2024年2月我国两次大范围冻雨过程对比分析

2024年2月1-4日(以下简称过程Ⅰ)及2月19-24日(以下简称过程Ⅱ),我国先后出现两次大范围雨雪冰冻过程,在这两次过程中冻雨影响范围广、持续时间长、灾害强度大,是我国有气象资料以来冻雨最为严重的一年。利用多源实况观测和ERA5再分析资料,对比分析了这两次冻雨过程发生的环境条件和温度层结特征。结果表明:(1)两次过程中500hPa环流形势和影响系统比较相似且均稳定维持,有利于大范围雨雪冰冻天气形势的持续,但低层温度配置和冷空气移动速度不同造成了冻雨落区存在差异。过程I由于冷空气移速较慢,造成冻雨分布较为集中。相较于过程I,过程Ⅱ初期西南急流强度更大、位置更北,导致冻雨初始发生位置偏北,但后期强冷空气迅速南下,造成冻雨落区移动速度更快,影响范围更大。(2)两次过程中,中层暖层主要位于700-850hPa之间,低层冷层则主要位于900hPa以下,较通常冻雨概念模型中700hPa暖层及850hPa冷层位置偏低,易导致预报员对天气类型的误判,同时过程ⅡI逆温层强度强于过程I。(3)采用面积元法分析了两次过程的中层暖层强度及低层冷层强度,结果表明过程I冷暖层强度弱于过程Ⅱ,与温度特征分析结果一致。同时两次过程冻雨主要发生在中层暖层强度与低层冷层强度接近的地区。

不同包装在物流运输后对蟠桃常温货架期品质的影响

【目的】筛选出保持蟠桃运输后常温货架期最佳品质的包装方式,研究蟠桃在物流运输后不同包装对蟠桃货架期硬度、可溶性固形物(SSC)、腐烂率、相对电导率、多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)、VC含量的影响。【方法】以英格尔蟠桃为试材,采用不同保鲜处理(无包装,无包装+保鲜袋(0.02mm),自制缓冲垫,自制缓冲垫+保鲜袋(0.02mm),发泡网,发泡网+保鲜袋(0.02mm)),共6个处理,物流运输后蟠桃常温货架期连续测定4 d的理化指标。【结果】相较于其他处理,自制缓冲垫+保鲜袋处理保鲜效果最佳,自制缓冲垫次之,均可有效维持蟠桃较高的SSC、硬度、POD、VC的含量,有效抑制果实腐烂率、相对电导率、PPO的上升。【结论】保鲜袋处理效果优于无保鲜袋处理,自制缓冲垫、发泡网处理保鲜效果优于无包装处理;自制缓冲垫、自制缓冲垫+保鲜袋处理可保持较好的物流运输后果实货架期品质,降低运输途中由于机械碰撞造成的果实货架期品质下降的问题,实现蟠桃远距离运输。

中国东部不同污染环境中气溶胶吸湿性的差异及其成因

气溶胶吸湿性与其光学性质、活化能力和生命周期等密切相关。本研究基于华北和长三角地区6个典型站点的吸湿性-串联差分电迁移率分析仪观测数据,开展气溶胶吸湿性的对比分析。研究发现华北地区气溶胶吸湿性整体强于长三角地区,不同污染环境下粒子混合状态存在明显差别。人为一次排放产生的大量疏水性物质能够削弱气溶胶吸湿性,增强粒子外混程度;而二次生成过程(如光化学反应)产生的强吸湿性物质能够增强气溶胶吸湿性,同时增强粒子内混程度,造成两个地区不同站点间同一模态气溶胶吸湿性参数存在显著差异。一般情况下,积聚模态粒子吸湿性强于核模态粒子。特别地,受频繁的新粒子生成事件影响,邢台站点的核模态气溶胶也具有较强的吸湿性。以上结果表明,不同污染环境中气溶胶吸湿性存在明显差异,在进行气溶胶吸湿性的模拟实验及研究其对雾霾形成的影响时应注意区分。

碳汇视角下天山北坡植被NPP与土地利用变化关系研究

本研究旨在探讨天山北坡植被净初级生产力(NPP)与土地利用变化的关系,以碳汇视角分析其相互作用机制。通过遥感数据、气象数据和地面观测数据的综合分析,揭示了天山北坡植被NPP的动态变化特征。研究发现,不同土地利用类型下植被NPP差异显著,森林和草原NPP值较高,而城市用地较低,显示土地利用类型对植被NPP有直接影响。此外,土地利用变化对植被NPP的直接影响和间接影响显著,不合理土地利用活动导致植被覆盖度下降,进而影响NPP和碳汇能力。研究结果强调了合理土地利用规划和植被管理在维持和提高区域碳汇能力中的重要性,并指出遥感技术在监测植被NPP变化中的应用潜力。

干旱区葡萄生长对气候变化的响应及敏感性分析

为科学有效地利用气候资源和合理调整种植结构,基于1991—2022年吐鲁番市葡萄的发育期、气候因子及其产量资料,分析了葡萄生长气候变化特征、发育期和产量的年代际差异,探讨了影响其变化的敏感性气候因子。结果表明,1991—2022年吐鲁番市年平均气温、年平均0和5 cm地温及年日照时数等均呈上升的趋势,年大风日数显著下降。葡萄发育期对年平均气温和年平均5 cm地温的响应变化更加明显,气候变化促使葡萄花蕾出现期、展叶期、果实成熟期提前,全生育期有所缩短。气候产量变化对4和7月的热量条件较为敏感,花蕾出现—开花期等生长季前期气候因子对葡萄气候产量具有显著的正效应,生长季后期气温越高、日照时数越多,越不利于葡萄气候产量的形成。

GB/T 38121-2023《雷电防护雷暴预警系统》编制解读及应用思考

GB/T 38121—2023《雷电防护雷暴预警系统》国家标准于2023年5月23日正式发布,于2023年12月1日正式实施。标准主要内容包括:范围、规范性引用文件、术语和定义、缩略语、雷暴阶段以及用于警报的可探测现象、雷暴探测仪及其性能说明、警报方法、安装、维护、性能评估、雷暴预警系统的应用等。标准为气象、电力、石化、建筑、航空、铁路等各相关行业的雷暴预警工作提供了科学的技术支撑,为其安全生产提供强有力的保障。本文介绍了该标准起草的主要过程,对标准中的主要内容和关键点进行解读,帮助标准使用者正确理解和认识该国家标准,以便该标准的推广应用。

播期对夏玉米生长、品质及产量的影响

为研究豫北平原玉米的适宜播期,选取当地大范围种植品种郑单958为供试品种,比较播期推迟(5月31日、6月10日、6月20日和6月30日)对玉米生长发育的气象条件、叶面积指数、光合特性、产量形成和籽粒品质的影响,以期为玉米优质高产提供参考和指导。研究结果表明,随着播期的推迟,花期高温和花期连阴雨的发生率降低;叶面积指数和光合势呈现先升后降的趋势,B_(3)处理叶面积指数和光合势较大。B_(1)、B_(2)和B_(3)处理玉米产量差异性不大,B_(4)处理与其他播期相比产量下降极显著。B_(3)处理玉米的氨基酸、蛋白质、淀粉等含量均较高,因此,为保证玉米有充足的光合效率,达到较高的产量和优质的籽粒品质,郑单958播期最晚可推迟至6月20日。

气候变化对‘红地球’葡萄发育期及花序开放的影响

为适应气候变化,促进北疆地区葡萄产业持续稳定的发展,采取平行观测和试验方法,通过试验观测研究气象要素变化对葡萄生长发育期以及花序开放的影响。结果表明,北疆葡萄生长期在4月中下旬—10月中旬,休眠期在10月下旬—4月上中旬。‘红地球’葡萄萌芽至可采成熟≥10℃活动积温、开花期气温与葡萄产量显著相关。葡萄开花期为生长关键期,一般需要持续1~2周,盛花期2~3 d。花序开放日动态表现为明显的双峰曲线,10:00—12:00时开花最多,14:00—16:00时空气干燥、气温超过30℃花序开放减少步入低谷。葡萄花序开放温度在16~30℃之间,最适宜温度为22~26℃。葡萄开花最适合空气相对湿度在50%~80%之间。葡萄盛花期花序开放日变化与净光合速率日变化吻合,相关系数达到极显著水平。温度、湿度、光照是影响葡萄生长及花序开放的3个重要环境要素。试验结果可为研究葡萄生物学特征、预防气象灾害和安全生产提供参考。

基于Spearman相关系数的接地电阻与土壤体积含水量相关性分析

【目的】防雷接地是防雷工程设计、施工和验收中的主要工作。通过了解土壤体积含水量对接地电阻的影响,能有效减少其对防雷接地设计的影响。【方法】对重庆市南川区金佛山国家综合气象观测专项试验外场2021年的接地电阻值和不同深度(地下0.1m、0.2 m、0.3 m、0.4 m、0.5 m、1.0 m)的土壤体积含水量数据进行特征分析,并对接地电阻、土壤体积含水量日均值进行正态性检验,利用Spearman相关系数进行相关性分析。【结果】深度为0.1~1.0 m时,接地电阻与不同深度的土壤体积含水量之间均呈现负相关关系,与深度为0.5 m的土壤体积含水量之间相关度最强,与接地极的埋深较为一致。【结论】对防雷接地设计有一定的参考价值。

初冬一次冷锋输送过程对中国东部霾天气的影响

利用常规地面气象资料、NCEP/NCAR再分析资料以及全国PM_(2.5)浓度数据,并结合后向轨迹、空气污染输送指数和传输通量分析,针对2019年12月10~11日一次冷锋输送造成我国中东部地区出现的大范围霾天气过程进行了分析.结果表明:(1)霾期间高空500hPa以经向环流为主,伴随着高空低压槽引导地面冷锋向东南方向移动,污染物浓度大值区也依次由华北地区移至黄淮、江淮地区.(2)冷锋过境前,华北至长江三角洲区域PM_(2.5)浓度均有明显增涨;北京以偏南方向的污染物输入为主,济南以西北和偏东方向输入为主,南京则主要是偏北和偏西方向的输入.(3)冷锋过境时,冷空气迅速将北京站的污染物清除;而济南站则受高压底部偏东风回流的影响,PM_(2.5)浓度维持在50μg/m^(3)左右;冷锋推进至南京站时西北风已较小,对污染物的清除作用不明显.以江苏省为例,整个过程中,江苏本地污染物贡献占25.8%,江苏以外的污染物贡献占74.2%,以输送为主.(4)冷锋过境后,3站的边界层结构也略有不同,北京站的逆温层迅速被打破;济南站由于受海上暖湿平流影响,近地面由等温层变成逆温层;而南京站的近地面则由逆温层变为等温层.本研究揭示了在冷锋南下过程中,上游污染物对下游地区的影响,以及南北方站点表现出不同的污染物变化和清除特征.

一次冷锋过程中我国区域空气污染边界层特征

利用常规地面气象和探空资料、ERA-interim再分析资料、以及全国PM2.5浓度数据,针对2015年3月7~11日一次冷空气南下的锋面天气过程中,我国华北、华东地区出现的大范围空气污染,开展了高空各层天气形势分析,以及本次过程中污染区域由北至南6个城市(北京、章丘、郑州、南阳、武汉、长沙)边界层气象要素的垂直结构及其时空演变特征的研究.结果表明:在污染前期(3月7~8日)中高纬度500hPa平直的纬向环流和地面均压场,为污染天气的发生和维持以及空气污染物的集聚提供了有利的环流场.污染中期(3月8~10日)冷空气南下,地面冷高压向华东地区移动,重污染区域随冷高压前部的弱低压场或均压场由北向南移动.伴随着天气系统移动,六个地面观测站的边界层特征在时空上表现出相似性,由北向南各站在污染期间先后出现多层逆温,风速较小,逆温层下相对湿度较大.此次多层逆温的形成是由于夜间近地面辐射冷却、冷锋移动过程中产生的锋面逆温以及边界层以上的下沉运动造成的.本研究揭示了在天气系统移动中,位于天气系统相同部位站点的边界层结构具有共同的特征,及其与空气污染的关系.

“两湖盆地”秋季黑碳气溶胶的分布及来源特征

应用耦合了黑碳(Black Carbon,BC)区域源追踪方法的中尺度天气-化学模式(WRF-Chem),对位于长江中游的湖南湖北盆地(以下简称两湖盆地)秋季(2015年10月)黑碳的分布、区域来源和日变化特征进行研究。结果表明,由于两湖盆地所处地理位置及地形的特殊性,在不同的风场条件下,本地源和外来源对两湖盆地BC的贡献占比变化较大。两湖盆地秋季BC的来源主要有3种情形:1)北风控制下的传输型:地面风速大,BC质量浓度相对低,上风向源对两湖盆地近地面BC的贡献占比达30.6%,其中汾渭地区的贡献最大,本地源的贡献占比为61.7%。2)地面风速小、大气稳定条件下的静稳型:近地面BC质量浓度高,本地源的贡献占比高达79.6%。3)东北风控制下的传输型:本地源和外来源的贡献共同使得两湖盆地BC维持较高质量浓度,本地源的贡献占比为64.1%,外来源的贡献主要包括安徽省、汾渭地区及长江三角洲的输送。在垂直方向上,传输型的本地源贡献占比仅在300 m以下较高;静稳型的本地源贡献占比较高,可延伸到1500 m以上(本地源的贡献占比在近地面约为75%、至1500 m约为50%)。在日变化上,本地源与外来源对两湖盆地BC的贡献占比呈相反变化,夜间和早间本地源的贡献占比较高而外来源的贡献占比较低,午后本地源的贡献占比减小而外来源的贡献占比明显增大;相对静稳型而言,传输型的这一日变化特征更为显著。

回路法与三极法在防雷装置接地电阻在线监测中的对比分析研究

本文介绍了防雷装置接地电阻在线监测系统的组成,接地电阻测试仪是系统的直接测试装置,详细分析了电阻测试仪采用回路法、三极法进行防雷装置接地电阻在线监测的工作原理。利用回路法、三极法两种监测方法对在线监测试点应用项目防雷装置接地电阻进行实时监测,分析采集到的在线监测数据,并与现场人工检测数据进行对比分析。

中国东部秋季大气黑碳分布和来源的数值模拟

应用耦合黑碳源示踪方法的区域大气化学WRF-Chem模式,对中国东部秋季黑碳气溶胶(BC)分布特征进行研究.研究发现中国中东部BC浓度较高(>2μg/m^(3)),BC高值区(>4μg/m^(3))分布在华北平原、长江三角洲、两湖及四川东部等地区.工业源、居民生活源、交通源是BC的主要排放源,其中工业源会造成近地层BC分布呈点状高值,地形及气象条件也是影响BC累积和传输的重要因素.BC浓度较高的京津冀BC以本地源贡献为主,在不同的风场及大气扩散条件下,外来源对京津冀BC贡献占比的变化较大.BC来源可分为两种情形:一是传输型:地面风速较大,外来源贡献占比达35.1%;二是静稳型:地面风速小,大气条件静稳,以本地贡献(80.1%)为主,来自京津冀周边省份(山东、河南、山西和陕西)的贡献较少(6.9%).本地源与外来源对京津冀BC贡献比呈相反的日变化特征,其中傍晚~早上,本地贡献占比维持在较高水平;午后本地贡献占比减小,外来输送明显增强.当京津冀地区受外来输送影响更大时,日变化特征更明显,外来贡献在午后占比可超过40%.

棉花盛铃期不同器官氮磷化学计量特征及异速关系

【目的】研究棉花器官水平氮(Nitrogen, N)、磷(Phosphorus, P)化学计量特征及其异速关系,为实现棉花协调生长和资源高效利用奠定理论基础。【方法】选取13个棉花材料(8个陆地棉和5个海岛棉)为研究对象,在盛铃期测定不同器官(根、茎、叶和棉铃)的N和P含量,分析各器官N、P化学计量特征及N-P异速关系的差异。【结果】叶和棉铃的N、P含量显著高于茎和根;棉铃的氮磷质量比(N∶P)最低。生殖器官(棉铃)与营养器官(根、茎和叶)N∶P化学计量调控存在差异,营养器官N∶P与P含量呈显著负相关,而生殖器官N∶P与N含量呈显著正相关。不同器官的N-P异速关系存在差异,叶与根中N-P含量呈异速积累,P含量积累速率快于N含量;茎与棉铃中N-P含量呈等速积累。与海岛棉比,陆地棉叶P含量显著较高,N∶P显著较低。陆地棉叶N∶P与P含量呈极显著负相关关系,海岛棉叶N∶P与N、P含量均呈显著负相关关系。陆地棉根、茎和叶的N-P异速指数低于海岛棉,异速常数略高于或与海岛棉相似。【结论】棉花各器官N、P化学计量特征受器官功能分化的影响,N∶P化学计量调控机制与N-P异速关系存在器官特异性。

棉花花青素能量耗散过程维持光合机构稳定性分析

【目的】研究棉花花青素能量耗散过程维持光合机构稳定性。【方法】选取花青素含量差异较大的棉花为材料,测定花青素含量、光合色素含量、气体交换参数、叶绿素荧光参数、NDH介导的环式电子流活性、ATP合成酶活性、玉米黄质的合成速率等。【结果】随花青素含量升高,吸光能力逐渐增强,而净光合速率逐渐减弱,将面临较多的过剩激发能;NDH介导的环式电子流活性均逐渐增强,并且环式电子调控的ATP合成也逐渐增强;相对于无花青素的棉花,花青素存在的条件下,叶黄素循环的热耗散明显较弱,并且随花青素含量的增多,叶黄素循环的过程逐渐减弱,可能花青素的耗散能力逐渐增强。【结论】花青素能够作为一种光保护机制起到耗散过剩光能有效保护PSI和PSII。

陆地棉与海岛棉不同冠层部位叶片的6种元素含量特征

探究陆地棉与海岛棉不同冠层叶片6种矿质营养元素的吸收特性,为调控棉花的营养需求分配奠定理论基础。选用新陆早33号和新海36号为试验材料,标记主茎上部第一片展开叶片为倒1叶,依次按照顺序选择倒2叶,倒4叶,倒6叶,倒8叶,测定C、N、P、K、S、Mg含量。结果表明:新海36号不同冠层部位叶片的N、K、P含量均高于新陆早33号,S、Mg均低于新陆早33号。元素两两之间存在显著相关性,分别是C与N,C与P,N与P,S与Mg;C与S、Mg,N与S、Mg,K与Mg,P与S、Mg的各元素之间呈极显著负相关。叶片中元素含量为C>N>K>S>Mg>P,其变异系数分别为:5.8%、18.9%、21.5%、31.2%、27.7%、33.3%。综上,在同一种植条件下陆地棉与海岛棉养分吸收的特性不同。新海36号对N、K、P元素的需求要高于新陆早33号,但对S、Mg的需求量较低。棉花冠层不同部位叶片中C、N、P三种元素之间呈显著的正相关,其中N、P元素随冠层部位向下含量降低,且C、N、P元素均与S、Mg元素呈极显著负相关。叶片中含量较低的元素具有稳定性较低,流动性较强的特征。

EnKF同化葵花8号卫星全天空红外辐射率对一次暖区暴雨的预报影响

暖区暴雨局地性强,天气系统和触发机制不明显,导致数值模式对其预报能力有限.本文基于集合卡尔曼滤波(PSU-EnKF)同化系统和区域中尺度模式WRF,针对华东一次暖区暴雨过程,开展全天空红外辐射率资料同化模拟试验,探讨同化葵花8号(Himawari-8)水汽通道的全天空红外辐射率对此次暖区暴雨的预报能力改进的影响.结果表明:逐小时循环同化多个时次的全天空红外辐射率资料,能够有效改进此次暖区暴雨的预报效果,暴雨TS评分显著提高,模拟的3h降水位置和强度更接近实况.这些改进源于在同化中加入了云区辐射率资料,使得模式初始场中包含了更多的中尺度对流信息.同化后对水汽场的调整,如增湿和水汽的输送;风场的调整,如中层冷空气的侵入和低层幅合切变的加强等,都是影响本次暖区暴雨预报的关键因子.

南京北郊工业乡村混合区秋季边界层VOCs垂直分布特征

利用2020年秋季南京北郊低对流层(0~1000 m)VOCs探空实验数据,分析了该地区VOCs垂直廓线分布及其日变化、光化学反应性等特征.结果表明,φ(VOCs)随高度升高而降低(72.1×10^(-9)±28.1×10^(-9)~56.4×10^(-9)±24.8×10^(-9)).各高度上烷烃占比最大(68%~75%),其次为芳香烃(10%~12%)、卤代烃(10%~11%)、烯烃(3%~7%)和乙炔(2%).边界层日变化对VOCs廓线影响较大,早晚较低的边界层致使VOCs在近地面累积,而在上部体积分数较低;午后VOCs的垂直分布则较均匀.上午光化学反应性强(弱)的烯烃(烷烃)等的体积分数占比随高度升高而减小(增加),说明高层的VOCs光化学老化显著.午后VOCs各组分占比及其OFP在低对流层内垂直分布则较均匀.受周边不同来源气团影响,各高度φ(VOCs)及组分占比差异明显,工业气团在200~400 m;高度间φ(VOCs)随高度升高,芳香烃占比增大;城区气团φ(VOCs)垂直负梯度最大,近地面φ(VOCs)较高,芳香烃较丰富;乡村气团的烷烃垂直分布均匀且占比随高度逐渐升高;公路交通气团的近地面φ(VOCs)较高,烷烃占比最大.

棉花花铃期叶片氮分配对光合氮利用效率的影响

为探讨棉花(Gossypium spp.)叶片净光合速率(P_(n))与氮分配的关系,分析影响光合氮利用效率(PNUE)提高的限制因子,揭示氮利用效率的光合生理调控机制,该研究在花铃期测定包括陆地棉(G.hirsutum)、海岛棉(G.barbadense)、树棉(G.arboreum)和草棉(G.herbaceum)16个基因型棉花的气体交换参数、不同组分氮含量与比例和单位面积细胞壁含量(CW_(area))等,分析P_(n)、CW_(area)、PNUE与各组分氮含量之间的关系。结果表明:当单位面积氮含量(N_(area))小于3.75 g·m^(-2)时,P_(n)与N_(area)呈极显著正相关关系,超过此值,它们之间无相关关系;而P_(n)与光合机构中的核酮糖-1,5-双磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)氮含量(N_(r))和生物力能学氮含量(Nb)呈显著正相关关系,与捕光系统氮含量(N_(L))呈边缘性正相关关系,表明光合机构氮含量(N_(p))比N_(area)对光合能力更为重要;此外,P_(n)也与气孔导度(G_(s))呈显著正相关关系。基因型‘常紫1号’低的P_(n)主要与低N_(p)有关,而基因型‘MOC-620’低的P_(n)主要与低G_(s)有关。光合机构各组分氮分配比例也与PNUE呈显著或极显著正相关关系;但光合机构各组分氮分配比例受自身N_(area)和CW_(area)影响。相关分析表明,生物力能学氮分配比例(P_(b))和捕光系统氮分配比例(P_(L))与N_(area)极显著负相关;Rubisco氮分配比例(P_(r))、P_(L)和P_(b)分别与CW_(area)显著、极显著和边缘性负相关。表明随着N_(area)和CW_(area)增加,叶片倾向于非光合机构氮分配,包括储存氮组分和细胞壁组分。此外,细胞壁可能通过影响叶肉导度(g_(m))降低P_(n)和PNUE。增加光合机构氮分配比例,降低非光合机构的氮分配比例以及增加g_(m)可提升基因型‘常紫1号’和‘MOC-620’的PNUE。