气象与环境科学杂志 统计源期刊

气象与环境科学 2014年第03期杂志 文档列表

气象与环境科学杂志研究论文

郑州地区3次冷涡型强对流天气对比分析1-7

摘要：对2004年6月中下旬郑州地区3次比较典型的强对流天气的高低空形势、物理量场及雷达资料的对比分析结果表明：1）500hPa冷涡的位置在42。N以南，郑州上游有较强冷平流侵入，并且700hPa和850hPa也有对应低值系统存在，是郑州地区强对流天气发生发展的大尺度环流背景。2）地面中尺度辐合线的存在是强对流天气的主要触发机制。3）动力因子的差异造成了不同类型的强对流天气。4）雷暴云中强下沉冷空气在近地层强烈辐散能够引起地面大风。5）水汽因子的差异决定了雷雨能否发生。上下层均为干冷空气时一般仅伴有大风天气；低层暖湿、中高层干冷时能增加大气的对流性不稳定，有利于强降水和局地冰雹的产生。

镇江雷暴气候特征及天气学预报方法分析8-13

摘要：雷暴是严重的气象灾害之一，给人民生命财产带来严重影响。雷暴的发生发展地域性强，因此加强镇江本地雷暴特征的研究和预警工作十分必要。利用镇江市1959--2010年的雷暴气候资料，通过气候倾向率、小波分析等统计方法，对其周期性、时空分布特征及年（代）际、季节变化特征等进行了分析，得出以下结论：1）镇江市雷暴呈现出市区少、周边地区多的特点，其中句容雷暴发生频率最多且持续时间长。2）镇江市平均雷暴日数存在4a、6a、10～12a左右、准20a的长周期振荡信号。从长周期分析，镇江市近几年的年平均雷暴日数处于偏多周期时段。3）年平均雷暴日数距平，20世纪60年代、70年代、21世纪的00年代是正距平，特别是2006--2010年连续5a的平均雷暴日数都大于气候值，是雷暴频发时期；80年代、90年代为负距平。1963年的雷暴日数最多，有53．3天；1979年的最少，为15天。通过对1999--2008年镇江市地面观测资料的194个雷暴天气过程个例进行统计分析，对影响镇江市的雷暴天气系统进行了分型，在此基础上提出了预报镇江市雷暴天气的思路，为开展雷暴预报预警业务提供理论依据。

河南省一次致灾强对流天气的中尺度分析14-20

摘要：利用常规观测资料、中尺度分析产品和雷达资料对2013年8月1日凌晨发生在河南省西部、北部的一次致灾强对流天气过程进行分析。结果表明：这次强对流是在上千冷下暖湿的不稳定大气层结条件下产生的，较大的垂直风切变出现在强对流发生后，可能与强对流天气产生时间较晚有关；地面辐合线是这次强对流产生的触发机制，强对流发生在地面等温线和等露点线的密集区内。云图亮温的低值中心对应地面的强雨区。1日凌晨，对流回波东移加强，先后形成的两条弓形回波，均存在明显的低层弱回波区和中高层的悬垂回波结构，大风发生在弓形带状回波后侧；对流回波带低层有很强的西南风急流，使得强对流回波形成弓形带状回波；强回波带的前沿速度场上，有中尺度辐合线、辐合区、逆风区存在，它们的出现和维持是产生局地强降水的一个有用指标，中尺度系统的存在是强对流风暴产生、维持、发展的必要条件；较大垂直液态含水量的维持为产生强降水提供了有利条件，垂直液态含水量的增减，预示着地面强对流天气的开始和减弱。

基于高光谱大气红外探测器模拟亮温的稳健变分反演研究21-26

摘要：经典变分反演法是基于观测误差服从高斯分布的假定，对偏离均值较大的离群值较敏感。当实际观测数据包含离群值观测误差呈现非高斯分布时，如果采用经典反演法进行变分反演就会产生大的偏差，甚至导致变分反演的失败。使用经典变分反演法首先需要进行质量控制，剔除所谓的离群值，但有相当部分的离群值包含了一些亮点，如天气现象。如果对其“视而不见”，则对很多重要的信息就无法把握。基于此，研究采用稳健变分反演的思想同化这些离群值，主要思想是把M-估计法（L2、Huber、Fair和Cauchy一估计）的权重函数耦合到经典变分反演中，在每次变分反演极小化迭代过程中重新估计观测项对经典变分反演目标泛函的贡献率。采用高光谱大气红外探测器（AtmosphericInfraRedSounder，AIRS）的通道模拟亮温进行理想试验，结果表明：采用Huber一估计进行稳健变分反演对温度和湿度反演具有较好的效果；采用Cauchy-估计得到的效果反而更差，这是由Cauchy等分布函数固有的缺陷所决定的。因此，稳健变分反演观测误差非高斯分布是可行的，但依赖M-估计法权重函数的选取。

1961--2012年河南省夏季降水时空及环流特征27-33

摘要：根据1961--2012年河南省111个气象观测站逐日降水资料，采用经验正交函数分解、小波分析等方法，研究了近52a河南省夏季降水的时空分布及环流特征。结果表明，河南夏季降水呈现从东南向西北减少的空间分布，淮河沿线为降水最多的区域，豫西和豫西北太行山一线为降水偏少区。全省夏季降水以全省偏多或偏少一致性为主，此外，还呈现南北反相、东西反相的分布特征。夏季降水存在多时间尺度的周期特征分布：在年代际变化尺度上，降水存在22a左右的周期，且在1977年后信号较强；年际变化尺度上以7a周期为主。在降水偏多年，中高纬存在一个东高西低的环流形势，有利于冷空气南下；低层有气旋式环流，高层有明显的东风环流，有利于水汽的聚集。在降水偏少年，环流形势相反，不利于夏季降水。

郑州市夏玉米生长季土壤水分变化特征分析34-39

摘要：利用线性趋势估计、Mann—Kendall检验等方法对1981—2010年郑州市夏玉米生育期内土壤湿度的年际及垂直变化特征进行了分析，结果表明：近30a来郑州地区夏玉米生长季土壤水分呈显著的下降趋势，0—40cm、40—100am下降速率分别为-3．34％／10a和-5．94％／10a；0—40em在1986年形成一个突变点，40一100CIYI在1998年形成一个突变点，突变点后土壤湿度下降明显；夏玉米生育期内，土壤湿度随生育进程的推进不断增加，到乳熟期后维持在较高水平，同一生育阶段由浅及深各层土壤湿度变异系数逐步减小；各层次土壤湿度的垂直分布基本呈现上干下湿的状态，各生育阶段各层土壤湿度多表现为乳熟期的〉抽雄期的〉拔节期的〉出苗期的。

福建省风廓线雷达资料在一次强对流天气过程中的应用40-48

摘要：利用福建省永安站的CFL-03边界层风廓线雷达提供的资料，分析了福建省永安市2012年4月1l～12日的一次强对流天气过程，结果表明：风廓线雷达水平风资料可以相对连续地反映测站上空风场垂直结构和变化特点，直观而精细地反映出天气过程的演变特征。风廓线实况中的风向风速变化，可指示高空槽和气旋配合过境的情况，判断中低空急流的强弱；强降水出现前风随高度的变化存在着明显不连续现象，风向风速切变明显。这些特征可作为对降水性质、落区、持续时间等作出短时或临近预报的依据。垂直风资料可反映出降水的开始、结束和降水的强度，其波动发展的高度成为判断对流发展强弱的一个重要指标。降水期间功率谱密度出现双峰谱甚至多峰谱，而降雹时间段波束图出现了速度模糊，证明强对流系统通过测站。风廓线雷达对天气发展趋势提供可靠的指示作用。

基于MODIS和HJ-1数据的宿鸭湖水库面积遥感监测研究49-54

摘要：水体与植被、城市和土壤等地物在不同波段的光谱反射率的差异是利用遥感手段提取水体信息的基本原理。以宿鸭湖水库为例，在水体光谱特征分析的基础上，采用归一化植被指数（NDVI）方法提取2010年的MODIS和HJ-1遥感影像上的水体信息。首先将MODIS数据的第1和第2波段，以及HJ-1数据的第3和第4波段经过波段运算得到NDVI图像。将两种遥感图像中NDVI值为负的像元判识为水体，NDVI值为正的判识为水库周围的农田，经过计算像元数量得到水体面积信息。水体判识阈值在全年变化范围在-0．08和0．08之间。HJ-1数据具有较高的空间分辨率，水体判识的结果比MODIS数据更加精确。利用HJ—I数据水体监测结果对MODIS数据结果进行校正，使得到的监测结果同时具有较高的时间分辨率和空间分辨率。研究结果表明：利用HJ-1数据校正后的MODIS数据所测得的水域面积与实际观测得到的水库蓄水量之间的复相关系数为0．8603，显著提高了水体监测的精度，从而为大范围的水资源与水环境动态监测提供了迅速、可靠的依据。

城市近地层风特征与污染系数分析55-59

摘要：使用黑龙江省风能资源专业观测网依兰测风塔2010年5月-2011年4月期间10、50、70、100m四层测风数据，对依兰风特征进行分析。结果表明：测风塔各高度风速具有一致的日变化规律，均是白天大，夜间小。随高度升高，风速变化趋势减弱，100m高度与下层显现出不同的变化特征，具有高空风速的日变化特征。垂直气流速度各时刻平均值均为正值，日变化规律与水平风速基本一致，也是白天较大，夜间较小。风廓线指数n值夜间较大，且稳定，均在0．25左右，08时后，随着温度升高，上下层空气能量交换增大，a值迅速减小，12—14时最小，仅为0．11，之后又迅速增大。各高度主导风向一致，随高度增大，主导风向频率升高。各高度污染系数最大值对应的风向一致，随高度增加，污染系数较小的风向区间增加，有利于大气污染物的扩散。因此增加排放高度，可以有效减少城市近地面的大气污染物浓度。

黑龙江省未来41年气候变化趋势与突变分析60-66

摘要：选用由英国Hadley中心区域气候模式系统PRECIS构建的基准时段（1961—1990年）和未来时段（2010--2050年）A2、B2情景气候数据，应用线性倾向估算法、累积距平及Mann—Kendall法对排放情景特别报告（SRES）中A2和B2情景下黑龙江省2010--2050年的平均气温、平均最高最低气温、降水量的变化趋势和突变进行了分析。结果表明：相对于基准气候（1961--1990年），未来41a平均气温表现出明显的上升趋势，A2、B2情景下年均气温分别升高1．63℃和1．94℃，突变分别发生在2031年和2033年；相对于基准气候，A2、B2情景下未来41a降水量分别增加5．3％和1．1％，降水量变化趋势不同，A2情景下为4．03mm／10a，B2情景下为5．94mm／10a，但趋势均不显著，且没有突变发生。总体上，黑龙江省未来41a的气候为向暖湿变化的趋势。

江苏一次突发暴雨的数值模拟67-75

摘要：采用中尺度WRF模式（WRF3．4）和WRF-3DVAR系统，同化GTS常规观测资料和GPS反演的探空廓线资料，对2012年8月10日发生在江苏东北部地区的一次突发性特大暴雨进行数值模拟，并利用高分辨率的模式输出数据对此次暴雨过程进行多尺度分析和对流不稳定性研究。结果表明：模拟结果较好地再现了此次过程；台风低压和中纬度槽脊系统相互作用，中低层弱冷空气扩散和高、低空急流耦合为此次暴雨过程提供了有利的大尺度背景；地面中尺度辐合线和迅速发展的β中尺度对流系统（M8CS）是直接导致此次局地突发性暴雨的中尺度系统，地面中尺度辐合线的位置和暴雨的落区基本一致，M8CS的强烈发展对应于暴雨的最强阶段；暴雨发生前和暴雨发生时，对流系统中等日。线密集而陡峭，不稳定能量的突然性释放造成αθ／Oz迅速减小，口。垂直剖面呈伸向低空的“漏斗状”分布，有利于垂直涡度和对流不稳定发展。

基于GIS的广东冬种辣椒气候适宜性区划76-80

摘要：基于广东省86个气象站1980--2012年气候资料和1991--2010年冬季寒害灾情资料，采用冬季（12月-翌年2月）≥15℃有效积温作为冬种辣椒的气候资源指标，选取寒害过程中最低气温〈10qC的天数、日最低气温〈10．0℃积寒量构建冬种辣椒的寒害风险指标，完善了冬种辣椒的种植气候适宜性指标。构建指标的空间分析模型，采用AreGIS的空间分析和多层复合方法，对广东冬种辣椒的气候适宜性进行了区域划分。结果表明，冬种辣椒的气候最适宜种植区主要分布在雷州半岛、茂名、阳江等地区，适宜种植区主要分布在南部沿海地区和中部偏南地区，次适宜种植区主要分布在中部偏北地区和北部偏南地区，不适宜种植区主要分布在肇庆、清远、韶关、河源及梅州等地的北部。

基于航摄影像的滇池捞鱼河湿地植物类型提取81-87

摘要：为了获取滇池湿地的植物类型分布信息，以捞鱼河湿地为示范区，采用分辨率为0．15m的航摄影像为影像数据源，利用人机交互和面向对象相结合的影像解译方法，实现捞鱼河湿地植物类型分布信息的提取。在植物类型边界提取过程中，发现过高的影像分辨率（≤O．3m）不利于成片具有空间异质性植物类型边界的正常提取，容易出现同一类型过度分割情况。通过邻域降分辨率重采样技术，将影像分辨率降至0．6m时，能有效解决过度分割问题。当分辨率降至更低时，虽然能解决过度分割问题，但会导致地物边界出现不同程度的锯齿而与地物边界不符的后果。研究所应用的基于FeatureExtaction模块的植物类型边界提取方法，能有效减少人机交互方法中人工勾绘边界的工作量，在保证分类精度的同时减少人力投入，对航摄影像在大范围湿地植物类型的提取中具有重要借鉴意义。

强雷电天气过程闪电定位资料分析及预警服务88-93

摘要：利用ADTD雷电定位显示监测系统资料和常规天气预报资料及驻马店多普勒雷达回波资料，对2013年7月20日信阳地区强雷暴天气的地闪和雷达回波的特征及相互关系进行了分析，结果表明闪电密集区移动方向的前沿位置与30dBz雷达回波区位置重叠，闪电密集区的移动可以准确地反映出对流云团的移动趋势。闪电密集区消失早于雷达回波区消散，地闪强度减小趋势比雷达回波减弱有30到60min的提前量。正地闪的出现，预示对流云团发展；正地闪消失，预示对流云团进入消亡阶段。利用闪电定位资料分析预测闪电落区和时效性比单一使用雷达回波资料更准确。闪电密集区的移动可以准确地反映出对流云团的移动趋势，因此可以将30或60min闪电分布图引入对流性天气的跟踪监测和预警预报业务中。

气象与环境科学杂志综合评述

青藏高原冬春积雪影响亚洲夏季风的研究进展94-101

摘要：青藏高原积雪作为亚洲夏季降水异常的一个预测因子已有很长历史。统计分析表明，青藏高原冬春积雪与印度夏季降水反相关，与我国长江中下游夏季降水多为正相关，不同作者对此现象给出了一些可能的解释，如地表反照率效应和积雪一水文效应。但积雪的这种跨季节滞后影响的具体物理过程仍有争议。另一方面，青藏高原冬春积雪资料存在不确定性，这对相关物理机制的理解造成了很大困难。通过回顾和梳理前人在该领域的研究成果，提出了高原积雪影响亚洲季风的未来研究方向。

气象与环境科学杂志应用技术

SWAT模型在三江源地区适用性的初步分析102-107

摘要：为验证SWAT模型在三江源地区运用的可行性，利用SWAT模型对黄河源头地区的地表径流进行了模拟，结果表明：SWAT模型在三江源地区水文水资源模拟是可行的，模拟结果与实测结果具有良好的一致性，对未来气候变化背景下水资源变化预测结果与其他研究结论基本一致。SWAT模型在三江源地区可运用于水文水资源的利用及管理、气候变化背景下水资源的变化模拟、洪水短期预报、人工增雨对水资源的影响、冰雪消融对河流水文特征的影响。由于区域环境特点，在使用SWAT模型时，必须解决气象站点稀缺、流域面积过大且分属不同流域、验证资料缺乏、冻土层的存在、地理信息系统资料陈旧等问题。总体而言，SWAT模型在我国高原地区有一定推广及应用价值。

闽北地区边界层移动风廓线雷达对比试验评估108-113

摘要：为了更好地把握风廓线雷达的探测性能和数据精度，对移动风廓线雷达与L波段探空雷达资料进行对比统计分析，结果表明：移动风廓线雷达的有效数据获取率达到80％的高度为3500m，符合边界层风廓线雷达的有效探测高度。移动风廓线的径向速度平均差和标准差随着高度的增加而增加，东西方向的径向速度误差比南北方向的高约0．5—1．0m／s。风廓线雷达自身数据的准确性良好，但是降雨对数据的准确性影响比较大。这次对比试验结果表明，对比试验应该选择比较平稳的天气过程。由于秋冬季节大气环流比较稳定，降雨类型多为层状云降雨，因而风廓线雷达数据可靠性高；对流性降雨过程往往造成风廓线雷达资料可靠性降低。

利用HDF5数据格式构建气象预报业务平台数据库114-119

摘要：气象预报业务平台是各级气象业务部门预报人员每天要进行操作的平台，其操作的效率和设计人性化程度直接影响着预报工作的效率和效果。针对目前气象预报业务平台数据库多采用Windows文件系统进行数据管理，存在的文件零碎、数目多、浏览速度缓慢等不足，分析了HDF5数据格式气象预报业务平台数据库构建方法，并将其运行性能和采用开源关系数据库FireBird格式数据库的运行性能进行了比较，结果表明：HDF5格式数据库能够将多种数据格式存储在一个文件中，具有良好的自我描述性和扩展性，方便用户使用和管理。而且，在运行效率上，对于单机模式和网络比较稳定的情况，HDF5格式数据库存储数据耗时比Firebird数据库节省约50％的时间；而在读取数据中，HDF5格式数据库耗时为Firebird数据库方式耗时的1／10；对于本地存储这种情况，HDF5格式数据库仅为Firebird数据库方式耗时的1／50。