河南2023年麦收期连阴雨极端特征及预报偏差分析

基于多尺度观测资料、多种数值模式和主观预报产品,分析了2023年河南麦收关键期出现的连续降水天气过程的极端性特征,并对主客观预报进行检验评估。结果表明:5月20日至6月4日累计降水量距平百分率全省平均为170.3%,累计雨量有17个站达到历史同期排名第一;5月25日至6月4日出现长达11天的全省范围的连阴雨过程,历史排名第二。2023年5月2530日500 hPa平均场副高西伸脊点较气候态偏西33个经度以上,河南上空高度场较气候态高出160~200 gpm。中层气流变化导致降水系统移动方向发生变化,是豫西强降水漏报的主要原因;模式对台风和副高位置预报的偏差,是导致雨带向南偏差的直接原因,进而导致各数值模式暴雨以上量级降水评分偏低。豫西地形对风场影响的机理较为复杂,需对更多个例诊断分析,得到客观结论。

2023年河南冬小麦成熟期连阴雨强度综合评估

为构建适合河南小麦成熟期连阴雨灾害强度指数,并明确河南小麦受连阴雨影响的敏感时段,利用河南省111个测站1961—2023年气象资料及有关农业气象观测站数据,分析了2023年河南小麦连阴雨受灾及相关发育期情况,以及主要气象因子和连阴雨灾害调查数据的相关性,并根据前人研究成果,结合河南实际,构建了3种小麦成熟期连阴雨灾害强度指数。结果表明:(1)小麦开花后35天以上,是小麦籽粒品质受连阴雨天气影响最敏感的时段。(2)成熟期连阴雨灾害强度指数L2和L3均能够很好地吻合2023年河南小麦因连阴雨灾害的受灾情况,特别是L3兼具实用性和准确性,能够满足业务服务需要。(3)2023年河南省小麦成熟期连阴雨灾害强度指数L2、L3空间分布都表现为南高北低,全省平均L2为0.81,L3为0.32,均为1961年以来的最高值。

雄安新区适应气候变化策略研究

在当前生态文明建设的大背景下,适应气候变化已经上升为加强生态文明建设、助力美丽中国建设与促进高质量发展的重要路径.积极适应气候变化事关城市可持续发展,雄安新区作为京津冀腹地的国家级新区,其气候安全对于国家重大区域战略尤为关键,开展适应气候变化工作具有典型性和示范性.本文综述了学者对雄安新区的气候变化形势预估,识别出雄安新区面临高温、暴雨洪涝等气候风险.总结得出:随着未来人口大规模增加与产业布局更新,人口暴露度增加、水资源承载力受限及对适应气候变化的认识及能力不足等方面是雄安新区开展适应气候变化面临的关键问题.基于此分析,未来雄安新区应立足于“千年大计”的战略定位,制定适应气候变化策略;强调以人为核心,构建适应气候变化协同治理机制,强化适应气候变化能力建设.

2023年江苏省麦收期连阴雨天气特征及其对冬小麦的影响分析

基于自动气象站观测资料、ECMWF再分析资料、江苏省冬小麦生育期及产量资料,对2023年5月下旬大范围连阴雨过程的成因进行研究,分析了天气过程和大气环流背景特征,以及连阴雨对江苏省冬小麦成熟和收获进度等的影响。结果表明:(1)本次过程具有降水日数多、范围广、雨量大、短时强降水特征明显、伴有高温天气出现及日照时数少等特点,5月26—31日江苏省雨量较常年同期偏多2~4倍,降水日数较常年同期偏多4成,长江以北累计日照时数较常年同期偏少5~8成。(2)500 hPa上,与历史同期相比,乌拉尔山脉附近高压与贝加尔湖附近低槽强度偏大40~60 gpm,副热带高压偏强偏北约5个纬度;850 hPa上,副热带高压边缘的西南气流与“玛娃”台风外围云系提供了有利的水汽输送条件,多系统共同作用下造成了此次连阴雨过程的极端性。(3)持续阴雨寡照,不利于作物光合作用,造成江苏省冬小麦收获期较2008—2022年推迟2~3天、淮北局部麦田发生“穗发芽”现象。淮北地区冬小麦受影响程度总体大于苏南地区,徐州市2023年冬小麦千粒重较2022年的减少3.94 g,这主要与生育期、作物品种、连阴雨强度有关。近16年来江苏省麦收平均受连阴雨影响的频次为3.2年/次,适时早播,成熟收获期适时提前收割,育种方面突出培育早熟或抗穗发芽的小麦品种,可以避免麦收期间连阴雨灾害影响,减少或避免粮食损失。

鲁南地区1981—2021年地温变化特征分析及其对气温的响应

文章利用鲁南地区26个国家级气象观测站0~320 cm层地温和气温数据,分析出该地区1981—2021年0~320 cm层地温年、季变化特征及其对气温的响应。通过线性倾向率分析法、Mann-Kendall检验、Morlet小波分析法和ArcGIS空间分析功能探索鲁南地区地温分布特征。研究得出鲁南地区各层平均地温均呈上升趋势,春季升温特征最为明显;40 cm和80 cm层地温分别在2015年和2013年呈突变性增长状态;各层地温具有明显的20~25年时间尺度周期变化,且各层地温在不同时间段内存在各自的第二周期变化和第三周期变化;从地理角度分析,鲁南地温呈现南高北低的分布状态,由薛城、微山等地依次向东北、西北方向递减;各季浅层地温与平均气温均呈极显著正相关,相关系数均在0.84以上,80 cm和320 cm层地温秋季与平均气温相关系数未通过0.05显著检验。

东南亚地区环境特征分析及产品环境适应性对策研究

目的 掌握东南亚地区环境特征,提出产品环境适应性工作对策。方法 采用主成分分析法开展东南亚地区环境精细化分类,依据分类结果,开展环境特征分析和规律研究,并在产品环境适应性问题原因分析的基础上,提出东南亚地区使用产品环境适应性工作对策。结果 东南亚地区具有年温度较高、相对湿度高、雨量充沛、太阳辐射较强等特征,但不同类别之间具有一定的差异性,D1、D2类环境呈现一定的季节性特征,D3、D4类全年环境较为稳定,温度、平均湿度、太阳辐射和降雨量均稳定地保持在较高量值范围内,温度常年保持在20~30℃,平均相对湿度在70%以上。结论 东南亚地区环境整体较为严酷,在产品环境适应性论证、设计和使用维护等阶段应采取针对性措施,以保证东南亚地区使用产品的环境适应性。

基于机器学习算法的西部方向气候模式预测订正研究

基于气候预测对西部方向环境保障的重要性,针对高原地区气候模式准确度不高的现实困境,采用大数据挖掘技术,充分处理气候系统非线性统计特征。首先利用随机森林,对气候模式融合网格数据进行订正;而后将订正网格进行EOF分解,采用信息流算法挖掘环流因子与时间序列因果关系,构建不同模态下高影响因子集;采用随机森林进行建模,预报不同模态的时间序列;最后还原预报的格点场,完成模式格点数据修订。结果表明,经机器学习算法修订后的气候模式预报准确度、预报技巧显著提高,同时,模型预报的稳定度也有较大提升。本研究基于机器学习算法进行气象大数据挖掘,提升气候模式预测效能,旨在为提升西部方向气候预测水平提供方法思路。

ECMWF和NCEP再分析资料在青藏高原高度场变化中的对比分析

利用ECMWF和NCEP/NCAR北半球逐月平均的600hPa、500hPa和200hPa高度场再分析资料,对高原地区高度场流型及量值进行对比研究.结果表明:二者在不同的再分析资料中具有一定的相似性,但仍存在着明显的区别.高度场流型的区别由低层向高层依次减小,600hPa高度场除冬季的流型基本一致外,其余三季的流型均存在明显的区别;500hPa高度场除夏季的流型存在明显的区别外,其余三季的流型基本一致;200hPa高度场四季的流型基本一致,没有明显区别.量值的年际/年代际变化和季节循环趋势基本一致.结合高原代表站探空资料进一步分析表明,高原中部和南部地区ECMWF再分析资料的量值更接近事实,高原北部地区NCEP/NCAR再分析资料的量值更接近事实.

NCEP FNL全球分析资料的解码及其图形显示

美国环境预报中心(NCEP)的FNL资料分辨率较高且融合了大量的观测资料及卫星反演资料,被广泛用于数值模式及天气、气候的诊断分析研究中。本文对该类资料的解码程序及绘图时所需控制文件、索引文件生成方法进行介绍,通过一系列批处理命令,可以进行大量FNL资料的解码及绘图处理,为科研工作者在资料内容提取和图形显示等方面的工作提供一定的参考。

1951-2012年中国大陆0.025°×0.025°高分辨率月气温和降水量格点数据集的建立及其初步应用

鉴于中国缺少高空间分辨率且时间跨度较长的格点气候数据集,基于国家气象局气象信息中心发布的中国753个台站地面气候月值数据集,使用国际常用的ANUSPLIN软件进行空间插值,建立了1951-2012年中国月值气温和降水量的空间超高分辨率(0.025°×0.025°,约2.8 km×2.8 km)格点数据集(简称LZU0025).该数据集与较高分辨率(0.5°×0.5°)的University of Delaware(UDEL),Climate Prediction Center(CPC)全球格点数据集在刻画中国温度和降水时空变化上具有一致性.所建立的格点数据集还可以更好地刻画中国复杂地形下的气温和降水量的时空特征,具有超高空间分辨率和较长时间序列的优点.依据本文建立的高分辨率格点数据集,发现1951-1980年间中国大陆气温最低且以波动为主,20世纪80年代开始气温快速升高,近10年来气温最高但增温趋缓.全国年平均降水量变化无明显趋势,但受西风环流控制的我国西北干旱区降水有增加趋势,而受东亚季风环流控制的华北地区降水有明显减少趋势.

1959-2013年珠江流域平均气温时空变化特征

根据1959-2013年珠江流域43个气象站点月平均气温数据,采用线性倾向估计、M-K突变分析和小波分析等方法分析了珠江流域平均气温的时空变化特征。结果表明：珠江流域在统计时间段的平均气温均呈上升趋势,且绝大部分区域上升显著（P〈0.05）;年平均气温序列于1993年存在显著突变,其余时间尺度突变主要发生在20世纪90年代初期;年平均气温序列主周期为3.6 a,1963-1970年期间存在2.4~3.4 a的变化周期;1983-2008年期间存在2.8~4.4 a的变化周期。流域内年平均气温范围为10.68~22.60℃,平均值为19.50℃,从西部到东部总体呈增加趋势;绝大多数气象站点在不同时间尺度内的平均气温均呈上升趋势,其中珠江三角洲地区和东江流域受城市化影响平均气温上升尤为显著。

安徽砀山水果产区近十年气候变化的R/S分析

基于1996—2005年的地面气象资料,应用R/S方法对砀山近十年平气温、降水和日照量等气候要素进行了分析。结果表明,砀山年平均气温、极端最高气温和极端最低气温均呈下降趋势,年降水量呈上升趋势,年日照量变化和缓,且具有较强的持续性。气候要素年际季节变化趋势表现为:冬、夏季平均温差减小,气温年较差有减小的趋势;降水夏季增加,其他各季节平均降水变率减小,各季节平均日照量变率减小。

中国区域高分辨率温度实况融合格点分析产品质量评估

采用两种插值方法将2018年2m气温实况融合格点分析产品插值到2380个国家级考核站,通过相关系数、平均值误差、平均绝对误差、均方根误差及准确率等指标对该产品进行评估。结果表明:利用邻近插值法得到的评估结果略优于双线性插值法,实况融合格点分析产品的评估结果具有一定的日变化和月变化。总体而言,逐小时实况融合格点产品与站点实况基本一致,具有较高的参考性,其相关系数达到0.99以上,均方根误差在1℃以下,2℃以内准确率达到98%以上,1℃以内准确率达到95%以上。分省和分海拔评估结果表明,评估结果随海拔高度的增加而变差,因此在海拔较高、地形较复杂区域、气象站较稀疏区域应用该产品时应谨慎;由小时实况融合格点产品获得的日最高、最低温度也有很高的指示性;该产品对高温过程也有较好的监测能力。

温室效应对我国长江中下游地区气候的影响——数值模拟

利用RegCM2区域气候模式嵌套一个全球模式,进行了CO2加倍情况下对中国区域气候影响的数值试验,对长江中下游地区的情况进行了重点分析。结果表明,在CO2加倍的情况下,长江中下游地区的气温将明显升高,升高值一般在2.3～2.5℃以上,但低于全国平均值。同时,其大部分区域的降水也将增加,特别是在冬季和夏季,但年平均的增加率仅为7%,也低于全国平均值。温室效应会使该地区的日平均最高和最低气温升高,降水日数增多。夏季降水的增多可能会导致这一地区夏季更多的洪涝灾害。

1951—2017年松花江流域连续性极端降水事件时间趋势特征分析

连续性极端降水事件是松花江流域洪涝灾害的重要原因。基于1951—2017年松花江流域41个气象站点降水数据,采用泊松回归方法进行时间趋势分析。结果表明:松花江流域连续性极端降水事件在第90百分位阈值下、第99百分位阈值下一次回归结果显著,呈现增加趋势,指数化系数为1.006 841、1.037 159;3个子流域在不同百分比阈值下通过检验,均呈现出增加趋势,松花江干流流域在第99百分位阈值下一次回归结果显著,指数化系数为1.050 931,嫩江流域在第90百分位阈值下、第95百分位阈值下一次回归结果显著,指数化系数为1.005 018 623 3、1.005 841 336 5,第二松花江流域在第95百分位阈值下一次回归结果显著,指数化系数为1.007 653;各站点回归结果差异较大,第90百分位阈值下9个站点通过检验,趋势特征为:4个站点增加,4个站点减少,1个站点先减少后增加,第95百分位阈值下7个站点通过检验,趋势特征为:2个站点增加,3个站点减少,1个站点先减少后增加,1个站点先增加后减少,第99百分位阈值下仅有1个站点通过检验,呈现增加的趋势。

福建省降水空间插值方法比较与区域分布特征研究

选取福建省70个气象站点(其中10个为检验站点)1960—1990年的多年平均降水量作为数据源,基于Arc GIS10.1平台,采用了反距离权重加权法(IDW)、克里金法(Kriging)和趋势面法(Trend)三种空间插值方法,对降水的最优插值方法进行探究.结果表明,克里金法取得较好的效果,并对空间插值结果进行分析得出结论:福建省降水存在较大的空间变异性,并深受地形的影响,地区降雨量呈现出由东南沿海向西北内陆逐渐递增的趋势.而在德化、九仙山以及平和地区降水量呈现异常偏大情况,分析原因主要是由于在区域高大山脉的影响下,暖湿气流在地形抬升的过程中形成了大量降水.

东营市近46年降水变化特征分析

基于黄河下游流域的12个国家级气象站1968-2013年的降水数据,利用Arc GIS和Matlab工具,综合采用距平、Mann-Kendall、R/S分析和Morlet小波分析等分析方法,研究东营市降水量变化的多时间尺度的周期性变化规律,并对其未来趋势进行分析及预测,为研究黄河三角洲的气候水文变化提供借鉴意义。结果表明:东营地区近46年来的年降水量在总体上呈减少趋势,降幅为6.6mm/a,其年降水量的减少主要归因于夏季降水量的显著减少;预计其未来降水量一定时期内总体上呈增加的趋势。其年降水量时间序列的突变点与年降水序列及其累积距平曲线的转折点(数值变化梯度较大的点)相对应。通过小波分析周期性规律研究发现:总的来说,在降水过程中存在着19-28年、10-15年以及4-8年的三类尺度的周期变化规律,22年左右的周期震荡最强为第一主周期,其存在5个周期的波动控制着此地区降水在整个时间域内的变化特征。

天津春季气候特征及2013年春季影响因子分析

利用1974 2012年天津12个气象站的降水、气温资料及NCEP/NCAR再分析资料等,采用经验函数正交分解(EOF)和相关分析等统计方法,对天津春季的气候特征及主要影响因子进行分析。结果表明:1)天津春季降水空间分布主要有全市一致型和南北反位相型2种分布型,其总方差贡献接近90%,2013年春季为全市一致型。2)东亚冬季风、北极涛动(AO)和西太平洋副高是天津春季气候的主要影响因子。3)2013年,东亚冬季风偏强,AO冬、春持续负位相,春季西太平洋副高偏弱、偏东,均指示天津2013年春季降水偏少、气温偏低的可能性大。

宁夏50a冰雹气候特征

利用宁夏20个气象站1961～2010年冰雹天气实测资料和宁夏冰雹灾情资料,统计分析了宁夏全区及3大区域(引黄灌区、中部干旱带和南部黄土丘陵区,下同)冰雹天气的时空分布特征,归纳了出现冰雹的极端年、月,以及冰雹与农事关键期的对应关系,列举出冰雹多发期的主要受灾农作物。

鄱阳湖流域雨季不同时期降水历时相关特征变化

基于19782019年鄱阳湖流域79个国家站的逐时降水资料,使用Sen斜率估计和Mann-Kendall趋势检验等方法,分析了鄱阳湖流域雨季不同时期降水历时相关特征。结论表明:(1)鄱阳湖流域降水阶段性特征明显,春雨期降水时数多,主汛期候平均降水量大,而后汛期小时降水强度大。(2)春雨期降水主要以短、中历时过程为主,且中历时过程降水减少趋势明显;后汛期则集中为短历时过程降水,主汛期和后汛期短历时过程降水量增加明显。(3)春雨期上午降水量较多,主汛期上午和下午均存在时刻降水大值中心,后汛期降水则主要出现在傍晚。(4)随着降水过程历时的增加,春雨期、主汛期降水大值中心北移,后汛期短历时降水主要分布在南部边界山区。春雨期整体降水减少,但流域北部地区降水量呈增加趋势,主汛期大部分地区短历时过程降水增加趋势显著。