气象与环境学报

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辽宁地区LAPS系统及其在暴雨个例中的应用

杨磊, 王瀛, 孙丽, 刘瑞霞, 才奎志, 李铭鉴

2017 (6): 1-8. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2017.06.001

摘要 ( 317 )

PDF(2478KB) ( 438 )

辽宁局地分析和预报系统（LiaoNing-Local Analysis and Prediction System，LN-LAPS）经本地移植后，可以融合T639预报场、高空探测、自动气象站、风云卫星和多普勒雷达等资料，输出空间分辨率为3 km×3 km的分析场。本文主要介绍了LN-LAPS的基本框架和设计原理，同时针对2013年8月16日辽宁省抚顺地区的一次暴雨过程，探讨LN-LAPS产品的适用性。结果表明：LN-LAPS融合多源观测资料后输出的分析场可以识别对流系统的中小尺度特征，且有助于订正数值模式预报的降水落区和降水强度。环境中存在极强的上升运动，伴随充足的水汽和不稳定能量，可以指示抚顺市清原县特大暴雨过程的发生，且云微观特征和雷达回波特征也可以从多个方面体现此次暴雨过程的极端性。

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东北冷涡背景下两类龙卷形成机制的对比分析

王婷婷, 王宁, 姚瑶, 张梦远, 付冬雪, 杨雪艳

2017 (6): 9-15. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2017.06.002

摘要 ( 306 )

PDF(3759KB) ( 824 )

利用多种常规和非常规高时空分辨率的观测资料，对2015年通榆县两次龙卷过程（5月31日和6月8日，分别简称为“531”龙卷和“608”龙卷）形成机制进行详细对比分析。结果表明：直接影响系统均为东北冷涡前部的次天气尺度短波槽或切变线，强对流层中层偏西急流使700—500 hPa温差大值区东移，低空西南急流使低层湿区显著北伸，叠加在温差大值区之下，龙卷发生在湿舌边缘多尺度系统叠加区附近；但“531”龙卷急流风速、700—500 hPa温差及925 hPa露点温度均明显高于“608”龙卷，且850 hPa切变线和负变压区的存在导致辐合上升运动更强，龙卷强度更强。两次龙卷过程发生前对流有效位能均超过1 500 J·kg^-1，低层存在逆温，抬升凝结高度较低，但湿层较薄，辐合切变线或冷锋是龙卷直接触发机制，且“531”龙卷辐合线两侧有明显风速辐合，为对流风暴发展提供了强入流。两次过程中“531”龙卷过程为强水平风垂直切变下的超级单体龙卷，“608”龙卷过程为弱水平风垂直切变下的非超级单体龙卷。

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巴州地区一次罕见短时强降水过程诊断分析

刘国强, 佟欣怡, 杨莲梅, 周雪英, 霍达

2017 (6): 16-24. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2017.06.003

摘要 ( 270 )

PDF(3850KB) ( 454 )

利用自动气象站逐小时观测资料、实时探空观测资料及NCEP/NCAR （National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research）的1°×1°再分析资料，对2016年8月23—24日新疆维吾尔自治区巴州库尔勒地区一次罕见的短时强降水过程主要的环流系统、水汽输送、动力及湿位涡与垂直螺旋度的变化特征进行了诊断分析。结果表明：此次短时强降水天气过程发生在东部型南亚高压显著增强和西西伯利亚至巴尔喀什湖的长波槽缓慢东移的环流背景下，低层风向风速迅速辐合为此次短时强降水过程的发生提供了水汽和动力条件。此次强降水过程的水汽来源主要包括3个部分：乌拉尔山脊前偏北风引导冷空气南下与西风气流汇合于南疆西部地区的西路水汽输送、青藏高原西南侧低涡前部西南气流引导的西南路水汽输送及西太平洋副热带高压引导的偏南水汽输送，其中94.26%的水汽来源于偏西与偏南气流。短时强降水过程发生前期，暴雨区上空左右两侧形成的中尺度环流圈是此次短时强降水过程发生的主要动力机制；垂直螺旋度的发展演变与强降水密切联系，当高层负的垂直螺旋度与低层正的垂直螺旋度配置耦合时，有利于短时强降水的发生。短时强降水过程发生在θ_se线密集且陡立的区域内，高层高值MPV1的下传触发了位势不稳定能量的释放，促进了强降水的产生。

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2015年江淮流域中尺度涡旋梅雨期暴雨过程的诊断分析

黄文娟, 陈永林, 束炯

2017 (6): 25-33. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2017.06.004

摘要 ( 218 )

PDF(2666KB) ( 344 )

利用FY-2G卫星云顶相当黑体温度（Black-Body Temperature，TBB）资料和NCEP （National Centers for Environmental Prediction）的1°×1°再分析资料，对2015年6月16—17日江淮流域中尺度涡旋引发的一次持续性梅雨期暴雨过程进行分析。结果表明：2015年江淮流域此次暴雨过程降水强度与MCV的增强和减弱及西南急流的强度一致，降水主要与MCV有关，MCV的形成与对流系统的发展密切联系，对流系统有组织的发展、大量潜热释放及低层辐合高层辐散的配置触发了MCV。由此次暴雨过程MCV与MCS的关系和结构特征可知：MCV从对流层低层一直伸展至对流层高层250 hPa，涡度最强中心位于对流层中低层。MCS有利于激发上升气流，湿Q矢量辐合与正涡度中心对应，有利于热量和水汽的垂直输送，加速MCV发展。MCV从产生至成熟阶段，中低层的水平平流项基本为负贡献，水平辐合辐散项决定MCV的形成和发展。此外，垂直运动直接影响涡度垂直输送项，从而影响MCV在垂直方向上的发展。

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郑州地区一次冷锋后高架雷暴天气过程特征及成因分析

崔慧慧

2017 (6): 34-41. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2017.06.005

摘要 ( 369 )

PDF(3903KB) ( 351 )

利用常规气象观测资料和美国国家环境预报中心（National Centers for Environmental Prediction，NCEP）逐6 h再分析资料对2015年早春郑州地区一次高架雷暴天气过程的特征进行分析，探讨此次雷暴天气过程的成因。结果表明：地面冷垫、850 hPa和700 hPa强盛的暖湿急流及500 hPa高空槽为此次郑州地区高架雷暴天气过程的产生提供了有利的动力、热力和水汽条件，850—700 hPa之间的强垂直风切变和700—500 hPa之间较大的温差均表明逆温层以上对流不稳定度增大，有利于高架雷暴天气的产生。低空强比湿平流和负水汽通量散度为高架雷暴天气提供了丰富的水汽条件。高架雷暴天气过程发生前，700 hPa与500 hPa的θ_se差值Δθ_se大于0℃，表明700 hPa以上大气为对流不稳定，低层湿位涡的第一分量（MPV₁）为负值又表明大气为湿对称不稳定，强雷暴落在对流不稳定区和MPV₁负值区，因而此次高架雷暴天气过程是由对流不稳定和湿对称不稳定共同作用产生的。地面冷垫以上的暖湿气团逐步加强，进一步加剧了逆温层以上大气的层结不稳定度。通过与历史个例对比分析可知，郑州地区两次高架雷暴天气过程共同之处为：500 hPa高空槽前辐散气流的抽吸作用、低空切变线和低空急流左侧的辐合上升运动、地面冷垫的抬升作用均为高架雷暴天气预报的着眼点。

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安徽省不同地形条件下汛期短时强降水时空分布特征

童金, 魏凌翔, 叶金印, 周昆, 袁松

2017 (6): 42-48. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2017.06.006

摘要 ( 284 )

PDF(1180KB) ( 589 )

利用2011—2015年安徽省自动气象站的降水观测资料和静止气象卫星FY-2E的黑体辐射温度（Black Body Temperature，TBB）资料，分析了安徽省不同地形条件下汛期短时强降水的时空分布特征及其与中尺度对流活动的关系，并对短时极端强降水的时空特征进行了初步探讨。结果表明：2011—2015年不同地形条件下皖南山区为安徽省汛期短时强降水集中出现的区域，其次为大别山区和中东部丘陵地区，淮北平原发生最少。安徽省不同地形条件下汛期短时强降水发生次数月变化呈显著的单峰型，7月短时强降水发生最频繁，其他月份有所不同；候变化具有显著的多峰值—间断性发展的特点，主要集中出现在6月第1候至8月第6候之间，淮北平原变化最大，皖南山区则较均匀；日变化总体呈单峰型特征，午后15—19时最集中；皖南山区和中东部丘陵最明显；淮北平原和大别山区虽然仍以午后居多，但具有多峰值的特点，其中淮北平原除午后外，06—07时短时强降水发生较多；大别山区除午后外，02—03时和10时也为短时强降水发生的峰值。安徽省不同地形条件下汛期短时极端强降水分布较零散，没有明显的高发区，时间变化与短时强降水类似，具有一定的统计规律：皖南山区7月短时极端强降水发生最多，尤其是7月第5候；淮北平原8月短时极端强降水发生最多，尤其是8月第6候；中东部丘陵7月短时极端强降水发生最多，候变化相对均匀。皖南山区和中东部丘陵短时极端强降水集中出现在午后16—19时，其中大别山区02时还有一个峰值，淮北平原短时极端强降水日变化无显著峰值。

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大连地区雷暴大风的气候和天气学特征

杨景泰, 隋玉秀, 王健, 周美娥, 于德华, 孙立娟, 潘玉成

2017 (6): 49-57. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2017.06.007

摘要 ( 406 )

PDF(817KB) ( 557 )

基于1999—2013年大连地区的雷暴大风、雷暴和冰雹等观测资料，对大连地区雷暴大风天气的气候和天气学特征进行了分析。结果表明：1999—2013年大连地区雷暴大风天气具有较强的地域特点，夜间雷暴大风天气的发生频率明显高于白天，海岛站雷暴大风出现次数明显多于陆地站；雷暴大风天气主要集中出现在夏季，10月雷暴大风发生也较多。统计表明，大连地区雷暴大风天气通常发生在空间尺度和时间尺度均相对较大的雷暴群中，单体雷暴出现雷暴大风的概率极低，且大都伴有降水，但雷暴大风与暴雨或冰雹相伴出现的概率较低。大连地区的雷暴大风天气是由多种有利的高低空系统配置及高低空急流和中高空干空气的共同作用产生的，其中高空急流和中高空干空气是制约雷暴大风产生的重要因素，高空急流有时制约雷暴大风的产生方位和分布形态，大连地区雷暴大风通常位于高空急流轴下方及其附近区域；中高空干空气具有3个作用：一是增强大气不稳定度；二是在干湿区的交界处形成较强的露点锋，有时具有雷暴的触发作用；三是与其他天气系统叠加时具有增强上升运动的作用。

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1961—2015年辽宁地区参考作物腾发量变化特征

温日红, 肇同斌, 温舟, 吕国红, 姜鹏, 贾庆宇, 谢艳兵, 王笑影

2017 (6): 58-65. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2017.06.008

摘要 ( 199 )

PDF(1471KB) ( 360 )

利用1961—2015年辽宁地区50个气象站点的逐日气象观测数据，采用Penman-Monteith公式计算辽宁地区参考作物腾发量，利用数理统计、R/S分析法和M-K检验分析辽宁地区参考作物腾发量的变化趋势及突变特征。结果表明：近55 a辽宁地区参考作物腾发量全年平均和四季均呈下降趋势，20世纪60—70年代参考作物蒸发量下降幅度较大，辽宁地区参考作物蒸发量总体上呈由东至西逐渐增加的空间变化特征。影响辽宁地区参考作物腾发量的主要气象要素为平均风速和日照时数，气象要素和参考作物腾发量均存在赫斯特现象，未来的气候变化趋势与过去的气候变化趋势一致，未来风速和日照时数的减小将影响参考作物腾发量持续降低。

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播期对辽南地区春玉米生育进程及产量影响的试验研究

赵先丽, 李丽光, 蔡福, 王宏博, 赵梓淇, 丁抗抗

2017 (6): 66-72. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2017.06.009

摘要 ( 240 )

PDF(551KB) ( 394 )

基于2012—2014年以丹玉39为供试品种在辽宁庄河地区开展的分期播种试验观测资料和1980—2010年庄河地区春玉米各发育期的平均日期及产量资料，探讨播期对庄河地区春玉米生育进程及产量的影响。结果表明：播种时间对庄河地区春玉米生育进程有显著的影响，播种时间每推迟1.00 d，春玉米整个生长期长度缩短约0.22—0.57 d，营养生长期缩短约0.48—0.69 d，生殖生长期延长约0.11—0.36 d。不同播期之间春玉米各生育期长度存在较大差异，营养生长期长度差异最显著，而拔节—抽雄期、抽雄—开花期、开花—乳熟期和乳熟—成熟期长度差异均不显著。播期对春玉米产量影响显著，但年际间产量差异显著，除2014年外，随播期推迟春玉米产量呈先增后减的趋势。2012—2014年气象条件对庄河春玉米生育期长度影响的气象因子存在差异，对春玉米营养生长期、生殖生长期和全生育期长度影响较大的气象因子为气温、日照时数、平均风速、水汽压及蒸发量。

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冬小麦潜在北移区农业气候资源评价

张梦婷, 张玉静, 佟金鹤, 李阔, 潘婕, 许吟隆

2017 (6): 73-81. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2017.06.010

摘要 ( 233 )

PDF(3502KB) ( 358 )

基于PRECIS模拟的中等温室气体排放强度RCP 4.5情景下高分辨率（50 km×50 km）气候情景估算未来（2071—2097年）相对于1981—2010年冬小麦潜在北移区的范围，选取与冬小麦生长相关的光、温、水资源的9项气候指标，分析1981—2010年中国冬小麦潜在北移区（包括辽宁省、内蒙古自治区、河北省、山西省、陕西省、宁夏回族自治区和吉林省）农业气候资源的时空变化特征，并利用DTOPSIS方法进行区域农业气候资源配置评价。结果表明：1981—2010年中国冬小麦潜在北移区辐射为东低西高，年际间辐射为减少的趋势；热量资源主要为中部的山西省较好、西部的陕西省和北部的辽宁省南部地区较差，热量资源的5项指标（年平均气温、年负积温、生长季≥0℃积温、极端低温和无霜期）均为增加的趋势；降水资源主要为东高西低，年降水量和湿日数均为减少的趋势，但冬小麦生长季内降水量则为增加的趋势。冬小麦潜在北移区农业气候资源总体配置较好的地区为辽宁省东部的丹东和岫岩等地，农业气候资源总体配置较差地区分布在内蒙古自治区的翁牛特旗、河北省的围场及山西省的右玉和五寨等地区。相较于1980—2010年，未来2071—2097年冬小麦潜在北移区内辽宁省冬小麦的适宜种植区面积减小，而冬小麦次适宜种植区面积增加，主要是由于西南部的陕西和宁夏等地区由原来的冬小麦次不适宜种植区转变为次适宜种植区。

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1960—2016年武汉城市圈人体舒适度变化特征

金琪, 孟英杰

2017 (6): 82-88. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2017.06.011

摘要 ( 217 )

PDF(1198KB) ( 524 )

基于1960—2016年武汉城市圈9个气象站的日平均气温、相对湿度及风速等常规气象观测资料，计算武汉城市圈人体舒适度指数，分析了武汉城市圈人体舒适度的时空变化特征。结果表明：1960—2016年武汉城市圈除1月外，人体舒适度总体表现为适宜；统计分析武汉城市圈9个城市逐年人体舒适度指数特征值表明，9个城市人体舒适度指数均呈一致的增加趋势；在空间分布上，近57 a武汉城市圈平均最舒适日数呈南多北少的空间分布，说明南热北冷；在时间变化上，近57 a武汉城市圈人体舒适日数呈逐年增多的趋势，特别是进入21世纪以来，年人体舒适日数多在近57 a平均值以上，同时，闷热日数缓慢增多，而寒冷日数呈逐年减少的趋势。从武汉城市圈适合旅游的舒适月份来看，武汉城市圈大部地区以4月、5月、9月和10月为旅游适宜月份，且春季和夏季适合旅游的人体舒适日数呈由南向北逐渐增多的趋势，而秋季和冬季适合旅游的人体舒适日数呈由南向北逐渐减少的趋势。

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RPG-HATPRO微波辐射计反演的温度和湿度数据适用性分析

李建强, 李新生, 董文晓, 吕菁菁

2017 (6): 89-95. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2017.06.012

摘要 ( 242 )

PDF(1155KB) ( 465 )

以太原地区常规探空观测资料为参考，选取2015年2月13日至2016年6月21日地面、925 hPa、850 hPa、700 hPa、500 hPa、400 hPa、300 hPa的00时次和12时次温度与露点温度的配对数据，采用统计学方法对比分析同址德国RPG-HATPRO型微波辐射计反演的温度和湿度数据。结果表明：不同等压层微波辐射计反演的温度与探空观测的温度数据存在一定的偏差，微波辐射计反演的温度数据相对探空观测的温度数据系统性偏小。微波辐射计反演的和探空观测的温度数据同步性较强，二者相关系数为0.89以上，二者露点温度数据的相关系数为0.60以上。综合分析可知，降水对微波辐射计反演的温度和湿度数据影响均较大。为了验证不同等压层微波辐射计反演温度数据的偏差准确性，在对比分析的基础上建立微波辐射反演温度的订正模型，采用滑动均值订正法和配对样本T检验验证法对微波辐射计反演的温度进行订正，订正偏差为0.5℃以内。

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基于区域历史回归法的辽宁地区一次人工增雨作业效果检验

翟晴飞, 敖雪, 袁健, 单楠, 刘继, 曹剑秋

2017 (6): 96-104. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2017.06.013

摘要 ( 242 )

PDF(5563KB) ( 340 )

利用区域历史回归统计分析方法，选取1961—1990年辽宁省国家级地面气象站的日降水量资料作为历史样本，以铁岭地区作为对比区对2016年8月31日阜新地区一次人工增雨作业过程进行效果检验。结果表明：结合探空、雷达、数值模式资料和作业参数分析可知，2016年8月31日阜新地区人工增雨作业过程符合人工增雨作业的合理性要求，绝对增雨量为20.06 mm，相对增雨率为119.43%，通过了0.01水平的显著性检验。与国内其他省份应用相同方法进行人工增雨效果检验的个例对比发现，统计变量的选取对人工增雨作业的效果检验较重要。

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高纬地区一次飞机人工增雨作业综合分析

郑凯, 安英玉, 韩书新, 李鹏, 高倩楠, 李冬楠

2017 (6): 105-111. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2017.06.014

摘要 ( 246 )

PDF(1962KB) ( 330 )

利用现代化人机交互气象信息处理和天气预报制作系统（Meteorological Information Comprehensive Analysis and Processing System，MICAPS）常规数据、全球/区域同化预报系统耦合中国气象科学研究院的复杂云微物理方案（Global/Regional Assimilation and PrEdiction System_Chinese Academy of Meteorological Sciences，GRAPES_CAMS）云模式产品及卫星数据反演产品等资料，基于云降水精细分析系统—东北版（Cloud Precipitation Accurate Analysis System_NorthEast，CPAS_NE）平台，对2016年5月24日黑龙江省一次飞机人工增雨作业过程进行了分析。结果表明：在高空冷涡和地面低压的共同影响下，人工增雨作业目标区云层较厚、过冷层厚度较厚，且具有一定量的过冷水，同时雷达显示存在大面积片状层状云回波，具有较好的增雨催化潜力，云带深厚且垂直累积液态水含量较高时段为最佳增雨作业时段。人工增雨作业区与对比区的催化效果物理检验表明，作业效果在地面降水量方面表现明显，而雷达回波变化较小，卫星反演产品中作业区的黑体亮温温度降低较快、云顶温度有所下降、云顶高度略降低，宏观物理检验表明此次人工增雨作业催化效果较好。人工增雨作业后过冷层厚度降低表明催化剂消耗了云中的过冷水，光学厚度增加表明过冷水滴迅速增长成大滴，粒子有效半径在作业中降低表明催化剂在消耗云中的云粒子，利用反演的微观物理参数检验了此次飞机人工增雨催化作业的过程。

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