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主办单位:中国气象局沈阳大气环境研究所
国际刊号:ISSN 1673-503X
国内刊号:CN 21-1531/P

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    2022年, 第38卷, 第5期 刊出日期:2022-10-28 上一期   
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    2022 (5):  0-0. 
    摘要 ( 15 )   PDF(3511KB) ( 9 )  
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    论文
    基于碳中和及气候适应性原则的被动式建筑应用潜力研究——以重庆市为例
    赵俊刚,董鑫,尹名强,何宝杰
    2022 (5):  1-14.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2022.05.001
    摘要 ( 134 )   HTML ( 6 )   PDF(4321KB) ( 31 )  

    气候变化及其广泛影响推动世界各国实施碳中和战略。本文从碳中和建筑理论体系入手, 提出碳中和与气候适应性的建筑设计基本原则, 强调对被动式建筑全生命周期内的节能效益(运行碳)和实施成本(隐含碳)平衡的动态考量, 并且根据场域气候和城市形态特点, 关注被动式建筑对场域风、热、光等物理环境特征的适应与反馈。进一步从场域与气候、建筑类型、围护结构、通风、采光、可再生能源利用及其他技术方面, 识别重庆市被动式建筑的碳源/汇情景, 探讨重庆市“湿热、湿冷、弱风”气候特征下, 应用被动式策略降低建筑碳排放的潜力, 借此推动重庆市净零碳城市建设。

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    桂北山区两次突发性大暴雨触发及维持机制分析
    刘蕾, 陈茂钦, 蓝柳茹, 冯晓玲, 黄维
    2022 (5):  15-24.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2022.05.002
    摘要 ( 61 )   HTML ( 9 )   PDF(8902KB) ( 35 )  

    利用常规观测资料、区域自动站资料、柳州多普勒雷达资料以及ERA5再分析资料对2020年6月24日(“6·24”过程)和7月9日(“7·9”过程)广西柳州元宝山地区先后出现的突发性局地大暴雨过程进行了分析, 探讨这两次过程的触发因子。结果表明: 在低层偏南暖湿气流持续输送的前提下, 元宝山脉动力抬升进一步增强了山脉附近垂直上升运动; 白天大量积聚的能量导致热力条件非常不稳定, 地面中尺度辐合线及局地地形形成的中尺度辐合中心和大尺度环流的配合致使对流系统先在元宝山脉南侧触发起来, “列车效应”以及高效率、低质心的降雨系统使得小时雨强和累积雨量极大; 两次过程与850 hPa西南气流风速脉动密切相关, 高温高湿的暖湿气流在元宝山地区强烈辐合为暴雨增幅提供了有利条件, 有利于强降水在柳州北部地区维持; “6·24”过程近地层有弱冷空气侵入, 低层水汽饱和、中高层有干冷空气卷入; “7·9”过程近地层没有冷空气侵入, 湿层深厚, 整层为高温高湿的环境。

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    基于4种高分辨率模式的辽宁省雷达回波预报邻域检验结果对比
    刘静, 陈传雷, 王瀛, 才奎志, 任川, 董巍
    2022 (5):  25-33.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2022.05.003
    摘要 ( 29 )   HTML ( 4 )   PDF(4021KB) ( 2 )  

    选取2017—2018年6—9月辽宁省不同降水性质, 具有2种不同特征的20次天气过程个例, 应用模糊检验邻域法中的分数技巧评分(Fraction Skill Score, FSS), 评估华东模式、华北模式、GRAPES_3km模式和睿图东北模式对辽宁省中小尺度系统的预报能力。结果表明: 区域性降水过程和局地性降水过程雷达回波强度越小, 邻域半径越大, 高分辨率模式预报技巧越高。当雷达回波大于30 dBz时, 各高分辨率模式对局地性降水的雷达回波预报FSS评分均较高。当邻域半径为3 km时, 区域性降水过程中, 华北模式预报技巧在各级别雷达回波预报中均高于其他模式, 最大FSS差值为0.031。局地性降水过程中, 华东模式预报效果较好, 最大FSS评分为0.127, 表明华东模式预报中小尺度对流系统能力更强。局地性降水过程, 睿图东北模式在08—23时预报时次中, “中间”时次的预报效果优于“两头”时次的预报, 两个时次最大FSS差值为0.121。

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    长短期记忆神经网络(LSTM)模型在低能见度预报中的应用
    方楠, 谢国权, 阮小建, 任晨平, 姜舒婕, 张玮玮
    2022 (5):  34-41.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2022.05.004
    摘要 ( 46 )   HTML ( 3 )   PDF(1452KB) ( 16 )  

    利用浙江省义乌市2015—2019年逐小时气象观测数据(相对湿度、风速、地气温差、能见度)和空气质量指数(Air Quality Index, AQI)数据, 分析了义乌地区低能见度天气(观测能见度lt; 10 km)的分布特征和气象要素条件。利用长短期记忆神经网络(Long Short Term Memory Neural Network, LSTM)模型对逐小时能见度进行模拟, 分别对比了观测能见度作为输入变量与否的模拟效果; 根据义乌地区低能见度天气条件的特征, 将模拟时段分为三个时期(11月至翌年2月, 3—6月, 7—10月), 对比了分时期模拟的效果; 以及评估了模型的预报步长。结果表明: 高湿、高污染、气温高于地温和低风速是义乌地区低能见度天气的主要特征。LSTM模型对单站能见度有较好的模拟效果, 当输入参数中加入历史观测能见度时, 能大幅提高模拟准确度, 日均能见度模拟结果均方根误差RMSE=0.63 km, 平均绝对误差MAE=0.51 km, 拟合优度R2=0.99;分时期进行模拟能得到更精准的模拟结果。本研究中选用的输入要素在冬季(11月至翌年2月)模拟效果最好, RMSE=2.35 km, MAE=1.46 km, 低能见度均方根误差RMSE_10 km=1.81 km, 低能见度平均绝对误差MAE_10 km=1.13 km, R2=0.83; 3—6月的模拟中, 输入变量中不加AQI模拟效果更好, 这意味着3—6月义乌地区的低能见度天气以雾天气为主导, 加入过多变量并不一定能提高模型准确度; 随着预报步长增大, 模型预报效果变差, 预测步长等于3 h, R2=0.71, 预测结果已不具备实际应用意义。

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    黑龙江省龙凤山区域大气本底站气溶胶光学特征分析
    王鹏,赵胡笳,马雁军,孙敬敏,谢桐川,代家庚,侯续丽,吕明佳
    2022 (5):  42-48.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2022.05.005
    摘要 ( 23 )   HTML ( 1 )   PDF(812KB) ( 2 )  

    利用2010—2020年黑龙江省龙凤山区域大气本底站气溶胶光学特性长期观测资料, 分析并探讨了背景地区气溶胶光学厚度、波长指数、单次散射反照率、粒子体积谱分布以及气溶胶直接辐射强迫效应的变化特征。结果表明: 龙凤山区域气溶胶光学厚度最高值出现在7月, 平均值为0.67;最小值出现在12月、1月和2月, 平均值分别为0.17、0.02和0.18;气溶胶光学厚度在17时达到最高值为0.39。气溶胶波长指数在4—5月最低, 平均值分别为1.20和1.21;12月最高, 平均值为1.74;波长指数在12时达到峰值, 为1.44。单次散射反照率最低值分别出现在4月、8月和10月, 平均值分别为0.84、0.82和0.84;气溶胶单次散射反照率在12时出现峰值, 为0.95。龙凤山区域春季气溶胶粗粒子体积分数最高值出现在5月, 为0.04 μm3·μm-2, 有效半径为3.85 μm; 夏季气溶胶细粒子体积分数最高值出现在7月, 为0.06 μm3·μm-2, 有效半径为0.19 μm; 秋冬季龙凤山背景地区气溶胶细粒子和粗粒子体积分数均进一步减小。龙凤山区域地面和大气层顶气溶胶直接辐射强迫最高值均出现在7月, 分别为-94.44 W·m-2和-22.33 W·m-2

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    1970—2019年内蒙古大兴安岭林区降雪特征分析
    郝晨阳, 马秀枝, 李长生, 田泓, 张茹, 吴昊, 武玉龙
    2022 (5):  49-56.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2022.05.006
    摘要 ( 54 )   HTML ( 0 )   PDF(1554KB) ( 25 )  

    基于1970—2019年内蒙古大兴安岭林区11个气象站逐日降水量和温度资料, 提取降雪数据, 采用趋势分析法、距平法、M-K突变法、滑动t检验法等, 分析了大兴安岭林区降雪的时空变化特征。结果表明: 大兴安岭林区总降雪量和各等级降雪量均呈增加趋势, 其中小雪和暴雪的降雪量增加趋势较小; 小雪和中雪量在21世纪00年代达到最大值, 大雪和暴雪量在21世纪10年代达到最大值; 各等级降雪量对总降水量的贡献率为小雪>中雪>大雪>暴雪; 各等级降雪量年内月变化均呈M型分布, 总降雪量高峰出现在11月; 总降雪量在1995年有显著突变, 小雪、中雪、大雪、暴雪降雪量无显著突变年份。空间上总降雪量和各等级降雪量(除暴雪外)大体呈北多南少、西多东少的变化趋势。大兴安岭林区降雪初始日呈延后趋势, 终止日呈提前趋势, 雪季长度呈每10 a缩短2.3 d的趋势。

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    2000—2020年呼伦贝尔地区归一化植被指数时空变化及其对气候的响应
    曲学斌, 王彦平, 高绍鑫, 张煦明, 辛孝飞, 敖孟奇
    2022 (5):  57-63.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2022.05.007
    摘要 ( 34 )   HTML ( 1 )   PDF(2080KB) ( 21 )  

    利用2000—2020年MOD13Q1和气象观测数据, 结合Sen趋势分析、M-K显著性检验、变异系数、Hurst指数、相关系数等对呼伦贝尔地区归一化植被指数(NDVI)时空变化及气候响应进行分析。结果表明: 呼伦贝尔地区多年生长季平均NDVI为0.63, 平均年变化倾向率为0.028/10 a, 大部分地区呈增加趋势, 其中大兴安岭森林大部及岭西耕地增加显著。呼伦贝尔地区生长季NDVI的平均变异系数为0.08, 其中呼伦贝尔草原西部的波动较大。Hurst指数表明, 呼伦贝尔地区生长季NDVI整体变化呈反持续性趋势, 结合现有NDVI变化趋势, 未来将呈下降趋势, 对生态环境的保护工作较为不利。大兴安岭森林生长季NDVI与气温呈正相关, 耕地与草原区呈负相关, 而呼伦贝尔大部分地区的生长季NDVI与降水普遍呈正相关, 其中呼伦贝尔草原和大兴安岭两麓耕地的生长季NDVI与降水相关显著, 说明气温是制约北部大兴安岭森林生长的主要因素, 而降水是制约呼伦贝尔草原生态平衡和农牧业发展的主要因素。

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    锦州地区春玉米物候变化趋势及其与水热条件的关系
    赵先丽,蔡福,丁抗抗,王赛頔,王笑影,张慧,贾庆宇,温日红,吴航
    2022 (5):  64-71.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2022.05.008
    摘要 ( 19 )   HTML ( 1 )   PDF(894KB) ( 10 )  

    利用1980—1984年和2004—2020年锦州市农业气象观测站春玉米物候观测资料和气象观测资料, 采用趋势系数、倾向率、相关分析和通径分析等方法, 分析了锦州市春玉米生育期长度和水热条件的变化趋势, 并探讨了锦州市春玉米生育期长度与水热条件的关系。结果表明: 1980—1984年和2004—2020年锦州地区春玉米各生育期长度变化趋势不同, 除抽雄期、成熟期和生殖生长期外, 其他生育期长度均呈缩短的趋势。营养生长期长度极显著缩短, 生殖生长期长度极显著延长, 因此全生育期呈弱的延长趋势, 变化不明显。春玉米各生育期水热条件变化趋势不同, 热量条件变化显著, 而水分条件变化不显著, 多数生育期≥10 ℃活动积温(DT10)和生长度日(GDD)呈增加的趋势, 其中抽雄期、成熟期和生殖生长期、全生育期热量条件呈极显著增加趋势, 表明热量条件对春玉米生长发育影响最大。相关分析和通径分析表明, DT10和GDD对春玉米生育期长度影响最大, 水分条件对春玉米生育期长度影响较小, 其中出苗期、成熟期和全生育期长度与水分条件相关显著。可见, 锦州地区水热因子之间相互制约、相互影响, 共同影响春玉米的整个生育期。

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    太平洋海温三极子对中国东北地区春玉米气候产量的影响
    陈凯奇,李建平,谢铁军,张亚洲
    2022 (5):  72-80.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2022.05.009
    摘要 ( 31 )   HTML ( 0 )   PDF(3186KB) ( 12 )  

    利用1949—2018年玉米产量数据、NCEP再分析资料、帕尔默干旱指数、标准化降水蒸散指数、土壤含水量和SST等, 分析了太平洋海温三极子对中国东北地区春玉米气候产量的影响。结果表明: 东北地区春玉米气候产量与收获当年1—5月的太平洋海温三极子存在显著相关, 太平洋海温三极子能够通过太平洋上空的遥相关型影响东北地区春玉米播种出苗期和全发育期的区域环流场, 进而影响区域降水、土壤含水量、帕尔默干旱指数和标准化降水蒸散指数等与东北地区春玉米气候产量密切相关的因子。当太平洋海温三极子增强时, 太平洋上空会形成类似Rossby波列结构的遥相关型, 在东北地区高空产生负涡度异常, 有利于上升气流的形成和降水的增加。太平洋海温三极子也有利于在低层形成从西北太平洋向东北地区的东南风异常, 通过水汽传输进一步增强东北区域降水。

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    1971—2018年黑龙江省玉米需水量与有效降水量耦合度演变特征
    曲辉辉, 王冬冬, 闫敏慧, 翟墨, 刘丹, 闫平, 王晓明, 姜丽霞
    2022 (5):  81-87.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2022.05.010
    摘要 ( 20 )   HTML ( 1 )   PDF(1772KB) ( 8 )  

    基于1971—2018年黑龙江省69个气象台站逐日气象资料, 利用联合国粮农组织(FAO)推荐方法计算玉米需水量, 应用美国农业部土壤保持局推荐方法计算有效降水量, 采用Mann-Kendall检验、GIS反距离加权插值等方法分析黑龙江省玉米需水量与有效降水量耦合度及其演变特征。结果表明: 黑龙江省玉米拔节以前生育时段大部地区有效降水增加, 拔节以后各生育阶段大部地区有效降水呈减少趋势, 不同区域变化趋势略有不同。受风速变小和日照时间减少等气象因子影响, 黑龙江省大部地区玉米需水量减少, 东部减速最快, 北部最慢。黑龙江省中部和东北部玉米需水量与有效降水量耦合度较高, 西部较低; 拔节以前耦合度较低, 拔节以后较高。各区域耦合度均呈“两落两起”变化趋势, 2011—2012年为耦合度由低到高明显突变点。

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    吉林省冬季旅游气象条件分析与评估
    梁洪海,姜忠宝,刘实,李尚锋
    2022 (5):  88-97.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2022.05.011
    摘要 ( 38 )   HTML ( 2 )   PDF(4930KB) ( 19 )  

    利用吉林省1961—2020年冬季逐日降水、风速和最高气温观测资料, 对影响吉林省冬季旅游出行的气象要素及其变化特征进行了分析, 并对冬季旅游出行气象条件进行评估。结果表明: 吉林省冬季平均无降雪时间长, 2级以下风力的日数较多, 日最高气温在-12 ℃以上的日数占冬季总日数的近9成。吉林省冬季非常适宜和适宜旅游的平均日数为128.6 d, 占冬季总日数的85.2%, 增多趋势为4.1 d/10 a。在气候变暖背景下, 气象要素突变后的1991—2020年非常适宜和适宜旅游的日数明显增多, 平均可达135.1 d, 占冬季总日数近九成, 但此间气象要素滑动均方差增大也导致两者的不稳定性加大。

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    快报
    大连地区阵风系数特征分析
    李昱茜,杨景泰,隋玉秀,邬晓冬,张黎红,孙立娟,王蕾,肖剑
    2022 (5):  98-105.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2022.05.012
    摘要 ( 32 )   HTML ( 4 )   PDF(1446KB) ( 30 )  

    利用2015年5月至2020年4月辽宁省大连地区9个国家气象站、2017年165个区域气象站逐10 min测风资料, 从风向、风级、月际变化、日变化、空间分布和天气影响系统等对大连地区最大、平均、最小阵风系数进行统计分析。结果表明: 1—12月平均阵风系数的变化范围为1.66~1.77, 秋末冬初平均阵风系数偏大, 春夏季节偏小; 与冷空气相对应风向的平均阵风系数大于与暖空气相对应的风向; 随着风级的增大, 最大、最小阵风系数向平均阵风系数收敛; 不同风级下阵风系数的频率分布均呈单峰型分布, 风级越大, 分布范围越窄。除西南风外, 其他风向的阵风系数均表现出白天大、夜间小的特点。大连地区阵风系数具有明显的地域特点, 东南和西北部沿海区域的阵风系数比内陆和西南沿海偏小, 风向基本不影响阵风系数的空间分布。大连的大风过程多受海上气旋和高压前部双系统共同影响, 气旋、台风以及雷暴大风的平均阵风系数大于同风级的平均值。

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    基于不同时间尺度风切变指数推算风资源的对比分析
    徐红, 龚强, 朱玲, 沈历都, 顾正强, 晁华, 王乙舒, 陈军庆
    2022 (5):  106-112.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2022.05.013
    摘要 ( 27 )   HTML ( 0 )   PDF(1413KB) ( 13 )  

    利用2014—2018年辽宁省探空资料分析了水平风速的垂直风廓线分布特征。用2座代表性测风塔逐时梯度风观测分析了采用不同高度组合方案计算出风切变指数的月、日变化特征, 分别用月、小时、年风切变指数推算高层风速和风功率密度, 并与实测对比。结果表明: 沈阳相较于大连地区风速随高度增加较快, 180 m高度以上风速基本保持不变, 而大连因其纬度低且靠近海洋, 300 m以下风速均匀上升。在非复杂地形情况下, 距地面10 m高度以上间隔一定高度设立4层风观测, 基本可以满足近地层风资源评估需求。受太阳辐射、下垫面、海陆热力性质差异等影响, 辽宁省风切变指数日变化特征比月变化更显著。利用小时风切变指数推算高层风速和风功率密度的方案优于采用月、年风切变指数方案。风切变指数日变化越显著, 采用逐时风切变指数推算方案越优于其他计算方案。

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