福建省生态系统碳汇服务功能价值总量估算及其时空演变

基于生态系统模型和多源数据评估2000—2020年福建省生态系统的碳汇价值及总量的时空演变过程,并分析了不同土地利用类型碳汇价值的差异。结果表明,①碳汇价值方面,年平均值为2.09万元/km^(2),并呈显著上升趋势,混合农田的增速最快,高值区位于龙岩市中东部、漳州市北部及泉州和莆田市交界处。②碳汇价值总量方面,年平均值为22.99亿元,呈显著上升趋势,常绿阔叶林的增速最快。建瓯市、尤溪县和漳平市的碳汇价值总量较高。③常绿阔叶林的碳汇价值最高,其次是混交林和常绿针叶林,碳汇价值总量占比排序:常绿阔叶林>有林草地>稀树草地。

福建省植被NDVI演变特征及其对不同时间尺度SPEI的响应

基于2001—2021年福建省植被NDVI及SPEI,通过趋势分析及相关分析法探究福建省植被生长状况时间变化特征及对干旱的响应。结果表明,福建省植被年平均NDVI值呈现出波动上升的发展趋势,年内NDVI月均值波峰集中在7—9月,且夏季>秋季>春季>冬季;不同时间尺度的SPEI反映出福建省的干湿情况,2001—2021年,福建省呈微弱的湿润化趋势;季节尺度上,春季、冬季NDVI与SPEI-01的相关系数分别为-0.560和-0.651(P<0.01),均呈显著负相关,而夏季、秋季NDVI与多时间尺度SPEI的相关系数很小,且不显著;月尺度上,两者的相关性较为复杂,仅当月NDVI与SPEI-01的相关系数-0.181(P<0.01)通过了显著性检验,呈较弱负相关,而滞后1~3个月的相关性均不显著,表明干旱对植被NDVI的影响一般出现在干旱发生的当月。

2022年9月福建邵武边界层臭氧异常升高的气象成因

【目的】为揭示边界层O_(3)异常升高及大气热力、动力条件对其影响的机理。【方法】该文基于多源观测资料,采用天气分型、统计合成和物理量诊断等方法,探究了2022年9月福建邵武(国家级气象探空站、O_(3)探空观测科学试验基地)出现边界层O_(3)异常升高的特征及大气热动力的综合作用。【结果】2022年9月邵武近地层O_(3-8h)异常正距平最高达125.4%;在非光化学时段(21时—次日07时)O_(3-1h)较多年平均值增长137.1%;边界层O_(3)体积混合比(OVMR)明显高于不同季节的平均状态,21日O_(3)探空观测到边界层O_(3)总量为全年同层探空观测的极大值。O_(3)异常升高是副热带高压和3个台风外围下沉气流共同影响的结果,导致全月较30 a气候态平均呈现:太阳辐射偏强、低云量偏少、地面气温升高,相对湿度偏低、降水量偏少,偏北风持续时间长且风速偏大;7日和21日边界层O_(3)总量高值日的气象探空廓线呈现大气层结稳定、空气干燥、湿层薄,同时下沉对流有效位能DCAPE值较高,在200~800 J·kg^(-1)之间,即存在明显的下沉气流;低层主导风为偏东风,风速在4~8 m·s^(-1)之间。【结论】气象要素配置与大气的热力、动力条件一方面有利于O_(3)光化学生成,另一方面有利于上风向高浓度O_(3)水平输送和边界层高浓度O_(3)垂直下沉侵入,而后者是O_(3)异常升高的主要来源。

福建省森林植被NEP时空变化及影响因子分析

不断加剧的气候变化和人类活动增加了区域生态系统碳循环研究的不确定性。净生态系统生产力(NEP)能够定量描述陆地生态系统与大气之间的碳交换量,探究区域生态系统NEP的时空变化及对气象、植被等因子的响应有助于明晰区域生态系统碳收支状况和应对气候变化。基于TEC模型和生态系统呼吸模型评估了福建省森林2000-2020年NEP时空格局,并借助地理探测器和贡献率方法探究了福建省NEP时空变化的主要驱动因子。结果表明:(1)2000-2020年福建省森林多年年均NEP为528 g·m^(-2),呈极显著的增强趋势。空间分布规律为“高值主要分布在福建南部的内陆地区,低值主要分布在中北部和南部沿海地区”,约48.3%的地区NEP呈显著上升趋势,主要分布在福建省的中部偏西南地区,而仅有1.00%的地区呈显著下降趋势;(2)空间分布上,影响福建省森林NEP的空间分异的主要因子为植被、地形和气象要素。归一化植被指数对森林NEP空间分布的影响最大,是影响福建省森林NEP空间分异的主要驱动因子,其次是地形和太阳辐射,高程的最适区间为891-1 491 m,而辐射的最适区间为128-130 W·m^(-2)。与单因子相比,双因子间的相互作用均增强了对NEP空间分布的影响,其中归一化植被指数与太阳辐射的交互作用对NEP解释力最强;(3)时间变化上,气候与植被因子综合解释了福建省森林NEP年际变化的46.7%,其中归一化植被指数的升高是NEP多年变化的主导因素,而气象因子的变化均对NEP的上升趋势起到了负抑制作用,这说明在“双碳”建设时需要有效提高植被对气候变化的适应能力。

基于MODIS遥感数据的福建植被生产力时空分布与干旱响应分析

全球升温导致干旱发生的范围和强度增加,但干旱对生态系统碳循环的影响还不明确。基于MODIS遥感数据,采用Sen趋势分析及Mann-Kendall检验、Pearson相关性分析等方法,通过干旱对植被生产力标准化异常的影响等信号,分析了2001-2021年福建省植被总初级生产力(Gross Primary Productivity,GPP)、净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)的时空变化特征与干旱对其的影响及累积/滞后效应。结果表明,1)空间上,福建省植被GPP、NPP多年平均空间分布均呈现“东南高,西北低”的特征,区域平均差异分别为37.4%、65.1%;近21年以来,有近80.8%的区域GPP呈现增长趋势,主要分布在福建省南部、东南部少部分地区,主要指被类型为农田,多为热带经济水果种植的集中区域;另外,超过59.7%的区域NPP呈现下降趋势,主要出现在福建省中部及内陆山区的常绿阔叶林地和稀树草原。2)时间上,植被GPP年际波动明显,总体呈现弱增长趋势[4.86 g∙m^(−2)∙a^(−2)(以C计,下同),p=0.130],空间上,6.7%的区域年增速显著超过15 g∙m^(−2)∙a^(−2);而NPP年际变化总体呈现弱下降趋势(−1.05 g∙m^(−2)∙a^(−2),p=0.396),4.9%的区域年降速显著超过6 g∙m^(−2)∙a^(−2)。3)研究时段内福建省出现的干旱过程主要以中等干旱为主(52.5%),其次是轻旱(34.0%)。植被GPP、NPP年标准化异常指数与干旱指数(SPEI)存在显著的负相关关系,相关系数分别为−0.624(p=0.002)、−0.531(p=0.013),说明旱情越严重的年份GPP、NPP越高,而旱情较轻或无旱的年份GPP、NPP较低。干旱对GPP最明显的影响主要发生在干旱当月,累积/滞后效应时间较短;干旱事件对GPP的影响是“先增-后缓-再减”,干旱发生初期GPP呈增加趋势,而随着干旱的持续发展,GPP的增加幅度明显减弱,甚至出现负效果。

观测系统模拟试验(OSSE)及其在海洋气象中的应用

与陆地相比,广阔的海洋上常规气象观测相对稀疏,且海上观测成本较高,制约了海洋气象学科的发展。如何利用有限的资源,合理选择观测种类并进行观测布局,以提高海洋气象监测能力和预报准确度,是海洋气象学的重要研究内容之一。目标观测的方法可以识别敏感区,主要用于区域高影响天气的研究中。观测系统模拟试验(OSSE)采用模式模拟的观测,能显著节省观测成本,并且可用于全球和区域的观测布局策略研究。本文对OSSE进行了详细介绍,总结了近年来国内外在OSSE上取得的进展,并对未来的发展方向进行了展望,重点论述三个方面:OSSE的验证、校正方法及之前的使用误区;在海洋气象方向有较大发展潜力的新观测手段和观测策略的评估;耦合OSSE的发展和强耦合同化技术为OSSE研究带来的新机遇。

全球海洋气象导航业务和技术研究进展

海洋气象导航是指为船舶从确定的出发点到目标点之间的海上航行规划出最佳航线的过程。该过程需根据船舶航行任务设定优化目标,如时间最优化或能效最大化等,结合船舶航行所在海域的特性、气象预报数据、船舶性能、技术条件和航行要求等约束条件,为船舶规划从出发点到目标点间安全、省时、节能和经济的航线,实现航行的最佳效果。本文对近年来国内外海洋气象导航业务及航线规划技术进行调研,综合考虑了海洋水文气象要素和海上灾害性天气对船舶航线的影响,以及在航线规划中规避风险的关键技术,分析了国内外关于航线规划优选方法的研究现状,并对存在的问题进行探讨,对未来进行展望。

苏沪城市群区域出梅后期对流初生客观识别方法及其时空分布特征

研发了一套利用天气雷达观测资料对流初生(CI)客观识别算法。该算法定义“对流块”为雷达反射率因子达到35 dBz的连续强回波区域,如果某一对流块的前30 min、周边一定范围内没有任何对流块,且它维持超过20 min,则该对流块被识别为CI。将这套CI客观识别算法应用于苏-沪城市群区域出梅后期(从梅雨季结束到8月底,且排除热带气旋影响)CI识别,构建了该地区2019—2022年出梅后期高时、空分辨率(10 min、1 km)CI数据库,通过个例和统计研究,分析了CI识别结果对算法中两个参数的敏感性。判断对流回波是否为首次出现,当区域半径(R)设为10 km时,对流块最小面积设为4 km^(2)(Test1)或2 km^(2)(Test2)对CI识别结果的影响不大,两个试验都能识别出CI连续发生和相邻发生的复杂情况,Test1能够识别出Test2的83%CI事件,二者识别出的CI日数、逐日CI数、CI高频区分布、CI频次日变化等统计特征基本一致;当R设为30 km、对流块最小面积为4 km^(2)(Test3)时,仅能识别出Test1的36%CI事件,其识别的CI数目不足,导致CI发生频次的空间分布和日变化的分析结果明显不同于Test1和Test2。识别结果表明,分析区域内有CI发生频次较高的3个子区域:沿长江的“上海—苏锡常—南京”城市带、从南通北部到黄海近海、分析区域西南侧的天目山系部分区域,CI频次日变化呈现午间(11—14时,北京时)主峰特征。

西北太平洋热带气旋频次的延伸期动力-统计预报方法和评估

介绍了西北太平洋热带气旋(TC)频次的延伸期预报方法,比较了新构建的动力-统计和统计预报模型的预测技巧,并探讨了预报误差来源及改进方向。动力-统计预报模型是基于动力模式预测的热带季节内振荡(ISO)信号及ISO-TC生成的同期统计关系来进行预报;统计预报模型则是基于TC生成的前兆ISO信号建模预报。预报评估结果显示,动力-统计混合预报模型的预报技巧高于统计预报模型,原因在于影响TC次季节变化的前兆信号并不稳定,且随着预报超前时间迅速消散,无法提供有效且稳定的可预报源;相反地,TC生成与同期的ISO背景场显著相关,动力模式对ISO(预报因子)有较好的预报能力,因此动力-统计相结合的预报方法为TC延伸期预报提供了有效途径。虽然目前动力-统计预报模型的预报技巧可达5~6周,但仍有进一步改进和提高的空间。通过对不同类型TC预报技巧检验和误差分析,研究认为年际和年代际背景场对ISO调控TC活动的影响不可忽略,且热带外ISO信号(如罗斯贝波破碎和西风急流强度等)对TC频次和轨迹也有显著影响,这些因子为TC延伸期预报提供了潜在可预报源。

福州市PM_(2.5)气候特征与冬春季气象条件影响分析

基于2014—2023年福州市ρ(PM_(2.5))、常规气象观测资料及ONI指数,采用标准化处理、回归分析、天气分型等方法,探讨了ρ(PM_(2.5))变化与ENSO之间的关系,解释了与ENSO相关的气象要素对ρ(PM_(2.5))异常变化的影响,分析了冬季、春季不同天气形势下气象条件对ρ(PM_(2.5))变化的贡献率。结果表明,2014—2023年福州市ρ(PM_(2.5))呈明显下降趋势,ρ(PM_(2.5))与ENSO在滞后1 m时相关系数达最大值(0.3996),二者呈明显正相关;总体上厄尔尼诺年ρ(PM_(2.5))高于拉尼娜年,厄尔尼诺期间冬季、春季的降水负异常与风速正异常易导致ρ(PM_(2.5))升高,拉尼娜期间冬季、春季的气温负异常与降水正异常易导致ρ(PM_(2.5))降低;不同天气型下气象条件对ρ(PM_(2.5))日均值超50μg/m^(3)的影响不同,春季高压底部天气型贡献率最大,冬季高压后部天气型贡献率最大。