冬奥赛场卫星和地基微波辐射计气温廓线观测对比和验证

利用探空站数据对北京和张家口冬奥赛场周边地区的地基微波辐射计和FY 4A大气垂直探测仪资料进行验证分析。选取2020年全年FY 4A大气垂直探测仪资料以及2020年12月至2021年3月期间对冬奥赛事有重要影响的寒潮前后、雾霾和沙尘暴这3种不同天气现象下探测得到的气温廓线数据进行个例分析。结果表明：在晴空条件下,地基微波辐射计和FY 4A大气垂直探测仪探测大气垂直气温的精度较高,平均相关系数达到0.97,低层大气（500 hPa以下）较高层大气探测结果的一致性较好;大气污染对探测精度产生一定影响,其中PM2.5产生的影响较小,PM10的提高对FY 4A大气垂直探测仪的探测产生较大影响,尤其是发生沙尘暴时,星载探测仪无法对低层大气进行探测。经过对比和验证,卫星探测作为补充探测手段,可以与地基微波辐射计互相补充,尤其是在空间覆盖和时间分辨率上具备一定优势,但在有云和沙尘暴的天气条件下无法对低层大气开展探测;地基微波辐射计可以对一个地点的大气垂直参数开展不间断的探测,与探空站数据的一致性较高。卫星探测和地基微波辐射计均可以为冬奥赛事提供高时间分辨率的探测数据,为数值天气预报提供有力的数据支撑。     

水分和氮肥对冬小麦产量的影响及其调控技术

通过对冬小麦进行不同水分等级和不同施氮量的控制试验,利用数理统计和数学分析方法,从水分利用效率和经济效益角度,分析了水分和氮素对冬小麦产量的影响及其相互作用的关系,提出了河南省冬小麦砂壤土的水肥配置模式,经生产检验,这种模式是可行的。     

华北地区农业干旱预测模型及其应用研究

对华北地区冬小麦进行了水分胁迫实验，确定了冬小麦光合作用速率对水分胁迫的响应曲线，提出了农业干旱指数和农业干旱预警指数两个基本概念，在此基础上建立了具有明确生物学机理的华北农业干旱预测数值模式。对北京、石家庄、郑州和济南1998年至2000年432旬的农业干旱模拟结果表明:农业干旱预警定性准确率为90.7%，定量准确率在87.5%左右；此外，模拟表明模式也可以对区域农业干旱进行准确有效的预测。利用1961~2000年气象资料对北京等地区历年农业干旱进行数值分析，结果表明:不同于大气干旱，在自然气象条件下，北京等地区作物生长期内几乎每年都存在农业干旱现象，特别是冬小麦灌浆至成熟期每年均存在一次较为严重的农业干旱胁迫过程，但农业干旱胁迫程度年际间存在一定波动，功率谱分析表明其具有3~6年的周期变化规律。对平均气候状况下华北地区农业干旱进行了时空动态分析，结果发现在自然条件下，华北大部分地区冬小麦4月下旬至5月下旬，即大约在冬小麦开花、灌浆至成熟期，农业干旱胁迫指数存在一种自然的逐渐加强的动态过程，这与华北地区的农业生产实践是基本一致的。     

地下水浅埋条件下冬小麦和大豆土壤水分动态预报模型研究

用统计方法和水量平衡法推导出江淮地区潜水蒸发经验计算模型。利用农田水分平衡原理分别在江淮地区建立了引入潜水蒸发量和没有引入潜水蒸发量的冬小麦和大豆土壤水分动态预报模型,并对这两种模型在地下水浅埋条件下的预报准确度进行比较。1980年的比较结果是:当预报时效为10天时,两种作物7个时段的土壤水分平均绝对误差前者为8.2 mm,后者为20.1 mm,平均相对误差分别为2.8%和6.8%。引入潜水蒸发量后,冬小麦和大豆土壤水分动态预报模型的预报准确度明显提高。     

渍水麦田土壤水分动态模型研究

根据土壤水分平衡原理，建立了一个反映土壤渍水、可与小麦生长模型耦合的土壤水分动态模型，尤其考虑了因地下水位较浅而引起的毛管上升水量和土壤导水率的变化对土壤含水量的影响。采用盆栽小麦水分试验资料验证了日蒸散量的模拟值，利用湖北荆州农业气象试验站和江苏金坛农业气象试验站的土壤水分历史资料对建立的模型进行了综合测试和验证，结果表明:蒸散量、地下水位和0～50 cm土壤含水量的模拟值与实测值具有较好的一致性，模型能可靠地预测多雨和渍水地区麦田土壤水分的变化动态     

冬季中国近海海表温度的长期升高及其对中国降水的影响

利用1962—2011年HadISST海表温度资料和中国160站逐月降水等资料通过回归和相关分析等方法,分析了中国近海冬季海表温度(SST)的长期升高及其与中国冬季降水的关系。研究表明,近50年来中国近海冬季海表温度呈现明显的长期升高趋势。进一步分析发现,中国近海冬季海表温度的升高与长江中下游及以南地区冬季降水的增加存在显著的相关。最后,利用全球大气环流模式(CAM5.1)模拟研究了近海海温长期升高对中国降水的影响,模式模拟结果很好地验证了观测结果,表明中国近海冬季海表温度的长期升高确实对中国冬季降水存在影响。     

江苏冬季降水相态气候分布特征及预报方法探讨

利用1981-2010年南京、徐州、射阳逐日探空资料和地面观测资料,在分析冬季雨日、雪日、雨夹雪日气候特点的基础上,运用厚度分析的方法进一步研究江苏冬季不同降水相态的预报指标.结果表明:厚度分析能被用来识别降水相态(雨、雪),1 000～850 hPa厚度阈值1 292 gpm可以作为江苏冬季区分雨、雪的一个重要参考指标.同时结合地面温度和850 hPa温度可以较准确的判定降水的相态,即1 000～ 850 hPa厚度≤1 292 gpm,且T850≤-3℃,T≤2℃时,判定为雪;反之,则为雨.另外,地面湿球温度在雨雪区分上也是一个很有参考价值的指标.     

江淮地区冬季一次罕见强对流风暴的数值模拟结果诊断分析

本文利用数值模拟的诊断分析结果对出现在江苏地区冬季的一次强对流风暴的成因进行了研究,结果表明,在河套气旋缓慢东移过程中,冷锋前暖区较长时期的大雾天气及下湿上干的湿度分布为强风暴的产生准备了大气层结不稳定的条件,中尺度辐合流场对强风暴的产生起了触发作用。对流云的下沉辐散气流是雷暴向前传播的重要机制。     

一个适用于描述中国大陆冬季气温变化的东亚冬季风指数

利用1951年1月-2007年2月的NCEP V1格点资料和中国台站观测资料,定义了一个冬季风环流指数(IEAWM),并分析其与中国冬季气温和东亚大气环流变化的联系.结果表明该指数能够很好地反映东亚冬季风系统各成员的变化,兼顾北方和南方的环流状况和东西部热力差异的影响,改进了原有冬季风指数大多针对单一的冬季风环流成员及对中国冬季气温变化反映能力的不足,能够很好地反映中国冬季平均气温的异常变化.分析表明,当该指数为正值时东亚冬季风偏强,对应着地面西伯利亚高压和高空东亚大槽均偏强,东亚地区对流层中层的高-低纬度之间的纬向风经向切变加强,有利于中高纬度冷空气向南侵入,导致中国大陆地区气温偏低,反之亦然.IEAWM的年代际变化表明东亚冬季风在1985年之前偏强,1985年之后明显偏弱,这与1985年之后中国冬季变暖是一致的.     

Influence of leaf water potential on diurnal changes in CO2 and water vapour fluxes

Mass and energy fluxes between the atmosphere and vegetation are driven by meteorological variables, and controlled by plant water status, which may change more markedly diurnally than soil water. We tested the hypothesis that integration of dynamic changes in leaf water potential may improve the simulation of CO₂ and water fluxes over a wheat canopy. Simulation of leaf water potential was integrated into a comprehensive model (the ChinaAgrosys) of heat, water and CO₂ fluxes and crop growth. Photosynthesis from individual leaves was integrated to the canopy by taking into consideration the attenuation of radiation when penetrating the canopy. Transpiration was calculated with the Shuttleworth-Wallace model in which canopy resistance was taken as a link between energy balance and physiological regulation. A revised version of the Ball-Woodrow-Berry stomatal model was applied to produce a new canopy resistance model, which was validated against measured CO₂ and water vapour fluxes over winter wheat fields in Yucheng (36°57′ N, 116°36′ E, 28 m above sea level) in the North China Plain during 1997, 2001 and 2004. Leaf water potential played an important role in causing stomatal conductance to fall at midday, which caused diurnal changes in photosynthesis and transpiration. Changes in soil water potential were less important. Inclusion of the dynamics of leaf water potential can improve the precision of the simulation of CO₂ and water vapour fluxes, especially in the afternoon under water stress conditions.