山西省诱发地质灾害的气象因素特征分析

利用山西省地质环境中心提供的1956-2004年间32个区划县由气象因素诱发的354例地质灾害和山西省气候中心提供的与354例突发性地质灾害相对应的当天、前14天逐日24 h的降水量等资料,分析了地质灾害发生的时空分布特征及降水量、降水强度、降水持续时间、降水累积量与突发性地质灾害的关系,结果表明:气象因素诱发的地质灾害以滑坡为主。地质灾害东部多于西部、山区多于平川,集中发生在6-9月。日降水量>50 mm时,发生滑坡的概率为65.5%;连续15天累积雨量>100 mm时,发生滑坡的概率为81.3%。此外,分析地质灾害与影响天气系统关系发现:副高西进北抬往往导致单发性地质灾害,东退南压则往往导致群发性地质灾害;地质灾害发生在副高外围5840和5880 gpm线之间的区域。

山西省主要河流流域面雨量预报业务流程

以T2 1 3、HLAFS模式、MM5中尺度模式输出的格点资料以及日本降水量格点资料为基础 ,将影响山西降水的天气动力模型归纳为诊断模型 ,从中引出多个能够全面反映降水模型特征的综合物理因子 ;根据各种数值模式输出的降水量预报性能和质量优劣特点 ,依据数值模式的形势场预报优于要素场预报的现实 ,构造在不同环流形势背景下 ,启动不同预报方程的面雨量预报业务流程 ,有效地遏止了在环流形势调整时预报输出不能快速响应的弱点 ,提高了点和面雨量预报的准确度。

2011年山西省一次连续性降雪过程成因分析

利用NCEP/NCAR(1°×1°)逐日6 h再分析资料和常规观测资料,分析了2011年2月25-28日山西的一次连续降雪天气过程。结果发现:此次降雪过程经历了3个阶段,分别是2月25日的倒槽冷锋降雪阶段,26-27日的回流降雪阶段,28日的低空切变降雪阶段。过程涵盖了华北地区大到暴雪的3个类型,分别是倒槽冷锋类、回流类、低空切变线类。25-27日的降雪属东路冷空气影响,28日的降雪则由西北路径冷空气影响所致。暴雪过程有不同的影响系统,26日的暴雪天气是850 hPa东北急流、700 hPa西南急流及暖切变和边界层切变线共同作用的结果,28日的暴雪天气则是500 hPa西北冷平流和西南暖平流导致的地面锋生以及700 hPa暖切变共同作用的结果,条件性对称不稳定是28日降雪维持的机理。对于低空切变类暴雪天气,对流层中层湿核的出现与消失对降雪的开始和结束有较好的指示意义;对于回流类暴雪天气,低层回流对降雪起到了冷垫作用,低空东北急流、西南急流的建立使降雪增幅。26日受东路冷空气影响的回流降雪,从形势特征和高低空配置的完整性分析,预报员相对容易预报暴雪的落区和强度。28日在西北路径冷空气影响下产生的暴雪天气是一个预报难点,对这类天气的预报需关注暖湿空气的活动及其维持机制,假相当位温低谷期的开始对降雪的预报有12～24 h的提前量。

山西省夏季降水与赤道东太平洋海温关系初探

利用山西省58个台站1960-2009年有观测记录的50 a夏季降水资料和NCEP/NCAR逐月再分析位势高度场、NOAA逐月海温场资料,研究了山西省旱、涝年大气环流特征差异,并进一步讨论了山西省夏季降水异常与赤道东太平洋(Nino区)海温异常的关系。研究结果表明:山西省夏季降水异常年从前期春季到同期夏季,欧亚中高纬度500 hPa位势高度的大气环流存在异常,尤其是乌拉尔山高压脊、贝加尔湖低槽及西太平洋副热带高压等大尺度环流系统都有明显的变化;850 hPa风场上蒙古气旋南部纬向风的异常,以及我国东部到华北地区经向风(东亚夏季风)的异常,是直接影响山西省夏季降水的重要环流因子;赤道东太平洋秘鲁冷水舌和太平洋东岸暖水舌均是山西省夏季降水的敏感区,Nino区域前期海温异常对山西省夏季降水有显著的影响,即Nino区域前期海温偏低有利于山西省夏季降水偏多。

近50年山西省霜冻特征分析

为了全面认识山西省霜冻天气特征,为农业的精细化区划提供更多参考,利用全省70个地面气象站逐日最低地温资料,采用线性倾向和小波分析等方法,对山西省霜冻特征进行分析。结果表明:(1)山西省初、终霜日及无霜期的空间分布差异明显,最早最晚初霜日相差79天,终霜日相差112天,无霜期相差282天。(2)总体上,山西省初霜日推后,终霜日提前,无霜期延长。20世纪90年代后,初霜日推后的趋势明显加大。初霜日和无霜期的年代际变化存在明显的地域差异,而终霜日不明显。(3)小波分析揭示,山西省初、终霜日以及无霜期均存在多尺度变化特征,但三者存在明显差异,且在不同的时间尺度上,突变点不同。(4)山西省重度霜冻灾害多出现在20世纪60年代和70年代;21世纪以后,出现重度终霜冻灾害的几率增加。因此,采取科学的区划方式,合理调整种植布局,才能有效提高农业产业水平。

基于GIS的山西省暴雪灾害风险区划研究

为了降低暴雪灾害的影响,利用山西省108个县市1980—2012年的年均暴雪日数、≥5 cm的年均积雪深度日数、最大积雪深度等统计量资料,山西省DEM高程资料和地理信息资料,人口密度、人均GDP、耕地面积比、公路密度等社会经济资料,对山西省暴雪的气候特征进行研究,并从暴雪灾害致灾因子的危险性、孕灾环境的敏感性、承灾体的易损性和防灾减灾能力4个因子的风险区划入手,进行了山西省暴雪灾害综合风险区划。研究结果表明:近33年山西暴雪站次序列主要由4年和3年周期变化波动迭加;各月平均暴雪站次数是3月份最多,4月和11月次之;暴雪日数具有自西北向东南逐渐增多的空间分布特征;长治、晋城、阳泉、晋中等地市的暴雪灾害风险等级最高;运城、临汾南部、吕梁北部及大同西南部暴雪灾害的风险等级最低;对综合风险区划等级结果与历史灾情数据比对以及应用近10年山西省暴雪灾害进行检验,表明风险区划结果具有较高的合理性,可为山西暴雪灾害的防御和评估提供科学依据。

基于ALMANAC的山西省冬小麦模拟

为了准确监测山西省冬小麦动态长势和预测产量,使用ALMANAC作物生长模型对山西省洪洞县高、中、低产田的冬小麦产量进行了模拟。收集了模型需要的作物属性、土壤、气象及田间管理措施等众多参数,并根据实际情况对参数进行了调整。结果表明:冬小麦模拟产量的相对误差(RE)为-7.8%~5.7%,叶面积指数的RE为-12.5%~13.6%,水地最大叶面积指数最大;与背景态相比生育期提前,叶面积指数水地变化不大,旱地低较多,温度主要是对生育期的影响,而水分则对叶面积指数产生较大影响。冬小麦的产量和叶面积指数的动态变化能够被ALMANAC模型较好地模拟;而且模型能够模拟不同水分条件下冬小麦的叶面积指数及气候变化对冬小麦影响。

山西省北中部初冬一次暴雪天气诊断分析

为了探讨暴雪天气的成因和机理,为暴雪预报提炼技术指标,利用常规气象观测资料和MICAPS资料,对2015年11月5—7日出现在山西北中部的暴雪天气过程进行了诊断分析。结果表明:(1)暴雪产生在高低纬冷暖气流相互作用的有利背景下,地面倒槽与回流共同作用的形势中,冷空气从高压中分裂南下在东北平原堆积是回流形成的机制;(2)低空、超低空急流的维持和叠置,为暴雪的出现提供了充沛的水汽。水汽通量大值区与低空急流的位置很吻合,水汽通量散度辐合区与暴雪区很吻合,对暴雪落区预报有明显指示意义;(3)回流降雪的开始与辐合上升关系密切,当回流干冷东北风到达山西北部,与低空偏南暖湿急流汇合形成切变线和干线时,降雪开始,此后随着切变线和干线的南下,降雪也逐渐向南扩展。切变线和干线是此次暴雪的抬升触发系统,切变线和干线北侧的东北气流起着冷垫作用,使暖湿气流沿冷垫爬升,促使上升运动加强,促使暴雪产生。

山西省夏季三类典型强降水的集合预报试验

利用我国自主研发的多尺度通用的新一代同化与数值预报系统——GRAPEs模式，通过对4种积云参数化方案的比较，确定集合预报成员，对山西省夏季3类典型强降水过程进行了集合预报试验。试验结果表明：（1）对所模拟的个例，Betts-Miler-Janjic对流调整方案和Kain—Fritsch对流参数化方案优于对流调整方案和郭氏参数化方案；（2）积云参数化方案对降水的影响比边界层参数化方案对降水的影响大，不同个例对2种不同积云参数化方案和3种不同边界层参数化方案的6种组合的反应敏感程度也各不相同；（3）不同集合成员对降水的预报结果各不相同，其预报偏差也各不相同；（4）对于不同的天气系统，不同的方案其预报效果是不同的；（5）通过集合平均，降水预报偏差明显减小，降水预报偏大的情况得到改善，且其24～36h预报效果最好。

山西决策气象服务产品加工制作系统研究

采用Window可视化程序设计方法,运用Access数据库和WinInet、vba、ADO等技术,建立了集气象要素检索分析、决策服务产品和常规业务产品浏览、决策服务产品加工制作、灾情上报、工作记录、系统管理等为一体的决策气象服务产品加工制作系统。2006年以来,系统在日常实时业务中得到了很好的应用,极大地提高了工作效率,在防汛抗旱、防灾减灾等决策气象服务和应急保障服务中发挥了重要作用。

2014年9月中旬山西省连阴雨天气诊断分析

2014年9月10-17日,山西省多地出现入汛以来持续时间最长、强度最大的连阴雨天气。通过环流背景和物理量特征等分析可知,西太平洋副热带高压稳定且位置偏西、偏北是此次连阴雨天气过程的大气环流特征,副热带高压西侧偏南急流为降水区域提供了充足的水汽供应,低层正涡度、辐合,高层负涡度、辐散造成的强烈的上升气流运动是连阴雨期间强降水过程的触发机制。

2012年山西省一次大范围持续大雾天气过程分析

利用自动气象站监测资料和常规气象观测资料，对2012年12月14—16日山西大范围持续性浓雾天气过程从天气背景、气象要素特征和物理机制等方面进行了诊断分析，结果表明：此次浓雾是在高空平直纬向环流和地面河套倒槽稳定的天气背景下形成的。湿度增大（减小）对应能见度下降（上升）；近地层大气逆温结构的建立（消失）与浓雾的发生（消散）关系密切；在雾增浓过程中，高湿条件的维持主要依赖于850hPa水汽的输送及近地面水汽的饱和，近地面弱的辐合与低空的弱辐散。

基于幂律分布的山西省降水变化特征分析

本文利用山西省109个地面气象站1980—2015年5—9月的日降水观测资料，对其在等级分析的基础上探讨了幂律分布的规律，最终得到以下结论：①山西各个地区均存在一个共同特征-幂律尾分布特征，且在不同的降水段幂律尾指数不一样，在一定程度上反映了不同雨型具有不同的气候背景和物理机理；②对于小雨而言，降水量以90年代中期为转折点，北部和中部小雨降水总量减少，西南东南比之前增加；③对于中雨而言，80年代初期，各个地区中雨降水总量减少，80年代初到80年代末中部和西南部降水减少，北部和东南部降水增多；80年代末到90年代中期，东南和中部中雨降水总量减少，西南部降水总量增加，北部降水总量先减后增；90年代中期之后，除北部中雨降水总量减少以外，其他地区降水总量均增加；④小雨段幂指数变化相对于中雨段较小，中雨雨量的变化对总雨量的变化贡献更突出。

山西省代表站不同土层逐旬土壤相对湿度预报模型

以改进本地农业气象服务为目的,使用山西省3个代表站的土壤湿度资料和旬气象资料,根据土壤水分平衡方程,从影响土壤湿度变化的因素出发,分析和筛选了预报因子;应用SPSS统计分析软件,用线性回归方法得到代表站不同土层旬相对湿度的预报模型,经对历史资料回代和2007年各土层进行预报检验,除10cm土层外,相对误差都在30%以下;此方法简单易行,对半干旱半湿润气候区雨养田土壤相对湿度的预报具有一定的参考价值。

海气异常对山西省春季大风年际异常的影响分析

为了充分认识山西省春季大风异常的时空分布特征并揭示其成因,为农业防灾减灾、改善生态环境提供决策依据,利用65个地面气象站1986—2009年逐日风观测资料和海气相关资料,应用经验正交函数分解、合成分析、序列相关分析和奇异值分解等方法,对山西省春季大风日数异常变化及其与海气异常的相关关系进行了分析。结果表明:(1)山西省春季大风日数年际异常主要存在2种不同的空间分布特征,以全区基本一致型为主,且这种分布型式呈现出年际变化特征;此外,还存在偏多、偏少并存的分布特征,且这种分布型式呈现出年代际变化特征。(2)山西省春季大风日数年际异常与中高纬环流形势异常存在显著关系。山西春季大风日数偏多年份,200 hPa、500 hPa和850 hPa高度场中高纬环流形势的异常主要表现为东亚大槽的加深、乌拉尔山脊的加强。山西省春季大风日数与同期春季亚洲西风环流指数、前期冬季北半球极涡强度指数以及前期东亚冬季风指数之间相关性较大。(3)太平洋海温异常主要影响山西春季大风日数的年代际异常,且这种影响具有持续性,而前期冬季太平洋海温场异常对山西省春季大风日数异常的影响比同期春季或前期秋季海温场异常对它的影响更为显著。当赤道太平洋呈PDO暖位相时,山西春季大风日数异常场呈现自东北向西南负正相间的空间分布。

山西省终霜冻变化及其与春季北太平洋海温的SVD分析

利用山西省35个代表站1971—2008年逐年终霜冻资料和美国NCEP/NCAR再分析资料的全球逐月海温格点(2°×2°)资料,采用小波分析、EOF和SVD分解等方法讨论了山西省终霜冻的时空变化特征以及与北太平洋海温的关系。结果表明:山西省终霜冻时空分布不均匀,存在显著的年际和年代际变化特征。山西省终霜冻有提前的趋势。山西省终霜冻异常存在3年、5年、15年的周期;影响终霜冻的春季海温关键区是(20°S～35°N,110～160°E),山西省春霜冻与该关键区春季海温是显著的负相关关系,即春季海温关键区海温异常偏高(低),山西省终霜冻偏早(晚)。

气象精准扶贫工作思考——以山西为例

通过对山西省气象局在广灵县多年扶贫工作的调研,认为要搞好精准扶贫工作,需要气象部门的主动积极参与,找准气象服务与精准扶贫工作的结合点,加强气象为精准扶贫服务能力的建设,将气象服务主动融入到精准扶贫工作中。本文介绍了该贫困区的总体情况,总结了近年来山西省气象局结对扶贫工作的亮点,分析了影响贫困地区脱贫致富的因素,提出了精准扶贫实践给气象部门带来的启示。建议气象服务精准扶贫应从开展贫困群众气象服务需求调研入手、完善气象信息发布渠道、提高气象服务效益、提高贫困人群防灾减灾能力等4个方面开展工作;气象部门应进一步加强基础业务工作,细化气候区划,开展特色气象服务,保持技术人员的稳定和培养,为气象服务精准扶贫的可持续发展提供保障。

太原地区雨滴谱季节分布特征

利用2017年12月-2022年11月太原雨滴谱数据,研究太原地区不同雨强和不同降水类型雨滴谱季节分布特征。结果表明:太原地区四季谱分布均呈单峰结构且均以雨滴直径D<1 mm的小雨滴为主,但对雨强R贡献最大的是D为1~2 mm的雨滴。各季节R<1 mm·h^(-1)的降雨均占比最大,但夏季超过50%雨量来自R≥5 mm·h^(-1)雨滴的贡献;R<2 mm·h^(-1)时,冬季大雨滴浓度更高,而小雨滴浓度相对较低;R≥5 mm·h^(-1)时,夏季雨滴浓度更高。四季均以层状云降水为主,标准化截距参数lgNw和质量加权直径D_(m)差异较小;对流云降水多发生在夏季且更接近海洋性对流,春、秋季既非大陆性也非海洋性对流。采用最小二乘法得到形状因子与斜率参数的μ-λ、降水动能以及反射率因子与雨强的Z-R关系曲线,其中μ-λ季节变化小,但地域性差异显著;幂函数和二项式函数分别对于降水动能参数关系E_(t)-R和E_(d)-D_(m)拟合效果更优;Z-R关系系数与指数成反比,对于层状云降水,春、秋季经典关系均高估降雨,冬、夏季存在经典关系由高估转为低估的情况;对于对流云降水,夏、秋季经典关系略高估降雨。

基于超越对数生产函数的气象条件变化对京津冀地区行业产出的影响研究

全球气候变化对经济系统及其各个部门产生了重要影响,定量辨识气象条件变化对经济系统的影响是研究经济系统适应气候变化的迫切需要。利用京津冀地区工业、建筑业等五个行业的生产总值、资本存量等经济数据和气象数据,采用超越对数生产函数探究京津冀地区气象条件变化对行业产出的影响,定量揭示不同行业对气象条件变化的敏感性。结果表明,采暖度日(每增加1%)对建筑业、交通运输仓储邮政业、工业、批发零售业以及农业的边际产出弹性分别为-0.1501%、0.6197%、0.9309%、0.4473%以及-0.7311%,降温度日(每增加1%)对五个经济部门的边际产出弹性分别为0.0274%、-0.0208%、-0.0709%、-0.1028%以及0.0282%,降水距平百分率对五个部门的边际影响分别为-0.1643%、-0.1365%、-0.0005%、-0.0407%以及0.0407%。气候变暖对经济系统的负面影响逐渐增强,特别是对工业、交通运输仓储邮政业和批发零售业的影响更大,短期来看对建筑业和农业有利;降水对除农业以外的其他部门都为负面影响,对建筑业和交通运输业的负面影响最大。研究结果对探究气候变化对社会经济的影响规律,增强社会经济对气候变化的适应能力具有一定的参考意义。

山西复杂地形下CMA-MESO3km系统降水预报检验及订正

现有的降水预报后处理方法多倾向于对整个区域开展日降水量统一订正,忽视了降水偏差的区域差异,且无法满足精细化预报业务需求。在综合评估中国气象局区域中尺度天气数值预报系统CMA-MESO 3 km(China Meteorological Administration Mesoscale Model at 3 km resolution)在2020年山西汛期降水预报偏差的基础上,基于频率匹配方法,对小时降水预报开展分时段、分区域订正试验,并对订正结果进行了多角度检验分析。结果表明:(1)模式对山西日降水预报空报突出,其中盆地降水预报量级明显偏大。(2)不同区域、不同时段小时降水预报偏差不同,其中弱降水在白天低海拔地区预报偏多,夜间高海拔地区预报偏少。(3)分区域、分时段频率匹配订正后,日累计降水平均误差较订正前降低76.8%,强降水过度预报问题显著改善。(4)通过降低过度预报的降水频率和强度,降水量峰值提前、上午峰值虚报等问题得以解决,可更好再现降水日变化特征。(5)订正后有效改善了模式降水预报的地形分布特征,主要体现在强度预报改进上,但对模式降水预报频率的地形分布偏差调整有限。