气象与环境学报

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安徽省ECMWF数值模式降水预报性能的检验

翟振芳, 魏春璇, 邓斌, 纪元

2017 (5): 1-9. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2017.05.001

摘要 ( 451 )

PDF(1368KB) ( 845 )

为了了解欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-range Weather Forecasts，ECMWF）数值模式对安徽地区降水预报的性能，提高订正技巧，本文应用风险评分（Threat Score，TS）、预报偏差（BIAS）和去除随机事件后的公平T评分（Equitable Threat Score，ETS）及真实技巧评分（True Skill Statistic，TSS）等方法，对2012年1月至2015年3月安徽省ECMWF数值模式降水场预报资料进行检验。结果表明：ECMWF模式对安徽地区降水的预报性能总体较稳定，年际变化幅度较小。安徽省降水预报的ETS评分总体呈南高北低的空间分布特征，所有气象站降水均存在预报过度的现象。降水预报分级检验表明，小雨量级降水预报评分明显高于其他量级降水，但预报偏差较大，预报过度现象严重；ECMWF模式对72 h时效内的暴雨量级降水预报技巧较小，对于72 h时效后的暴雨量级降水基本没有预报能力。季节降水预报的检验表明，春季、秋季和冬季的48 h时效内晴雨预报的准确率为88%以上，订正空间较小；夏季各时效及春季、秋季和冬季168 h时效以上降水预报的空报率超过60%，可以适度订正；秋季较其他季节降水预报的漏报率略高，尤其是120 h时效以上降水的预报需关注。四季均存在降水预报过度的现象，尤以夏季最突出。ECMWF模式对安徽省降水量为0.1-0.7 mm的格点降水预报空报率较高，订正后可以明显提升预报技巧，但增加了一定漏报风险。

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大连市冬季大气污染数值模拟及其对人工增雨(雪)作业的指示作用

李红斌, 傅瑜, 张靖萱, 赵繁盛, 盖晓波, 何阳

2017 (5): 10-16. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2017.05.002

摘要 ( 284 )

PDF(1343KB) ( 311 )

利用国家环境保护部大气污染指标和常规气象观测资料，结合区域空气质量模式系统（Weather Research and Forecasting-Community Multiscale Air Quality，WRF-CMAQ）的模拟结果，对2015年12月大连市大气污染过程的气象要素和气溶胶的时空分布特征进行了分析，并对大气污染天气条件下有效开展人工增雨（雪）作业进行了初步探讨。结果表明：2015年12月大连市出现5次大气污染过程，累积污染日数为13 d，占12月总日数的41.94%，且日平均最低能见度为2.27 km。出现大气污染时，近地面温度均略有升高，大气层结稳定，因此，实施人工增雨（雪）作业时，宜选用增雨火箭和增雨飞机，从而保障催化剂可以播撒到高效核化层高度（-15℃~-10℃）；同时，模拟结果表明，污染天气条件下一定量的细颗粒物在大气各种扰动下可以扩展至3.00 km以上，对具有增雨（雪）潜力的冷云实施作业时，应考虑催化剂量在常规作业剂量基础上适当减少。通过对2015年12月大连市的一次重度大气污染个例分析发现，大连市形成重污染的大气气溶胶物种主要为硝酸盐、铵盐和硫酸盐，其中硝酸盐占比最大，可以达到51.27%，说明除了相关工业源和燃煤排放，交通源排放也是大连市主要的大气污染源之一。

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环境气象业务数值模式预报效果对比检验

刘慧, 饶晓琴, 张恒德, 李明, 张志刚

2017 (5): 17-24. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2017.05.003

摘要 ( 344 )

PDF(868KB) ( 402 )

基于华北区域气象中心、华东区域气象中心、华南区域气象中心和国家气象中心环境气象业务数值模式2015年1-3月的预报结果，从能见度和空气质量两个方面对环境气象业务数值模式的预报效果进行了对比检验。结果表明：随着能见度降低，各数值模式的预报能力均逐渐下降，对于<1 km的能见度，仅华北区域模式和国家级雾霾数值预报业务系统（CMA Unified Atmospheric Chemistry Environment，CUACE）模式表现出一定的预报技巧，其中华北区域模式和CUACE模式对北京本地24 h能见度预报的TS评分分别为0.20、0.10；CUACE模式总体能见度预报误差较各区域数值模式均偏大；CUACE模式和华北区域模式、华东区域模式、华南区域模式能见度预报值与观测值的相关系数普遍低于0.6。随着空气质量下降，各数值模式AQI的预报能力均逐渐下降；AQI为优等级时，各数值模式AQI预报的TS评分均较高，其中空气质量较好的华南地区空气质量等级预报的TS评分最高，为0.81；总体上24 h的AQI预报，区域模式优于CUACE模式；48 h和72 h的AQI预报，CUACE模式优于各区域模式。各数值模式PM_2.5浓度的预报值普遍较观测值偏低，华南区域模式24 h的PM_2.5浓度预报误差相对较小，华北区域模式和华东区域模式24 h的PM_2.5浓度预报误差相对较大；CUACE模式PM_2.5浓度的预报误差较各区域模式均偏大，CUACE模式PM_2.5浓度预报值与观测值的相关系数较各区域模式均偏低。

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高频地波雷达在辽宁省海上大风预警中的应用研究

程攀, 孙虹雨, 陈传雷, 才奎志, 王曙耀, 肖光梁, 刘静, 程航, 王一文

2017 (5): 25-34. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2017.05.004

摘要 ( 296 )

PDF(1079KB) ( 454 )

基于辽宁省大连和盘锦高频地波雷达的海上大风探测资料，与辽宁省沿岸海域区域自动气象站的风场观测资料进行对比分析，利用有效样本数、获取率、可用性、平均偏差及标准差等数据，采用连续探测全部时间和分级处理风力评估高频地波雷达的工作状态，评判高频地波雷达资料反演的总体性能。结果表明：大连高频地波雷达的总体性能优于盘锦高频地波雷达；大连高频地波雷达风向和风速观测资料的获取性能相当，总体基本满足业务应用需求；盘锦和大连高频地波雷达资料的获取率基本持平，但二者数据的可用性均较低，与实际海况存在一定的差异。在低环境风力情况下（风速小于6 m·s^-1），大连和盘锦高频地波雷达探测的风场均与实际风场偏差较大；当环境风力超过6 m·s^-1时，大连高频地波雷达的的探测性能显著提高，可以整体反应实际风场的变化，盘锦高频地波雷达表现一般；当环境平均风力超过10 m·s^-1时，大连高频地波雷达的探测性能显著提高。

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基于地基微波辐射计反演的济南地区水汽及云液态水特征

张秋晨, 龚佃利, 王俊, 张洪生

2017 (5): 35-43. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2017.05.005

摘要 ( 308 )

PDF(1208KB) ( 389 )

基于德国RPG公司研制的14通道地基微波辐射计（RPG-HATRPO-G3）反演的2014年10月至2015年9月济南地区的水汽和液态水产品，分析了济南地区水汽和云液态水不同季节的月变化、日变化特征及其在强对流天气与小雨天气中的变化趋势。结果表明：2014年10月至2015年9月济南地区柱大气积分水汽量（Integrated Water Vapour，IWV）具有明显的月变化特征，其变化趋势与多年（1981-2010年）月平均降水量相关性较好，IWV夏季最高、冬季最低，四季IWV均具有弱的日变化特征，四季IWV标准偏差按照夏季、秋季、春季、冬季的顺序递减。对于济南地区春季、夏季、秋季3个季节有云无雨和降水前后液态水路径（Liquid Water Path，LWP）的数据，春季LWP可用数据量最少，夏季LWP可用数据量最多；月LWP在0-200 g·m^-2范围内的数据占总数据的比例最多，LWP数值越大，其所占比例越小。月LWP大于1000 g·m^-2数据的比例随着夏季的临近和降水量的逐渐增加也呈增加的趋势。IWV和LWP在强对流过程发生前均明显增长，数值大于1000 g·m^-2的LWP数据比例为53.41%；而小雨天气发生前IWV呈波动上升的趋势，LWP仅在临近降水时才明显增大，LWP数值主要分布在0-200 g·m^-2之间，占总数据的比例为86.56%。

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北京市朝阳区重空气污染天气类型分析

程月星, 戴健, 王玮琦, 李艳

2017 (5): 44-52. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2017.05.006

摘要 ( 374 )

PDF(1949KB) ( 383 )

利用2011-2015年北京市朝阳区气象观测资料和PM_2.5大气成分监测资料，对朝阳区重空气污染的天气类型进行了系统的分析。结果表明：2011-2015年北京市朝阳区重空气污染天气类型大致可分为均压场型、低压辐合型和高压型3种。均压场型重空气污染大气基本为静稳状态，地表风力小，污染物易在低层逐渐累积；同时，受北京市周边地形的影响，朝阳区受均压场控制，具有明显的山谷风风向转变的日变化。低压辐合场对应低压槽前的上升运动，使周边污染物向低压中心积聚，从而导致出现重污染天气。高压型重空气污染主要是由于朝阳区位于地面高压的后部或底部，受高压后部或底部的偏南或偏东气流的影响，污染物区域输送显著，从而导致污染物浓度上升。总体来看，均压场型、低压辐合型和高压型3种重空气污染天气类型交替出现时，朝阳区可出现持续性重空气污染。

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北京地区重空气污染天气分型及个例分析

马小会, 廖晓农, 唐宜西, 孙兆彬, 李梓铭

2017 (5): 53-60. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2017.05.007

摘要 ( 258 )

PDF(1446KB) ( 520 )

利用2008年1月至2014年12月北京地区高空和地面气象观测资料及逐日大气成分监测数据，对北京地区空气质量≥ 5级重空气污染的持续时间、500 hPa高空环流形势、地面气压场及相应的边界层结构特征进行了统计分析。结果表明：2008年1月至2014年12月北京地区发生重空气污染时500 hPa以纬向环流为主，占重空气污染总日数的58.4%。从地面气压场来看，低压辐合区型重空气污染出现频率最高，为38.3%；其次为高压后部型重空气污染，出现频率为18.8%。北京地区出现重空气污染天气时500 hPa多为纬向环流，850 hPa为偏南暖平流，地面气压场为低压辐合区、高压后部、高压底部、弱气压场、高压前部、低压倒槽、弱高压、鞍型场及华北地形槽时均可出现重空气污染天气过程。配合以上天气形势，重空气污染天气出现时，边界层长时间存在逆温、低层风速较小且湿度大，并根据重污染天气特征建立了北京地区重空气污染概念模型。

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行列式街区风场和污染物浓度场分布特征

占龙飞, 束炯, 陈亮

2017 (5): 61-67. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2017.05.008

摘要 ( 278 )

PDF(2939KB) ( 487 )

为了探讨街区风场和污染物的传输特性，本文基于计算流体力学软件FLUENT数值模拟了行列式街区的风场和污染物浓度，采用RNG κ-ε湍流模型，以接近实况并在街道中央设置了线性污染源的非孤立三维行列式街区作为研究对象，经过风洞实验验证数值方案可行，研究分析了微尺度范围内的三维街区下游及其内部流场与污染物浓度的分布特征，并对流场和污染物浓度的分布特征进行了解释。结果表明：由于建筑群的阻挡作用，导致建筑群下风方向产生风速的低值涡旋区，并聚集了大量来自街区内部的污染物；在街区两个主干道风速入口处附近，受狭管效应作用形成风速最大值区，相应的污染物浓度最低。与以往研究结果一致，在高宽比为1：1的街道峡谷内均产生了一个顺时针涡旋，且污染物主要聚集在背风面底层；污染物的扩散与湍流强度和风速密切关系，在高湍流区域和风速较大的迎风面表现为污染物浓度较低，反之，背风面污染物浓度较高。本文研究结果可以为合理设计街区布局和利用自然风缓解城市高密度地区空气污染提供科学依据。

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辽宁省地质灾害时空变化特征

陈传雷, 管兆勇, 程攀, 肖光梁, 孙虹雨, 寇英杰

2017 (5): 68-75. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2017.05.009

摘要 ( 195 )

PDF(2998KB) ( 319 )

利用2005-2015年辽宁省地质灾害调查的历史资料，分析了辽宁省泥石流、滑坡、崩塌、地面塌陷等不同类型地质灾害和特大型、大型、中型、小型等不同等级地质灾害的组成及时空分布特征，总结了辽宁省地质灾害的类型和强度特征、易发区和高发期。结果表明：辽宁省地质灾害具有种类多、分布广、频次高和强度大的特征，地质灾害类型以滑坡和泥石流灾害为主，灾害等级以小型为主。2005-2015年辽宁省每年均有地质灾害出现，但每年地质灾害发生次数存在较大差异。5-8月为辽宁省地质灾害的高发期，其中8月地质灾害发生次数最多且影响最重。辽宁省地质灾害多发于山脊两侧与平原或丘陵交界的沟壑处，丹东地区地质灾害出现次数最多。滑坡和泥石流灾害主要出现在乡村，崩塌和地面塌陷灾害主要出现在城区，本文研究结果有利于进一步了解辽宁省地质灾害特征和为地质灾害气象风险预警业务提供参考。

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不同土壤水分控制对东北地区玉米农田土壤呼吸的影响

吕国红, 温日红, 谢艳兵, 王笑影

2017 (5): 76-81. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2017.05.010

摘要 ( 233 )

PDF(762KB) ( 213 )

基于锦州地区土壤水分控制试验，研究不同土壤水分条件（土壤相对湿度分别为86%、96%和105%）对东北地区玉米农田土壤呼吸的影响，分析不同土壤水分条件下玉米农田土壤温度对土壤呼吸速率的影响。结果表明：2013年锦州地区玉米农田不同土壤水分控制影响土壤呼吸速率的大小，同时间不同土壤水分控制条件下玉米农田的土壤呼吸速率均随土壤相对湿度的增加而降低（土壤相对湿度86% < 土壤相对湿度96% < 土壤相对湿度105%）。锦州地区玉米农田土壤呼吸的日动态和季节动态变化趋势均不受土壤水分的影响，均呈单峰型，其中土壤呼吸速率日最大值出现在11-14时，土壤呼吸速率季最大值出现在8月。不同土壤水分控制影响玉米农田土壤呼吸对土壤温度的敏感性，土壤呼吸的日动态变化与10 cm土壤温度的日动态变化存在时间滞后性，8月和9月土壤温度最大值较土壤呼吸最大值滞后5-6 h。不同土壤水分条件下玉米农田土壤呼吸速率与10 cm、15 cm、30 cm和45 cm土壤温度均呈显著或极显著的正相关关系，其中土壤呼吸速率与45 cm土壤温度相关性最高。2013年锦州地区不同土壤相对湿度条件下（86%、96%和105%），玉米农田的土壤呼吸速率与45 cm土壤温度均呈指数函数关系，土壤相对湿度为86%、96%和105%时的土壤温度敏感性指数Q₁₀分别为1.92、2.20、1.72。

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1981—2010年锦州地区玉米生育期气象因子变化及其与气象产量的关系

徐玉秀, 蒋姗姗, 周福然, 温舟, 白雪, 史虹婷, 胡明, 张翠艳

2017 (5): 82-90. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2017.05.011

摘要 ( 254 )

PDF(988KB) ( 508 )

基于1981-2010年锦州地区气象因子（气温、降水、日照时数）逐日观测资料和玉米产量资料，利用相关系数法、滑动平均法和突变检验法研究锦州地区玉米生育期气象因子的变化特征，并初步分析了气象因子与玉米气象产量的关系。结果表明：1981-2010年锦州地区玉米生育期日最高气温、日最低气温和≥ 0.00℃活动积温均呈上升的趋势，气温日较差和日照时数均呈略下降的趋势，降水量变化较小，玉米生育期日最高气温、日最低气温、≥ 0.00℃活动积温、气温日较差、日照时数和降水量的气候倾向率分别为0.359℃/10 a、0.461℃/10 a、64.593℃/10 a、-0.102℃/10 a、-0.139 h/10 a、4.183 mm/10 a。近30 a锦州地区玉米生育期气温和降水无明显突变点，日照时数突变年为1982年、1985年和1986年，日最低气温与≥ 0.00℃活动积温分别在2000年和2001年以后上升显著，其他气象因子突变趋势均不显著。1981-2010年影响锦州地区玉米气象产量的生育关键期为小喇叭口期、大喇叭口期和抽雄期；日最高气温、≥ 0.00℃活动积温和日照时数是影响锦州地区玉米气象产量的关键气象因子，其次为日最低气温和降水量，在气象因子适宜范围内玉米气象产量随气象因子数值的增大而增加，超过各气象因子临界值则不利于玉米的生长发育和高产。

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雨滴谱仪和天气雷达观测的反射率因子对比分析

李洋, 张晋广, 袁健, 房彬, 陈宇, 单楠, 翟晴飞, 朱轶明, 万绪江, 崔远鸿

2017 (5): 91-96. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2017.05.012

摘要 ( 291 )

PDF(1735KB) ( 395 )

利用Parsivel雨滴谱仪和新一代天气雷达对2012年沈阳地区一次短时暴雨过程进行了对比观测，对雨滴谱仪观测资料计算的反射率因子Z_P进行分档统计，并与雷达RHI扫描资料计算的反射率因子Z进行对比分析。结果表明：对于2012年沈阳地区此次暴雨过程，雷达观测的回波强度存在低估现象，雨滴谱仪计算的各档反射率因子Z_P均大于雷达观测的反射率因子Z；应用雷达单点和3点平均值进行统计，雷达观测的反射率因子分别平均偏低约8.30 dBz和8.64 dBz；观测仪器取样范围、资料时空匹配及谱宽变化是造成雨滴谱仪和天气雷达观测的反射率因子不一致的主要原因。

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极端气温变化对内蒙古地区榆树物候期的影响

杨丽萍, 冯旭宇, 闫伟兄, 郭晓丽, 秦艳, 贾成朕

2017 (5): 97-102. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2017.05.013

摘要 ( 259 )

PDF(604KB) ( 283 )

基于1985-2012年内蒙古自治区武川和翁牛特地区榆树物候观测数据及同期极端气温观测资料，采用线性倾向估计法和Pearson相关系数法等方法分析了内蒙古地区榆树物候期的变化特征及极端气温对物候期的影响，本文研究结果对林业生产实践具有重要的指导意义。结果表明：1985-2012年武川和翁牛特地区极端最高气温波动不明显，但极端最低气温变化幅度较大，且两地存在明显差异，武川地区极端最低气温显著增温，气候倾向率为0.617℃/10 a，翁牛特地区极端最低气温显著降温，气候倾向率为-0.678℃/10 a。近28 a来，武川和翁牛特地区榆树花芽开放期均呈显著提前的趋势，而两地榆树落叶末期则分别呈极显著推迟和显著提前的趋势；榆树生长季相对延长，武川和翁牛特地区榆树生长季平均每10 a分别延长了14.14 d、2.37 d。可见，极端最高气温是影响内蒙古地区榆树花芽开放期的关键气象因子，榆树落叶末期对极端最低气温较敏感。

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烟塔合一项目大气评价等级和评价范围估算的季节选择

杨洪斌, 张云海, 邹旭东, 汪宏宇, 刘海龙, 刘玉彻

2017 (5): 103-107. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2017.05.014

摘要 ( 275 )

PDF(386KB) ( 213 )

《环境影响评价技术导则大气环境》（2008）中推荐了大气评价等级和大气评价范围的估算模型SCREEN3，SCREEN3模型可以用于点源、面源、线源及体源等污染源的大气评价等级和大气评价范围的估算，但不适用于烟塔合一项目。本文利用德国AUSTAL2000模型和2016年的四季气象观测资料，对216组气象条件下的下风向轴线的各污染物浓度进行计算，并选取不同季节各污染物的最大地面浓度占标率（Pi）和地面浓度达标准限值的10%时对应的最远距离D10%，估算不同季节的大气评价等级与评价范围。结果表明，对于烟塔合一项目，采用四季气象条件估算的大气评价等级基本均为二级；但对于大气评价范围，采用不同季节气象资料的估算结果存在一定差异，夏季最大，春、秋季次之，冬季最小。

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青岛市崂山地区樱桃产量预报方法研究

刘春涛, 慕臣英, 李德萍, 郭灿, 朱俊翰

2017 (5): 108-112. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2017.05.015

摘要 ( 251 )

PDF(362KB) ( 337 )

基于2000-2016年青岛市崂山地区樱桃产量资料和气象观测资料，利用全国农业气象产量预报业务系统（WAPFOS 2015.1.0版本），分析影响崂山地区樱桃产量形成的关键气象因子，建立崂山地区樱桃产量预报模型。基于2000-2014年樱桃产量资料进行樱桃趋势产量和气象产量分离，建立崂山地区樱桃趋势产量和气象产量预报的回归模型，并利用2015-2016年樱桃产量资料对模型进行试报检验。结果表明：2000-2014年崂山地区樱桃产量预报模型平均预报准确率达96.98%，2015年和2016年樱桃产量预报准确率分别为95.94%、96.80%，模型反映影响崂山地区樱桃产量的主要气象因子为3月上中旬平均最低气温、3月中下旬降雨量、4月上旬降雨量和4月中旬平均最低气温。崂山地区樱桃产量歉年3月上中旬平均最低气温低于-5.0℃，3月中下旬降雨量大于15.0 mm，4月上旬降雨量小于5.0 mm；丰年3月上中旬平均最低气温大于-3.0℃，3月中下旬降雨量小于5.0 mm，4月上旬降雨量大于15.0 mm。

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