气象与环境科学杂志 统计源期刊

气象与环境科学 2017年第02期杂志 文档列表

气象与环境科学杂志研究论文

利用TRMM卫星分裂窗通道对东亚地区夏季降水判识方法的探索1-10

摘要：利用2005年9月东亚中低纬地区的63个时次的TRMM卫星资料,分析了降水云和非降水云的红外辐射特征。结果显示：10.8μm通道大部分非降水像元的亮温大于280 K,晴空像元的亮温更高;大部分降水像元的亮温小于280 K,降水越强亮温越低,强降水的亮温在260 K以下。非降水像元的分裂窗通道亮温差（BTD45）总的来说都高于1.5 K;降水像元的BTD45总的来说都小于3.0 K,强降水像元BTD45较低,一般在2.0 K以下。在此基础上,分析了中低纬度夏季6次的不同类型的大尺度短时强降水数据,得到了中低纬度夏季强降水过程中非降水云和降水云对应的红外辐射特征,并以此为依据,提出BTD45为3.0 K和10.8μm通道亮温260 K为降水识别阈值,二者结合,可以得到较好的降水判识结果。

基于雷达观测的中-γ尺度对流云人工催化效果检验方法的个例研究11-19

摘要：利用北京SA波段天气雷达每6 min一次的体扫数据,采用非参数检验方法,对2015年8月23日一次局地新生的中-γ尺度对流云人工催化效果的检验方法进行了探索。结果表明：将与作业单元条件相似的所有对流单元作为对比回波,并运用非参数检验方法进行作业效果检验,对于此类生消快速的小尺度对流云作业效果的检验是适合的;表征回波发展特点的最大组合反射率、平均组合反射率、回波面积3个物理量的作业回波衰减率都明显小于对比回波的,即作业云的生命周期明显大于自然云的,表明本次作业延缓了云的衰减,对延长对流云生命周期、维持云系发展起到积极作用。

近30年华北平原冬小麦有效积温的变化20-27

摘要：气候变化和以品种变化为代表的技术进步是影响作物有效积温的主要因子。受此影响,近30年来我国农作物的实测有效积温发生了显著变化。利用1981-2012年华北平原65个农业气象观测站冬小麦发育期观测数据与同期气象资料,分析了在气候变化和技术进步背景下冬小麦主要发育阶段所需3℃以上有效积温的区域分布特征,及其随年份和发育阶段内平均温度的变化特点。结果表明：1）有效积温在播种-越冬开始阶段大体上自西向东增加,返青抽穗从北向南递减,抽穗-成熟规律不明显。全生育期（播种-成熟）大致从北向南递减。2）有效积温在播种越冬开始阶段变异系数最大,在全生育期最小,且具有各自的区域分布特点。3）平原东北部有效积温随时间的趋势在播种越冬开始、返青-抽穗阶段为负值,在河南南部的返青-抽穗阶段也为负值;其他区域的趋势值基本上均为正值,平原中西部正值最大。4）有效积温与发育阶段内平均气温的关系,除个别站点在抽穗成熟期存在负相关外,其他发育阶段均为正相关,且大部分站点通过显著性检验。5）营养生长阶段（播种-越冬开始、返青-抽穗）内平均气温对有效积温的解释率高于年份的,而生殖生长阶段则相反,表明气温变化对营养生长的影响可能高于技术进步的影响,而在生殖生长阶段技术进步的影响可能高于气温变化的影响。

农学模式在冬小麦产量动态预报中的应用28-32

摘要：根据冬小麦理论产量由单位面积有效茎、穗粒数和千粒重求积的农学原理,结合冬小麦生长季气温、日照和水分适宜度的计算模型,在河南省选择5个代表站点,利用1995-2013年冬小麦生长季的逐旬气象要素,构建了气温、日照、降水和土壤水分适宜度序列,分别建立了各代表站点产量要素的变化率或距平百分率的动态预报模型。结果表明：有效茎与气象条件的直接相关性不显著,但株成穗数的变化率与气温和水分适宜度的相关性较好,千粒重距平与土壤水分适宜度的相关性显著,穗粒数与气象因子适宜度的相关性小。除穗粒数变化率预报模型外,构建的株成穗数变化率及千粒重距平的动态预报模型显著性水平均较高。模型可从4月1日起,逐旬预报各产量要素值,各代表站点对株成穗数、穗粒数和千粒重的预报回代检验平均准确率分别为80.4%、88.5%和94.0%,5月上旬以后对理论产量的预报平均准确率为93.3%。利用2014年资料进行外推检验,对穗粒数和千粒重的预报准确率均在92.0%以上。因此基于主要气候因子适宜度与农学模式相结合的方法,可实现产量动态预报,预报准确率基本满足业务服务需求,但模型对产量的丰歉趋势预报准确率仍相对较低。

河南省冬小麦生产水足迹时空特征分析33-38

摘要：为了清晰地描述冬小麦生产中耗水特征,基于水足迹理论和量化方法,分析了河南省小麦生产水足迹特征,并对造成水足迹区域差异的因素进行归因分析。结果表明：小麦生产水足迹的空间分布差异显著,其中豫西、豫中、豫南和豫北的小麦水足迹较高,而豫东地区的生产水足迹较低。豫南绿水足迹比例最高为34.5%,豫北绿水足迹最低为13.6%,绿水足迹所占比例呈现出从南向北递减的空间分布格局。归因分析结果显示,化肥、农机动力、降水量和平均气温是影响小麦水足迹空间差异的主要因素,且农业生产因子对水足迹的影响大于气象因子的。因此,提高农业生产效率和农业水资源利用效率,对河南省水资源的合理配置和高效利用有重要意义。

冬小麦冬季灌水适应性温度指标研究39-43

摘要：通过2011-2013年2个越冬期的盆栽试验,利用高低温（交变）湿热试验箱研究了不同最低温度下（-9℃、-6℃、-3℃和0℃）冬灌对冬小麦叶片理化性质、产量构成要素及产量的影响。结果表明,与最低温度为0℃的处理相比,在最低温度为-9℃和-6℃的处理造成了冬小麦叶绿素含量和气孔导度的大幅下降,可溶性糖含量大幅升高,差异均达显著（p〈0.01）,灌水处理并没有带来明显的改善;而最低温度为-3℃时,叶绿素和可溶性糖含量总体上无明显差别,气孔导度则有一定程度的降低,差异显著（p〈0.05）,冬灌导致其叶片叶绿素和可溶性糖含量分别有不同程度的升高和降低,具有明显的正效应。最低温度为0℃的处理,冬灌对冬小麦叶片叶绿素含量、可溶性糖含量及气孔导度等影响均有明显的正效应。从产量及其构成要素上看,-6℃与-9℃条件下,冬灌致使单株小穗数、穗粒数和穗粒重下降;-3℃和0℃条件下,冬灌提高了单株穗粒数和穗粒重。综上所述,最低温度在-6℃及以下不适合进行冬灌,而最低温度在-3℃及以上则适合。

浙江早生春茶霜冻灾害定量评估模型44-48

摘要：春季霜冻是影响浙江春茶产量和品质的主要气象灾害。为深入开展浙江省早生春季茶叶霜冻灾害的评估工作,减少浙江省早生茶叶品种遭受春季霜冻灾害的风险,应用2005-2015年浙江省2094个区域自动气象站小时观测资料,以乌牛早和龙井43等其他品种春茶发育热量为始摘期指标,应用GIS技术,得到浙江省乌牛早、龙井43等其他品种春茶始摘期空间分布图。以衢州市乌牛早春茶霜冻害为例,应用自然灾害风险评估理论和技术,从霜冻的危险性、春茶的暴露性和脆弱性及春茶防灾减灾能力等因子指标,采用加权指数求和法,建立了基于浙江省茶树霜冻等级地方标准的春茶霜冻害强度指标、春茶生长发育期模型指标、春茶采摘量模型指标等多因子的定量评估模型,并对2005-2015年霜冻害个例进行检验。结果表明：浙江省乌牛早春茶平均始摘期在2月上旬到3月上旬,而龙井43等其他品种春茶始摘期在2月下旬到3月下旬,早生春茶始摘期从南到北时间后延。由加权指数求和法所建立的定量评估模型,对衢州市2005-2015年57个乌牛早品种霜冻害个例检验结果表明,2006年、2008年、2010年、2014年春茶霜冻害发生频率较高,而2010年3月中旬霜冻害强度最强。2010年3月霜冻发生前,一直持续阴雨天气,导致春茶无法及时抢摘,使大面积春茶受损,灾情损失严重。模型对衢州市乌牛早春茶霜冻害定量评估结果和实际灾情相一致。

基于GIS的河南省小麦干热风时空分布特征及危险性分析49-54

摘要：利用河南省121个部级地面气象观测站1980 2014年冬小麦生育后期的逐日气象观测资料,分析了河南省冬小麦干热风发生演变趋势和时空分布特征。结果表明：干热风在全省范围内呈减少趋势,其中轻干热风日数递减率为1.6日/a,重干热风日数递减率为0.1日/a。全省轻干热风年均发生日数为0.3日/a,发生概率为10年2遇;重干热风年均发生日数为0.1日/a,发生概率为10年1遇。河南省干热风发生日数和概率整体呈“北部、中部和东部多,西部、南部少”的分布态势。干热风发生日数年代间差异较大,20世纪80年代为多发期和频发期,其次是90年代及21世纪00年代。基于干热风发生日数、发生概率和区域化发生指数指标,建立评估模型对全省范围内干热风的危险性分布进行分析和评估,并结合ArcGIS技术对干热风危险性评估结果进行区划和制图表达。河南省干热风高危险区主要分布在豫北、豫中及豫东的部分地区,其中宜阳干热风危险性风险指数最高;宜阳、孟津、许昌、修武、温县、鹤壁、浚县、原阳、巩义、上蔡、舞阳、襄城地区,干热风发生的危险程度相对较高;西部山区三门峡、洛阳大部分地区和南阳、信阳等南部降水充沛地区为干热风相对低危险区域。

低温冻害对大白菜形态变化的影响55-59

摘要：秋冬大白菜生产是解决贵州冬春叶菜淡季供应的关键,受冬季低温雨雪天气的影响,冻害制约着秋冬种反季节大白菜的品质和产量。研究贵州秋冬种大白菜低温冻害指标,可为大白菜低温冻害的灾害预警、种植区划和反季节栽培提供理论依据和实践指导。本试验研究以贵州省普遍种植的大白菜品种“鲁白六号”为试验材料,在莲座期将其置于人工气候室,设置5个不同的恒定低温,根据自然条件下低温天气过程气温日变化规律设定4个动态低温变化,分别进行低温胁迫处理,探讨冻害与低温强度及其持续时间的关系,从而确定大白菜低温冻害指标。试验研究结果表明：贵州秋冬种反季节大白菜莲座期长时间低温冻害临界温度是-4℃,持续时间为10 h。动态低温轻度冻害指标是日最低气温-2~0℃,持续时间2 d以上;动态低温中度冻害指标是日最低气温-4~-2℃,持续时间1-2 d;动态低温重度冻害指标是日最低气温-4~-2℃,持续时间2-3 d;动态低温极重冻害指标是日最低气温-6~-4℃,持续时间2 d以上。

基于北斗反射信号的支持向量回归机海面风速反演研究60-65

摘要：随着全球导航卫星系统的发展,一种基于导航卫星反射信号（GNSS-R）的海洋遥感技术成为近年来研究的热点。为研究GNSS-R测风方法,分析了海面风速与反射信号时延功率之间的关系,同时结合机器学习方法中的支持向量回归机方法,将反射信号时延功率作为训练标签,最终完成海面风速的反演。将“北斗反射信号海风海浪探测系统——山东示范站”项目期间海风海浪系统的探测结果与同期风速仪探测结果进行对比分析,结果表明,两者具有很好的一致性,海面风速的反演精度为2.4 m/s,证明了基于北斗反射信号的支持向量回归机海面测风方法是可行的。

气象参证站的选取对AERMOD模型结果的影响分析66-71

摘要：选取南昌经济技术开发区规划大气环境影响预测工作为案例,分析了当选取不同气象参证站,输入同期两套不同的气象数据参数对AERMOD模型计算结果的影响,探究气象条件的差异对大气扩散的影响程度。分析结果表明,气象参证站的选取对大气环境影响预测的结果有较大的影响,使用两个距离相近的地面气象站进行预测,污染物浓度计算结果相差可达数倍以上。对比风速、风向、气温、湿度、压力、云量这些单个的气象因子,稳定边界层（SBL）湍流高度和莫宁-奥布霍夫长度这些边界层参数更能综合地反映当时的气象扩散条件,对污染扩散模型的响应更为直接。翔实的有代表性的气象数据是环境影响评价至关重要的基础。在日常的大气环境影响评价中,应全面调查了解项目周边的地面气象站的数量、类型、距离、地形特征,经过专业的气象分析,选取最能代表评价项目所在地气象条件的气象站作为气象参证站,用于该项目的环评和浓度预测。各地气象部门还应加强城市与郊区大气边界层垂直结构变化规律的观测与研究,从而为提高各地空气质量预报的精度,改善大气污染治理措施和优化城市布局提供更为科学的依据。

韶关地区太阳能资源分析与评估72-77

摘要：根据1981-2015年广州、韶关等9站气象观测资料,采用气候学统计、线性趋势分析和有关行业标准等,对韶关地区太阳能资源分布特征进行了分析评估。结果表明：近35年来,韶关地区属于太阳能资源丰富区,年太阳总辐射的线性变化趋势不显著;夏季辐射丰富,冬季偏少;月平均总辐射7月最多,2月最少;年总辐射仁化最多,乐昌最少。年日照时数的线性变化趋势也不显著;夏季日照时数多,春季的少;月平均日照时数7月最多,3月最少;年日照时数也是仁化最多,乐昌最少。日照时数〉6 h的平均天数为139.6天,太阳能资源利用价值一般,但7-12月太阳能资源利用价值较高。月最大日照时数7月〉6 h的天数为18.2天,是月最小日照时数3月的3.96倍,太阳能资源较稳定,可进行太阳能资源的开发利用。

南京北郊气溶胶中多环芳烃的污染特征及来源解析78-83

摘要：利用2010年8月采集的南京北郊气溶胶样品,使用GC-MS对美国环保总局推荐的16种优先控制的多环芳烃含量、分布特征进行了研究。在此基础上,用特征比值法、主因子分析法分析得到南京市北郊大气中PAHs的主要来源为车辆尾气、燃煤、天然气和草木秸秆燃烧,并应用绝对因子分析法进一步定量计算主要源对PAHs的浓度贡献率。结果表明：1）大气颗粒物中16种多环芳烃的平均总质量浓度为135.85 ng/m~3,多环芳烃以4环为主,在可吸入颗粒物中的浓度占总浓度的88.7%;2）PM10中多环芳烃呈双模态分布,在9~10μm的粗模态和0.65~1.10μm的积聚模态上各出现一个峰值;3）天然气等对PAHs的贡献率为5.7%~44.1%,燃煤源的贡献率为20.7%~57.8%,汽车尾气的贡献率为4.6%~46.7%,木材燃烧的贡献率为2.9%~38.1%。本地交通排放和燃料燃烧是南京北郊大气颗粒物中PAHs的主要来源,远距离输送也对南京北郊气溶胶中的PAHs有重要贡献。

地形对山西暴雨影响的数值模拟研究84-91

摘要：为了深入研究地形对暴雨的影响,提高暴雨预报的精准度,利用逐6 h NCEP 1°×1°再分析资料和中尺度模式WRF V3.2.1,对2007年7月29-0日发生在山西南部的一次特大暴雨过程做了地形敏感性数值模拟试验,探讨地形改变后对此次暴雨过程的影响。结果表明：特大暴雨是在有利的环境场及特殊地形作用下发生的,与地形的影响密切相关。山西海拔高度和地形起伏对暴雨落区和强度有重要的影响,降低全省的海拔高度会使暴雨强度减小,落区向西北偏移。在降低晋东南太行山海拔高度的同时去掉地形起伏,则会使低空偏南暖湿气流不再受太行山阻挡,一直北上到晋中吕梁山的东侧才受地形阻挡辐合抬升,导致暴雨北移到吕梁山东侧且落区增大。地形对低层水平风场和水汽的影响也很大,改变地形会迫使近地层水平流场辐合线的位置和强度发生改变,也会改变水汽的分布。喇叭口地形对暴雨有非常大的增幅作用,破坏掉喇叭口地形之后,降水强度大为减弱。喇叭口地形对垂直环流及散度、涡度等物理量场的分布也有很大影响。

2003-2014年河南春季暴雨特征及影响系统分析92-99

摘要：通过对2003-2014年河南春季暴雨系统性分析,揭示春季暴雨时空分布特征,归纳总结暴雨预报着眼点。结果表明：2007年之后河南春季暴雨明显增多,易发区位于河南的偏南、偏东部一带,其中驻马店和信阳出现暴雨的概率最大;4月中旬到5月底为河南春季暴雨易发期,此阶段南方暖湿空气已明显加强,东移高空槽增多,在高空槽前,地面“倒V形槽”容易自长江流域上游向东北方向伸展,随着地面气流辐合加强,锋生易发生于倒槽中。河南春季暴雨的天气学物理概念模型大致分为低槽/低涡型和短波槽/切变线型两类。前者主要表现为经向度大的低槽或一致的西南气流影响,中低层低涡明显加强,系统缓慢东移,湿层很厚,多以稳定性、混合性降水为主,雨量明显偏大,但出现的概率不太大;后者出现的概率较大,但雨量相对偏小,多伴有高架雷暴,冰雹、雷暴大风天气也有,但不多,其对流层中层明显表现为多短波槽快速东移,当河南上游出现强的暖脊,且短波槽和暖脊对应,850h Pa以上出现中性或弱的条件不稳定层结,低层有冷垫、逆温时,对流发展强。

神农架林区西南坡局地暴雨过程诊断分析100-108

摘要：神农架林区西南坡为局地暴雨灾害多发区。利用常规资料、多普勒雷达资料和区域自动站资料,分析了导致神农架林区西南坡2014年8月6日至7日夜间连续两场短时暴雨过程中MCS发生发展的天气背景及结构特征,并探讨了神农架山区复杂地形构造对西南坡暴雨的增幅作用。结果表明：1）中高层天气系统强迫弱时,副高边缘地面暖低压倒槽及850 h Pa气旋性弯曲区与辐合的发生发展可能是造成这类局地强降水天气的触发系统,地面弱冷空气的入侵有利于降水的维持和加强。2）两次局地暴雨过程均是由中β尺度对流系统影响产生的,降水历时短、强度大,雨区移动呈现局地性,具有明显的中尺度强对流系统特征,分别属前导层状云与尾随层状云中尺度对流系统型。3）第一场暴雨过程以对流降水为主,回波较强;第二场暴雨过程回波质心低且层状云特征比较突出,但维持时间相对较长,降水效率更高。4）神农架西南坡坡度大,海拔高度高,地形的动力抬升和辐合作用促使上升运动加强,地形强迫抬升作用显著不仅对局地对流触发、降水增幅有重要作用,而且会影响中尺度对流系统结构,这可能是神农架林区西南坡暴雨高发的重要原因。

一次海风锋天气过程分析与数值模拟109-114

摘要：利用NCEP再分析资料、自动气象站观测数据、多普勒天气雷达反射率因子和WRF模式,对2015年5月24日午后,海南岛东北部出现的一次较强的海风锋降水天气进行过程分析和数值模拟。结果表明：强降水发生期间,海南岛处于副热带高压边缘,中低层水汽来源充沛,降水前后K指数变化明显;两支分别来自海口海岸线向东南移动与来自文昌海岸线向西北移动的海风锋的发展、增强与移动,是导致本次降水的主要原因。另外,中部山区小尺度的地形辐合有利于过程期间海风锋的加强与发展;WRF模式的模拟结果说明,海风锋发展最旺盛的时候,锋面高度达约1000 m,宽度约0.15个经度;海风锋垂直环流圈的建立伴随着地面降水的加强;地面降水减弱时,海风锋环流圈逐渐消失。

2014年夏末秋初三门峡市连阴雨成因分析115-119

摘要：利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR 1°×1°6 h分析资料和2.5°×2.5°日平均再分析资料、自动雨量站资料,采用统计对比分析、诊断分析等方法,对三门峡市2014年9月7-18日连阴雨过程的环流形势、物理量场进行分析,找出此次连阴雨天气的主要成因,结果表明：1）南亚高压的异常偏北偏强为连阴雨天气提供了有利的大尺度环流背景。2）副热带高压的长时间稳定维持,对减缓低槽和切变线移速、促使暖湿气流向北输送十分有利。3）乌拉尔山高压脊较常年同期偏弱,与常见连阴雨天气乌拉尔山高压脊异常偏强的形势有所不同。4）稳定的副热带高空西风急流与副高的西南低空急流耦合,为连阴雨提供了持续的上升运动和水汽辐合。5）强降水的产生只有充足的水汽供给是不够的,还必须在水汽的输送区有明显的水汽辐合。6）低层强烈的垂直上升运动为此次连阴雨期间暴雨的形成提供了有利的动力条件。