摘要:为检验风云四号A星(FY-4A)干涉式大气垂直探测仪(Geostationary Interferometric Infrared Sounder,GIIRS)反演大气垂直探测产品(Atmospheric Vertical Detection Products,AVP)中温度数据在西南地区的精准度,利用探空资料对FY-4A/GIIRS温度廓线在西南地区的精度进行了评估,分析无云、有云条件下不同质量控制的温度廓线反演精度。结果表明:(1) FY-4A/GIIRS反演温度廓线随高度呈现波动变化,整体呈现为偏低,偏差为1 K左右。均方根误差为2~3 K,且随高度逐渐减小,在250 hPa以下,卫星反演温度和探空站实测温度的相关系数总体在0.9以上,相关性较好。(2)西南地区无云且质量控制为0的卫星数据反演大气温度精度最好,卫星反演温度受云的影响较大,由于平流层与对流层气体含量不同且有臭氧分布,以及西南地区多云雾、复杂的下垫面信息,卫星反演误差主要来自对流层和平流层上层以及低层及近地面层。此外,在低层及近地面层,卫星反演温度在无云时均比有云时差,主要原因可能是晴空模式下,下垫面信息影响低层尤其是近地表的红外通道信息的接收。

摘要:基于第6次国际耦合模式比较计划(CMIP6)气候模式数据和SPEI干旱指数,预估了2021—2100年长江上游干旱事件演变趋势及其对水力发电的影响。结果表明:(1)多模式集合MME数据能够较好地模拟1961—2014年长江上游气温和降水的年内变化和年际波动特征,相关系数分别达到0.99和0.96;(2)未来长江上游总体呈现变湿的趋势,但2021—2050年干旱事件仍频繁发生。其中,在SSP2-4.5情景下,干旱发生频率为11.74%~28.32%,金沙江上游是干旱频率最高的地区;在SSP5-8.5情景下,相比2021—2050年,2071—2100年几乎全流域干旱发生频率均有不同程度的增加,干旱发生频率为11.73%~29.55%;(3)多模式多情景预估表明,2021—2045年是长江上游干旱频发期。基于SWAT水文模型预测,在SSP2-4.5情景下,2025—2027年长江上游干旱事件可能导致三峡水库相比多年平均减少2 120亿m³入库流量,此外,高排放情景下三峡水库入库流量可能比低排放情景下下降更为严重。以上研究结果可为气候变化背景下的区域干旱减灾与水电供应提供参考。

摘要:利用浙江省两个辐射站的观测资料,对地表太阳辐射模型Hybrid Model在浙江省的适用性进行评估分析。在此基础上,利用Hybrid Model重建浙江省71个站点1971—2020年的地表太阳辐射日数据集,并分析其时空变化特征。结果表明:Hybrid Model模拟效果良好,和A-P模型计算结果进行对比,杭州站的平均误差、均方根误差、平均绝对百分比误差分别为2.01 MJ·m^-2、2.69 MJ·m^-2和18.02%,而洪家站的平均误差、均方根误差、平均绝对百分比误差分别为1.41 MJ·m^-2、1.85 MJ·m^-2和11.56%,误差均低于A-P模型,且Hybrid Model在各月模拟的误差波动较小。浙江省近50 a平均地表总辐射在3 733~5 060 MJ·m^-2,高值区主要位于浙北平原及滨海岛屿地区。1971—2020年浙江省太阳总辐射呈明显减少的趋势,气候倾向率为-72 MJ·m^-2·(10 a)^-1,并在1980s初和2000年中期发生了突变减少。

摘要:为了估算江淮地区梅雨季节日光温室作物蒸散量,为设施农业和农业气象服务提供理论依据,本研究于2021年6—7月梅雨季节在南京开展了田间观测试验。利用日光温室内20 cm小型蒸发皿的实测蒸发量数据,以Ф20型蒸发皿法模型(PE)计算的参考作物蒸散量(ET₀)为标准,评估了FAO 56 Penman-Monteith模型(56PM)、修正PM模型、FAO 17 Penman模型(17PM)、Priestly-Taylor模型(PT)、Irmak-Allen模型(IA)和Hargreaves模型(HA)在梅雨季节估算日光温室ET₀的适用性。结果表明:56PM模型、修正PM模型、17PM模型、PT模型和IA模型计算的ET₀与PE模型计算的ET₀存在极显著的线性相关(P<0.01),R²在0.75~0.80;HA与PE模型计算得到的ET₀无显著的线性相关(P>0.05)。各模型对ET₀的拟合精度存在差异,56PM模型的模拟精度及可信度最高,其平均绝对误差(Mea Absolute Error,MAE)、标准偏差均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)、平均偏差(Mean Bias Error,MBE)、纳什效率系数(Nash-Sutcliffe Efficiency coefficient,NSE)值分别为0.28 mm·d^-1、0.35 mm·d^-1、0.25 mm·d^-1、0.89;IA模型的模拟精度及可信度次之,其MAE、RMSE、MBE、NSE值分别为0.88 mm·d^-1、0.91 mm·d^-1、-0.88 mm·d^-1、0.28;HA模型最差,其MAE、RMSE、MBE、NSE值分别为12.82 mm·d^-1、13.05 mm·d^-1、-12.82 mm·d^-1、-146.75。56PM模型计算结果与标准值最接近,可以用来计算江淮地区梅雨季节日光温室的ET₀。IA模型输入量只有净辐射与日平均温度,并且其模拟精度较高,也可以计算江淮地区梅雨期日光温室的ET₀。

摘要:基于2010年1月—2016年6月九峰山负氧离子浓度和气象资料,统计分析大气负氧离子浓度特征及主要影响因子,结果表明,九峰山负氧离子浓度年变化呈单峰单谷型特征,负氧离子浓度7—10月较低,其中9月浓度最低(520个/cm³);4—6月较高,其中6月浓度最高为1 227个/cm³;日变化上呈白天浓度低、夜间浓度高的时间分布特征,即07时(北京时,下同)后浓度明显下降,至12时最低,之后再逐渐上升。4~8级负氧离子浓度占总数80.2%,四季的占比分别为97.2%、67.1%、75.5%、87.6%,冬季变化幅度较小,夏季最大。负氧离子浓度与风速、日照、PM_2.5浓度等气象环境因子呈负相关,与降水呈正相关。中雨及以上量级时的负氧离子浓度上升明显,其负氧离子浓度均超出1 000个/cm³;雷雨时负氧离子浓度高于轻雾和霾天。

摘要:利用2010—2020年江淮分水岭地区15个站点的冬小麦赤霉病病穗率观测资料以及各站点抽穗扬花期逐日气象观测资料,采用相关性分析、灰色关联度法和百分位法等,系统构建了基于灰色关联度的冬小麦赤霉病综合影响指数模型和等级指标,同时分析了冬小麦赤霉病发生的时空变化规律。结果表明:(1)赤霉病发生发展与冬小麦抽穗扬花期平均气温、累计雨日和平均相对湿度有关,其灰色关联度值分别为0.356、0.327、0.317。(2)依据3个气象影响因子关联度值构建的综合影响指数模型,可以较好地反映江淮分水岭地区冬小麦赤霉病的历年发生情况。(3)采用2021、2022年独立数据对模型进行验证,模型的模拟值与实测值吻合度＞67%,明显优于逐步回归模型,模型具有较高的业务应用价值。(4)2010年以来江淮分水岭地区各站点冬小麦赤霉病综合影响指数呈现波动式增加趋势,气候倾向率为2.1/(10 a),空间上总体呈现西南高东北低的特点,平均综合影响指数为31.14~33.85,各站点冬小麦赤霉病平均为轻发生至偏轻发生。研究结果对江淮分水岭地区冬小麦赤霉病预测评估和综合防控具有一定参考价值。

摘要:2022年1月20日,在陕西及周边地区开展了飞机自然结冰飞行试验,利用机载探测资料对飞机结冰强度及运输类飞机适航标准CCAR 25部附录C包线的符合性进行了分析,并利用常规气象资料、大气再分析资料和卫星云图等给出了该飞行试验过程的结冰气象条件及云层宏微观特征。结果表明:此次飞机自然结冰发生在西南暖湿气流北抬和地面回流强冷空气造成中低空深厚逆温层结的天气背景下。试验区域内的环境温度为-9~-5℃,相对湿度大于80%,水汽通量散度小于-0.9×10^-7 g·s^-1·hPa^-1·cm^-2,有利产生自然结冰。同时,云层上部存在0~5 cm·s^-1的弱上升气流,对过冷云滴的增长起促进作用。机载探测数据显示云内过冷小云滴丰富,且分布较均匀,数浓度平均值为445~956个·cm^-3,LWC平均值为0.28~0.39 g·m^-3,MVD平均值为13.88~15.91 μm,呈现典型层状云特征。此外,云中伴有少量的过冷大水滴,无明显冰晶粒子生成,云内贝吉隆过程不显著。飞机共开展8次穿云试验,第6次为重度结冰,其余以中度结冰为主,仅瞬时出现重度结冰。LWC、MVD及环境温度低于CCAR 25部附录C规定的连续最大结冰状态,满足飞行条件。

摘要:基于2015—2019年苏州17个环境监测站的臭氧(O₃)监测资料和7个国家气象站的气象资料,开展了苏州O₃时空特征及气象影响因子的研究。结果表明:(1)2015—2019年O₃超标率先升后降,空间呈南(20.9%)高北(18.7%)低;O₃污染天气型中低压型占比最高(34.3%),均压型下(占比18.6%) O₃平均浓度最高,达190.0 μg·m^-3。(2)2016—2017年O₃浓度全市平均增长15.6%,2017—2018年平均下降10.0%,2018—2019年北部O₃浓度平均下降4.1%,东部下降3.0%,市区以南平均增长6.9%;O₃浓度呈"双峰"月分布(5月和8月是峰值)和"单峰型"日变化,早晨07时(北京时,下同)为谷值,最低为34.4 μg·m^-3(2018年),下午15—16时达峰值,最高为119.3 μg·m^-3(2017年)。(3)2017年和2019年全市的"周末效应"明显,由于其周末的气象条件更利于O₃浓度升高,2016年北部沿江的"周末效应"主要与工业分布和人为活动有关。(4)多种气象条件与O₃浓度呈显著相关性,当最高气温超过28℃、日照8 h以上、相对湿度62%以下、日降水量10 mm以下,易发生O₃二级超标污染;区域O₃浓度的变化主要受不同风向的传输影响。

摘要:为提高福建省智能网格预报气温产品的精度,选取2019年EC_MOS和FZEC_MOS的整点气温、24 h最高气温、24 h最低气温数据与CLDAS (CMA Land Data Assimilation System)格点融合数据,进行误差分析并使用滑动双权重平均订正进行订正研究。结果表明:(1) EC_MOS和FZEC_MOS具有低海拔地区偏低,高海拔地区偏高的系统性偏差,夏季预报精度优于冬季,且24 h最低气温预报的精度最高;(2)经过滑动双权重平均订正,各产品预报精度得到提高,整体预报准确率均提升约10%,平均绝对误差和均方根误差均降低0.5~1℃;(3) FZEC_MOS格点预报产品虽然具有较高的空间分辨率,但是其预报准确率比EC_MOS站点产品的低。通过订正,可以使得EC_MOS和FZEZ_MOS的气温预报精度达到相似水平;(4)滚动订正可以有效降低剩余有效预报时效数据的预报误差,不断提高预报精度。

摘要:利用2000—2016年泛浙江区域的逐小时观测降水数据、紧水滩流域雨量观测报汛站的逐日及逐3 h面雨量数据、ERA5逐小时0.25°×0.25°再分析数据和上海台风所热带气旋最佳路径数据集,对影响紧水滩水库流域的历史台风进行统计,挑选出路径最为相似但在该流域降水量差异最为显著的一对台风: "碧利斯" (0010)和"鲇鱼"(1617),并对其降水特征及其成因进行对比研究。结果表明,虽然"碧利斯"强度更强,但其在紧水滩流域的过程面雨量及最大累积降水方面均明显弱于"鲇鱼"。经分析可知成因如下:(1)前者移速较快,强降水持续时间较短。(2)环境场方面,"碧利斯"活动期间高层南亚高压主体更强,但其活动区域远离高压中心,受16 700 gpm线控制,而"鲇鱼"处于高压中心16 750 gpm线控制下,更有利于出现强辐散;中层"碧利斯"活动期间副高较强,引导作用显著,"鲇鱼"处于两环高压之间,环境场引导作用较弱;低层大尺度水汽输送条件方面,前者优于后者,但关注时段内紧水滩流域处于"碧利斯"的水汽辐散区、"鲇鱼"的水汽辐合区,这是导致局地降水差异显著的重要原因之一。(3)多要素及集合动力因子诊断分析表明,关注时段内"碧利斯"与"鲇鱼"在紧水滩上空比湿及对流涡度矢量分布均相似,但后者上升运动及散度垂直通量明显强于前者,即局地垂直运动和相应的低层辐合、高层辐散较强,是引发"鲇鱼"在该流域形成强降水的另一重要原因。

摘要:针对目前实测数据少、地表覆盖差异考虑不全面等问题,本文选取了内蒙古灰腾梁风电基地的5所自动气象站,通过对比风电场内、上/下风向与侧风向的大气温度和比湿差异,得到不同风向上大气温度和比湿的日变化和季节变化特点,最终判断风力发电机运行对典型草原大气温度及比湿的影响。通过对气象站数据的分析,发现风力发电机的运行会使得大气出现明显的"增温"和"减湿"效应。具体表现在:上风向和下风向"增温"和"减湿"最为明显,全年上风向的平均增温可以达到1.07℃,下风向平均增温可以达到1.25℃;全年上风向比湿平均减少0.17 g·kg^-1,下风向比湿平均减少0.16 g·kg^-1。风电场的"增温"和"减湿"幅度可能改变草地生态系统进程,因此在建设风电场的同时,需要更好的理解风力发电对环境的影响。

摘要:本文根据中国植被类型将全国划归为5个区:热带阔叶雨林区、温带针叶阔叶混交林区、温带荒漠区、温带草原区以及高原高寒植被区。在每个区域内,基于1 km空间分辨率的MODIS数据,利用遗传算法(Genetic Algorithm,GA)优化反向传播神经网络(Backpropagation Neural Network,BPNN)算法构造环境指标和气候的关系模型,实现对全国近地表气温的反演。结果表明:(1)相比多元线性回归模型(Multivariable Linear Regression Model,MLR),GA-BPNN模型在气温估算中具有一定的优越性,其决定性系数(Coefficient of Determination,R²)为0.90~0.94,均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)为0.44~0.71℃;(2)在不同的时空分布格局中,GA-BPNN模型在植被丰富(如热带阔叶雨林区、温带针叶阔叶混交林区)、地形复杂(如高原高寒植被区)的地区,其拟合精度远高于MLR模型;(3)在气温空间分布上,GA-BPNN模型所获取的气温分布图呈现出明显的时空细节信息,气温整体呈现东南及西北干旱区高、东北及青藏高原低、平原高、山区低的格局,这与实际情况相符合。

摘要:利用近10 a G6京藏高速沿线自动气象站与交通气象站逐时观测资料,分析G6呼和浩特—卓资县—集宁区段(简称G6呼集段)道路结冰的时空特征及影响因子的变化规律。结果表明:10—次年4月为G6呼集段道路结冰易发期,通过分析"冰点"温度变化,G6呼集段呼和浩特至集宁方向路面温度(简称路温)和气温呈先陡降再缓升的U型特征,卓资段为U型底部,呼市至卓资、集宁段结冰日数呈现"少、多、少"分布,卓资段最先达到结冰气象条件。降雪、积雪是引发该路段道路结冰的主要诱因,年均40次,占比89%,降雪结冰主要发生于11至次年3月,傍晚至凌晨为结冰高发时段,结冰过程持续5~30 h;积雪结冰的特点是时间短,冰面浅薄。降水和高湿引起的道路结冰年均不到5 d,占比11%,主要发生于秋冬、冬春交替夜晚。日最低气温主要集中于06—07时,白天路温高于气温,两者变化趋势一致,其温差从日出至日落呈先增后减,夜晚气温略高于路温,温差稳定。通过路温和气温的变化关系总结出不同区段、时期的温差公式,利用高分辨率气温数据实现路温精准监测,达到及时预警的目的。

摘要:为实现世界粮食研究模型(World Food Studies,WOFOST)在气象业务服务中的应用,利用WOFOST模型模拟的冬小麦逐日生育进程、叶面积指数和地上总生物量,运用模糊数学方法构建冬小麦长势评估指数,基于模拟的地上总生物量和穗干重采用对比法构建冬小麦单产预报模型。在对2015—2020年度历史检验的基础上,开展2021年度全国和各主产区冬小麦长势评估和单产预报。结果表明:(1)基于WOFOST模型,2015—2020年度冬小麦动态长势评估结果与冬小麦生育期内气象条件影响和单产增减趋势基本一致,全国和各主产区冬小麦单产预报平均准确率为90.2%~98.5%;江淮江汉基于WOFOST模型的冬小麦单产平均预报准确率高于统计模型,全国和华北黄淮区比统计模型偏低1.0~2.2个百分点。(2)基于WOFOST模型的2021年度全国和各主产区冬小麦长势评价指数均为前期低后期高,其中2—3月指数呈明显上升趋势,与实际气象条件的变化一致。(3)基于地上总生物量、穗干重,2021年度全国冬小麦单产预报平均准确率分别为98.7%、99.0%,各主产区冬小麦单产预报平均准确率分别为92.3%~99.4%、89.3%~99.7%;基于WOFOST模型的全国和华北黄淮冬小麦单产预报效果略好于统计模型,其它主产区预报效果接近或差于统计模型。

摘要:气象数据能够为农业、能源、交通等多个行业提供决策支持和风险管理服务,数据定价的研究及应用需求旺盛。通过文献综述数据定价的理论基础,从气象数据的质量、效用和风险等维度分析了气象数据价值特征,并阐述了其在气象数据定价研究中的作用,基于成本法、收益法、市场法和差异法给出了气象数据定价模型和定价策略,并通过应用示例分析验证各模型的优缺点和适用性,并提出了基于机器学习可解释方法确定气象要素贡献度的定价策略。研究表明,气象数据的定价应综合考虑其获取成本、行业应用收益以及市场需求等因素,结合不同场景和用户需求,灵活采用合适的定价方法。本研究为气象数据市场定价提供了可行的方法思路,有助于促进气象数据市场的可持续发展。

摘要:2024/2025年冬季,我国气候总体呈"暖干"特点。全国平均气温较常年同期偏高0.4℃,阶段性起伏大,降水量较常年同期偏少41.8%,为1961年以来历史同期第三少,华北、华东、华南等地均明显偏少。主要天气气候事件包括:有10次冷空气过程影响我国,发生次数接近常年同期。1月25—28日的全国型寒潮过程影响范围广、降温幅度大、综合强度为2000年以来1月第四强,寒潮导致部分省份遭受雪灾或低温冷冻害。干旱主要集中于华南、长江中下游地区、西南地区等地,广西干旱日数为1961年以来同期最多。前冬,气象干旱发展迅速,1月中旬干旱影响范围最大,之后,长江中下游地区气象干旱有所缓和,华南中东部及云南西南部、江苏等地干旱持续。初步分析表明,1月下旬寒潮主要与中高纬环流场存在明显的经向性调整有关,我国北方和中东部大部为位势高度负距平,有利于槽后冷空气南下。华南、长江中下游、云南等地的干旱可能与冬季北极涛动(AO)呈现负位相有关,东亚冬季冷空气活动路径偏东,到达上述地区的冷空气偏弱,气温相对偏高,加之受西风气流控制,不利于水汽输送,冷暖空气难以在该区域交汇,不利于产生降水。