省的适用性。结果表明： 1） ERA5 Land、CLDAS资料均能很好反映大部分站点的气温变化,CLDAS资料与观测资料的相关系数为0.99,相关系数区间分布较为集中;ERA5 Land资料与观测资料的相关系数为0.97,分布较为分散。2） 相较于观测站点多年平均气温,CLDAS资料较为接近,ERA5 Land资料则偏离较大。3） CLDAS资料的平均绝对误差明显低于ERA5 Land资料,二者均存在平原、盆地部分站点平均绝对误差较小而局部高海拔山区站点异常偏大的空间特征,以及秋季最大而冬季最小的季节特征。4） ERA5 Land资料偏差的日变化范围为-0.65—0.39 ℃,整体呈现单谷形分布;CLDAS资料偏差日变化范围为-0.05—0.05 ℃,波动幅度较小,没有明显的变化特征。5） 两种格点资料均能较好反映大部分站点的低温日数变化,但对于高温日数变化,ERA5 Land资料偏差较大,CLDAS资料偏差较小。