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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    1. 城市化与极端热浪天气对城市热环境的协同影响——北京和巴黎对比研究
    马小娇, 苗世光, 李玉焕, 王梓茜
    气象与环境学报    2025, 41 (1): 1-12.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-503X.2025.01.001
    摘要30)      PDF (8899KB)(22)   
    采用百米级睿图-城市预报系统结合自动气象站和ERA5数据,模拟分析2023年6月北京和2019年7月巴黎极端高温热浪事件期间城市下垫面对城市热环境的影响,并结合城市天气气候背景、地形和城市特征探究影响差异的原因。结果表明:百米级模式结合高分辨率土地分类数据能够合理模拟近地面气象要素和城市热岛的精细化时空分布。高温热浪期间,在高空脊控制、晴空微风天气背景下,北京和巴黎城市下垫面对白天气温升高的贡献较热浪前分别增加0.20 ℃和0.55 ℃,夜间增加1.40 ℃和0.83 ℃。热浪期间,巴黎感热通量比北京更强,导致白天升温更显著,北京地面储热高则是北京城市化对夜间升温贡献大的主要原因。从空间分布来看,北京城市下垫面对夜间南下的山风减速明显,对城区热环境的影响呈“东南高、西北低”分布;巴黎市地形平坦,不受山谷风的影响。
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    2. 北京城市形态格局组成及气候舒适度响应特征
    郑祚芳, 高华, 王耀庭
    气象与环境学报    2025, 41 (1): 13-21.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-503X.2025.01.002
    摘要28)      PDF (4854KB)(19)   
    城市形态格局组成对局地气象条件及城市人居环境具有重要影响。基于局地气候分区(LCZ)理论及2018—2022年自动气象站资料,分析了北京城市形态的组成、气候舒适度及主要影响因子分布特征,量化了城市不同功能区气象条件及人体舒适度的差异。结果表明:北京城区由10类建筑物下垫面及6类自然下垫面组成,建筑物下垫面占总面积的52.0%,其中开阔中层建筑(LCZ 5)面积占比最大,自然地表类型中分布最广的是低矮植被区(LCZ-D);影响气候舒适度的主要因子气温、相对湿度和风速在不同下垫面差异显著。北京春、夏、秋、冬季气候舒适感分别以“舒适”“热”“舒适”“寒冷”为主。在春、秋、冬三季,由于建筑物下垫面的物理属性及人为热排放,城市中心区具有更好的气候舒适性,夏季则相反;不同LCZ下垫面年平均人体感受为“舒适”的小时占比为32.5%~38.2%,排序为LCZ-A、LCZ-B、LCZ-G、LCZ-D、LCZ 7、LCZ 6、LCZ 5、LCZ 8、LCZ 4、LCZ-E、LCZ 3、LCZ 1、LCZ 2。自然下垫面气候舒适性优于建筑下垫面,开阔型建筑优于密集型建筑,高层建筑优于中、低层建筑。
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    3. 基于机器学习的北京供暖季气温预报误差订正
    张艳晴, 金晨曦, 闵晶晶, 韩超, 董颜, 齐晨
    气象与环境学报    2025, 41 (1): 58-65.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-503X.2025.01.007
    摘要19)      PDF (3974KB)(15)   
    基于2019年7月1日至2024年3月15日水平分辨率为0.1°×0.1°的ECMWF模式预报数据和北京20个国家级气象站观测数据,分析北京历史供暖季ECMWF模式对2 m气温预报的误差特征,利用极限随机森林、决策树、梯度提升树、线性回归、Lasso回归算法对ECMWF模式的2 m气温预报误差进行订正。结果表明:ECMWF模式对北京城区2019—2023年供暖季2 m气温预报整体偏低,最大偏差出现在下午,平均偏差为-2.3 ℃,郊区2 m气温预报早晨偏低,下午偏高,最大正偏差和负偏差出现在07:00和16:00,分别为1.7 ℃和-2.2 ℃。利用机器学习方法订正后,2023年供暖季(2023年11月7日至2024年3月15日)北京城区和郊区的平均偏差和均方根误差均有明显降低,其中极限随机森林算法的订正效果最优,城区和郊区均方根误差分别改善了24.2%和35.4%;2023年供暖季北京城区9个站日平均气温预报偏差在±0.5、±1、±2 ℃内的准确率均显著提升,最大分别提升31%、44%和40%,极限随机森林和决策树算法表现最佳。
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    4. 黑龙江省玉米播种适宜气温和水分条件特征研究
    姜丽霞, 王晾晾, 岳元, 赵放, 陈可心, 李秀芬, 王秋京, 纪仰慧
    气象与环境学报    2025, 41 (1): 74-83.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-503X.2025.01.009
    摘要16)      PDF (973KB)(8)   
    基于1981—2021年黑龙江省玉米主产区气象数据、玉米发育期及单产资料,选取气温和土壤水分2个要素,构建玉米播种期平均气温和0~10 cm土层旬土壤相对湿度序列,基于样本序列分布拟合的偏度、峰度检验法,采用置信区间估计方法构建黑龙江省玉米主产区玉米适宜播种气温和土壤水分指标,预留独立玉米播种样本进行验证,并分析不同播期产量差异。结果表明:研究区2012年、2014年、2016年玉米播期气象条件较好,2010年和2013年较差;所建指标能较好指示黑龙江省玉米播种气温和土壤水分适宜程度,玉米播种气温处于适宜、较适宜范围内的吻合率分别为76.6%、12.3%,土壤相对湿度分别为37.0%、45.6%;不同播期玉米产量存在不同程度差异,在于不同年份玉米全生育期内不同时期气象条件存在相互补偿机制,播种后出苗时间较长年份与较短的相邻年份相比,产量平均下降14.5%;2010年、2013年播种期气温和水分条件同时不适宜或者二者之一不适宜可能是导致玉米迟播的主要原因,与正常播种年份相比,代表站点产量下降4.4%~27.5%;播种期低温干旱、低温渍涝型等气温和水分条件不适宜玉米播种,影响玉米播后快速出苗,并易引起产量下降。
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    5. 基于最优分割法的上海市暴雨和大风致灾阈值研究
    杨辰, 王强, 穆海振, 孙一
    气象与环境学报    2025, 41 (1): 97-103.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-503X.2025.01.012
    摘要10)      PDF (874KB)(4)   
    基于2012—2021年上海市气象灾情数据,对气象条件致灾规律进行分析并引入最优分割法,得到分区的暴雨和大风致灾阈值指标。结果表明:平均小时雨强30.7 mm·h-1、6 h累积降水量64.5 mm和24 h累积降水量91.7 mm以上的降水会导致内涝积水,12.4 m·s-1以上的风速会导致大风灾害。不同区域的致灾阈值存在较明显的差异,对于暴雨阈值,中心城区的1 h雨强阈值普遍高于郊区,但24 h累积降水量阈值明显低于郊区;对于大风阈值,中心城区的大风致灾阈值要明显小于郊区。构建的上海各区的致灾阈值指标,可为各区气象灾害防御和城市治理提供参考。
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    6. 辽东半岛两次由微湿下击暴流引发的雷暴大风过程对比分析
    贾旭轩, 纪永明, 段云霞, 刘晓初, 梁军
    气象与环境学报    2024, 40 (6): 1-9.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-503X.2024.06.001
    摘要153)   HTML21)    PDF (8070KB)(119)   

    选用大连市和丹东市SA多普勒天气雷达资料,结合地面观测和ERA5再分析资料,对比分析2020年9月11日(过程Ⅰ)和2021年9月10日(过程Ⅱ)辽东半岛两次微湿下击暴流天气过程的环流背景及成因。结果表明:两次过程均发生在东北冷涡背景下,过程Ⅰ为北上台风变性后的冷涡,过程Ⅱ为切断低压。两次过程的大气层结均为“上干下湿”的不稳定层结,探空曲线呈向上开口喇叭型,近地面温度垂直递减率接近干绝热,整层大气可降水量大于30 mm,抬升凝结高度较低,CAPE和DCAPE较小;0~6 km风切变强度为过程Ⅱ明显强于过程Ⅰ。两次过程的雷暴大风均由微湿下击暴流引发,过程Ⅰ为孤立风暴产生的微湿下击暴流,过程Ⅱ为飑线系统内嵌的微湿下击暴流。两次过程在微湿下击暴流发生前,多普勒天气雷达高仰角大于45 dBz的强反射率因子缺口均先于低仰角出现。

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    7. 2020年黄土高原中南部一次暴雪天气过程成因及雨雪转换的低层降温机制分析
    赵强, 刘瑞芳, 贾蓓, 屈丽玮
    气象与环境学报    2024, 40 (6): 10-18.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-503X.2024.06.002
    摘要80)   HTML16)    PDF (7972KB)(72)   

    选用地面、高空观测资料及ERA5逐小时再分析资料(0.25°×0.25°),分析2020年11月20日黄土高原入秋以来的首场大到暴雪天气过程成因及降水开始阶段导致雨雪转换的低层降温机制。结果表明: 此次暴雪过程有西南和东南两条水汽供应路径;西风槽、高原槽东移合并加深,引导切变线东移,造成陕西北部水汽辐合抬升,高空急流的辐散作用使上升运动进一步加强;中层大气存在条件性对称不稳定,冷锋触发不稳定能量释放,在锋面两侧形成斜升次级环流,陕西北部位于次级环流的上升支,最大降雪强度超4 mm·h-1。此次过程降水初期近地面层气温的迅速下降是雨转雪的关键因素,气温预报偏差是模式雨雪相态预报偏差的原因。雨水蒸发引起的低层异常降温利于雨雪转换,需在雨雪相态预报中关注。

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    8. 2021年11月8日黑龙江南部一次冻雨天气过程成因分析
    马国忠, 安英玉, 关铭, 王秋京
    气象与环境学报    2024, 40 (6): 19-27.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-503X.2024.06.003
    摘要83)   HTML7)    PDF (6872KB)(55)   

    选用逐时地面观测数据、探空观测资料和ERA5再分析资料,对2021年11月8日黑龙江省雨雪天气的降水相态特征及其南部一次冻雨天气形成原因进行分析。结果表明:此次过程大气环流背景为高空低涡东移并加强,携带暖湿空气的东南风急流为此次降水过程提供了水汽和能量,由其形成的暖层导致了冻雨天气。此次过程冻雨区大气层结为“冷—暖—冷”结构,高空冷层的冰晶凝华增长形成雪,当雪下落至暖层融化形成雨,雨下落过程中与云滴碰并增长,至近地面冷层保持过冷水形态形成冻雨,属于“冰相融化”机制。大气的中低层暖平流增温对冻雨天气预报有指示作用,低层东北风是导致冷平流产生的重要原因,当有持续、较大的东北风出现时,冷平流增强、冷层气温下降,冻雨强度增强。此外,对比吉林省一次典型冻雨过程表明,当出现暖层、逆温较强的大气层结配置时,冻雨强度较强。

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    9. 1961—2020年长江三峡地区降水变化特征分析
    邹旭恺, 陈鲜艳, 赵珊珊, 陈峪, 曾红玲, 张强
    气象与环境学报    2024, 40 (6): 44-52.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-503X.2024.06.006
    摘要66)   HTML5)    PDF (2009KB)(51)   

    选用1961—2020年长江三峡地区33个国家地面气象观测站逐日降水资料,分析该地区年、季、月不同强度等级降水的时空变化特征。结果表明:三峡地区降水充沛,区域平均年降水量为1200 mm,年降水日数达155 d。该地区降水量和降水强度年变化均为单峰型,峰值出现在7月;降水日数年变化为双峰型,峰值出现在春季,次峰出现在秋季。近60 a,三峡地区年降水日数呈显著减少趋势,年降水强度显著增大,但年降水量变化趋势不显著;该地区春季、秋季、冬季的降水日数显著减少,其中,10—12月小雨日数减幅较大;秋季、冬季降水强度显著增大,其中, 1月、2月和11月增幅较为明显。三峡地区年降水日数空间分布为全区一致的减少趋势,降水强度普遍为增大趋势;降水量变化分布不均匀,为中部地区减小、东西部地区增大。

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    10. 1961—2021年辽宁省区域性暴雨过程综合强度时空变化分析
    李倩, 林益同, 周晓宇, 房一禾
    气象与环境学报    2024, 40 (6): 53-61.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-503X.2024.06.007
    摘要81)   HTML8)    PDF (1787KB)(61)   

    选用1961—2021年辽宁省61个国家级气象站逐日降水资料,采用百分位数法、标准化处理方法、相关系数法和权重综合指数法,选取辽宁省区域暴雨过程的最大过程降水量、最大日降水量、最大小时降水量、暴雨范围及持续时间5项评估指标,建立该地区区域性暴雨过程综合强度定量评估模型,分析辽宁省区域性暴雨综合强度时空变化特征。结果表明:辽宁省区域性暴雨过程出现在4—11月,持续日数一般为1~4 d,暴雨范围一般为4~30站,暴雨频次和综合强度均为夏季最高、秋季次之、春季最少。区域性暴雨过程造成暴雨以上量级的强降水主要发生在辽宁东南部,其中,春季强降水多发生在辽宁南部,夏、秋季则多发生在辽宁东南部。辽宁省区域性暴雨过程频次和强度均存在显著的年代际变化,20世纪70年代区域性暴雨频次偏少,80年代初至今整体偏多;20世纪70年代中期至21世纪初的区域暴雨综合强度偏强,21世纪以来整体偏弱。

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