气象与环境学报

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全球变暖中的科学问题

赵宗慈,罗勇,王绍武,黄建斌

2015 (1): 1-5.

摘要 ( 567 )

PDF(420KB) ( 1035 )

2013年各国政府间气候变化专门委员会（IPCC）第一工作组发布了第五次气候变化科学评估报告，以大量的观测分析和气候模式模拟证据，继续强调由于人类排放增加，全球正在变暖，未来将继续变暖的观点。本文综述研究全球变暖的几个深层次的科学问题，即多套全球气温观测资料的差异、不同标准气候态时段的作用、20世纪全球变暖的检测和归因及未来全球气温变化的走向，以此提出需进一步研究的科学问题。结果表明；需要进一步提高观测资料的质量；注意不同标准气候态时段对应的数值的不同；应进一步改善气候模式模拟年代际变率的能力及研究近15 a全球变暖减缓和停滞的原因，从而改善气候模式的模拟效果；造成预估未来全球气候变化的不确定性主要来自气候模式的差异、未来排放情景的差异及气候系统内部变率影响和自然外强迫的作用。

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影响辽东半岛两次相似路径台风对比分析

李慧琳,高松影,徐璐璐,宋丽丽,李瑞晗,王春霞

2015 (1): 6-13.

摘要 ( 472 )

PDF(2918KB) ( 578 )

1109号台风“梅花”和1215号台风“布拉万”是自黄海海域北上影响辽东半岛的台风，两次台风降雨量和风力的预报均出现偏差。利用常规气象资料、加密气象自动观测站资料及NCEP再分析资料对两次台风过程进行对比分析。结果表明：500 hPa中高纬度110°—120°E附近低槽、鄂霍次克海阻塞高压、副热带高压强度和形状的改变及北方冷空气对台风北上路径和强度有重要影响。北方冷空气对北上台风引起的降雨十分关键，降雨主要由台风外围螺旋雨带造成。日本海高压伸向中国东北地区的高压脊对大风的形成有重要作用，台风登陆后影响时间的长短与登陆后冷空气的配合有密切关系。

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卫星和雷达资料在暴雨数值预报中的应用研究

王雪莲,李英华,刘丽丽,邱晓滨,陈靖,解以扬

2015 (1): 14-19.

摘要 ( 412 )

PDF(2557KB) ( 872 )

采用美国风暴分析预报中心开发的中尺度模式（Advanced Regional Prediction System，ARPS）的资料分析系统ADAS（ARPS Data Analysis System），把中国CINRAD/SA、SB多普勒雷达反射率、风云-2E卫星的红外和可见光资料引入模式初始场，利用高分辨率中尺度模式WRF对2012年7月21日中国华北地区暴雨过程进行数值模拟。结果表明：加入雷达和卫星资料的WRF数值模拟，由于修正了中低层水汽，对降水系统预报有一定的调整，预报的降水落区位置和降水量中心值更接近实况；同时加入卫星和雷达资料同化后，明显改善了WRF降水系统预报偏慢的情况。雷达与卫星资料同化对WRF模式降水预报影响不同，雷达资料影响的时间短，只在6 h内预报起作用，而卫星资料影响时间较长，能够改善24 h内的预报。加入卫星和雷达资料，修正了水汽场，使降水预报在开始时间、量级和范围上均有改善，更接近实况。

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安徽沿长江东部春季一次大范围雾天气过程诊断分析

付伟,何冬燕,朱琦,朱芙蓉,杜文荣,李鸾

2015 (1): 20-27.

摘要 ( 438 )

PDF(2269KB) ( 448 )

利用地面气象观测资料、高空探测资料、NCEP再分析资料、芜湖市边界层风廓线雷达资料和高速公路气象观测站资料，分析了2012年3月6日安徽省沿长江东部大范围雾天气过程形成的环流背景及雾生消的物理条件。结果表明：安徽沿江东部地区此次春季大范围雾的性质为辐射雾，雾发生时雾区上空为西到西南风为主，无明显冷空气影响，地面为高压控制的均压场，有利于雾的生成和维持。由雾生消的物理条件可知，近地面水汽条件较好和长波辐射降温造成的水汽凝结是此次大范围雾形成的重要原因。地面辐射降温形成的近地面逆温层有利于雾的维持，且随着近地面逆温层的抬升，雾层变厚并发展。低空的逆温层则形成稳定的层结，阻止水汽向上传输。近地面风速大小合适，风垂直切变小，低层有湍流，中层无明显上升运动，构成雾形成的有利动力条件；而湿层变厚又阻止了水汽向高层交换，有利于雾的生成和维持。日出后，太阳辐射增强，有利于雾发生和维持的地面辐射降温、逆温和动力条件逐渐消失，雾逐渐消散。

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2008—2012年南京短时强降水特征分析

沈澄,颜廷柏,刘冬晴,李菁

2015 (1): 28-33.

摘要 ( 617 )

PDF(958KB) ( 1031 )

利用2008—2012年南京自动气象观测站逐时降水量的观测资料，分析南京短时强降水的发生规律，包括短时强降水的年变化、月变化、日变化和空间分布等特征。结果表明：2008—2012年南京雨强大于50 mm/h^-1的致灾性短时强降水过程的发生次数呈显著增长趋势；短时强降水天气主要出现在6—9月，其中7—8月出现日数最多，雨强最大；春雨期短时强降水最易发生在凌晨，梅雨期短时强降水最易发生在上午和傍晚，台汛期短时强降水最易发生在上午；下半夜—凌晨短时强降水出现次数较少，傍晚前后是短时强降水多发时段；短时强降水天气的空间分布具有明显的城郊差异；城市化效应不能引起城区的局地降雨，但在大尺度天气系统过境时，会使城区的对流活动较郊区更活跃，且城市下风向地区的降水也因此增强。

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1960—2011年辽宁省大暴雨时空分布特征

杨青,韩秀君,高松影,阎琦,卢秉红,田莉

2015 (1): 34-42.

摘要 ( 623 )

PDF(1470KB) ( 401 )

利用1960—2011年辽宁省61个国家气象站地面20—20时降水及逐小时降水观测资料，统计分析辽宁大暴雨时空分布特征。结果表明：辽宁省年平均大暴雨日数为6.5 d，年平均影响范围为17.5站次，两个大暴雨多发区分别位于辽宁东南部和南至西南沿海地区。辽宁东南部大暴雨多发区由于受台风、江淮气旋、华北气旋和蒙古气旋等多种系统及地形影响，易出现区域性和局地性大暴雨，大暴雨发生次数较多，降水量变化较大；降水量和降雨强度极值均较大，大暴雨中心出现在凤城，降雨强度最大达212 mm/h^-1。南至西南沿海大暴雨多发区易受台风和华北气旋及地形影响，以区域性大暴雨为主，降水量和降雨强度极值也较大，但最大降水量和降雨强度极值均与大暴雨日数的中心不一致。区域性大暴雨的降水量极值对大暴雨降水量极值的贡献最大。大暴雨平均降雨强度的逐时变化呈单峰型分布，08时降雨强度达最强，20时降雨强度最弱。辽宁省大暴雨日集中出现在7月下旬至8月上旬，8月大暴雨日略多于7 月。最早和最晚区域性大暴雨均是受江淮气旋影响，并出现在辽宁省南部地区。大暴雨日数具有明显的周期变化，主要年代际变化周期为10 a。区域性和局地性大暴雨主要周期分别为36 a和10 a。预计未来6 a辽宁省仍处于大暴雨较多的阶段，并可能多以局地性大暴雨的形式出现。

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1961—2012年京津冀地区不同等级降水日数时空演变特征

刘金平,韩军彩,向亮,范引琪

2015 (1): 43-50.

摘要 ( 417 )

PDF(3463KB) ( 785 )

利用1961—2012年京津冀地区78个气象站逐日降水资料，采用趋势分析、Morlet小波和经验正交函数（EOF）等方法，分析京津冀地区不同等级降水日数的时空演变特征。结果表明：近52 a来，京津冀地区各等级降水日数的变化趋势不明显。空间分布上，雨日总数和小雨日数呈自西北向东南递减的特征；中雨日数和大雨日数分别存在两个大值中心，二者大值中心的位置相似，一个位于京津冀地区东北部，另一个位于西部太行山区；暴雨日数的空间分布特征不明显，具有随机性。雨日总数和小雨日数存在准13 a和准6 a两个尺度的振荡周期；中雨日数、大雨日数及暴雨日数存在15—18 a和8—11 a两个尺度的振荡周期。EOF第一模态分析表明，京津冀地区各等级降水日数在全区具有较好的一致性；第二模态分析表明，雨日总数、小雨日数、中雨日数和大雨日数具有南北反位相的特征，暴雨日数具有西北部和东部多（少）、中部和西部少（多）的分布特征。

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SRES A2 情景下中国区域性高温热浪事件变化特征

杨红龙,潘婕,张镭

2015 (1): 51-59.

摘要 ( 457 )

PDF(1890KB) ( 895 )

随全球变暖，应对高温热浪事件是未来现代化城市面临的难题之一。本文利用全球模式—HadAM3p提供的3组不同边界场和初始场驱动区域气候模式系统PRECIS的输出结果，模拟未来情景下中国区域性高温热浪事件发生频率、强度及持续时间的变化趋势。结果表明：全球PRECIS对基准时段（1961—1990年）的高温热浪事件的发生的频率、强度和持续时间及对应的大气环流特征具有较强的模拟能力。相对于基准时段，未来情景下未来时段（2071—2100年）中国各地区的高温热浪的强度增加，发生频率增幅超过了100 %，且持续时间增加30 %以上。此外，观测资料和模拟结果均表明武汉和哈尔滨地区的高温热浪与500 hPa高度场的正距平密切相关。而未来情景下，武汉和哈尔滨地区500 hPa高度场的正距平呈增加趋势，表明这些地区未来可能面临危害更严重的高温热浪事件。

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云量的时间精细化预报研究—以榆中为例

赵文婧,赵中军,尚可政,王式功,宁贵财

2015 (1): 60-66.

摘要 ( 457 )

PDF(600KB) ( 435 )

利用2001年7月至2011年7月甘肃省榆中县地面测站的每日8次云量资料和同期NCEP每日4次等压面资料，由NCEP资料构造预报因子，以总云量和低云量为预报对象，分析预报因子和预报对象的相关性，采用逐步回归方法建立榆中县逐月8个时次的云量预报方程并进行回代；并利用2012年的资料检验预报方程的预报效果。结果表明：云量主要受整层湿度、垂直运动、不稳定能量、槽强度指数和700 hPa水汽通量散度影响，其中湿度状况和垂直运动是重要因素。建立的预报方程对总云量的预报效果比低云量好；总云量平均预报误差在2成左右，低云量平均预报误差在3成左右；预报值变化趋势可以部分地反映实际云量的变化趋势。

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1971—2010年河南省霜期的时空分布及其对气温的响应

姬兴杰,李凤秀,王纪军

2015 (1): 67-75.

摘要 ( 555 )

PDF(2260KB) ( 355 )

利用1971—2010年河南省均匀分布的110个地面气象站霜的观测资料，采用线性倾向率和单相关分析法，对近40 a河南省初霜期、终霜期和无霜期的时空分布特征及其对气温的响应进行研究，利用M-K法分析霜期的突变特征。结果表明：1971—2010年河南省平均无霜期为221.3 d，纬度与初霜期（R=-0.806）和无霜期（R=-0.707）均呈显著负相关，与终霜期（R=0.557）呈显著正相关；初霜期以2.6 d/10 a的速率呈明显推迟（p<0.01），而终霜期的线性变化趋势不明显，无霜期以4.7 d/10 a的速率呈明显延长（p<0.01）；初霜期、终霜期和无霜期的突变点均在1998年。从各地区看，初霜期在各地区呈明显推迟，豫西地区推迟趋势最大（3.5 d/10 a，p<0.01）；终霜期仅在豫西和豫南地区呈显著提前；除豫东地区外，无霜期在其余5个地区均呈明显延长，豫西地区延长趋势最大（7.7 d/10 a，p<0.01）。从各观测站霜期的变化趋势空间分布来看，初霜期显著推后、终霜期显著提前和无霜期明显延长的站点分布在豫西和豫南地区。河南省初霜期与10月、终霜期与3月气温因子相关性较强；初霜期推迟和终霜期提前主要由气温升高引起的，其中平均最低气温是最重要的影响因素。初霜期推迟和终霜期提前导致无霜期延长。

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1961—2010年黑龙江省水稻延迟型冷害时空变化特征

宫丽娟,李帅,姜丽霞,朱海霞

2015 (1): 76-83.

摘要 ( 725 )

PDF(1948KB) ( 495 )

利用1961—2010年黑龙江省62个气象站资料，基于5—9月平均气温和水稻冷害等级行业标准，利用累积距平和小波分析等方法分析水稻延迟型轻度、中度和严重冷害的空间分布特征及时间变化规律，以期为水稻延迟型冷害的研究提供基础。结果表明：1961—2010年黑龙江省水稻延迟型冷害主要集中发生在黑河、齐齐哈尔、哈尔滨东部、牡丹江西部和三江平原东部地区。1961—2010年黑龙江省水稻延迟型冷害存在明显的阶段性变化，1994年后转入新的较少发生阶段，2000年后黑龙江省水稻延迟型冷害发生明显减少。黑龙江省水稻延迟型轻度冷害和中度冷害存在21 a和9 a左右的变化周期，水稻延迟型严重冷害存在21 a左右的周期变化。

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华北冬小麦品种演变过程中CO₂补偿点变化分析

邱美娟,刘建栋,邬定荣,刘玲,毕建杰

2015 (1): 84-89.

摘要 ( 373 )

PDF(709KB) ( 355 )

CO₂补偿点是作物生长模型中最基本的关键模型参数之一，本文利用Licor-6400便携式光合作用测定仪，对1949年以前和1949—2005年中国华北地区不同年代冬小麦主要品种的生理生态参数进行大量的系统测定，在此基础上，对华北地区不同冬小麦品种的光合作用模型进行拟合，以确定不同年代不同品种冬小麦CO2的补偿点。结果表明：中国华北地区冬小麦CO₂补偿点随光强升高而降低，在800 μmol·m^-2·s^-1光量子通量密度条件下，野生麦种CO₂补偿点最高，达123.40 μmol·mol^-1。1949—2005年华北地区不同冬小麦品种中泰山1号CO₂补偿点最高，达107.07 μmol·mol^-1；红秃头CO₂补偿点最低，为57.25 μmol·mol^-1；不同品种冬小麦CO₂补偿点最高值和最低值差值为49.82 μmol·mol^-1，说明华北地区冬小麦随品种演化CO₂补偿点变化明显。建立了中国华北地区7个典型冬小麦品种包含CO₂因子的直角双曲线光合作用模型，确定了不同年代不同品种冬小麦CO₂的补偿点，为进一步建立包含CO₂直接作用的气候变化影响评估机理模型提供基础数据。

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鲁西南木本植物生长季及物候期持续日数对气候变暖的响应

李瑞英

2015 (1): 90-95.

摘要 ( 411 )

PDF(498KB) ( 594 )

以1981—2010年中国鲁西南地区的植物为研究对象，采用统计分析法研究7种木本植物生长季与物候期持续日数对气候变暖的响应规律。结果表明：1981—2010年中国鲁西南地区气温呈极显著上升趋势（p<0.01），随着气候变暖，木本植物春季物候期间隔缩短，秋季物候期间隔延长，全生长季延长，且全生长季变化趋势比各物候持续期变化趋势明显；展叶持续期主要与上月、当月和持续月平均气温呈负相关，其中梧桐展叶持续期与当月平均气温呈极显著负相关（p<0.01）；旱柳和刺槐开花持续期与持续月平均气温呈显著正相关（p<0.05）；叶变色持续期和落叶持续期与上月、当月、结束月和持续月平均气温呈正相关，其中旱柳与平均气温达到显著正相关（p<0.05）。木本植物全生长季与气温呈正相关，其中旱柳生长季变化对气候变暖的响应最敏感，其次是榆树、梧桐和楝树生长季变化对气候变暖的响应较敏感；随着年平均气温每升高1 ℃，植物生长季延长3.0—20.0 d；年平均最高气温每升高1℃，生长季延长5.0—14.0 d；年平均最低气温每升高1 ℃，生长季延长2.0—18.0 d。

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1960—2009年武汉城区与郊区气候季节变化

陈城,谷德高,卢洋

2015 (1): 96-100.

摘要 ( 459 )

PDF(471KB) ( 474 )

利用1960—2009年武汉城区与郊区气象站逐日平均气温资料，采用相同气候季节划分方法，系统分析武汉城区与郊区气候季节起始时间、季节长度的变化趋势及其差异。结果表明：1980—2009年，武汉城区入春、入夏时间比郊区分别提前10 d和5 d，入秋、入冬时间城区比郊区推迟；武汉夏季长度城区比郊区长12 d，冬季、春季长度城区比郊区短6 d和5 d。1960—2009年武汉四季平均起始时间城区与郊区差别较小，但四季最早、最晚出现时间年际差别较大；武汉入春、入夏时间城区与郊区均提前，入秋、入冬时间均推后，但城区四季变化较显著，郊区仅入秋变化显著；武汉城区夏季长度呈极显著延长，冬季长度呈较显著缩短，城区春季、秋季及郊区四季长度变化均不显著。2000—2009年武汉城区与郊区季节起始时间和季节长度的变化较大，这是因为近10 a武汉作为中部地区崛起的支点，城区发展迅速。

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BCC_CSM气候系统模式移植优化及其气候模拟验证

魏敏

2015 (1): 101-105.

摘要 ( 414 )

PDF(2214KB) ( 203 )

为了提高BCC_CSM气候系统模式运行效率，保障业务科研工作的顺利开展，进行BCC_CSM气候系统模式在IBM高性能计算系统的移植工作；通过性能优化使BCC_CSM模式运行效率显著提高，通过气候要素形势场分布和相对误差量化指标对BCC_CSM气候系统模式模拟性能进行验证。结果表明：移植优化后，BCC_CSM气候系统模式计算效率提高为原来的1.4倍；基于CMIP5 piControl试验，完成531—540年10 a的气候模拟，年平均地表气温形势场分布合理，相对误差小于0.5%，BCC_CSM气候系统模式计算和模拟性能均能满足应用需求。

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台风“苏力”灾害风险与防御行为效益评估

杨林,曹春荣,林秋,文明章,林文华,赵珊珊

2015 (1): 106-112.

摘要 ( 445 )

PDF(1437KB) ( 469 )

利用2013年台风“苏力”的监测资料、台风灾情资料、2000年后福建省台风灾害数据库资料和台风“苏力”灾害防御行为效益评估网络问卷调查资料，采用相似分析法的上下限区间估算法，预评估台风“苏力”造成的受灾人口和直接经济损失，并利用台风灾害风险区划方法，对台风“苏力”进行灾害风险区划。结果表明：台风“苏力”预评估结果与实际灾情相符，台风“苏力”灾害风险分布与实际灾情分布大部分一致，风险等级高的县市，实际灾情重，高风险区的大部县市直接经济损失均为1000万元以上。应用台风灾害防御行为效益评估三级指标体系，通过调查统计分析可知，指标体系中的各级各项指数均能较好地反映和评估政府主导、部门联动和公众参与的防御行为效益，政府主导在各类减灾行为中作用最大。

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