低温和土壤偏干对玉米发芽的影响试验研究

以玉米品种‘郑单958’、‘吉单50’、‘利民33’和‘先玉335’为试验材料,研究低温过程和土壤偏干对玉米发芽的影响。利用人工气候室结合土壤相对湿度调控,对4种品种试验样本发芽过程进行低温和土壤水分不足胁迫试验。结果表明:与温度适宜条件相比,当平均气温低于10℃且超过5 d,土壤偏干相对湿度在50%~60%时,4个品种发芽天数延长3~9 d。试验数据表明低温对玉米开始发芽及达到100%发芽率的不利影响强于土壤轻度偏干;低温过程和土壤偏干并发对玉米发芽的影响比低温或缺墒单一灾害更为严重。低温和土壤偏干对不同玉米品种影响有一定差异,在抗低温性状上,‘先玉335’>‘郑单958’>‘利民33’>‘吉单50’;在抗旱性状上,‘先玉335’>‘郑单958’、‘利民33’>‘吉单50’;在抗低温和干旱耦合影响的性状上,‘郑单958’>‘先玉335’>‘利民33’>‘吉单50’。

Fitch风电场参数化方案入流风速的校正及效果检验

风电场的尾流会影响大气边界层的动量和湍流通量,进而影响局地气候和环境。包含风电场参数化的中尺度数值模式是研究风电场对气候和环境影响的有力工具。本研究将高分辨率的大涡模拟(Large Eddy Simulation, LES)结果作为“真值”,评估了WRF中尺度模式中的Fitch风电场参数化方案在风机区和尾流区的风速和湍流动能廓线,提出了校正网格入流风速的方法。该方法考虑网格等效推力造成的阻塞效应,并利用经典动量理论推导出的关系式对网格入流风速进行订正,使其更接近自由入流风速。结果显示,原始Fitch风电场参数化方案给出的网格入流风速和大涡模拟结果的差距明显,且受模式水平分辨率的影响较大。在不同的水平分辨率下(1000 m、 500 m和250 m),校正了网格入流风速的Fitch-new风电场参数化方案给出的网格入流风速与自由入流风速的相对误差绝对值都<1%,得到的空间平均推力和输出功率与大涡模拟结果一致。Fitch-new参数化方案改进了风电场尾流区风速亏损的模拟,尤其是对高分辨率下风机网格的风速亏损,模拟的风电场尾流区湍流动能的增加量和垂直分布虽然比原始Fitch方案有所改进,但仍存在一定问题,需进一步研究。

池州地区冬季固态降水相态判别指标研究

采用池州站地面气象观测资料,遴选出20032019年冬半年固态降水过程。根据T-mode主成分分析(TPCA)法,将冬半年环流形势分为一槽一脊型(Ⅰ型)、纬向波动型(Ⅱ型)和两槽一脊型(Ⅲ型)。其中,Ⅰ型的占比最多(45.2%),Ⅱ型的次之(28.8%),Ⅲ型的占比最少(25.9%)。池州地区固态降水主要受中路冷空气影响。统计固态降水过程中的4种降水相态:雨、雨夹雪、雪、直接降雪,共得到降雨样本43个,雨夹雪样本54个,降雪样本39个,直接降雪样本52个,分别统计其出现时间;再根据箱线图法,使用ERA5资料中的高空各层温度、0℃高度、厚度层结,以及气象观测站的地面温度等进行分析,得出判别指标,并进行检验。结果表明:t_(1000hPa)<0℃、t_(925hPa)<-3℃、t_(850hPa)<-3℃且t_(2m)<0.8℃时会出现雨转雪;t_(1000hPa)<-1.3℃和t_(850hPa)<-5.7℃时为直接降雪;中低层普遍存在逆温;0℃层高度<260 m时基本为纯雪,0℃层高度>266 m为雨;H_(700-850hPa)雨雪转换临界值为154 dagpm,153 dagpm以下为直接降雪,H_(850-1000hPa)<129 dagpm为纯雪,128 dagpm以下时为直接降雪;雨夹雪判别指标不明,其中地面气温效果相对较好。

Analysis on Echo Characteristics of Weather Radar of One Hailstorm Process in the First Division

Based on weather radar observation data,development and evolution characteristics of radar intensity echoes PPI and RHI of one ha shooting weather process in the Fifth Regiment of the First Division on May 24,2011 were analyzed. The results showed that local thermal forcin effect was obvious. The Fifth Regiment is close to mountain region,and the supplement of downward cold air from the mountain region was th most direct,and the supplement efficiency was the highest,which was main cause for the hail shooting generated by local severe convective weath er in west area of south Xinjiang. In the hail weather development process,vault( weak echo zone),front suspending echo and echo wall of supe cell on radar echo showed that airflow activity was strong in windstorm,which had an important indication significance for discrimination of ha cloud. The research could provide reference basis for conducting artificial hail suppression and proximity prediction of severe convective weather i reclamation area in the future,and had certain indication significance and better application value.

基于动态背景场沙尘覆盖度指数的Himawari-8沙尘判识及强度估算方法

针对沙尘遥感监测开展的研究很多,但对于一些强度较弱的沙尘,在不同地表状态下呈现的复杂状况,传统方法识别效果较差。采用Himawari-8卫星数据,提出一种针对性的识别方法,基于动态亮温差底图引入了沙尘覆盖度指数(fractional dust cover index,FDCI)。该指数在一个较确定范围内对不同强度沙尘都可进行有效判识,并能提升弱沙尘识别效果。在此基础上构建了基于指数判识结果的沙尘强度指数(enhanced dust intensity index,EDII)估算方法。文中列举了4次沙尘过程的判识结果,并结合地面观测数据进行了验证。其中对2017年5月3日沙尘强度的地面验证表明,位于观测区的27个站中有22个站的地面观测沙尘强度与估算结果一致。对于各种地表及强度条件下的沙尘监测,该方法是对分裂窗亮温差法的有效改进。

日尺度下水热因子变化对青藏高原高寒草原生产力的影响特征

温度和降水变化显著影响高寒生态系统植被生长和系统功能。草地生产力作为草地系统功能强弱的重要体现,对气候变化,特别是温度和降水变化十分敏感。探究高寒草原生产力如何响应气候变化,对预测未来气候变化情景下高寒草地系统功能变化意义重大。前期研究大都从年或季节尺度探究气候变化对草地生产力的影响特征,缺乏更精细时间尺度的关联分析。本研究基于1997—2020年青藏高原高寒草原长期植被观测数据及相应气候资料,应用简单线性回归及偏最小二乘回归法(Partial Least Squares regression,PLS)探究了研究区草地地上净初级生产力对日尺度温度和降水变化响应特征。结果表明:(1)近24 a来研究区年平均气温和降水量分别以0.03℃/a和4.36 mm/a的速率显著升高;(2)近24 a来研究区草地生产力显著升高(增幅为5.24 g m^(-2)a^(-1)),且与年平均温度和降水量呈显著正相关关系;(3)日尺度分析表明,不同阶段温度和降水变化对草地生产力的影响不同,其中5—8月和9—10月的温度及5—7月和9—11月的降水是影响研究区草地生产力的气候因子关键作用期,尤以生长季温度(5—8月)和降水(5—7月)变化影响更高,这表明生长季气候变化是该高寒草地生产力变化的主要驱动因素。总之,本研究指出近24 a生长季温度和降水量显著增加对高寒草原生产力具有重要促进作用,这意味着青藏高原暖湿化对高寒草原生态系统功能(草地生产力)影响不仅依赖于温度和降水变化的幅度,同时亦与温度和降水变化的方向和是否同步密切相关。

1984-2020年青藏高原感热通量长期变化趋势分析

感热通量作为表征青藏高原热力作用的主要物理量之一,受地表温度、气温、热交换系数以及风速影响,但在不同热交换系数计算方法下,得到的青藏高原感热通量值的大小存在一定差异,针对该现象,本文使用青藏高原89个站点常规气象观测资料计算分析了近40年高原感热通量变化特征。利用5个通量站感热通量观测资料对不同热交换系数算法得到的感热通量进行验证表明,用陈万隆和翁笃鸣(1984)(CH-CW)方案计算的感热通量与通量观测结果的偏差最小。利用该方法计算了青藏高原感热通量长期变化趋势,并用PLFIM分段线性拟合模型对感热通量的长期变化特征及其成因进行了分析。结果表明:青藏高原年均感热通量在1999年和2009年发生转折,1984-1999年感热通量逐年减弱,1999-2009年感热通量逐年显著增强,2009-2020年感热通量为弱的下降趋势。夏季感热通量转折年份分别为2000年和2010年,其他季节感热通量转折年份与年均感热通量转折年份相同。春季、夏季和秋季不同时期感热通量的变化趋势与年变化趋势一致,都表现为“减弱-增强-减弱”特征,冬季感热通量在2009-2020年仍为增强,但与1999-2009年相比,增强趋势有所减弱。归因分析结果表明,1984-1999年,年均感热通量的减弱主要归因于风速的减小;1999-2009年年均感热通量的增加主要以地表温度显著增加造成的地气温差增加的正贡献为主,风速的弱上升贡献次之;2009-2020年风速显著增加导致热交换系数减小,气温增温率大于地表温度增温率,导致地气温差减小,该时期年均感热通量的减弱主要以地气温差的负贡献为主,热交换系数变化的负贡献次之。

可见光/红外全天空成像仪和云雷达联合反演云高

为解决大部分设备无法单独获取全天空云底高度的问题,基于中国气象局大气探测基地可见光/红外天空成像仪和毫米波云雷达2019年6月的灰度值与云底高度数据,利用辐射传输模式计算地面8~14μm波段向下红外辐射随天顶角的变化关系,并根据红外波段测得的天顶云底灰度值与非天顶位置的天顶角余弦灰度值之间的线性关系,从而反演得到全天空云底高度。结果表明:(1)相比于全天无云的情形,在一天的相同时间时,全天有云时的天顶灰度值较高。(2)当云底高度为2000 m以上且云层较厚时,云底高与红外模块所测灰度值的相关性明显好于云层较薄的低云。(3)2019年8月12日的个例验证结果显示,反演云高与通过云雷达测得的实际云高相关系数为0.956,而与取天顶附近约30°天顶角得到的云高相关系数为0.9508。

未来不同气候情景下全球草地生态系统及净初级生产力时空动态分析

为揭示未来气候变化对草地生态系统的影响及其响应,本研究基于4种未来气候情景(包括SSP126,SSP245,SSP370和SSP585)数据,利用改进的综合顺序分类法和分段模型评估了2020—2100年全球草地生态系统及其净初级生产力(Net primary productivity,NPP)的时空格局及动态演变趋势。结果表明,在4个气候情景中,全球年均温和年降水量均将呈现整体上升的趋势。在SSP126和SSP245情景中,全球草地面积将下降,预计到2090 s将分别下降194.10和178.43万km^(2),主要原因在于冻原与高山草地面积的减少。相比之下,在SSP370和SSP585情景中,全球草地面积将呈现上升的趋势,预计到2090 s将分别上升67.59和136.72万km^(2),热带萨王纳面积增加最多。全球草地NPP在SSP126,SSP245,SSP370和SSP585情景中均将呈现上升趋势,预计到2090将分别上升0.25,1.96,5.78和7.52 Pg DW,其中,热带萨王纳NPP的贡献最大。在全球暖湿化背景下,冻原与高山草地和热带萨王纳更易受气候变化的影响。

基于OSPF与BFD的气象内网设计研究与应用

针对传统的地市级气象网络设计模式中存在气象数据传输延迟高、主备路由器切换速度慢等缺陷,本文提出了一种基于OSPF与BFD协议组网模型,详细分析了改造后的网络模型工作原理、工作过程,通过对网络模型软件模拟,并对网络路由设备端口抓取OSPF与BFD数据报文、主与备路由器切换时延数据,对实验数据进行分析比对表明新设计网络模式性能均高于传统网络模式,具有一定的应用推广价值。

基于闪电监测数据的台站雷暴日统计检验及其演变特征研究

为研究雷电资料延续性及其气候演变特征,建立了基于闪电监测资料的台站雷电日计算模型。分别选取时段为1982-2013年的人工观测雷暴日和2011-2021年的闪电定位仪监测雷电日资料,结合T检验和F检验结果判断出与人工观测最优匹配的闪电定位仪监测半径范围,在此基础上,采用惩罚最大F检验(PMFT)法对福建省66个台站雷暴日资料做连续性检验且对比不同监测半径下PMFT检验值的通过率和观测与监测的均方差进而得到闪电定位仪的最优匹配监测半径。以最优匹配监测半径为基准采用EOF经验正交函数法(Empirical Orthogonal Function,EOF)和9点平滑系数分析福建省1982-2021年近40年雷电日时空演变特征及影响雷暴活动因素。结果表明:(1)基于闪电监测资料的台站雷电日与人工观测雷暴日相匹配监测半径范围为12~20 km内,全省66个台站雷电日连续性检验通过率(未通过率)为80.30%(19.70%);(2)福建省近40年雷电日空间分布不均匀,呈现西南部雷暴活动强而东部沿海岸雷暴活动弱特征,EOF前三个模态的空间型分别为“全省反相位”、“东北-西南地区反相位”、“内陆沿海地区反相位”,其中第一模态的方差贡献率为55%,作为EOF分解的主要模态对应时间系数的9点平滑曲线反映出福建省中西部和南部在1998年前和2016年之后雷电活动频繁,在此时段期间雷电活动较少;(3)ENSO对福建省雷暴活动规律有一定的影响,其中ENSO、厄尔尼诺、拉尼娜和福建省连续性雷电日的超前滞后相关系数分别是43.80%、55.22%、14.21%。综上所述,通过检验分析得到半径12 km可作为福建省人工观测雷暴日资料与闪电定位监测资料衔接的台站参考半径,解决福建省闪电资料延续性的问题。研究雷电活动规律对于提升雷电灾害防御能力有重要意义。对比研究几类气候事件,厄尔尼诺对福建省雷暴活动规律影响较大,将其考虑作为影响福建省雷电活动规律重要因子之一。

基于CTEI热环境评价指数的天气雷达发射机系统优化研究

基于雷达机房现有热环境与制冷模式存在的问题以及弊端,通过发射机热平衡公式和CTEI指数得出:增加两台针对发射机进风通道的空调,降低了热平衡公式Tin的数值;更换更大功率的低噪声轴流式风机SFG3.5-2型,将风机排风风速hc提升了三倍;缩短排风管长度以提高热量排出雷达机房的效率;增加排风管面积,增大热平衡公式中的参数A0。在满足机房理想环境温度标准的同时,达到了节省雷达机房的电力消耗、降低PUE值的目的。

西安市高陵区重污染天气大气颗粒物输送路径及潜在源分析

基于2018-2021年空气质量监测数据、常规气象观测数据,对西安市高陵区大气污染特征进行分析,并利用HYSPLIT后向轨迹模式、聚类分析法、潜在源贡献分析法和浓度权重分析法,对高陵区不同天气形势下重污染天气的PM_(2.5)主要传输路径、轨迹污染特征及其潜在源区分布和贡献开展研究。结果表明:(1)2018-2021年高陵区空气污染以轻度污染为主,约占污染天气的65.4%。重污染天气主要出现在11月-次年2月,整体上重污染日数呈现下降趋势。(2)近4年重污染期间首要污染物为PM_(2.5)的天数为86天,占比高达87.8%。重污染期间PM_(2.5)平均质量浓度为201.5μg/m^(3),高出二级标准浓度1.5倍以上。(3)首要污染物为PM_(2.5)的重污染过程期间,地面气压形势场主要分为4类:高压控制型出现的重污染天数最多,占比50.0%;其次为均压场型的,出现次数占比29.0%;低压倒槽型出现次数占比16.3%;高压后部型出现次数最少,占比4.7%。其中,低压倒槽型重污染期间PM_(2.5)质量浓度均值最高,为225.0μg/m^(3)。(4)后向气流轨迹聚类分析结果表明,西北方向的远距离传输和高空传输对高陵区PM_(2.5)的质量浓度影响较小,而中短距离传输和低层传输对高陵区PM_(2.5)浓度影响较大。来自西安市区和高陵区周边城市(咸阳、渭南、铜川三市)的短距离输送及河南西部的中长距离输送占比较大,临近人口密集区域的短距离输送是影响高陵区PM_(2.5)污染的主要因素。

北疆早熟机采棉不同品种区域试验

为了早熟机采棉花品种和品系优良品质的传承,在北疆10个地区选取12个早熟机采棉品种进行区域试验。结果表明,12个品种出苗-吐絮期平均121.1~125.2 d,标准偏差±1.5 d,早熟属性明显;10个试验区棉花全生育期113.9~141.7 d,标准偏差±8.1 d。吐絮期整齐度B10表现最佳;B07籽棉产量最高,比B00(CK)增产4.8%;B09皮棉与霜前皮棉优于其他品种,比B00分别增产10.0%和9.7%;品种间皮棉产量经方差分析及t检验达到极显著水平。皮棉产量排名为B09>B06>B05>B10>B03>B07>B08>B11>B00>B04>B02>B01。与B00相比,B05、B06在10个试验区中全部增产,其余10个品种在不同区域的产量有增有减。纤维品质检测综合评比,B04和B00为优质棉Ⅰ型标准,B02、B11、B05、B10、B06、B08、B09、B01和B03为普通优质Ⅱ型标准;B07为品质Ⅲ型标准。区域试验结果表明,B09、B06和B05品种可在北疆地区推广栽培。

“21世纪海上丝绸之路”之4个主要东盟国家人文环境风险评估

在"21世纪海上丝绸之路"重大战略设想提出的背景下,针对东盟国家在海上丝绸之路中的重要性及其因社会制度、发展水平等导致的人文环境的不确定性,开展了菲律宾、马来西亚、新加坡、印度尼西亚等4个东盟国家人文环境风险分析,引入了云模型的理论方法,针对4个东盟国家的4类主要的人文环境风险——国家政局、经济状况、军事实力、政治结盟及其综合人文环境风险进行了定量化评估。研究结果表明,4个评估目标国家综合人文环境风险并不高,但个别国家的某一类或几类人文环境风险偏高,值得针对性的给予关注。

2018年常州一次罕见持续性雾-霾天气分析

利用常规气象观测资料、探空资料、污染物浓度及AQI资料、NCEP再分析资料等,对2018年11月24日至12月3日夜间常州持续11 d的强浓雾和严重霾天气过程进行了分析。结果表明:(1)此次雾-霾过程持续时间长、范围广、强度大、污染重。(2)中纬度地区高层持续纬向环流控制、中低层暖脊稳定存在,地面持续受均压场或弱倒槽顶部、弱冷锋前部影响,是这次持续性雾-霾过程的重要天气条件。(3)边界层内弱辐散、负涡度及弱的下沉气流是此次雾-霾天气得以长时间维持、发展的动力因子。近地层长时间水汽饱和且维持小风速利于雾-霾的长时间维持。(4)近地面高强度的贴地逆温长时间维持和持续较低的混合层高度是此次雾-霾形成、发展和长时间维持的重要热力条件。雾比霾的平均混合层高度明显偏低且霾等级越高混合层高度越低,混合层高度的变化先于能见度变化,对雾-霾临近预警有较好的指导作用。(5)弱冷空气渗透、风速适当增加、混合层高度的先期快速下降、负净辐射曝辐量绝对值的明显增大是雾爆发性增强的主要原因。

长沙城市化进程对局地气候的影响

利用1961—2010年湖南省长沙及周边郊县共5个气象站的逐日气温、降水和相对湿度观测数据,在对各气象要素资料序列进行均一性检验和订正的基础上,以郊县站作为背景场,系统地分析了长沙城市化不同阶段对城市气候的影响。结果表明:受城市化的影响,近50年长沙市区地面气温及其上升速率远高于郊县的,城市热岛效应明显,热岛效应对市区年平均气温的增温贡献率达30%,且主要出现在20世纪90年代之后,四季中城市化贡献率的最大值出现在夏季,秋季和春季的次之,冬季的最小。50年来长沙市区和郊县年降水量差值序列呈显著增加趋势,长沙城市雨岛效应较为显著,且主要发生在春季和夏季,城市化带来的雨岛效应加速了长沙降水结构两极分化,使城市内涝发生的概率进一步增大。50年来长沙市区和郊县年平均相对湿度及其差值的变化趋势均不显著,就全年平均而言,长沙的城市干岛效应并不明显,但近20年来干岛效应显著增强;分季节来看,近50年干岛效应主要发生在夏季。

2015年南极中山站气象和海冰特征分析

基于中国第31次南极科学考察中山站越冬期间获得的气象和海冰观测资料,结合1989—2014年气候统计值,以及2010—2014年中山站海冰观测数据,比对分析了中山站2015年的气象及海冰特征。气象分析表明:2015年中山站气压偏低,温度偏高;降水天数偏多,相对湿度偏大;风速偏小,大风天数偏少,吹雪天数偏少;同时分析了常规气象要素季节平均的变化趋势。从大气环流的角度初步分析解释了2015年4月、5月、8月、9月和11月降水偏多以及6月、7月风速异常现象。海冰观测表明,2015年中山站附近海冰冻结时间偏晚,海冰厚度较薄,冰表面积雪较厚,中山站附近的海冰厚度变化主要受热力学影响。

基于GIS的台湾青枣在福建引扩种的气候适宜性区划

为合理利用福建气候资源、优化台湾青枣在福建的种植布局,基于GIS开展台湾青枣在福建引扩种的气候适宜性区划。根据台湾青枣的生长气象指标、生命周期和生产管理特点,选取≥10℃年活动积温(∑T≥10℃)、年平均气温(Tavg)、90%保证率年极端最低气温(T90%JDW)、年降水量(R)、年日照时数(S)5个气象因子作为区划指标,构建台湾青枣的气候适宜性区划指标体系;采用专家打分法和层次分析法对区划指标进行权重分析,建立气候适宜指数算法;基于气象要素值、经度、纬度、海拔高度,通过线性回归建立5个区划指标的小网格推算模型;结合小网格推算模型和气候适宜指数算法,开展台湾青枣在福建引扩种的气候适宜性区划;采用前期相关研究成果、青枣种植现状对区划结果的可靠性进行验证。结果表明:台湾青枣的适宜种植区主要分布在泉州市辖区以南的沿海县市和漳州市的部分内陆县市;次适宜区主要分布在福建中部沿海地区及龙岩南部的永定、上杭部分乡镇,该区种植青枣可能遭受寒冻害,应注意低温防护;其余县市为不适宜种植区。区划结果与前期研究成果和青枣种植现状一致。研究结果可为台湾青枣在福建的引种、扩种和种植结构调整提供参考。

基于小波分析的西北区智能网格气温客观预报方法的检验评估

基于中国气象局(China Meterological Administration,CMA)高分辨率数值预报产品、欧洲中期数值预报中心(the European Center for Medium-range Weather Forecast,ECMWF)精细化数值预报产品和国家级地面观测站数据,采用小波分析方法及滑动训练、最优融合等技术对模式误差序列进行时频处理,实现了对模式系统误差和局地误差的订正,发展了西北区智能网格气温客观预报方法(northwest intelligent grid temperature objective prediction method,NWTM)。以2017年3月—2018年2月数据作为训练样本,对2018年3月—2019年1月西北区239个国家基本站进行检验。结果表明:1)NWTM对CMA和ECMWF两种模式产品的气温预报能力有显著的提升;随着预报时效增长,两种模式订正产品的误差增大。2)NWTM对ECMWF西北区最高气温的订正效果要明显优于CMA,但就最低气温而言,NWTM对CMA的订正效果更为显著。其中,就24 h最高气温而言,ECMWF在宁夏的订正效果最好,CMA在青海的订正效果最好;而对于24 h最低气温的预报,CMA在西北4省的订正效果相差不大,ECMWF在陕西的订正效果最好。3)空间误差检验表明:针对最高气温的预报,ECMWF订正产品的订正能力明显优于CMA,特别是在甘肃河西走廊和中东部、陕西北部和南部、宁夏中南部及青海大部。就最低气温的预报而言,ECMWF和CMA对甘肃河东和陕西南部的订正能力较好;ECMWF订正产品在宁夏中南部及青海南部的订正能力高于CMA,而CMA订正产品在陕西中部的订正能力更优。