ERA5再分析资料在辽宁省的适用性分析与订正

基于2009—2018年辽宁省62个地面站和9个探空站(省内4部,省外5部)资料,提取了温度、湿度、气压、风场等常用物理量,采用统计分析方法对ERA5资料在辽宁省的适用性进行了分析,并尝试使用机器学习的方法订正ERA5资料的偏差。结果表明:在地面观测要素分析中,2 m温度相关系数普遍较高,均方根误差普遍偏低,辽河流域及其西侧地区效果好于其他地区;10 m风速对比结果总体稍差,U分量相关系数总体低于V分量;ERA5资料质量有明显的月变化特征,相关系数总体呈现春秋季高于夏冬季,且相关系数总体较高的季节,均方根误差也普遍偏高。在高空观测要素分析中,辽宁中部地区的数据质量高于东西部,温度的平均相关系数最高,相对湿度相关系数平均较低,均方根误差总体较大;相对湿度的相关系数在春夏之交时最低,夏季上升较快,夏秋之交时达到最高,相关系数快速上升的月,均方根误差也呈现出快速上升的趋势;高空U风场和V风场的均方根误差总体相差不大,且均方根误差月变化一致,总体经向风(V风场)质量低于纬向风(U风场)。通过机器学习的订正方法有效提升了地面温度和相对湿度的应用能力,使ERA5地面温度资料的均方根误差缩小0.5~1.0℃,地面相对湿度资料的均方根误差缩小最高可达26%。

2020年夏季辽宁省多模式降水预报检验

选用2020年夏季辽宁省区域自动站资料和7种模式预报资料,根据降水强度将站点分为5种降水类型,分析各数值模式36 h和48 h预报检验降水场的分布误差、相关性及雨带位置。结果表明:36 h预报结果好于48 h,48 h降水量预报结果普遍比观测值偏大。初夏、夏末及秋初,各模式降水量预报偏差相对较小,盛夏的预报值偏差较大,尤其强降水站点的降水量预报值显著偏小。36 h预报值与观测值的相关系数和散点分布表明,弱降水站点和较弱降水站点的ECMWF预报结果最好,NCEP和WRF_3KM次之。中量降水站点、较强降水站点和强降水站点的NCEP预报结果最好,ECMWF和WRF_3KM次之。各模式雨带位置预报存在不同程度偏差,其中ECMWF的结果较好。

2010-2021年辽宁省雷电分布及其与海拔高度的关系

利用2010—2021年辽宁省闪电定位资料,应用统计分析方法结合空间自然断点分级法,分析辽宁省雷电密度、雷电流幅值、雷电强度等雷电分布特征,及其与海拔高度的关系。结果表明:辽宁省夏季雷电流幅值分布最为集中,但正闪分布比例最小,冬季白天的雷电流幅值明显大于夜间。除8月外,其他月份白天的雷电频次几乎均多于夜间。正闪回击密度辽宁西部地区较大,正负闪回击密度总体随海拔高度升高而减小,负闪回击密度减小速度较快。正闪幅值辽宁西部地区最大,正闪幅值随海拔升高呈减小趋势,负闪幅值总体呈增大趋势。正闪强度高值区主要分布在辽宁中部和西部,负闪强度高值区主要集中在辽河流域两侧。41°N剖面的正闪回击密度辽宁西部地区远大于东部地区,负闪回击密度辽宁西部丘陵地区明显低于辽宁中部地区;负闪幅值与海拔高度变化在辽西的丘陵地带一致性更强;正闪强度在辽宁西部最大,东部地区正闪强度最小,辽河平原东部迎风坡地区负闪强度最大。

土壤砾石参数化对高原涡形成发展作用的敏感性分析

采用耦合了砾石参数化方案CLM4.5的区域气候模式RegCM4对一次高原涡进行了模拟分析,并做了3组敏感性试验,结合欧洲中心ERA5再分析资料进行验证分析,使用了高空、低空及土壤水热属性参数等资料,分析了砾石参数化对高原涡初生、发展、消亡等影响。结果表明:在500 hPa形势场中,特别是在高原涡发生和发展的阶段,砾石含量越接近实际,模拟效果越好,RegCM4对青藏高原降水量的模拟能力随砾石含量接近实际而提升;在高原涡区及其东北移动路径上,2 m温度的模拟结果随砾石含量的增加而升高,为高原涡的生成和发展提供条件;砾石参数化方案明显提升了土壤导热率和土壤导水率,在高原涡初生和发展过程中,砾石含量接近实际,模拟土壤温度和土壤体积含水量也接近实际,在高原涡消亡阶段,土壤含砾石较高使浅层温度明显降低,加速了高原涡的消亡,并且随着土壤深度的增加,砾石对土壤升温作用明显减弱,在高原涡生成和发展阶段,砾石对模式的提升作用明显,但在高原涡减弱和消亡阶段,砾石对模式的提升作用逐渐降低。

辽宁省林火发生和过火面积与气象因子关系分析

利用2002—2015年辽宁省森林火灾资料、2014—2016年卫星监测热点资料以及高空天气图等相关气象资料,采用统计分析、天气学分析和灰色关联分析方法,揭示了辽宁省林火发生及过火面积的特征,探讨了其与节气的关系,并用灰色系统原理定量分析了对影响森林火灾发生期的气象因子。结果表明:春季的3—5月是起火的高发月份,每日10:00—15:00是森林火灾的高发时间,其热点与春分节气密切相关,春分节气可以作为辽宁省火灾易发开始的预警时间点,清明时节成为历年防火最为敏感的关键时期; 4月气温、4月风速、5月相对湿度、5月气温、3月风速是影响森林火灾发生程度的主要因子。根据实地调研的样本数据分析起火与气象条件的关系,提出了辽宁省森林火灾的高发预警时间点和相关气象预警指标,可为林火气象服务提供科学依据。

冬季气候变暖对日光温室大棚病虫害发生的影响及其防御对策

由于近年来CO2等温室气体的排放不断增加,冬季气候变暖明显,导致日光温室大棚内病虫害发生了很大变化。对辽宁省喀左县冬季气候变暖进行了分析,并对日光温室大棚病虫害发生防治提出了防御对策。

草地螟迁飞、降落与东北冷涡的关系

利用2009年6月内蒙古自治区植保站的草地螟越冬代成虫标记放飞和捕获试验结果,结合2009年6月每日08时和20时500—1000 h Pa高空天气图和每日8次的地面天气图等气象信息,分析2009年内蒙古自治区草地螟盛发期自然放飞并回收到的标记成虫的放飞与天气系统的关系。结果表明:草地螟成虫放飞后卷入东北冷涡并随其在控制区内沿逆时针方向旋转的气流飞行,其迁飞方向与天气系统密切相关;气流方向、降水和风力等气象因子是影响草地螟成虫迁飞与降落的主要原因,分析气象因子与草地螟迁飞和降落的关系,有利于进一步认识草地螟在盛发期的迁飞习性;分析草地螟主动降落迁入的气象条件和相关预警指标,对监测草地螟成虫迁入有重要指导意义。

2019年沈阳一次凌晨气温骤升过程成因精细分析

2019年12月2日01时沈阳国家基本气象站(沈阳站)气温1 h内异常回升了6.5℃,利用常规和加密地面观测站实况、NCEP再分析及沈阳站逐小时风廓线雷达资料,从系统配置、热力学诊断、城市热岛效应等方面对此次异常升温事件成因进行精细分析。结果表明:沈阳站异常升温阶段,超低空到近地面暖脊过境造成辽宁大部分地区出现气温回升,暖脊过境是引发沈阳站午夜时分异常升温的原因之一;沈阳站位于沈阳市的东南部,当地面风为西北风时,风从温度相对较高的城区吹向郊区,造成沈阳南部郊区各站气温回升,与北部郊区对比得出升温幅度约为3—4℃。城市热岛中心向下风方漂移是沈阳站气温骤升又一原因。值得注意的是,气温回升前的温度基础值对气温回升幅度存在一定程度影响,回升前的基础温度越低,则回升后造成的升温幅度越大。

核因子-κB信号通路相关因子在急性上消化道出血患者中的表达及相互关系

目的 评估血清核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)、白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)和C反应蛋白(C-reactive protein,CRP)水平在急性上消化道出血(acute upper gastrointestinal bleeding,AUGIB)诊断及病情严重程度评估中的应用价值。方法 选择2020年1月至2022年6月北京中西医结合医院和解放军总医院第一医学中心消化内科收治的AUGIB患者175例作为AUGIB组,同期于两家医院门诊体检的健康者100例作为对照组。比较两组血清NF-κB、IL-6、TNF-α和CRP的表达水平,采用受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线评估各指标诊断AUGIB及评估其病情严重程度的临床价值。结果 与对照组比较,AUGIB组患者血清NF-κB、IL-6、TNF-α和CRP水平均明显升高(P<0.05)。血清NF-κB、IL-6、TNF-α和CRP诊断AUGIB的ROC曲线下面积(area under the curve,AUC)分别为0.867(95%CI 0.821~0.905)、0.758(95%CI 0.703~0.808)、0.783(95%CI 0.729~0.830)和0.837(95%CI 0.788~0.879)。AUGIB患者血清NF-κB水平与IL-6、TNF-α、CRP水平呈正相关(P<0.05),血清NF-κB、IL-6、TNF-α、CRP水平与Rockall评分均呈正相关(P<0.05)。血清NF-κB、IL-6、TNF-α和CRP识别中高危AUGIB的AUC分别为0.694(95%CI 0.620~0.762)、0.77(95%CI 0.700~0.830)、0.688(95%CI 0.614~0.756)和0.711(95%CI 0.638~0.777)。结论 血清NF-κB通路相关因子NF-κB、IL-6、TNF-α和CRP水平升高与AUGIB患者病情严重程度有关,对AUGIB的临床诊断和病情严重程度评估具有一定价值。

大连地区能见度影响因子及个例分析

为探讨大连市大气能见度特征及其影响因子,揭示低能见度天气成因,利用2010—2012年大连地区大气能见度与地面气象要素(相对湿度、风速、气温、气压)日均值的统计资料,分析了大连地区大气能见度与气象要素的相关性。进一步结合PM_(10)质量浓度的变化特征,分析了两次低能见度事件中的天气成因。结果表明:2010—2012年大连地区年均能见度分别约为13.5 km、13.2 km和13.9 km,高能见度事件多出现在10月—次年2月,低能见度事件多出现在每年6—8月,大连地区低能见度事件每年7月较多,1月较少,2010—2012年大连地区低能见度事件分别出现169、157 d和163 d;2010—2012年PM_(10)质量浓度分别为57.8μg·m^(-3)、67.4μg·m^(-3)和65.9μg·m^(-3),PM_(10)质量浓度高值多出现在每年的4—5月和9—12月,PM_(10)质量浓度低值多出现在1—2月;大气能见度和相对湿度和气温的相关性较好,随着相对湿度的增加,能见度与PM_(10)质量浓度的相关性逐渐减小,当相对湿度大于90%时,能见度与PM_(10)质量浓度相关系数减小至-0.23;两次低能见度事件过程中,2011年10月31日一次辐射平流雾过程中的水汽输送来自西南风气流,2012年4月28日一次浮尘事件过程中的沙尘来自西北方向的沙源。该研究可为空气质量预报提供科学依据参考。

土壤砾石参数化对一次高原低涡形成发展影响的数值模拟

为了验证陆面过程模式砾石参数化方案在青藏高原上的天气过程的模拟能力,本文通过耦合了砾石参数化方案CLM4.5的区域气候模式RegCM4,对一次高原低涡个例进行模拟研究,利用模拟的500 hPa高空形势场、2 m温湿度和土壤温湿度等数据,结合ERA5资料对比验证分析。结果表明:加入砾石参数化方案的RegCM4对本次高原涡个例模拟效果整体较好;在500 hPa高空形势场中,新方案比旧方案更为准确地模拟出高原涡中心位置和涡区温度场特征;在高原涡生成和发展阶段,新方案模拟的2 m温度和相对湿度效果明显较旧方案强,为低涡的生成和发展提供有利条件;在土壤温湿度的模拟中,加入砾石后提升了土壤的导热率和导水率,使高原涡在初生和发展阶段提供更好的土壤热力和水分条件;高原涡消亡阶段,新方案使浅层土壤温度下降,深层土壤温度升高;在500 hPa反气旋性环流地区,新方案模拟的土壤体积含水量较旧方案偏低,而当青藏高原高空无强烈天气系统时,新旧方案在土壤体积含水量的模拟表现差别不大。在高原涡整个生命史中,新方案在浅层土壤温度的模拟明显优于旧方案,而在土壤体积含水量模拟中第1层效果最好。

日光温室栽培蔬菜防灾减灾及气象调控技术研究推广

该项研究历时9年,以北方设施农业减灾增收的关键问题:日光温室小气候调控及减灾为出发点,在开展日光温室小气候观测的基础上,总结出青椒主要病虫发生气象指标,日光温室内气温预报方法,从推广透光率较高的棚膜、苯板提高地温、科学防风降低湿度、反光幕增加光照度等小气候调控技术要点,建立日光温室灾害性天气预报业务平台,该项成果获辽宁省政府科技进步三等奖。

高频地波雷达在辽宁省海上大风预警中的应用研究

基于辽宁省大连和盘锦高频地波雷达的海上大风探测资料,与辽宁省沿岸海域区域自动气象站的风场观测资料进行对比分析,利用有效样本数、获取率、可用性、平均偏差及标准差等数据,采用连续探测全部时间和分级处理风力评估高频地波雷达的工作状态,评判高频地波雷达资料反演的总体性能。结果表明:大连高频地波雷达的总体性能优于盘锦高频地波雷达;大连高频地波雷达风向和风速观测资料的获取性能相当,总体基本满足业务应用需求;盘锦和大连高频地波雷达资料的获取率基本持平,但二者数据的可用性均较低,与实际海况存在一定的差异。在低环境风力情况下(风速小于6 m·s^(-1)),大连和盘锦高频地波雷达探测的风场均与实际风场偏差较大;当环境风力超过6 m·s^(-1)时,大连高频地波雷达的的探测性能显著提高,可以整体反应实际风场的变化,盘锦高频地波雷达表现一般;当环境平均风力超过10 m·s^(-1)时,大连高频地波雷达的探测性能显著提高。

冰雹发生成因分析及其防御对策

介绍了冰雹发生特点及其成因,分析近年来的人工防雹效果,指出存在的问题,并提出今后防御雹灾的对策,以为喀左县冰雹防御提供参考。

基于复合极值模型的辽宁省极端降水重现期研究

极端降水重现期的研究可提升对降水规律性的认识,对预防城市内涝、农田渍害等有重要意义。利用辽宁省14个国家气象观测站1960—2020年5—10月的逐日降水资料,选取第98个百分位值作为极端降水指标,采用泊松-广义帕累托复合极值模型对辽宁省极端降水日数和极端日降水量进行拟合并计算其重现期降水量。结果表明:辽宁省极端降水日数和极端日降水量分别服从泊松分布和广义帕累托分布(均通过α=0.05的显著性检验);辽宁省极端日降水量从西北向东南方向逐渐增多,其中丹东市的极端日降水量和极端降水日数均为最高;泊松-广义帕累托复合极值模型和经验频率法计算的重现期降水量拟合度较高,不同重现期下辽宁省东南部极端日降水量值均为最高,辽河流域中部极端日降水量较小,西北部极端日降水量最小,辽宁东部山区和辽宁西部丘陵地带极端日降水量高于辽宁中部平原区,且不同重现期分布状态一致。

农业病虫气象服务技术培训探讨

针对农业病虫气象服务技术培训需求进行分析,根据培训目标、培训内容、培训方式,阐述了讲授式、研究式、案例式及体验式4种培训方式的特点、功能和局限性等。特别是迁飞性害虫迁飞降落与锋面天气的关系,采用天气学、数值预报产品及统计学方法预测农业病虫发生程度、发生量、发生时期及最佳防治期,主要病虫发生气象指标及人工气候箱和自然天气条件下生长规律,以及定量评估病虫发生程度的蒙特卡罗方法和绿色气象防控技术的推广应用等;列举了农业病虫气象服务技术在农业病虫防治中的作用,并指出了培训中存在的问题,提出了相应的对策,以供借鉴。

经过黄渤海的两次罕见爆发性气旋成因对比分析

针对2016年5月2—3日的一次北上黄渤海的爆发性江淮气旋过程,利用常规观测资料和NCEP再分析资料对其极端性的成因进行诊断分析,并与历史同期2015年5月11—12日过程进行了对比。结果表明:(1)统计表明,2016年5月2—3日爆发性江淮气旋维持时间、强度、变压、气压梯度及形成时间、移速等都突破了1951年以来5月上旬历史同期极值。(2)高低空急流辐散辐合耦合,锋区作用下次级环流范围扩大、强度加强,途经海面减少了气旋移动所需要的能量消耗,额外得到了促使气旋爆发的感热、辐射、潜热能量,促发地面江淮气旋爆发性极端发展。

辽宁省地质灾害时空变化特征

利用2005—2015年辽宁省地质灾害调查的历史资料,分析了辽宁省泥石流、滑坡、崩塌、地面塌陷等不同类型地质灾害和特大型、大型、中型、小型等不同等级地质灾害的组成及时空分布特征,总结了辽宁省地质灾害的类型和强度特征、易发区和高发期。结果表明:辽宁省地质灾害具有种类多、分布广、频次高和强度大的特征,地质灾害类型以滑坡和泥石流灾害为主,灾害等级以小型为主。2005—2015年辽宁省每年均有地质灾害出现,但每年地质灾害发生次数存在较大差异。5—8月为辽宁省地质灾害的高发期,其中8月地质灾害发生次数最多且影响最重。辽宁省地质灾害多发于山脊两侧与平原或丘陵交界的沟壑处,丹东地区地质灾害出现次数最多。滑坡和泥石流灾害主要出现在乡村,崩塌和地面塌陷灾害主要出现在城区,本文研究结果有利于进一步了解辽宁省地质灾害特征和为地质灾害气象风险预警业务提供参考。