引用排行
2013, 36(1):37-46.
摘要:
基于全国自动站观测降水量和CMORPH(CPC MORPHing technique)卫星反演降水资料,采用PDF(probability density function)和OI(optimal interpolation)两步融合方法生成了中国区域1 h、0.1°×0.1°分辨率的降水量融合产品。本文分别从产品误差的时空分布特征、不同降水量级和不同累积时间下的产品质量、三种站网密度下的融合效果以及对强降水过程监测能力等方面对比评估了融合降水产品质量。结果表明,融合降水产品有效利用了地面观测和卫星反演降水各自的优势,在降水量值和空间分布上均更为合理;融合产品平均偏差和均方根误差均减小,随时间的变化幅度不大且区域性分布特征减弱;融合产品与融合前的卫星反演降水产品相比在中雨(1.0～2.5 mm/h)、中到大雨(1.0～8.0 mm/h)、暴雨及以上(≥8.0 mm/h)的相对误差分别为-1.675%、小于15.0%、30.0%左右,且随着累积时间的增加,产品质量进一步提高;该产品能准确抓住强降水过程,在定量监测强降水中具有优势。
基于全国自动站观测降水量和CMORPH(CPC MORPHing technique)卫星反演降水资料,采用PDF(probability density function)和OI(optimal interpolation)两步融合方法生成了中国区域1 h、0.1°×0.1°分辨率的降水量融合产品。本文分别从产品误差的时空分布特征、不同降水量级和不同累积时间下的产品质量、三种站网密度下的融合效果以及对强降水过程监测能力等方面对比评估了融合降水产品质量。结果表明,融合降水产品有效利用了地面观测和卫星反演降水各自的优势,在降水量值和空间分布上均更为合理;融合产品平均偏差和均方根误差均减小,随时间的变化幅度不大且区域性分布特征减弱;融合产品与融合前的卫星反演降水产品相比在中雨(1.0～2.5 mm/h)、中到大雨(1.0～8.0 mm/h)、暴雨及以上(≥8.0 mm/h)的相对误差分别为-1.675%、小于15.0%、30.0%左右,且随着累积时间的增加,产品质量进一步提高;该产品能准确抓住强降水过程,在定量监测强降水中具有优势。
2013, 36(1):47-59.
摘要:
利用常规观测资料、NCEP/NCAR再分析资料、自动气象站加密观测及多普勒雷达资料,对2006年4月28日和2009年6月14日发生在江苏及周边地区的两次典型飑线过程进行了对比分析。结果表明,两次过程发生前期,对流层低层伴有明显的暖平流,中高层出现冷平流,促进了该地区大气层结不稳定的形成和发展;在飑线移动发展过程中,地面风场中对应一条清晰的辐合线,对飑线的触发和维持起着重要的作用。两次过程中环境场的热动力结构存在明显差异:就热力条件而言,前者发生在春季,冷空气势力依然较强,对流层低层的暖平流是大气层结不稳定发展的主要原因之一,后者发生在暖湿气流相对活跃的夏季,中高层冷空气的侵袭更值得关注;动力条件分析表明,前者低层辐合抬升条件明显好于后者,而后者的热力条件占优势,一旦对流启动,更容易发展。
利用常规观测资料、NCEP/NCAR再分析资料、自动气象站加密观测及多普勒雷达资料,对2006年4月28日和2009年6月14日发生在江苏及周边地区的两次典型飑线过程进行了对比分析。结果表明,两次过程发生前期,对流层低层伴有明显的暖平流,中高层出现冷平流,促进了该地区大气层结不稳定的形成和发展;在飑线移动发展过程中,地面风场中对应一条清晰的辐合线,对飑线的触发和维持起着重要的作用。两次过程中环境场的热动力结构存在明显差异:就热力条件而言,前者发生在春季,冷空气势力依然较强,对流层低层的暖平流是大气层结不稳定发展的主要原因之一,后者发生在暖湿气流相对活跃的夏季,中高层冷空气的侵袭更值得关注;动力条件分析表明,前者低层辐合抬升条件明显好于后者,而后者的热力条件占优势,一旦对流启动,更容易发展。
2013, 36(3):257-266.
摘要:
利用TIGGE资料集下中国气象局(CMA)、欧洲中期天气预报中心(ECMWF)、日本气象厅(JMA)、美国国家环境预报中心(NCEP)和英国气象局(UKMO)5个中心集合预报结果,对多模式集成预报方法进行讨论。结果表明,多模式集成方法的预报效果优于单个中心的预报,但对于不同预报要素多模式集成方法的适用性存在差异。滑动训练期超级集合(R-SUP)对北半球地面气温的改进效果最优,但此方法对降水场的改进效果并不理想。在北半球中低纬24 h累积降水的回报试验中,消除偏差(BREM)的结果优于单个中心的预报,且此方法预报结果稳定。进一步利用滑动训练期消除偏差(R-BREM)集合平均对2008年1月中国南方极端雨雪冰冻过程进行多模式集成预报试验,结果表明,在固定误差范围内,R-BREM将中国南方大部分地区的地面气温预报时效由最优数值预报中心的96 h延长至192 h,且除个别时效外,小雨、中雨的TS评分得到明显提高。
利用TIGGE资料集下中国气象局(CMA)、欧洲中期天气预报中心(ECMWF)、日本气象厅(JMA)、美国国家环境预报中心(NCEP)和英国气象局(UKMO)5个中心集合预报结果,对多模式集成预报方法进行讨论。结果表明,多模式集成方法的预报效果优于单个中心的预报,但对于不同预报要素多模式集成方法的适用性存在差异。滑动训练期超级集合(R-SUP)对北半球地面气温的改进效果最优,但此方法对降水场的改进效果并不理想。在北半球中低纬24 h累积降水的回报试验中,消除偏差(BREM)的结果优于单个中心的预报,且此方法预报结果稳定。进一步利用滑动训练期消除偏差(R-BREM)集合平均对2008年1月中国南方极端雨雪冰冻过程进行多模式集成预报试验,结果表明,在固定误差范围内,R-BREM将中国南方大部分地区的地面气温预报时效由最优数值预报中心的96 h延长至192 h,且除个别时效外,小雨、中雨的TS评分得到明显提高。
2009, 32(3):451-457.
摘要:
利用南京市2002—2006年大气监测资料,分析了南京市大气中SO2、NO2、PM10年变化趋势及月季规律,评价了南京市空气质量状况。结果表明:5a来,SO2质量浓度呈显著上升趋势,NO2质量浓度缓慢上升,PM10质量浓度明显下降;南京市首要污染物是PM10,SO2、NO2污染较轻;3种污染物质量浓度均以夏季最低。进一步研究不同气象条件下污染物质量浓度发现,污染物质量浓度与风速反相关,且东南风时浓度最高;降水对污染物有清除作用;雾、霾天气下污染加剧;气象能见度与PM10、NO2的质量浓度反相关;污染物有明显的"周末效应",周末质量浓度值较低。
利用南京市2002—2006年大气监测资料,分析了南京市大气中SO2、NO2、PM10年变化趋势及月季规律,评价了南京市空气质量状况。结果表明:5a来,SO2质量浓度呈显著上升趋势,NO2质量浓度缓慢上升,PM10质量浓度明显下降;南京市首要污染物是PM10,SO2、NO2污染较轻;3种污染物质量浓度均以夏季最低。进一步研究不同气象条件下污染物质量浓度发现,污染物质量浓度与风速反相关,且东南风时浓度最高;降水对污染物有清除作用;雾、霾天气下污染加剧;气象能见度与PM10、NO2的质量浓度反相关;污染物有明显的"周末效应",周末质量浓度值较低。
2013, 36(3):337-345.
摘要:
利用1980-2009年美国联合台风警报中心(Joint Typhoon Warning Center,JTWC)整编的热带气旋(tropical cyclone,TC)最佳路径资料,定义西北太平洋TC 24 h强度变化达到总体样本96%累积概率的变化值,即35 kn作为TC快速增强的阈值。根据NCEP/NCAR资料将200~850 hPa之间 TC所处的环境纬向风切变(wind shear,WS)划分为东风切变(east wind shear,EWS)和西风切变(west wind shear,WWS)。对比了EWS和WWS环境下快速增强热带气旋(rapid intensification tropical cyclones,RITC)的统计和大尺度环境合成场特征,结果表明,近70%的TC快速增强发生在东风切变环境下。TC快速增强概率最高的月份在9月,初始强度区间为[65,75) kn。大的EWS下,850 hPa有来自南海地区的西南气流为RITC输送充沛水汽,500 hPa、200 hPa高压势力强但脊线位置偏北,RITC流出层温度低于-79 ℃,垂直结构上底层的辐合与高层的辐散也相对较强。大WWS下,850 hPa的水汽主要为来自西北太平洋的东南气流,500 hPa副热带高压断裂为几个分散的中心,200 hPa辐散相对较弱,RITC合成位置位于副热带高压西北侧的西风气流,流出层温度约-76 ℃。
利用1980-2009年美国联合台风警报中心(Joint Typhoon Warning Center,JTWC)整编的热带气旋(tropical cyclone,TC)最佳路径资料,定义西北太平洋TC 24 h强度变化达到总体样本96%累积概率的变化值,即35 kn作为TC快速增强的阈值。根据NCEP/NCAR资料将200~850 hPa之间 TC所处的环境纬向风切变(wind shear,WS)划分为东风切变(east wind shear,EWS)和西风切变(west wind shear,WWS)。对比了EWS和WWS环境下快速增强热带气旋(rapid intensification tropical cyclones,RITC)的统计和大尺度环境合成场特征,结果表明,近70%的TC快速增强发生在东风切变环境下。TC快速增强概率最高的月份在9月,初始强度区间为[65,75) kn。大的EWS下,850 hPa有来自南海地区的西南气流为RITC输送充沛水汽,500 hPa、200 hPa高压势力强但脊线位置偏北,RITC流出层温度低于-79 ℃,垂直结构上底层的辐合与高层的辐散也相对较强。大WWS下,850 hPa的水汽主要为来自西北太平洋的东南气流,500 hPa副热带高压断裂为几个分散的中心,200 hPa辐散相对较弱,RITC合成位置位于副热带高压西北侧的西风气流,流出层温度约-76 ℃。
2014, 37(1):91-98.
摘要:
利用累积百分率法、Ridit中值分析法、“非常好”能见度出现频率法以及平均能见度年际和季节变化法，对1980—2005年南京大气能见度年际变化趋势进行分析，发现1980—1984年能见度呈上升趋势，1985年以后则在波动中呈明显下降趋势。26 a中，日均大气能见度最小值为0.55 km，最大值为29.25 km，平均值为8.59 km。大气能见度具有明显的日变化和季节变化特征，一日之中，14时最好，08时最差；一年之中，冬季能见度最低，夏季最高。能见度与相对湿度呈负相关，与风速呈正相关，与温度和气压的相关性相对较小。PM10是影响南京地区大气能见度的首要污染物，通过对能见度与PM10平均质量浓度进行曲线拟合发现，二者呈负相关，复相关系数在秋季最高，夏季最低。由统计预报方程可知，空气污染和气象条件协同作用对能见度的影响在春季、秋季、冬季较为明显，夏季则相对较差。
利用累积百分率法、Ridit中值分析法、“非常好”能见度出现频率法以及平均能见度年际和季节变化法，对1980—2005年南京大气能见度年际变化趋势进行分析，发现1980—1984年能见度呈上升趋势，1985年以后则在波动中呈明显下降趋势。26 a中，日均大气能见度最小值为0.55 km，最大值为29.25 km，平均值为8.59 km。大气能见度具有明显的日变化和季节变化特征，一日之中，14时最好，08时最差；一年之中，冬季能见度最低，夏季最高。能见度与相对湿度呈负相关，与风速呈正相关，与温度和气压的相关性相对较小。PM10是影响南京地区大气能见度的首要污染物，通过对能见度与PM10平均质量浓度进行曲线拟合发现，二者呈负相关，复相关系数在秋季最高，夏季最低。由统计预报方程可知，空气污染和气象条件协同作用对能见度的影响在春季、秋季、冬季较为明显，夏季则相对较差。
2014, 37(1):119-126.
摘要:
水稻是中国的主要粮食作物，及时获取水稻种植面积和空间分布信息对指导水稻生产、调整区域供需平衡等具有重要的意义。以江苏省为例，利用2009—2011年连续三年的MODIS 8 d合成地表反射率数据（MODIS09A1），计算了归一化差值植被指数（normalized difference vegetation index，NDVI）、增强型植被指数（enhanced vegetation index，EVI）和陆表水指数（land surface water index，LSWI）。结合水稻在不同生长发育期EVI的时间序列变化特征，确定了水稻面积提取的关键生育期。根据水稻移栽期稻田土壤含水量高的特征，利用NDVI、EVI和LSWI三种指数构建判别条件，确定可能种植水稻的区域。利用线性光谱混合像元分解模型对包含水稻的混合像元进行分解，得到江苏省三年水稻种植空间分布。最后，选取研究区内的水稻典型样区，利用与MODIS同时期的较高分辨率的环境小卫星HJ-1 CCD（30 m）数据提取水稻种植面积和空间分布，以此作为参考数据进行精度验证，同时利用统计部门的江苏省水稻种植面积统计数据对江苏省水稻面积进行验证，两种方法验证后表明误差均在10%以内。研究表明，采用MODIS09A1数据结合线性光谱混合模型可以更高精度地提取大范围的水稻种植面积。
水稻是中国的主要粮食作物，及时获取水稻种植面积和空间分布信息对指导水稻生产、调整区域供需平衡等具有重要的意义。以江苏省为例，利用2009—2011年连续三年的MODIS 8 d合成地表反射率数据（MODIS09A1），计算了归一化差值植被指数（normalized difference vegetation index，NDVI）、增强型植被指数（enhanced vegetation index，EVI）和陆表水指数（land surface water index，LSWI）。结合水稻在不同生长发育期EVI的时间序列变化特征，确定了水稻面积提取的关键生育期。根据水稻移栽期稻田土壤含水量高的特征，利用NDVI、EVI和LSWI三种指数构建判别条件，确定可能种植水稻的区域。利用线性光谱混合像元分解模型对包含水稻的混合像元进行分解，得到江苏省三年水稻种植空间分布。最后，选取研究区内的水稻典型样区，利用与MODIS同时期的较高分辨率的环境小卫星HJ-1 CCD（30 m）数据提取水稻种植面积和空间分布，以此作为参考数据进行精度验证，同时利用统计部门的江苏省水稻种植面积统计数据对江苏省水稻面积进行验证，两种方法验证后表明误差均在10%以内。研究表明，采用MODIS09A1数据结合线性光谱混合模型可以更高精度地提取大范围的水稻种植面积。
2012, 35(2):197-204.
摘要:
为了监测北京奥运主场馆附近大气颗粒物的污染状况以及评估奥运污染源减排措施对北京大气颗粒物质量浓度变化的影响,利用颗粒物在线监测仪器TEOM于2007年和2008年夏季,在奥运主场馆附近的中国科学院遥感应用研究所办公楼楼顶对大气颗粒物PM10和PM2.5进行了连续同步观测。结果表明,2007年夏季监测点附近大气PM10与PM2.5质量浓度的平均值分别为153.9和71.2μg·m-3,而2008年夏季PM10与PM2.5质量浓度的平均值分别为85.2和52.8μg·m-3。与奥运前一年同时段相比,奥运时段大气PM10和PM2.5的质量浓度分别下降44.5%和25.1%。对比分析奥运前后的2次典型污染过程发现,空气相对湿度的增加和偏南气流输送的共同影响易造成大气颗粒物的累积增长,而降雨的湿清除作用和偏北气流则会使大气颗粒物浓度迅速降低。在相近的气象条件下,奥运前后的污染过程中,大气细粒子的日均增长速率分别为25.1和13.9μg·m-3·d-1,而大气粗粒子的日均增长速率分别为20.8和2.2μg·m-3·d-1,奥运时段污染累积过程中大气粗、细粒子的增长速率分别显著低于和略低于奥运前同时段污染过程中颗粒物的增长速率。污染源减排措施的实施是奥运期间大气颗粒物质量浓度降低的主要原因,从控制效果来看,奥运期间实施的污染源减排措施对大气粗粒子的控制效果明显好于大气细粒子。
为了监测北京奥运主场馆附近大气颗粒物的污染状况以及评估奥运污染源减排措施对北京大气颗粒物质量浓度变化的影响,利用颗粒物在线监测仪器TEOM于2007年和2008年夏季,在奥运主场馆附近的中国科学院遥感应用研究所办公楼楼顶对大气颗粒物PM10和PM2.5进行了连续同步观测。结果表明,2007年夏季监测点附近大气PM10与PM2.5质量浓度的平均值分别为153.9和71.2μg·m-3,而2008年夏季PM10与PM2.5质量浓度的平均值分别为85.2和52.8μg·m-3。与奥运前一年同时段相比,奥运时段大气PM10和PM2.5的质量浓度分别下降44.5%和25.1%。对比分析奥运前后的2次典型污染过程发现,空气相对湿度的增加和偏南气流输送的共同影响易造成大气颗粒物的累积增长,而降雨的湿清除作用和偏北气流则会使大气颗粒物浓度迅速降低。在相近的气象条件下,奥运前后的污染过程中,大气细粒子的日均增长速率分别为25.1和13.9μg·m-3·d-1,而大气粗粒子的日均增长速率分别为20.8和2.2μg·m-3·d-1,奥运时段污染累积过程中大气粗、细粒子的增长速率分别显著低于和略低于奥运前同时段污染过程中颗粒物的增长速率。污染源减排措施的实施是奥运期间大气颗粒物质量浓度降低的主要原因,从控制效果来看,奥运期间实施的污染源减排措施对大气粗粒子的控制效果明显好于大气细粒子。
2014, 37(1):19-27.
摘要:
利用2010年南京夏季城市热岛三维观测试验资料，分析了南京夏季典型天气条件下城市热岛的时空分布特征。结果表明，南京夏季高温晴天日平均热岛强度达1 ℃以上，夜间热岛强度稳定且强于白天，热岛分布具有方向性特征并与城市土地利用现状对应较好。白天，城市大气混合层的发展速度和高度均大于郊区；夜间，由于城市大气层结的不稳定及下垫面的粗糙特性，致使城市低空始终存在着一个对流混合层，其高度至少有250 m。城市下垫面高热量储存和强湍流输送的共同作用形成边界层内热岛，热岛强度总体上随高度递减，影响高度在白天约900 m、夜间约300 m。
利用2010年南京夏季城市热岛三维观测试验资料，分析了南京夏季典型天气条件下城市热岛的时空分布特征。结果表明，南京夏季高温晴天日平均热岛强度达1 ℃以上，夜间热岛强度稳定且强于白天，热岛分布具有方向性特征并与城市土地利用现状对应较好。白天，城市大气混合层的发展速度和高度均大于郊区；夜间，由于城市大气层结的不稳定及下垫面的粗糙特性，致使城市低空始终存在着一个对流混合层，其高度至少有250 m。城市下垫面高热量储存和强湍流输送的共同作用形成边界层内热岛，热岛强度总体上随高度递减，影响高度在白天约900 m、夜间约300 m。
2013, 36(1):68-76.
摘要:
为更加精确地模拟复杂地形地区大气边界层中气象要素,将NASA发布的SRTM3(约90 m分辨率)地形高度数据引入中尺度气象模式WRF(weather research and forecasting)中,结合四种边界层参数化方案(YSU、ACM2、MYN 2.5 level TKE(简称MYN)、Bougeault and Lacarrere TKE(简称BL))及模式自带地形数据GTOPO30(约1 km分辨率),模拟了2008年4月24—25日安徽黄山及周边地区大气边界层气象要素场变化特征,并对模式输出的2 m气温、2 m露点温度、10 m风速、湿度廓线与模拟区域内19个气象站及2个探空站数据进行比较。结果表明,无论采用哪种地形数据,四种边界层参数化方案中,YSU方案模拟的2 m气温误差最小,ACM2方案模拟的2 m露点温度和10 m风速误差最小;采用SRTM3数据后,四种边界层参数化方案模拟的2 m气温平均均方根误差(root mean squared error,RMSE)分别降低了3.79%(YSU方案)、2.48%(ACM2方案)、3.8%(MYN方案)、0.87%(BL方案);对2 m露点温度模拟,除MYN方案模拟平均RMSE降低了0.59%外,其他三种方案模拟误差分别增加了1.39%(YSU方案)、0.49%(BL方案)、0.89%(ACM2方案);而对10 m风速的模拟结果,除ACM2方案模拟平均RMSE降低了2.28%外,其他三种方案模拟误差分别增加了0.22%(YSU方案)、2.32%(MYN方案)、2.45%(BL方案);对2个探空站点湿度廓线的模拟显示,各边界层方案均能模拟出水汽的垂直变化趋势,但模拟效果总体表现为偏湿,采用SRTM3地形数据之后,ACM2方案模拟部分时刻的低层水汽廓线有所改善。
为更加精确地模拟复杂地形地区大气边界层中气象要素,将NASA发布的SRTM3(约90 m分辨率)地形高度数据引入中尺度气象模式WRF(weather research and forecasting)中,结合四种边界层参数化方案(YSU、ACM2、MYN 2.5 level TKE(简称MYN)、Bougeault and Lacarrere TKE(简称BL))及模式自带地形数据GTOPO30(约1 km分辨率),模拟了2008年4月24—25日安徽黄山及周边地区大气边界层气象要素场变化特征,并对模式输出的2 m气温、2 m露点温度、10 m风速、湿度廓线与模拟区域内19个气象站及2个探空站数据进行比较。结果表明,无论采用哪种地形数据,四种边界层参数化方案中,YSU方案模拟的2 m气温误差最小,ACM2方案模拟的2 m露点温度和10 m风速误差最小;采用SRTM3数据后,四种边界层参数化方案模拟的2 m气温平均均方根误差(root mean squared error,RMSE)分别降低了3.79%(YSU方案)、2.48%(ACM2方案)、3.8%(MYN方案)、0.87%(BL方案);对2 m露点温度模拟,除MYN方案模拟平均RMSE降低了0.59%外,其他三种方案模拟误差分别增加了1.39%(YSU方案)、0.49%(BL方案)、0.89%(ACM2方案);而对10 m风速的模拟结果,除ACM2方案模拟平均RMSE降低了2.28%外,其他三种方案模拟误差分别增加了0.22%(YSU方案)、2.32%(MYN方案)、2.45%(BL方案);对2个探空站点湿度廓线的模拟显示,各边界层方案均能模拟出水汽的垂直变化趋势,但模拟效果总体表现为偏湿,采用SRTM3地形数据之后,ACM2方案模拟部分时刻的低层水汽廓线有所改善。
2013, 36(1):20-28.
摘要:
利用GODAS逐月混合层深度(mixed layer depth,MLD)资料和中国160站逐月降水资料,分析了北太平洋MLD多年平均气候及异常特征,进一步研究了其对中国夏季降水年际异常的影响。结果表明:1)北太平洋30～40°N之间混合层最深,冬、春季明显大于夏、秋季。2)日期线附近的北太平洋中部海域是各季MLD年际异常共同最显著区域;仅夏季MLD年际异常与ENSO存在一定关系;秋、冬和春季MLD还存在明显年代际异常特征。3)当前冬北太平洋西部及中部MLD加深时,次年黄河下游部分地区、黄淮、江淮及长江以南大部分地区(广西南部除外)降水将偏少;河套地区、内蒙东部及东北大部降水可能偏多。
利用GODAS逐月混合层深度(mixed layer depth,MLD)资料和中国160站逐月降水资料,分析了北太平洋MLD多年平均气候及异常特征,进一步研究了其对中国夏季降水年际异常的影响。结果表明:1)北太平洋30～40°N之间混合层最深,冬、春季明显大于夏、秋季。2)日期线附近的北太平洋中部海域是各季MLD年际异常共同最显著区域;仅夏季MLD年际异常与ENSO存在一定关系;秋、冬和春季MLD还存在明显年代际异常特征。3)当前冬北太平洋西部及中部MLD加深时,次年黄河下游部分地区、黄淮、江淮及长江以南大部分地区(广西南部除外)降水将偏少;河套地区、内蒙东部及东北大部降水可能偏多。
2013, 36(2):217-228.
摘要:
利用1986-2010年江苏省63个气象站的常规气象数据和粮食单产统计资料,分析了苏北、苏中、苏南地区和江苏全省三种时间尺度的气候变化特征;基于自助抽样(bootstrap)和一元线性回归的方法,研究了各区和全省粮食产量对作物年(11月-次年10月)、夏粮-秋粮生长季(11月-次年5月和6-10月)和月尺度气候要素的响应;并定量评价了过去25 a气候变化对各区和全省粮食产量的影响以及各气候要素的贡献。结果表明:1)在作物年、夏粮-秋粮生长季以及月尺度上,三区和全省各气候要素均发生了不同程度的变化,且存在一定的时空差异。在不断发展的农业管理措施和技术以及气候的共同作用下,三区和全省粮食单产显著(p>0.01)增加,其中,全省增加趋势为66.89 kg·hm-2·a-1。2)除苏南地区对作物年尺度上的气候变化响应不显著外,粮食产量对降水的不随时间变化的负响应关系(即随降水的增加而减小,减小而增加)均在不同时间尺度和地区得到了体现,说明降水对这些地区粮食生产的影响十分重要;其中,苏北、苏中和全省粮食产量随作物年降水的增加(减少)而减小(增加),平均速率分别为0.19%·(10 mm)-1、0.09%·(10 mm)-1和0.11%·(10 mm)-1。3)三类模型结果均显示气候变化使得苏北、苏南和江苏粮食产量减小,但结果略有差异,其中,利用月气候要素建立的模型C的结果显示气候变化对粮食单产(总产)的影响最大,其均值分别为-6.51%·(10 a)-1(-11.28×108 kg·(10 a)-1)、-3.27%·(10 a)-1(-2.36×108 kg·(10 a)-1)和-1.34%·(10 a)-1(-4.45×108 kg·(10 a)-1)。另外,为了系统而全面地评估气候变化对粮食产量的影响,考虑月尺度的气候变化的影响是十分必要的。
利用1986-2010年江苏省63个气象站的常规气象数据和粮食单产统计资料,分析了苏北、苏中、苏南地区和江苏全省三种时间尺度的气候变化特征;基于自助抽样(bootstrap)和一元线性回归的方法,研究了各区和全省粮食产量对作物年(11月-次年10月)、夏粮-秋粮生长季(11月-次年5月和6-10月)和月尺度气候要素的响应;并定量评价了过去25 a气候变化对各区和全省粮食产量的影响以及各气候要素的贡献。结果表明:1)在作物年、夏粮-秋粮生长季以及月尺度上,三区和全省各气候要素均发生了不同程度的变化,且存在一定的时空差异。在不断发展的农业管理措施和技术以及气候的共同作用下,三区和全省粮食单产显著(p>0.01)增加,其中,全省增加趋势为66.89 kg·hm-2·a-1。2)除苏南地区对作物年尺度上的气候变化响应不显著外,粮食产量对降水的不随时间变化的负响应关系(即随降水的增加而减小,减小而增加)均在不同时间尺度和地区得到了体现,说明降水对这些地区粮食生产的影响十分重要;其中,苏北、苏中和全省粮食产量随作物年降水的增加(减少)而减小(增加),平均速率分别为0.19%·(10 mm)-1、0.09%·(10 mm)-1和0.11%·(10 mm)-1。3)三类模型结果均显示气候变化使得苏北、苏南和江苏粮食产量减小,但结果略有差异,其中,利用月气候要素建立的模型C的结果显示气候变化对粮食单产(总产)的影响最大,其均值分别为-6.51%·(10 a)-1(-11.28×108 kg·(10 a)-1)、-3.27%·(10 a)-1(-2.36×108 kg·(10 a)-1)和-1.34%·(10 a)-1(-4.45×108 kg·(10 a)-1)。另外,为了系统而全面地评估气候变化对粮食产量的影响,考虑月尺度的气候变化的影响是十分必要的。
2014, 37(3):344-353.
摘要:
对1961-2010年南海和西北太平洋不同时段生成热带气旋（tropical cyclone，TC）频数的时空分布及水汽条件对其产生的影响进行了分类研究。结果表明，可以将TC活动划分为活跃期（6-11月）和平静期（上年12-当年5月）两个时段。在TC活跃期和平静期，南海和西北太平洋上TC频数的EOF第一特征向量都表现为一致的增加或减少。活跃期EOF的第二特征向量表现为南海与西北太平洋中西部的TC频数存在相反的变化趋势，平静期EOF的第二特征向量则表现为130°E以西海域的TC频数与130～150°E范围内生成热带气旋存在相反的变化趋势。活跃期和平静期西北太平洋TC的生成频数与水汽通量散度均存在显著的负相关；而在活跃期南海TC频数与水汽通量散度仅在南海中北部有弱的负相关，在平静期南海东部到菲律宾附近海域有显著的负相关。因此，水汽条件的影响使得在活跃期南海和西北太平洋TC高频年中，南海北部和西北太平洋中东部TC频数明显偏多，而平静期高频年中，南海东部以及西北太平洋中西部TC频数明显偏多。
对1961-2010年南海和西北太平洋不同时段生成热带气旋（tropical cyclone，TC）频数的时空分布及水汽条件对其产生的影响进行了分类研究。结果表明，可以将TC活动划分为活跃期（6-11月）和平静期（上年12-当年5月）两个时段。在TC活跃期和平静期，南海和西北太平洋上TC频数的EOF第一特征向量都表现为一致的增加或减少。活跃期EOF的第二特征向量表现为南海与西北太平洋中西部的TC频数存在相反的变化趋势，平静期EOF的第二特征向量则表现为130°E以西海域的TC频数与130～150°E范围内生成热带气旋存在相反的变化趋势。活跃期和平静期西北太平洋TC的生成频数与水汽通量散度均存在显著的负相关；而在活跃期南海TC频数与水汽通量散度仅在南海中北部有弱的负相关，在平静期南海东部到菲律宾附近海域有显著的负相关。因此，水汽条件的影响使得在活跃期南海和西北太平洋TC高频年中，南海北部和西北太平洋中东部TC频数明显偏多，而平静期高频年中，南海东部以及西北太平洋中西部TC频数明显偏多。
2014, 37(5):529-540.
DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20130512001
摘要:
利用政府间气候变化专门委员会第5次评估报告(IPCC AR5)耦合模式相互比较计划第5阶段(CMIP5)中所包含的8个模式资料,对长江中下游强降水的气候特征在21世纪的变化进行预估,并与此前基于第3阶段(CMIP3)的7个模式的预估结果进行了对比.所用资料既包括模式对20世纪的历史模拟,也包括它们在未来高、中、低三种排放情景(即RCP8.5、RCP4.5、RCP2.6三种代表性浓度路径)下的预估试验资料.结果表明:1)不同模式的预估结果有较好的一致性.相对于20世纪最后20 a (1980—1999年),21世纪不仅强降水事件频次、强降水事件的平均强度增加,且年际变率也有所增强.就增加幅度而言,西部强度较小,东部强度较大.2)就不同排放情景相互比较而言,在低排放情景和高排放情景(RCP2.6和RCP8.5)下,降水强度和频次的增长均比在中等排放情景(RCP4.5)下大.3)与之前CMIP3的结果相比,尽管二者均预估未来降水强度和频次增长,但二者增加幅度的空间分布并不一致.在CMIP5中,表现为自西向东幅度递增的特点,而在CMIP3中则中部地区增幅最大.
利用政府间气候变化专门委员会第5次评估报告(IPCC AR5)耦合模式相互比较计划第5阶段(CMIP5)中所包含的8个模式资料,对长江中下游强降水的气候特征在21世纪的变化进行预估,并与此前基于第3阶段(CMIP3)的7个模式的预估结果进行了对比.所用资料既包括模式对20世纪的历史模拟,也包括它们在未来高、中、低三种排放情景(即RCP8.5、RCP4.5、RCP2.6三种代表性浓度路径)下的预估试验资料.结果表明:1)不同模式的预估结果有较好的一致性.相对于20世纪最后20 a (1980—1999年),21世纪不仅强降水事件频次、强降水事件的平均强度增加,且年际变率也有所增强.就增加幅度而言,西部强度较小,东部强度较大.2)就不同排放情景相互比较而言,在低排放情景和高排放情景(RCP2.6和RCP8.5)下,降水强度和频次的增长均比在中等排放情景(RCP4.5)下大.3)与之前CMIP3的结果相比,尽管二者均预估未来降水强度和频次增长,但二者增加幅度的空间分布并不一致.在CMIP5中,表现为自西向东幅度递增的特点,而在CMIP3中则中部地区增幅最大.
2016, 39(4):546-553.
DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20160212001
摘要:
利用2013年12月在南京地区针对气溶胶化学成分及其前体物进行的一个月的强化观测资料，结果发现，期间观测到了两次严重的灰霾污染事件（事件1和事件2），其PM2.5的平均浓度分别达到267和150 μg/m3。事件1过程中，气团主要起源于长三角及南京地区，天气系统稳定，混合层低矮，空气相对湿热，气溶胶多来自于前体物集聚后的二次转化；事件2过程中，来自华北地区的污染物长距离传输则有显著贡献。事件1中的化学转化机制较为复杂，白天的气相均相氧化以及夜间的非均相或液相转化均对硫酸盐和硝酸盐的二次形成有所贡献；而事件2中则主要为白天均相氧化机制，夜间的化学转化过程不明显。
利用2013年12月在南京地区针对气溶胶化学成分及其前体物进行的一个月的强化观测资料，结果发现，期间观测到了两次严重的灰霾污染事件（事件1和事件2），其PM2.5的平均浓度分别达到267和150 μg/m3。事件1过程中，气团主要起源于长三角及南京地区，天气系统稳定，混合层低矮，空气相对湿热，气溶胶多来自于前体物集聚后的二次转化；事件2过程中，来自华北地区的污染物长距离传输则有显著贡献。事件1中的化学转化机制较为复杂，白天的气相均相氧化以及夜间的非均相或液相转化均对硫酸盐和硝酸盐的二次形成有所贡献；而事件2中则主要为白天均相氧化机制，夜间的化学转化过程不明显。
2017, 40(1):48-60.
DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20150916002
摘要:
利用1958-2007年ERA再分析风场及气压场资料和APHRO高分辨率逐日降水资料，对近50 a来梅雨期水汽输送的时空特征及其与江淮地区降水的关系进行了研究，发现各条水汽通道对江淮地区梅雨期降水强度及范围的影响程度均不同。梅雨期影响我国降水的水汽输送有显著的年际变化，并且水汽输送强弱年对应江淮地区降水强度也有明显差异。相关分析及合成差值的结果显示，西太平洋水汽输送贡献更大，且西太平洋水汽输送（东南通道）增强时，江淮地区降水增多。印度洋水汽输送的加强会减弱太平洋的水汽输送从而使得江淮少雨。在全球变暖的背景下，西太平洋的水汽输送对降水的增强作用有所减弱而印度洋输送所导致降水强度减弱的范围则明显扩大。自1980年起，江淮降水出现缓慢增多的趋势与全球变暖所导致的东亚环流异常进而影响水汽输送异常相关。
利用1958-2007年ERA再分析风场及气压场资料和APHRO高分辨率逐日降水资料，对近50 a来梅雨期水汽输送的时空特征及其与江淮地区降水的关系进行了研究，发现各条水汽通道对江淮地区梅雨期降水强度及范围的影响程度均不同。梅雨期影响我国降水的水汽输送有显著的年际变化，并且水汽输送强弱年对应江淮地区降水强度也有明显差异。相关分析及合成差值的结果显示，西太平洋水汽输送贡献更大，且西太平洋水汽输送（东南通道）增强时，江淮地区降水增多。印度洋水汽输送的加强会减弱太平洋的水汽输送从而使得江淮少雨。在全球变暖的背景下，西太平洋的水汽输送对降水的增强作用有所减弱而印度洋输送所导致降水强度减弱的范围则明显扩大。自1980年起，江淮降水出现缓慢增多的趋势与全球变暖所导致的东亚环流异常进而影响水汽输送异常相关。
2017, 40(3):346-355.
DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20161106001
摘要:
利用TIGGE资料中的ECMWF、NCEP、UKMO三个中心集合预报系统以及由此构成的多中心集合预报系统所提供的地面2 m气温10~15 d延伸期集合预报产品，建立贝叶斯模式平均（Bayesian Model Averaging，BMA）概率预报模型，对东亚地区冬季地面气温进行延伸期概率预报研究。采用距平相关系数、均方根误差、布莱尔评分、等级概率评分等指标分别对BMA确定性结果与概率预报进行评估。结果表明，BMA方法明显地改进了原始集合预报结果，预报技巧优于原始集合预报，且多中心BMA预报优于单中心BMA预报，最佳滑动训练期取35 d。BMA预报为气温的延伸期概率预报提供了更合理的概率分布，定量描述了预报的不确定性。
利用TIGGE资料中的ECMWF、NCEP、UKMO三个中心集合预报系统以及由此构成的多中心集合预报系统所提供的地面2 m气温10~15 d延伸期集合预报产品，建立贝叶斯模式平均（Bayesian Model Averaging，BMA）概率预报模型，对东亚地区冬季地面气温进行延伸期概率预报研究。采用距平相关系数、均方根误差、布莱尔评分、等级概率评分等指标分别对BMA确定性结果与概率预报进行评估。结果表明，BMA方法明显地改进了原始集合预报结果，预报技巧优于原始集合预报，且多中心BMA预报优于单中心BMA预报，最佳滑动训练期取35 d。BMA预报为气温的延伸期概率预报提供了更合理的概率分布，定量描述了预报的不确定性。
2013, 36(2):165-173.
摘要:
基于TIGGE资料中心提供的CMC、ECMWF、UKMO及NCEP四个集合预报中心2008年7月1日-9月30日北半球中纬度地区地面气温10~15 d延伸期集合预报产品,首先采用Talagrand分布及离散度-误差关系评估了单个预报系统的预报性能,然后分别利用多模式集成平均(Ensemble Mean,EMN)、消除偏差集成平均(Bias-Removed Ensemble Mean,BREM)及多模式超级集合(Multi-model Superensemble,SUP)对地面气温进行多模式集成预报试验。由于逐日的延伸期预报准确率相对较低,因此人们更关注延伸期预报对天气过程的预报准确率。对各个集合预报系统的逐日预报资料以及逐日"观测"资料做滑动平均,并对处理后的资料进行多模式集成,最后对超级集合预报的训练期长度进行调试,以获得最佳训练期长度。结果表明,四个集合预报系统的离散度相对于均方根误差都偏小,ECMWF预报效果最好,NCEP次之,UKMO预报效果最差。EMN、BREM及SUP三种多模式集成方法的预报效果均优于单个系统且SUP对预报效果的改善最明显。滑动平均后,预报误差进一步降低,且滑动步长越长,误差越小。对于SUP的训练期,逐日预报和3 d滑动平均10~12 d预报最佳训练期长度为75 d;13~15 d预报最佳训练期长度为35 d;5 d及7 d滑动平均其训练期长度在各个时效均以35 d为宜。
基于TIGGE资料中心提供的CMC、ECMWF、UKMO及NCEP四个集合预报中心2008年7月1日-9月30日北半球中纬度地区地面气温10~15 d延伸期集合预报产品,首先采用Talagrand分布及离散度-误差关系评估了单个预报系统的预报性能,然后分别利用多模式集成平均(Ensemble Mean,EMN)、消除偏差集成平均(Bias-Removed Ensemble Mean,BREM)及多模式超级集合(Multi-model Superensemble,SUP)对地面气温进行多模式集成预报试验。由于逐日的延伸期预报准确率相对较低,因此人们更关注延伸期预报对天气过程的预报准确率。对各个集合预报系统的逐日预报资料以及逐日"观测"资料做滑动平均,并对处理后的资料进行多模式集成,最后对超级集合预报的训练期长度进行调试,以获得最佳训练期长度。结果表明,四个集合预报系统的离散度相对于均方根误差都偏小,ECMWF预报效果最好,NCEP次之,UKMO预报效果最差。EMN、BREM及SUP三种多模式集成方法的预报效果均优于单个系统且SUP对预报效果的改善最明显。滑动平均后,预报误差进一步降低,且滑动步长越长,误差越小。对于SUP的训练期,逐日预报和3 d滑动平均10~12 d预报最佳训练期长度为75 d;13~15 d预报最佳训练期长度为35 d;5 d及7 d滑动平均其训练期长度在各个时效均以35 d为宜。
2009, 32(5):695-702.
摘要:
利用差分吸收光谱仪DOAS(differential optical absorption spectroscopy),对2007年11月—2008年1月南京北郊大气SO2、NO2和O3进行了观测。结合Parsivel降水粒子谱仪和自动气象站的资料,对冬季大气污染气体的浓度变化规律及降水和风速风向对其的影响进行了分析。结果表明,南京北郊大气SO2浓度较高,呈明显双峰特征,分别在12时(北京时,下同)和00时达最大,受附近排放源的影响最大,东风及南风时比静风时SO2浓度更高。降水对SO2湿清除效果明显,清除系数平均为0.168 h-1。NO2气体呈明显单峰特征,在18时达最高值。南京北郊是NO2源区之一,主要受附近高速公路汽车尾气排放源的影响。静风时NO2浓度最高。O3浓度受NO2的影响较明显。O3日变化呈单峰特征,在15时达最大值,静风时O3浓度最低。降水对O3的间接影响较明显,在降水时,白天由于太阳辐射较弱,O3浓度降低;夜晚NO浓度较低,使得O3浓度升高。
利用差分吸收光谱仪DOAS(differential optical absorption spectroscopy),对2007年11月—2008年1月南京北郊大气SO2、NO2和O3进行了观测。结合Parsivel降水粒子谱仪和自动气象站的资料,对冬季大气污染气体的浓度变化规律及降水和风速风向对其的影响进行了分析。结果表明,南京北郊大气SO2浓度较高,呈明显双峰特征,分别在12时(北京时,下同)和00时达最大,受附近排放源的影响最大,东风及南风时比静风时SO2浓度更高。降水对SO2湿清除效果明显,清除系数平均为0.168 h-1。NO2气体呈明显单峰特征,在18时达最高值。南京北郊是NO2源区之一,主要受附近高速公路汽车尾气排放源的影响。静风时NO2浓度最高。O3浓度受NO2的影响较明显。O3日变化呈单峰特征,在15时达最大值,静风时O3浓度最低。降水对O3的间接影响较明显,在降水时,白天由于太阳辐射较弱,O3浓度降低;夜晚NO浓度较低,使得O3浓度升高。
2012, 35(4):477-486.
摘要:
将2001-2008年分为沙尘天气相对多年和相对少年,计算兰州市春季逐日4个时次的4 d气团后向轨迹。通过聚类分析得到春季到达兰州市区的主要气团轨迹组,结合可吸入颗粒物PM10日均质量浓度资料,通过计算潜在源贡献因子PSCF(potential source contribution function)和浓度权重轨迹CWT(concentration-weighted trajectory),得到影响兰州市春季PM10质量浓度的潜在源区以及不同源区对兰州市春季PM10质量浓度贡献的差异。结果表明,在沙尘天气相对多年,西路径和西北路径发生比例最高,分别占总轨迹的33%和19.4%,其中有50%以上为污染轨迹,是造成兰州市春季高质量浓度PM10污染的主要输送路径。沙尘天气相对少年的主要输送路径是西路径,其次是北路径,分别占23.6%和18%。影响兰州市春季大气PM10质量浓度的潜在源区分布在新疆塔里木盆地、吐鲁番盆地、青海柴达木盆地、甘肃河西走廊、内蒙古中部和西部的沙漠戈壁地区。
将2001-2008年分为沙尘天气相对多年和相对少年,计算兰州市春季逐日4个时次的4 d气团后向轨迹。通过聚类分析得到春季到达兰州市区的主要气团轨迹组,结合可吸入颗粒物PM10日均质量浓度资料,通过计算潜在源贡献因子PSCF(potential source contribution function)和浓度权重轨迹CWT(concentration-weighted trajectory),得到影响兰州市春季PM10质量浓度的潜在源区以及不同源区对兰州市春季PM10质量浓度贡献的差异。结果表明,在沙尘天气相对多年,西路径和西北路径发生比例最高,分别占总轨迹的33%和19.4%,其中有50%以上为污染轨迹,是造成兰州市春季高质量浓度PM10污染的主要输送路径。沙尘天气相对少年的主要输送路径是西路径,其次是北路径,分别占23.6%和18%。影响兰州市春季大气PM10质量浓度的潜在源区分布在新疆塔里木盆地、吐鲁番盆地、青海柴达木盆地、甘肃河西走廊、内蒙古中部和西部的沙漠戈壁地区。
地址：江苏南京宁六路219号南京信息工程大学 邮编：210044
联系电话：025-58731158 E-mail：xbbjb@nuist.edu.cn QQ交流群号：344646895
大气科学学报 ® 2024 版权所有 技术支持：北京勤云科技发展有限公司
