气象与环境学报

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2021 (1): 0-0.

摘要 ( 72 )

PDF(22349KB) ( 81 )

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汾渭平原一次沙尘和人为混合空气污染过程分析

高星星,桂海林,王楠,张黎,王建鹏

2021 (1): 1-8. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2021.01.001

摘要 ( 234 )

HTML ( 121 )

PDF(2586KB) ( 199 )

利用MODIS、OMI和CALIPSO卫星资料，结合地面环境监测数据、气象观测数据和后向轨迹模式（Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory Model，HYSPLIT），对汾渭平原2018年11月23日至12月6日沙尘和人为混合空气污染过程进行分析。结果表明：11月26日至12月3日为污染最重时段，其中12月1日为霾最重时段，11月26日夜间和12月2日夜间为沙尘影响最重时段；西安、临汾和洛阳重污染持续时长分别为66 h、42 h和37 h；污染过程累计持续336 h，其中199 h的相对湿度超过50%，沙尘期间，相对湿度较小；霾过程中，西安以本地积累和西南、东北方向的外来传输作用为主，临汾以本地积累为主，洛阳以东北方向的外来传输作用为主；西安、洛阳沙尘传输方向分别为西南和西北方向，临汾受沙尘传输影响较小。霾天气时，气溶胶光学厚度（AOD）高值空间分布受地形影响较大，吸收性气溶胶指数（AAI）较低，集中在距地面1.5 km高度内污染物最多，低层以污染沙尘为主；沙尘天气时，AOD和AAI值很高，分别可达2.0和4.5以上，集中在边界层内污染物最少，低层以沙漠沙尘为主；霾沙混合天气时集中在边界层内污染物居中，低层以沙漠沙尘和污染沙尘为主。HYSPLIT显示，前一次沙尘来源于新疆，传输距离更远，高度更高，速度更快，后一次沙尘来源于内蒙古西部，在汾渭平原造成污染更重。

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冬季一次南支槽活动对川南城市群空气重污染过程影响研究

陈力,王式功,宁贵财,樊晋,连俊标

2021 (1): 9-15. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2021.01.002

摘要 ( 171 )

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PDF(2557KB) ( 69 )

针对四川盆地大气污染防治工作的需要，应用2016年12月26日至2017年1月11日川南城市群（宜宾、自贡、泸州、内江、乐山）大气污染物浓度观测数据和气象数据，采用数理统计和污染天气诊断分析等方法，分析了这次川南城市群跨年度空气重污染过程的污染变化特征及其气象成因。结果表明：南支槽加强并引导其槽前西南干暖气流北上，致使当地低层大气增温，形成低空等温或逆温层，限制当地大气污染物扩散，是助长此重污染过程形成的主要天气系统。川南城市群低空的风向辐合，以及高相对湿度（未形成降水）所产生的吸湿增长效应，与低空等温或逆温配合，促使此次污染物浓度达到峰值（AQI为286）。南支槽减弱，随之原有等温或逆温层被破坏，逐渐减弱消失，低层风向辐合消失，川南城市群上空三维大气扩散能力增强，大气污染物浓度降低，最后降水的湿清除作用使当地污染物浓度快速降低，污染过程结束。本研究发现了有别于四川盆地西北部大气重污染的天气系统和相应气象成因，为深入认识川南城市群大气重污染气象成因及其防控提供了新的重要参考依据。

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沈阳近地层大气颗粒物浓度垂直变化特征及与气象因子的关系

李丽光,李晓岚,赵梓淇,王宏博,沈历都,王扬锋,刘宁微,马雁军

2021 (1): 16-25. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2021.01.003

摘要 ( 251 )

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PDF(3167KB) ( 518 )

利用2018年10月1日至2019年9月30日沈阳地区三个高度大气颗粒物浓度和气象要素逐时观测资料，分析了不同高度颗粒物浓度时间变化特征及其与气象要素的关系。结果表明：不同高度的颗粒物浓度均存在明显的季节变化，秋冬季数值明显高于春夏季。冬季，三个高度的PM_2.5平均浓度为54.98±12.67 μg·m^-3、63.77±15.1 μg·m^-3和39.27±5.62 μg·m^-3，即15 m > 1.5 m > 90 m，秋季对应高度的浓度值则为1.5 m > 15 m > 90 m，春季对应高度的浓度值1.5 m≈15 m>90 m，夏季对应高度的浓度值15 m > 90 m > 1.5 m。PM_2.5、PM₁₀和TSP浓度的日变化在秋冬季三个高度上均呈明显的双峰，春季则均为单峰，夏季15 m高度为单峰，其余两层无明显规律。月平均颗粒物浓度的变化在冬、夏半年之间存在明显差异。冬半年，1.5 m高度PM_2.5、PM₁₀和TSP以及90 m高度PM_2.5月平均浓度均表现为增—减—增—减的变化特征，而15 m高度月平均PM_2.5、PM₁₀和TSP浓度以及90 m高度月平均PM₁₀、TSP浓度均为先增后减的变化特征。冬半年和夏半年颗粒物浓度最大值分别出现在1月和6月，冬半年最低两层高度的颗粒物浓度明显高于90 m的值，夏半年各月不同高度颗粒物浓度相差不大，均远低于冬半年的浓度值。不同粒径范围的颗粒物浓度与风速和气温均呈负相关关系，且相关系数随高度增加而增加，随颗粒物粒径范围增加而变小；与相对湿度的关系较为复杂，相关系数随观测高度增加和颗粒物粒径范围的增大而有所不同。

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辽宁省春季透雨集合预报误差分析

杨瑞雯,孙欣,谭政华,张宸赫,于亚鑫

2021 (1): 26-32. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2021.01.004

摘要 ( 188 )

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PDF(1049KB) ( 60 )

利用2016—2018年4月1日至6月30日三个全球数值预报业务中心（CMA、ECMWF和NCEP）的24 h降水集合预报资料和辽宁省降水观测资料，采用TS评分、预报偏差B、Talagrand分布以及BS评分等方法对辽宁省春季透雨（4—6月）CMA、ECMWF和NCEP三套全球集合预报结果进行对比分析。结果表明：三个集合预报中心的集合预报系统的离散度均具有偏小的特征，Talagrand都呈U型分布，即各集合预报系统对量级较小的降水预报值偏大，空报率高；对量级较大的降水预报能力不足，极值偏小，容易产生降水预报偏差。将各中心的确定性检验结果和概率性检验结果进行对比后发现，ECMWF相比CMA和NCEP的TS评分值更高，预报偏差B值更接近于1，也就是说另外两个预报中心对辽宁省春季透雨预报漏报更为明显。从BS评分值和其分解评分值结果来看，ECMWF优于另外两个预报中心。ECMWF对辽宁省春季透雨预报的结果与实况最为接近，检验结果最好，可在日后的预报服务工作中作为主要参考。

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中国东北地区气温变化的模拟评估与未来情景预估

敖雪,赵春雨,崔妍,周晓宇,翟晴飞,沈历都,王涛

2021 (1): 33-42. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2021.01.005

摘要 ( 308 )

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PDF(1552KB) ( 99 )

基于RegCM4区域气候模式、CMIP5全球气候模式数据集和中国东北地区162个气象站气温观测资料，采用偏差分析和相关分析评估了RegCM4和CMIP5对东北地区气温的模拟能力，预估了RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5排放情景下东北地区未来气温的变化。结果表明：区域模式和全球模式均能较好地再现气温时空变化特征，模式对冬季和夏季的模拟效果优于秋季和春季；在区域尺度信息上，区域模式和全球模式的模拟值均较观测值偏小，RegCM4模式的模拟结果明显优于CMIP5模式，且对模拟的冷偏差有改善。未来东北地区年及四季气温均呈升高趋势，RCP2.6情景下增温相对较小，RCP4.5次之，RCP8.5情景下增温最显著；冬季和秋季气温增幅较大，夏季气温增幅最小；与CMIP5模式相比，RegCM4模式的增温幅度更大，且年际振荡特征更加明显。空间上，区域模式和全球模式预估的近期、中期、末期增温分布格局比较一致，均呈自北向南逐渐减小的纬向分布特征，辽宁地区增温幅度最小，增幅高值区位于黑龙江省大兴安岭地区，虽然北部升温幅度较南部明显，但是升温后未来东北地区的气温分布特征仍是南部气温高于北部。

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河南省气温资料均一化前后气温变化趋势对比分析

姬兴杰,丁亚磊,李凤秀,左璇

2021 (1): 43-52. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2021.01.006

摘要 ( 351 )

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PDF(3827KB) ( 124 )

基于河南省111个气象站1961—2017年均一化前后逐日平均气温数据，采用统计分析方法，分析均一化前后河南省年、四季和月的平均气温变化规律及其空间分布，以期明确非自然因素对河南省平均气温变化趋势的影响。结果表明：1961—2017年，均一化前后河南省年平均气温均呈显著上升，均一化后增温速率为0.21℃/10 a，较均一化前偏大0.02；季节之间，均一化前后均以冬季增温速率最大，均一化前后分别为0.36℃/10 a和0.38℃/10 a；月份之间，均一化前后均以2月增温速率最大，分别为0.49℃/10 a和0.51℃/10 a。从各站看，全省有41.4%的站点平均气温变化未受到非自然因素的影响，其余58.6%的站点受非自然因素影响较大；对于年平均气温，均一化后有96.4%站点气温显著上升，均一化前为90.1%，增加了6.3%，58.6%的站点中有43.3%的站点气候倾向率被低估、15.3%被高估；对于季节平均气温，均一化后冬春两季均有99.1%的站点平均气温显著上升，均一化前分别为98.2%和92.8%；对于月平均气温，均一化前，12个月中月平均气温增温显著的站点超过50%的月份有2月、3月、4月、10月和12月，均一化后，又增加了个1月；非自然因素对平均气温数据的影响导致了对全省气温变暖速率的低估。

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2014—2018年内蒙古大兴安岭地区干雷电时空分布特征

曲学斌,王彦平,杨淑香,宋海清,赵岳冀,邹晓华

2021 (1): 53-58. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2021.01.007

摘要 ( 234 )

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PDF(2959KB) ( 80 )

利用2014—2018年内蒙古大兴安岭地区闪电定位仪监测的雷电及CLDAS逐日降水数据，确定干雷电期间降水阈值并筛选干雷电监测数据，分析干雷电在大兴安岭地区的时空分布特征，为大兴安岭地区雷击火的防范提供科学依据。结果表明：大兴安岭地区CLDAS降水与气象站点降水的误差较小，有较高的适用性，可以满足干雷电的分析需求。大兴安岭地区的年平均雷电次数为36013.4次，以负地闪为主，年平均雷电日数为110.4 d，其中有42.3%的雷电发生时的日降水量小于5 mm，宜作为该地区干雷电发生时的降水阈值。以此阈值筛选，大兴安岭地区年平均干雷电发生15229.8次，每年7月年平均干雷电出现次数最多，干雷电的雷电流绝对强度在5月和9月较强。该地区林业局中，永安山东部、满归南部、阿龙山东部、汗马自然保护区北部、甘河东部、阿里河西部、吉文北部、大杨树东南部、巴林南部、南木、绰尔东部等地的年平均干雷电次数达到0.4次/km²，且雷电流绝对强度也普遍偏强，是大兴安岭干雷电的高发区域，应加强上述地区干雷电的日常监测和雷击火防范工作。

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2007—2017年浙江省雷暴路径时空特征分析

崔雪东,张卫斌

2021 (1): 59-66. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2021.01.008

摘要 ( 154 )

HTML ( 10 )

PDF(2829KB) ( 81 )

基于浙江省ADTD二维闪电定位系统监测的近11 a（2007—2017）地闪数据，采用密度极大值快速搜索聚类算法和Kalman滤波算法实现对雷暴的识别及其路径的追踪，并探讨大范围雷暴过程的时空分布特征。结果表明：该方法能够有效对浙江省各类雷暴的识别追踪，共筛选出261条雷暴过程的路径，其存在明显的年变化和年际变化，年路径数与年地闪频次存在较好的对应关系，月分布上路径数呈双峰分布，峰值分别在初春和夏季，其中春季雷暴路径移动时长高于其他季节。88.51%的雷暴自西向东移动，且偏北方向多于偏南方向，各移动方向上雷暴路径数的月分布存在差异性，春季雷暴移动的方向相比夏季较为集中，夏季雷暴各月最为主导的移动方向各不相同；雷暴的移动速度主要集中在50 km/h左右，自西-东和西南-东北方向移动的雷暴速度快于其他方向；空间分布上，主要存在两个移动通道，一是沿金衢盆地、绍兴和宁波方向的区域，其次是天目山脉以北的湖州嘉兴平原一带；从地形特征来看，路径主要发生在丘陵地带，平原及山地相对偏少，且地势越高路径越少。

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不同天气条件下微波辐射计和风廓线雷达探测数据误差特征分析

陈树成,李晓波,崔明,王彦

2021 (1): 67-72. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2021.01.009

摘要 ( 183 )

HTML ( 3 )

PDF(979KB) ( 104 )

为探讨微波辐射计和风廓线雷达探测数据的准确性和可用性，利用天津全运会期间获取的GPS探空资料，分析不同天气条件下微波辐射计探测温湿度、风廓线雷达测风的误差特征。结果表明：晴天、云天和雨天条件下，微波辐射计反演低空温度廓线效果均较好，反演高空温度廓线误差较大，云天条件下，反演的整层温度廓线与探空实测值相关性最优；3种天气条件下，微波辐射计反演相对湿度廓线的误差均较大，与探空实测值的相关性也较差；晴天和云天条件下，风廓线雷达探测风向、风速的误差均较小，雨天风廓线雷达测风效果较差；晴天和云天条件下1750 m以上，雨天3000 m以上，风廓线雷达探测风速数据与探空实测值相关性较好，低空探测风速与探空相关性较差；3500 m以下，3种天气条件下风廓线雷达探测风向与探空实测值相关性较差，3500 m以上相关性较好，数值在0.6—1.0之间波动变化。

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大连地区ECMWF细网格10 m风场与观测实况对比与检验

杨景泰,隋玉秀,肖剑,王丽娜,常慧琳,邬晓冬,王岩

2021 (1): 73-81. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2021.01.010

摘要 ( 422 )

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PDF(1101KB) ( 157 )

选取2016年1月至2018年12月ECMWF（简称EC）细网格10 m风资料，与大连地区8个国家气象观测站地面各类实况风速资料进行对比分析，得出EC 10 m风速预报与最大风速最为接近，与极大风速相关性最好，EC 10 m风速对大连地区8站整体预报平均偏大。通过对EC 10 m风速各预报时限资料与其对应的最大风速误差进行统计分析。结果表明：按实况分类，从风速平均误差来看，实况3级与预报最接近，小于3级时预报偏大，大于3级时预报偏小，各风向间的风速误差也比较明显，但比风级间的误差要小一些；平均绝对误差则是2—3级最小。各时限风速平均误差相差不大，基本在0.1—0.3 m·s^-1间，平均绝对误差则随时限延长呈缓慢增大趋势。风速误差具有明显的日变化，表现出白天小、夜间大、午后最小、下半夜最大的特征。风速误差也因测站不同，在不同风级和风向的反应也各不相同。

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基于离子配对法的黄山地区云凝结核闭合研究

秦鑫,张晋广,张泽锋,缪青,李鸿强,赵姝慧,全思航,马嘉理

2021 (1): 82-90. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2021.01.011

摘要 ( 131 )

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PDF(1750KB) ( 37 )

为了对黄山地区云凝结核（Cloud Condensation Nuclei，CCN）进行闭合研究，2014年6月30日至7月28日在黄山光明顶对大气气溶胶理化性质和CCN数浓度进行观测，分析了气溶胶化学组分、谱分布以及CCN数浓度随时间变化的特征，通过κ-Köhler理论并使用离子配对法计算得到CCN数浓度与观测得到的CCN数浓度进行对比。结果表明：计算与观测的CCN闭合结果较好，低过饱和度CCN闭合结果好于高过饱和度，过饱和度较低时低估了CCN数浓度，而过饱和度较高时则高估了CCN数浓度，由此说明气溶胶的化学组分数据对预测CCN数浓度至关重要，同时说明该方法可以实现CCN的闭合。考虑到40%水溶性有机碳（Water Soluble Organic Carbon，WSOC）对气溶胶粒子吸湿性影响，在较低过饱和度CCN闭合结果较好，但影响效果并不显著，尤其是在拟合结果相对较差的高过饱和度下基本没有影响。因此，气溶胶粒子中水溶性无机组分对CCN活化有重要影响，而含量较多、化学组分复杂并且吸湿性不确定的WSOC对CCN活化影响较为有限，这与一些研究得出无机组分对于气溶胶吸湿性的影响比具有复杂特征的有机组分更重要的结论相符合。

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气候变化对中国东北地区典型城市办公建筑能耗的影响

崔妍,敖雪,曹经福,周晓宇,李明财,赵春雨,刘鸣彦,林蓉

2021 (1): 91-99. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2021.01.012

摘要 ( 189 )

HTML ( 2 )

PDF(1348KB) ( 60 )

利用中国东北地区三个典型城市（哈尔滨、长春和沈阳）1961—2019年的气温、相对湿度等气象资料和TRNSYS软件模拟的能耗资料，分析了气候变化对东北地区办公建筑设计气象参数的影响，研究了气候变化对办公建筑能耗的影响及其影响因子。结果表明：与1961—1990年相比，近30 a（1991—2019年）东北地区三个城市的办公建筑室外设计计算参数，即供暖室外计算温度、冬季空调室外计算温度和夏季空调室外计算温度均有所升高，且夏季空调室外计算温度升幅低于其他两个设计参数，三个城市供暖室外计算温度分别升高了2.1℃、1.7℃和0.2℃；1961—2017年三个城市办公建筑冬季供暖能耗均呈减少趋势，夏季制冷能耗均呈增加趋势，年总能耗呈减少趋势；哈尔滨和长春的变化速率大于沈阳，三个城市的办公建筑年总能耗减少速率分别为5.02 MJ·m^-2/10 a、6.15 MJ·m^-2/10 a和1.99 MJ·m^-2/10 a。气温是影响东北地区城市办公建筑能耗的主要气象因子，分别可以解释三个城市冬季供暖能耗95%、96%和93%的变化和夏季制冷能耗72%、71%和72%的变化；气温每升高1℃，三个城市的冬季采暖能耗将分别减少20.6 MJ·m^-2、21 MJ·m^-2和18.9 MJ·m^-2，夏季制冷能耗将分别增加15.1 MJ·m^-2、16.1 MJ·m^-2和18.8 MJ·m^-2，年总能耗将分别减少5.5 MJ·m^-2、4.9 MJ·m^-2和0.1 MJ·m^-2。

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2015—2019年辽宁省暴雨红色预警信号分布及其特征

刘静,陈传雷,严俊,王瀛,才奎志,任川,韩梅,董巍

2021 (1): 100-105. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2021.01.013

摘要 ( 268 )

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PDF(1750KB) ( 56 )

利用2015—2019年辽宁省发布的暴雨红色预警信号和1605个自动站的分钟级降水资料，统计暴雨红色预警信号和短时大暴雨年际变化和时空分布，分析暴雨红色预警信号的高分布区、易发时段。结果表明：2015—2017年辽宁省暴雨红色预警信号发布站数逐年递增，最大值出现在2017年，发布站数为147个；2015—2018年预警信号准确率提升，提前时间略减少，最低值为2018年，提前时间为19 min；2019年比2018年暴雨红色预警信号发布站数减少59个，提前时间增加29 min；暴雨红色预警信号的空间分布为东南部地区多、中部地区少；暴雨红色预警信号多在夜间发布；在辽宁省发布的50%以上的暴雨红色预警信号中，降水量达到预警发布标准的时间滞后于最大雨强出现时间90 min，最大雨强出现时间为暴雨红色预警信号发布的重要指标。为了达到防灾减灾的服务效果，发布暴雨红色预警信号时，应充分考虑最大雨强出现时间、发布时机、短时大暴雨高发区及地形的影响。

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基于机器学习的重庆长江航道雾图像特征识别研究

王远谋,李家启,陈施吉,唐家萍,夏佰成,韩世刚

2021 (1): 106-112. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2021.01.014

摘要 ( 184 )

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PDF(1052KB) ( 172 )

基于重庆市境内长江航道雷达站拍摄的雾天气过程影像资料，利用K最近邻、支持向量机、BP神经网络、随机森林等机器学习算法，对无雾和5类有雾天气个例进行图像识别训练，构建雾图像识别模型，并检验了识别准确率。结果表明：机器学习能够有效识别雾图像，随机森林算法的识别效果优于其余3种算法。对于能见度超过1500 m的无雾天气，模型的识别准确率为100%，对于能见度在1000—1500 m范围内的轻雾、能见度低于50 m的强浓雾，模型的识别准确率在90%以上，对于能见度在50—1000 m范围内的雾、大雾和浓雾，识别准确率超过70%。

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