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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

当期目录

    2019年, 第35卷, 第3期 刊出日期:2019-06-30 上一期    下一期
    论文
    大连两次台风暴雨过程对比分析
    程航, 李燕, 蔡冬梅
    2019 (3):  1-9.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2019.03.001
    摘要 ( 844 )   PDF(8835KB) ( 198 )  
    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2017年8月3日和2012年8月3日发生在大连地区的"海棠"(1710)和"达维"(1210)两次台风暴雨过程进行对比诊断分析。通过对台风路径、环流形势、双台风相互作用等方面进行对比分析。结果表明:这两次台风暴雨过程的降水系统为典型的双台风降水模型,在两个台风的北部都有不同强度的冷空卷入,触发对流不稳定,有利于中尺度暴雨云团的发展。低层850 hPa上均有不同程度的切变辐合,高空有急流的建立;两次过程主要降水时段内强降水中心从低层到高层均出现了强烈的上升运动,暴雨中心上空维持着高层辐散、低层辐合。日本海南部存在台风迫使副热带高压转为径向型或形成阻塞高压,双台风或三台风与副热带高压之间形成的低空急流为暴雨的生成和维持提供了有利的动力条件和水汽条件。台风"海棠"残余环流与高空槽相结合,高空槽带来的冷空气更加强烈,锋生效果更加明显,这种情况更有利于强对流的发生发展。台风"苏拉"与影响大连的台风"达维"相互作用导致强降水阶段暖湿气流更加旺盛,降水持续时间更长,范围更广。
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    北京一次大雹天气过程的闪电活动特征分析
    郭润霞, 张文龙
    2019 (3):  10-17.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2019.03.002
    摘要 ( 273 )   PDF(2470KB) ( 285 )  
    由于受闪电监测系统限制,已有研究多局限于强对流天气的地闪(cloud-to-ground lightning,CG)活动特征。本文利用VLF/LF三维闪电监测定位资料,结合雷达观测等资料对北京地区一次典型大雹天气过程的全闪活动特征进行了分析。结果表明:降雹发生前,闪电活动主要分布在对流系统的后部,闪电数较少,且以负地闪活动为主;降雹期间,闪电频数显著增加,云闪(intracloud lightning,IC)及正地闪活动明显加强,该阶段闪电活动主要集中在对流系统强回波中心及其前部雷达反射率因子梯度较大的区域;降雹结束之后,强回波中心基本移出北京,北京范围内的闪电频数明显减少。正闪比例在降雹发生前逐渐增大,在降雹期间稳定维持在较大值,降雹结束后迅速减小;云闪比(云闪频数/总闪频数)表现为降雹发生前和降雹结束后逐渐增大趋势,在降雹期间基本维持稳定少变。闪电的电流强度主要集中在5-50 kA之间,20 kA以下的低雷电流强度的云闪和地闪多发生在降雹期间及降雹结束后,而20 kA以上的高雷电流强度的云闪和地闪在降雹发生前占有很大比例,小于5 kA的云闪在大雹发生期间所占比例明显高于地闪。降雹发生前及降雹结束后云闪发生高度在2-6 km,降雹期间有所抬升,约为2-8 km。闪电频数峰值超前于降水峰值5-20 min。
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    基于变分技术的天气雷达速度退模糊算法的改进研究
    吴彬, 魏鸣, 李艳芳, 郑石, ABRO Mohammad Ilyas
    2019 (3):  18-28.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2019.03.003
    摘要 ( 294 )   PDF(5923KB) ( 173 )  
    为有效地识别和提取多普勒天气雷达风场信息,对Gao和Droegemeier提出的基于变分技术的多普勒雷达径向速度数据退模糊方法进行了改进。原方法中将背景风场、方位和径向速度距离梯度信息同时作为约束条件,对Nyquist数进行校正。但是该方法在迭代过程中使用了大量的数值分析和偏微分方程计算,造成径向速度场过度平滑和数据失真。针对这个问题,改进算法在得到径向速度分析场后,结合原始径向速度观测场,通过图像变化检测法,自动识别存在速度模糊的区域及计算需要校正的Nyquist数,对观测场的模糊区域进行校正。利用强对流天气和台风过程的雷达体扫数据验证了改进算法的可行性,并与原始算法及业务应用的WSR-88D算法对比。结果表明:改进算法有效地解决了原始算法中的不足,恢复真实的风场结构和分布特征,改善了退速度模糊的质量,从而得到更为合理的径向速度观测场;并且该算法退模糊效果优于WSR-88D算法,有助于为科研和业务应用服务。
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    偏离度法确定济南夏季对流边界层高度研究
    王栋成, 邱粲, 董旭光, 曹洁
    2019 (3):  29-36.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2019.03.004
    摘要 ( 232 )   PDF(876KB) ( 211 )  
    利用济南站边界层风廓线雷达(简称WPR)观测资料,对大气折射率结构常数(简称Cn2)确定对流边界层高度(简称CBLH)的技术难点进行了研究,通过对实测Cn2数据廓线进行求导变换突出其变量特征,提出了一种确定CBLH的方法,即e指数拟合曲线的偏离度法。结果表明:经案例分析和与实测对比,证实其判断的结果与L探空实测虚位温梯度法、湿度梯度法等的判断结果总体一致,平均值分别与后两者结果相差+10.4 m、-21.8 m,最小值差-70 m、-120 m,最大值差+50 m、+80 m,与后两者的相关系数分别达0.988、0.980。不同方法对比表明,31组样本中有7组的极大值法判断结果与偏离度法、虚位温梯度法存在较大差异,在CBLH判别时偏离度法总体优于极大值法。偏离度法能够将夏季CBLH确定结果的绝对误差降至近似WPR垂直分辨率水平。
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    2015年11月沈阳地区一次PM2.5重污染过程综合分析
    杨磊, 陈传雷, 曹世腾, 孙丽, 崔曜鹏, 蒋超, 黄海亮, 陈宇, 杨雪
    2019 (3):  37-44.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2019.03.005
    摘要 ( 280 )   PDF(6470KB) ( 245 )  
    利用多源观测资料综合分析了2015年11月沈阳地区一次PM2.5重污染天气的气象条件、垂直风场演变、大气边界层特征以及污染物的来源。结果表明:本次重污染过程中,沈阳市区PM2.5浓度长达81 h超过250 μg·m-3,其中峰值浓度达到1287 μg·m-3,重污染期间PM2.5/PM10的比例最高为90%。受地面倒槽和黄淮气旋影响,近地面层持续存在的逆温层、高相对湿度和弱偏北风为颗粒物吸湿增长和长时间聚集提供有利的天气条件。风廓线雷达风场资料显示在重污染期间,近地面层存在弱风速区、凌乱风场和弱下沉气流。利用风廓线雷达资料计算了边界层通风量(Ventilation Index,VI)和局地环流指数(Recirculation,R),边界层通风量VI和PM2.5存在明显的负相关,非污染日VI是重污染日的2倍,局地环流指数R在重污染天气前大于0.9,而在污染期间部分空间R小于0.8。通过后向轨迹模式和火点监测资料分析发现,沈阳上空300 m高度气团来自于生物质燃烧区域,而且沈阳地区NO2和CO浓度的变化与PM2.5一致,说明本次重污染过程也可能和生物质燃烧有关。
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    2017年冬季长沙一次重度霾污染天气过程气象成因分析
    周莉, 兰明才, 张舰齐, 周慧, 唐杰, 许霖, 文萍
    2019 (3):  45-51.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2019.03.006
    摘要 ( 299 )   PDF(5852KB) ( 147 )  
    利用空气质量监测资料、常规气象资料,根据气象条件的水平和垂直扩散能力,以及地面湿度和动力条件等分析了2017年1月27-29日长沙地区这次严重空气污染事件的污染特征。结果表明:污染发生时段,南支槽不断加深东移,槽前势力强盛的西南气流将孟加拉湾一带的水汽向长沙地区输送,进一步增加了该地区的空气湿度。同时,持续东移的脊前暖平流对长沙中低层大气增温有显著影响,为稳定的大气层结创造了有利条件。长沙处于弱高压的底后部,受大范围的弱鞍型场及均压场控制,地面有暖倒槽发展,且由于高压较弱,导致地面和低空的风速较小,不利于污染物的水平扩散,同时有利于夜间地面的辐射降温。稳定的大气环流形势为霾天气和严重污染提供了持续稳定的大气环境场,逆温结构和稳定温度层结在一定程度上减弱了大气在垂直方向上的湍流交换和热力对流,大气中的污染颗粒不易扩散,为此次污染事件的维持、加剧提供了重要的气象条件。长沙地区处在罗霄山脉和雪峰山脉之间的湘江故地,受周边地形阻挡的影响,污染物在下沉气流的控制下聚集到长沙地区后,很难通过水平输送离开,这也是造成此次霾污染的原因之一。
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    宁波地区空气质量及大气自净能力海陆差异对比
    杨栋, 朱佳敏, 姚日升, 涂小萍
    2019 (3):  52-59.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2019.03.007
    摘要 ( 263 )   PDF(2836KB) ( 120 )  
    以镇海、奉化分别作为宁波沿海和内陆空气质量代表站。基于代表站2013-2017年污染物资料和2015年12月至2017年2月冬季激光雷达资料,对比分析宁波地区沿海和内陆站点的空气质量差异;利用NCEP的GDAS (Global Data Assimilation System)资料和ERA-Interim高分辨率再分析资料评估两地气溶胶来源及大气自净能力差异。结果表明:宁波沿海和内陆地区中度及以上污染主要集中于冬季,冬季首要污染物以PM2.5为主;镇海NO2浓度较奉化显著偏高,而两地PM2.5和PM10浓度差异较小。冬季镇海和奉化3 km以下都存在消光系数大的气溶胶集中层,镇海3 km内消光系数平均值较奉化偏高约40%。两地中度及以上污染时,镇海和奉化的气溶胶粒子主要来自宁波西北方向的内陆地区,比例分别为90%和63%,镇海地区其余10%左右来自近距离低空偏东气流的输送,而奉化地区有37%来自浙江西南部的短距离输送。冬季当宁波地区出现区域性优和中度以上污染时,浙江北部沿海分别盛行东北风和西北风,空气质量优时混合层内平均风速大于中度以上污染时。浙江省大气自净能力比值呈自西北向东南减小,宁波地区优等空气质量大气自净能力约为中度以上污染的1.5倍。大气自净能力在不同空气质量等级下差异显著,可作为大气污染发生、发展和消退判定的参考依据。
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    西太平洋暖池海温和山西盛夏降水关系研究
    张冬峰, 王永光, 张国宏
    2019 (3):  60-67.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2019.03.008
    摘要 ( 255 )   PDF(4456KB) ( 62 )  
    利用1961-2016年山西盛夏(7-8月)平均降水和同期NOAA重构海温资料,分析了山西盛夏降水分别与赤道中东太平洋海温和西太平洋暖池海温相关性的变化。结果表明:山西盛夏降水和赤道中东太平洋海温之间呈现稳定的显著负相关;和西太平洋暖池海温呈现正相关,并在20世纪70年代末到80年代初之后相关性加强,通过了0.05显著性检验。进一步分析表明,这种西太平洋暖池海温对20世纪80年代以来山西盛夏降水指示意义加强的事实,主要体现在赤道中东太平洋海温偏冷的背景下。西太平洋暖池海温异常通过影响与山西盛夏降水密切相关的大气环流、季风槽位置和东亚夏季风,导致山西盛夏降水异常。盛夏赤道中东太平洋海温偏冷时,西太平洋暖池海温偏暖(冷),通过遥相关引起中高纬度大气欧亚-太平洋型遥相关(EUP)和负太平洋-日本(PJ)波列,通过影响季风槽位置偏西偏北(偏东偏南),引起西太平洋副热带高压偏北(南)和季风指数偏小(大),导致山西盛夏降水偏多(少)。
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    气候变化对河北坝上地区草地土壤风蚀扬尘季节和年排放速率的影响
    吴建国, 徐天莹
    2019 (3):  68-78.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2019.03.009
    摘要 ( 196 )   PDF(1657KB) ( 61 )  
    以全球气候模式NorESM1-M产生的RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0、RCP8.5气候变化情景数据和原环保部推荐的土壤风蚀扬尘计算方法,模拟分析了未来气候变化对河北坝上砂粘壤土、粘壤土、壤粘土、砂壤土、砂粘土和风沙土草地土壤风蚀扬尘总可悬浮颗粒物(Total Suspended Particle,TSP)、PM10和PM2.5的季节及年排放速率的影响。结果表明:气候变化影响下坝上地区气温上升,年降水量和风速波动较大、并存在上升和下降的趋势。相比基准情景,在RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5情景下,各土壤风蚀扬尘TSP、PM10和PM2.5季节排放速率在春季分别高15%、47%、28%和46%;秋季分别高17%、54%、45%和38%;冬季分别低36%、42%、39%和44%;夏季,在RCP2.6情景下低1%,在RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5情景下分别高14%、3%和7%;未来气候变化情景下,各土壤风蚀扬尘TSP、PM10和PM2.5年排放速率分别高25%、54%、35%和54%。基准和未来气候变化情景下,土壤风蚀扬尘TSP、PM10和PM2.5的季节和年排放速率及其差异从高到低均依次为砂粘壤土、风沙土、砂壤土、粘壤土、壤粘土和砂粘土。表明未来气候变化将使河北坝上地区草地土壤风蚀扬尘排放速率增加,但存在季节和气候变化情景方面的差异。
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    综述
    国外公路交通气象研究进展
    田华, 张楠, 张楷翊, 杨静, 张慧辰
    2019 (3):  79-86.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2019.03.010
    摘要 ( 224 )   PDF(493KB) ( 123 )  
    开展公路交通气象监测预报预警服务工作是实现公路交通安全和畅通的有效保障。文中重点回顾了国外在道路天气信息系统(Road weather information system,RWIS)选址布设、路面温度与状况预报以及交通气象影响和评估技术领域的研究工作进展,比较了以上研究工作的优缺点的同时,展望了未来发展趋势。通过研究得出:国外公路交通气象研究考虑信息丰富,方法多样。RWIS选址和优化技术由经验性和定性研究逐步向定量化的方向发展。路面温度与状况预报技术侧重于基于地表能量辐射平衡理论的数值模式预报方法改进和概率预报技术研究。交通气象影响评估技术趋向于风险预报技术和应用研究。对开展国内公路交通气象技术研究工作具有参考价值。
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    简报
    基于深度学习的FY3D/MERSI和EOS/MODIS云检测模型研究
    瞿建华, 鄢俊洁, 薛娟, 郭雪星
    2019 (3):  87-93.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2019.03.011
    摘要 ( 472 )   PDF(2058KB) ( 283 )  
    针对FY3D/MERSI和EOS/MODIS的云检测问题,提出了一种基于深度学习技术的全自动云检测算法,首次将深度学习引入到卫星影像云检测领域。本算法使用深度全卷积神经网络(Deep Convolutional Neural Networks)作为核心结构,基于EOS/MODIS基本云检测原理选择合适的通道作为特性向量参数,针对不同的场景进行分类和网络模型的训练,最终得到基于深度学习的云检测模型。经过EOS/MODIS数据和FY3D/MERSI数据的测试,云检测的精度达到98%以上,可以看出基于深度学习的云检测算法能够用于云检测,该算法具有效率高、精度高等特点,云检测效果理想。
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    不同地区温度变化对缺血性心脑血管疾病影响的比较研究
    谭玉龙, 尹岭, 王式功, 陈雷, 谭元文, 康延臻
    2019 (3):  94-99.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2019.03.012
    摘要 ( 208 )   PDF(979KB) ( 62 )  
    本文综合探究了日平均气温、24 h变温和气温日较差变化对缺血性心脑血管疾病发病人数的影响,采用分布滞后非线性模型(DLNM)与广义相加模型(GAM),分别探析了2015-2016年安徽省阜南县和贵州省锦屏县日平均气温、24 h变温和气温日较差与缺血性心脑血管住院病人数的暴露-反应关系。结果表明:气温日较差大于15℃缺血性心脑血管疾病相对风险剧烈升高,并呈现明显的即时效应,且其相对风险随滞后日增加和气温日较差增加达到叠加效应的峰值。当24 h内气温下降7℃以上,缺血性心脑血管疾病相对风险开始明显上升,下降10℃以上呈现显著的即时效应。统计分析发现,两县在春季达到上述阈值概率最高,因此缺血性心脑血管疾病住院人数也在春季达到峰值,特别是雨水至清明节气时段为两县住院人数共同最高峰时段;值得注意的是,地处西部的锦屏县夏季缺血性心脑血管疾病发病人数也较多。此外,降温过程与节气转换也是导致两县缺血性心脑血管疾病住院人数阶段性增多的主要天气与气候因素。
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    快报
    2017年辽宁省春夏季精细化气象干旱监测评估
    李晶, 王婉昭, 刘东明, 黄岩, 王莹, 李荣平
    2019 (3):  100-105.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2019.03.013
    摘要 ( 173 )   PDF(8521KB) ( 38 )  
    基于辽宁省1114个国家级和区域级地面台站1961年以来的逐日气温和降水观测资料,利用距离平方反比法差值生成了1717个乡镇的气象资料序列,采用气象干旱综合监测指数统计分析了辽宁省2017年4-8月精细化到乡镇的气象干旱特征。结果表明:2017年辽宁省春夏季异常高温,同时降水异常偏少,致使气象干旱不断发展;干旱在4月5日前从中部和北部开始,4月末扩展到西部,5-6月再向东南发展,波及88%的乡镇,7月以来气象干旱程度开始减轻;气象干旱持续时间长的乡镇主要集中在中部和北部,最长持续时间153 d;受气温偏高和降水过程的影响,中度以上气象干旱面积呈阶段性变化,且极端干旱的发展伴随高温时段。由于气象干旱不同于农业干旱,在开展为农服务时要因地制宜采取应对措施。
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    1960—2017年沈阳地区春播期降水变化特征
    慕臣英, 张郁, 徐全辉, 宋晓巍, 张菁, 李石, 高桐
    2019 (3):  106-111.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2019.03.014
    摘要 ( 218 )   PDF(721KB) ( 146 )  
    基于1960-2017年沈阳市5个气象观测站4-5月降水量资料,采用线性趋势法和累积距平分析了沈阳市春播期(4-5月)降水量演变特征,并分析首场透雨及最大连续无有效降水日数演变特征及对春播期降水量影响,对春播期降水量资源变化特征进行相关分析。结果表明:近58 a沈阳春播期降水量整体呈现弱的增加趋势,平均每10 a增加3.1 mm,2004年开始降水量迅速增加,且波动性较大,降水量异常偏多或偏少年份较多,易诱发春旱春涝事件。春播期首场透雨出现日期平均每10 a偏晚0.051 d,首场透雨日期偏晚,将导致春播期前期雨水条件不足,引起土壤干旱,不利于春播开展。最大连续无有效降水日数呈波动性增加趋势,平均每10 a增加0.56 d,对4月降水量影响较大,虽然春播期降水资源总量增加,但存在降水资源时间分配不均的问题,且长时间无有效降水事件频发,将导致春播期干旱灾害事件发生风险加大,导致适播期延后。
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