新疆气象灾害对农作物生产的影响与防灾减灾措施

随着社会经济的高质量发展,全球气候变暖问题日益显著。极端天气事件频繁出现,给人类带来了巨大的挑战和威胁。我国是农业大国,自然环境复杂多变,气象灾害时有发生,增加了农业生产的不稳定性,影响了农民经济收入水平。基于此,分析了新疆干旱、大风、冰雹和暴雨洪涝气象灾害特征,探讨了各种气象灾害对农作物生产的影响,并提出了防灾减灾措施,旨在将灾害性天气对农业生产的影响降至最低。

新疆维吾尔自治区气象台

新疆气象台成立于1956年1月，机构名称多次变更。2006年3月，经中国气象局批准，组建成立了直属新疆气象局独立的科技型、基础性、公益类处级事业单位。50多年来，新疆气象台有了巨大发展。作为面向公众服务的公益性事业单位，新疆气象台承担着为自治区党委、人民政府和有关部门制订指导国民经济发展、组织指挥防灾减灾科学决策所需气象信息的决策气象服务，

省级气象台分布式数据库总体设计(小模式)

本文描述了一个实用分布式气象数据库设计方案,给出了其最低软硬件配置、数据的存贮方式和管理方式、系统整体的数据流分析图。并给出了两种方式的用户接口示例。可供气象数据管理人员参考。

新疆精河宁杞1号的外观品质与气象条件关系研究

气象要素对精河种植的枸杞外观品质具有重要影响。利用2018—2020年精河县气象资料和宁杞1号枸杞品种取样测定数据,分析宁杞1号的大小、形状、色泽等外观品质要素与主要气象因子的相关关系。结果表明:精河地区夏季日照充足,有利于枸杞的纵径、横径和粒重的增加。在灌溉条件下精河枸杞外观品质中除色泽以外均与降水量关系不明显。与原产地相比,精河县夏季气温偏高,果实成熟加快,达不到宁杞1号品种应有的长度就已经成熟,这是精河地区宁杞1号果形偏圆的主要气候原因。

全球变暖背景下新疆库车市春末极端低温霜冻成因及对棉花生长影响

在春季气候变暖背景下,2023年5月6日库车市出现历史最晚终霜,利用高空、地面和NCEP/NCAR(美国国家环境预报中心-国家大气研究中心)再分析数据及棉花观测资料,分析此次极端低温霜冻成因及其对棉花生长影响。结果表明:在气候变暖背景下春季极端低温霜冻仍有发生。此次极端低温、霜冻天气是在有利环流形势和高、低层系统配合下,新地岛附近强冷空气经偏北路径向南疆盆地输送,使温度、气压梯度增大、锋区加强和冷高压主体翻越天山打通南、北疆而产生,霜冻前阿克苏西部高空有较强冷平流向下传递至阿克苏东部。在晴朗微风、干燥环境下,冷平流和辐射降温共同影响造成库车市极端低温霜冻发生;库车市低温、霜冻比相邻县影响大,已出苗棉花遭受霜冻或低温冻害,未出苗棉田出现烂种、烂芽,棉花五叶期较历年偏晚7~12 d,后期须加强气象灾害防御和棉花田间管理,以充分利用光热资源、提高棉花生产潜力。

金华市不同区域负氧离子浓度特征与气象环境因素相关分析

利用2019-2021年金华市空气负氧离子浓度和气象环境资料,研究不同区域(平原城区、平原公园、水边景区、山林景区)负氧离子浓度时空分布特征,分析人类活动最多的城区负氧离子浓度与气象环境因素不同时间尺度的相关性,以及不同天空状况的差异。结果表明:负氧离子浓度呈现平原低、山区高的分布特征,植被茂密、动态水流可增加负氧离子浓度和提高浓度等级。山林景区日出和日落前后负氧离子浓度较高,水边景区在凌晨和午后出现高值,平原地区则在下午达到高峰。不同区域四季日变化趋势整体较一致,但不同季节负氧离子浓度峰值大小、日较差和出现峰值时刻存在差异。四季不同区域负氧离子浓度有所差异,主要表现为6-9月高,其中尤以8月山林景区为最。城区负氧离子浓度与气象环境因素的相关性在不同时间尺度上差异较大:逐时负氧离子浓度与气温、风速、雨量和O3呈显著正相关,而与PM2.5呈显著负相关。不同季节下,逐时负氧离子浓度春季与风速相关性最高,夏季与气温相关性高,秋季与O3相关性高,冬季与PM2.5相关性最高。日尺度上,负氧离子浓度则与相对湿度、风速、雨量呈显著正相关,与PM2.5和O3呈显著负相关,且雨天负氧离子浓度明显高于其他天空状况,差异在冬季达最大。

新疆雪密度时空分布及其影响特征研究

对29个有雪密度观测的气象站40 a气象资料进行聚类和回归分析.结果表明:降水、雪深、大风、吹雪等因子与雪密度有密切正相关关系,由此建立雪密度与气候因子关系模型.另选无雪密度观测的50个站40 a气象资料,用关系模型计算出各站雪密度,从而使有雪密度值的站点增加到79个,为深入细致研究新疆雪密度时空分布打下了基础.研究表明,新疆雪密度有明显稳定期和不稳定期之分,稳定期雪密度是时间的函数.采用MapGis65,结合卫星遥感资料,研制了新疆雪密度(稳定期)空间分布图.新疆雪密度的分布呈现从盆地及其周边到山地及其周边最后到海拔3 800-4 000 m以上高山带,随高度的升高雪密度依次升高.依据雪密度分布图和时间函数计算得出,稳定期新疆雪密度最大平均值为0.191 g.cm-3.

基于GEWEX-SRB资料的新疆地区太阳辐射时空分布特征

利用GEWEX-SRB数据对新疆地区1984~2007年的辐照度进行分析,得到新疆地区近24 a的太阳辐射时空变化趋势。研究表明,该地区辐照度在空间上从东南部向西北部逐渐减小,从春季到冬季,辐照度逐步由经向分布向纬向分布转变。季节平均值夏季最大,春秋次之,冬季最小。年变化呈单峰趋势,接近正态分布,最大值出现在6月份。日变化表现为14时最大,17时、11时、20时、8时依次减小。24 a整体呈现增大趋势,但增大缓慢,夏季变化呈减小趋势,其余各季节均呈增大趋势。

新疆雪密度分布研究

新疆9个代表站点实测资料显示,新疆雪密度变化有明显稳定期和不稳定期之分,稳定期雪密度随时间呈斜率为0.0059的直线变化;进一步通过对新疆29个有雪密度观测资料的气象站40a(1964-2003年)气象资料进行聚类和回归分析,结果表明降水、雪深、大风、吹雪日数等因子与稳定期雪密度有显著或极显著正相关关系,从而建立了雪密度估算的气候模型。利用雪密度气候模型,以79个站雪密度为基础,采用mapgis65,结合地形、高程和卫星遥感数据,完成了新疆稳定期雪密度的空间分布图,该图是可用于计算的电子图集,可随时提取新疆及其任意区域的雪密度。

新疆不同区域牧业雪灾损失时频变化特征

选用新疆1952-2013年75个县707条雪灾害资料,采用灰色关联评估模型以县为单位将新疆分为特重雪灾区、重雪灾区、一般雪灾区、小雪灾区.用气候趋势系数与五阶函数分析各雪灾区牲畜死亡数额的长期变化趋势,并用morlet小波分析其振荡周期.结果表明:全疆及各雪灾区牲畜死亡数额基本都存在23 a左右的长周期,14~17 a中周期,10 a左右的小周期,另外,还存在5~7 a的小波动,各区周期振荡的强弱及时间范围不同.全疆及特重雪灾区牲畜死亡数额长期以来有减少趋势;而重雪灾区和一般雪灾区牲畜死亡数额长期以来有微弱的增加趋势.特重雪灾区牲畜死亡数额长期变化趋势决定了新疆雪灾牲畜死亡数额的长期变化趋势,全疆平均每年因雪灾牲畜死亡数额以0.4%的速率递减,特重雪灾区每年按上一年度总额1.4%的速率递减.由于20世纪80年代开始,新疆有计划、大规模推行牧民定居工程,从而大大提高了新疆牧业抗御自然灾害的能力,以及冬春气温升高的缘故,使得全疆及各雪灾区牲畜死亡数额大大减少.因为各牧业区实施牧民定居工程开始的时间不同,使全疆各雪灾区牲畜死亡数额高值期(年代际与年际尺度振荡的活跃期)进入低值期(少发时期)的临界时间存在差异.

近20年新疆中部明显增湿事实的进一步分析

利用1951-2008年新疆中部15站的实测降水及博斯腾湖部分实测水文资料,用小波分析等统计方法,进一步分析了近20年新疆中部明显增湿的事实。结果表明:(1)新疆中部过去60年交替出现了3段约20年的干、湿期,近20年明显增湿期的平均雨量比气候值增加了约10%～20%。(2)近20年新疆中部的明显增湿主要出现在夏季。(3)过去60年新疆中部降水变化的准3年短周期相当清楚。另外,还存在约20年的中周期变化。(4)鉴于新疆中部的明显增湿还不是全西北区尺度,也考虑到新疆中部降水准20年的固有周期,且近20年的湿期似已结束,故近20年的增湿可能仅是新疆降水准20年周期变化的响应。

TRMM-3B43降水产品在新疆地区的适用性研究

为研究热带降雨测量计划卫星(tropical rainfall measuring mission,TRMM)-3 B43(简称"TRMM")降水产品在新疆地区的适用性,利用1998—2013年TRMM月降水量产品与新疆地区105个国家气象站点的降水观测结果,通过统计分析分别在年、季和月尺度上进行验证。结果表明:TRMM估算的年降水量与新疆地区实测降水具有很高的一致性(平均偏高5.29%);与气象站点实测的季尺度降水数据决策系数较高,相关系数均在0.7以上;与气象站点实测的月降水数据的相关系数为0.75,表明两者之间相关性较显著,数据精度较高。就单个气象站点而言,大部分TRMM降水数据与气象站点实测降水数据相关系数较高,误差在30%以内,整体相关系数达到0.81,说明TRMM降水数据与气象台站点实测降水数据的一致性较好;但TRMM降水产品在时间和空间上具有一定的偏差,使用中需要进一步订正。

新疆北部冬季降水异常成因

利用1960—2004年天山山区及以北地区(新疆北部)38个气象站日降水量和NECP/NCAR逐日4次再分析资料,分析了新疆北部11,12月和1月降水异常的环流和水汽特征。结果表明:冬季斯堪的纳维亚环流型(SCA环流型)与新疆冬季降水异常密切联系;11月水汽输送量最大,1月最小,西风气流输送水汽多少决定降水异常;降水异常偏多时,新地岛以东北冰洋、西伯利亚和阿拉伯海向中亚地区水汽输送异常,高纬度地区和低纬度地区向中亚地区输送水汽汇合后沿西风气流进入新疆,而非来自地中海和里海水汽源地;降水偏少时,里海以东随西风气流向新疆水汽输送减弱。关注SCA环流型活动以及西伯利亚和阿拉伯海向中亚地区水汽输送异常对冬季降水预测具有一定意义。

新疆春季降水异常的环流和水汽特征

利用1961—2007年新疆75个气象站月降水量资料和NECP/NCAR逐日4次再分析资料(2.5°×2.5°),分析了新疆3~5月降水异常环流、水汽输送和收支特征,以及环流和水汽异常对整个水汽输送异常的贡献。结果表明,斯堪的纳维亚环流型(SCA环流型)是造成新疆春季各月降水异常的主要环流型。3月水汽输送量最小,4~5月相当,各层西边界为主要流入界,东边界为主要流出界,西风气流输送水汽多少决定降水异常。各月降水偏多的水汽输送异常表现为3月出现巴伦支海—新地岛以东向南到里海、咸海—巴尔喀什湖水汽输送异常,然后其随西风气流进入新疆;4月出现西伯利亚向里海、咸海地区和阿拉伯半岛向里海、咸海水汽输送异常,而后其随西风气流进入新疆;5月出现西伯利亚向咸海—巴尔喀什湖、巴伦支海向南到地中海东部的水汽输送异常,同时还出现红海向地中海东部和阿拉伯海向北到中亚的水汽输送异常,高、低纬向中纬水汽输送异常并汇合于中纬后沿西风气流进入新疆。各月环流异常对整个水汽输送异常起主要作用。

新疆短时强降水天气雷达回波特征

利用新疆8部多普勒天气雷达资料,对其有效探测范围内2010—2018年暖季出现的229次不伴有冰雹的短时强降水雷达主要回波参数特征进行统计分析,并与中国中东部地区对比。结果表明,影响新疆短时强降水的对流风暴主要有合并加强型、列车效应型和本地发展型三类,合并加强型最多(占45%),列车效应型最少(占20%),且因天山地形作用主要发生在天山北坡。凝练出各区域各类型雷达主要回波参数阈值,总体而言:南疆短时强降水阈值小于北疆,伊犁河谷最大,阿克苏地区最小;伊犁河谷短时强降水以低质心回波为主;北疆和巴州北部短时暴雨的最大回波强度大于50 dBz,南疆西部和阿克苏地区分别大于45 dBz、40 dBz;径向速度图上大多数个例能够监测到强辐合,受特殊地形影响,南疆西部和天山北坡监测到的强辐合较多;由超级单体造成的短时强降水在阿克苏地区发生相对较多,在其他区域为小概率事件。新疆伴有冰雹的短时强降水为小概率事件。新疆短时强水和短时暴雨最大回波强度阈值总体上高于中国中东部地区。

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,再应用三光谱法分析得到了第29、31、32三条通道亮温差与暴雪云系云相态的关系特征及云顶均匀性、稳定性与降雪强度的关系特征。

新疆东部一次区域极端暴雨环境场特征

利用FNL再分析、常规资料、区域自动站、FY-2G资料,对新疆东部2018年7月31日出现的区域极端暴雨环境场特征进行分析,并与新疆暴雨研究成果及中国南方进行对比。结果表明:此次极端暴雨是在稳定的两脊一槽大尺度环流背景下,由高架对流造成;暴雨落区位于高空西南急流入口区右侧,500 hPa中亚低涡前西南气流与西太平洋副热带高压(下称西太副高)西侧偏南气流汇合区域,700 hPa东南低空急流出口区前部辐合区及地面上冷锋后部负变温区的重叠区域;500 hPa中亚低涡、700 hPa低空急流及其前部辐合区、800~600 hPa强锋区触发了高架对流;对流层低层700 hPa附近强辐合与高层强辐散,为高架对流的发展提供了动力触发条件,从而使中亚低涡前西南暖湿气流及来自阿拉伯海、孟加拉湾、南海和西太平洋的水汽绕过和翻越青藏高原迅速在暴雨区辐合集中,并不断被抬升至高空,为极端暴雨的产生提供了充足的水汽条件。此次区域极端暴雨与新疆其他地区暴雨存在较大差异;与中国南方高架对流也存在明显的差异。

2007年7月新疆三次暴雨过程的水汽特征分析

利用新疆99个气象站日降水量资料和NECP/NCAR一天4次1°×1°再分析资料,分析了2007年7月8-11日、15-17日和27-29日新疆3次暴雨过程的水汽输送和收支特征。雨型I(8-11日)的雨带位于天山山区及其北麓,雨型II(15-17日)的雨带位于新疆东部地区,雨型III(27-29日)的雨带位于天山以北的北疆地区。结果表明,这3种典型雨型的水汽输送路径有明显的差异,雨型I存在西风气流、河西走廊至新疆的低空偏东急流和青藏高原向北气流3支水汽输送路径,西方路径水汽输送量最大,这3支水汽输送气流在天山山区及其北麓强辐合并引发暴雨。这是由700hPa贝加尔湖脊发展、对流层中亚低涡强烈发展、快速东移和500hPa新疆脊逐渐东移所造成的。雨型II的水汽输送为西方、东方、南方和北方路径,4支水汽在东—西向和南—北向强辐合并引发暴雨。这种异常的水汽输送是由700hPa柴达木低压发展、500hPa乌拉尔脊东北向发展、中亚低涡东南移动和新疆脊配置所致。雨型III主要为西风气流和贝加尔湖至新疆低空偏东急流输送水汽,东、西方水汽在天山以北区域发生强辐合并造成暴雨,偏东水汽输送来自于贝加尔湖、孟加拉湾、南海和热带西太平洋,其水汽输送量大于西方路径。这种异常水汽输送是由中亚低涡东移、西太平洋副热带高压北伸与贝加尔湖脊叠加且贝加尔湖脊西伸配置所造成的。

新疆春夏洪灾受灾面积长期变化趋势及其对农作物的影响

选用新疆1950-2006年84个县2038条洪水灾害资料,以春夏3～8月洪灾受灾面积为研究对象,用最小二乘法与二阶主值函数分析各月受灾面积的长期变化趋势,非参数化秩统计量做趋势的显著性检验,计算累计距平值判定时间序列的拐点,以拐点前后的变差系数比较受灾面积振幅的变化,采用morlet小波分析其振荡周期发现,春季3～5月农作物苗期是融雪洪水多发季节,洪灾受灾面积占全年的37%,各月受灾面积均有长期增加的趋势。其中,春季洪灾高发期的5月增加趋势十分显著,平均每年增加2.01%,是春季农田防洪的重点时期。夏季6～8月各种农作物的旺盛生长期,是暴雨洪水的频繁发生期,受灾面积占全年的60%,夏季各月洪灾受灾面积均有长期增加的趋势,其中,洪灾高发期的6、7月增加趋势十分显著,7月平均每年增加2.13%,6月增加1.86%,因此6、7月是夏季农田防洪的重点时期。另外,洪灾高发期的5、6、7月存在12～15年、5～7年的振荡周期,以及2～3年的小扰动,各类周期振荡在拐点之前比较弱,之后振荡较强。其中,春季3、4、5月拐点在1984年,夏季6、7、8月拐点分别在1974年、1986年和1988年。同样以拐点为界,之前是洪灾少发时期,之后即开始处于洪灾频发期气候背景上的年代际与年际尺度振荡,另外,拐点前后平均受灾面积相差很大,增幅在58%～164%之间。

中亚低涡造成新疆北部区域暴雨成因分析

利用区域自动站、常规观测、EC细网格、卫星云图TBB及FNL资料,对新疆北部2013年6月20—21日区域性暴雨天气成因进行分析,并与前期南疆暴雨进行对比。结果表明,中亚低涡是该过程主要影响系统,暴雨由对流层中低层及地面中尺度系统直接造成,云图及自动站风场均监测到γ中尺度系统。受阿尔泰山脉西北段高东南段低及沙尔巴斯套北高南低的地形作用,中尺度低涡及850 hPa沿山前西北上的气旋性涡旋在暴雨区旋转、滞留、增强,使散度低层辐合、高层辐散结构与垂直上升运动在同一时次达最强,助推暴雨增幅。此次暴雨过程与南疆发生的暴雨存在一些差异。