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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

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    2024年, 第40卷, 第1期 刊出日期:2024-02-28 上一期    下一期
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    2024 (1):  0-0. 
    摘要 ( 33 )   PDF(14655KB) ( 46 )  
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    论文
    哈尔滨机场一次极端冻雨天气成因及气候背景分析
    王天竺,孙超,李裕赫,何佳宇,袁少华,聂语勃
    2024 (1):  1-8.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2024.01.001
    摘要 ( 116 )   HTML ( 18 )   PDF(8121KB) ( 148 )  

    基于观测资料和ERA5再分析资料,从环流背景、水汽追踪以及气候异常的角度,应用合成分析等方法,研究了2021年11月8日哈尔滨太平国际机场冻雨灾害天气的形成原因。结果表明:此次冻雨天气发生时哈尔滨机场上空温度具有显著的“冷-暖-冷”特点,是典型的“融化机制”。850 hPa低空暖湿东南急流、低空逆温层的稳定维持和地面东北风控制下地表气温偏低2~4 ℃为此次过程的关键因素。通过拉格朗日轨迹模式(Hysplit),发现影响哈尔滨机场冻雨天气的水汽通道主要有3支,起源于鄂霍兹克海上空850 hPa高度的水汽通道2为此次降水过程的主要水汽通道,日本海为重要水汽源地。此次天气过程发生在双峰型拉尼娜事件气候背景下,高低空环流形势场和地面气压场、温度场较往年同期均表现出一定的异常特征。双峰拉尼娜年表现出低层暖湿气流偏强和地面温度偏低的异常特征,与此次过程相似。

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    台风“黑格比”和“利奇马”造成温州机场强降水特征差异及其成因分析
    陈龚梅,厉瑞孝,黄海玲,罗厚炙
    2024 (1):  9-16.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2024.01.002
    摘要 ( 62 )   HTML ( 9 )   PDF(7085KB) ( 125 )  

    利用常规气象观测资料、热带气旋数据集资料、NCEP的1°×1°逐6 h再分析资料及FY-2G黑体亮度温度(TBB)资料,对比“黑格比”和“利奇马”影响温州机场的降水特征,分析造成降水差异的环流形势及物理量场特征。结果表明:“黑格比”与“利奇马”对温州机场造成大暴雨的影响时段不同,“黑格比”降水集中在台风登陆前后,由台风本体降水导致,“利奇马”降水集中在台风登陆前,主要为台风外围螺旋雨带携带降水造成;低空急流及浅层水汽输送通道为台风提供水汽和能量,925 hPa水汽通量散度的变化与台风暴雨影响时段有较好的对应关系,长时间的强水汽通量辐合可导致暴雨的持续增强,“黑格比”登陆时浅层长时间的强水汽通量辐合是导致“黑格比”较“利奇马”维持长时间强降水的主要原因;高层辐散低层辐合的动力机制配合浅层垂直上升运动,有利于台风暴雨的增强,“黑格比”较“利奇马”更为强盛而稳定的动力机制,是造成两台风对温州机场降水强度差异的重要原因;“黑格比”影响期间,TBB云图结构上整体云团结构对称紧实,降水主要受其本体云系覆盖影响;而“利奇马”降水则主要受其外围螺旋云带影响。机场暴雨时段与TBB≤-70 ℃云团覆盖的时长有关,“黑格比”影响期间TBB≤-70 ℃云团的长时间覆盖是导致其降水较“利奇马”强的直接原因。

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    京津及河北平原凌晨强降水形势和环境条件
    刘菲凡,郑永光,罗然
    2024 (1):  17-26.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2024.01.003
    摘要 ( 79 )   HTML ( 10 )   PDF(6735KB) ( 85 )  

    北京、天津及河北平原大部(37°~41°N, 115°~119.5°E)(简称BTH-P)为夏季强降水夜发性较突出的区域。基于2010—2021年国家级地面气象站逐小时降水数据和CFSR再分析数据集,对该区域6—8月42个凌晨时段强降水个例的天气形势进行了分类,统计了不同天气形势下强降水的环境物理量特征。结果表明:BTH-P区域凌晨强降水的天气形势可分为热带气旋类、低涡切变类、低槽冷锋类和副高边缘弱天气尺度强迫类,且低涡切变类凌晨强降水最为频发。统计不同类天气形势的降水环境物理量场特征分布发现,水汽条件都非常充沛,热带气旋类凌晨强降水水汽条件最优,其大气可降水量的中位数达72 mm;热带气旋类热力和不稳定能量条件不如其他类突出,对流有效位能、K指数均最小,而副高边缘弱天气尺度强迫类的上述指数显著强于其他3类;热带气旋类降水相比其他类降水凌晨低层的辐合更为明显、垂直涡度也更大,低涡切变和低槽冷锋类降水的0~6 km垂直风切变最大、850 hPa与500 hPa温差显著大于其他类,表明其对流层中低层具有更强的斜压性。总体来看,该区域凌晨时段强降水的主要天气形势为低涡切变、低槽冷锋和热带气旋,具有特别充沛的水汽条件、不太强的条件不稳定和中等偏弱的0~6 km垂直风切变环境条件等。

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    时空投影模型在东北夏季降水延伸期预报中的应用和检验
    苏小琁,孙晓巍,张宸赫,李嘉琦,路增鑫,杨旭
    2024 (1):  27-36.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2024.01.004
    摘要 ( 82 )   HTML ( 4 )   PDF(13448KB) ( 65 )  

    基于1979—2021年东北地区逐日降水数据和NCEP/NCAR大气再分析资料,采用旋转经验正交函数分解、集合经验模态分解,分析了东北夏季低频降水的历史规律,结合低频降水及其相关的大气季节内振荡,利用时空投影模型(STPM)对低频降水进行延伸期预报。结果表明:东北地区低频降水有明显的地域性差异,不同区域低频降水的周期有明显的年际变化,周期以10~40 d为主,40~80 d为辅。10~40 d低频降水的预报关键信号为热带大气季节内振荡、欧亚遥相关、丝绸之路遥相关低频波列和西太平洋附近的纬向风场;40~80 d低频降水的预报信号则主要来自东北地区周边的要素场。对东北地区不同频段降水的低频分量进行延伸期逐候回报试验表明,预报能力随提前预报时间的增加而降低。10~40 d低频降水分量的预测时效为10 d;40~80 d低频降水显示出了较高的预报技巧,预报时效可达30 d左右。

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    京津冀暖季短时强降水环境特征对比分析
    申莉莉,李江波,王秀明,钟琦,李文晴,孙卓
    2024 (1):  37-46.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2024.01.005
    摘要 ( 86 )   HTML ( 5 )   PDF(5788KB) ( 174 )  

    利用2013—2021年暖季(6—9月)京津冀地区逐时降水资料和ERA5再分析资料,根据天气形势对短时强降水进行天气学分型,统计短时强降水发生的时空特征,对比动力、水汽和热力不稳定条件等环境要素特征。结果表明:短时强降水以冷涡型和副高型为主,占到55%,且主要发生在7月中下旬到8月上中旬,强降水主要集中在下午到前半夜。对比发现,不同类型短时强降水空间分布特征区别明显,分型合理;各类型大多表现为低层辐合和高层辐散,西南涡型动力强度表现最强,且随降水临近是增加的,弱天气强迫型在降水前各个时段动力表现最弱;副高型、台风型和西南涡型水汽最为充沛,副高型925 hPa比湿中位数达到19.14 g·kg-1,西南涡型在高低层相对湿度均较大,低层平均相对湿度中位数达到87%,弱天气强迫型相对较差,为74%,各类型整层大气可降水量在降水前随时间基本是增加的;弱天气强迫型的热力不稳定性最为突出,850 hPa和500 hPa温度差中位数最大为25.74 ℃,西南涡型最小,除弱天气强迫型外,各类型热力条件随时间是减弱的。

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    长白山麓夏秋季气态和液态水分布特征
    孙钦宏,马洪波,齐彦斌,于冬佳,樊嘉璐
    2024 (1):  47-53.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2024.01.006
    摘要 ( 72 )   HTML ( 8 )   PDF(1784KB) ( 70 )  

    利用2019—2020年6—10月中国气象局吉林云物理野外科学试验基地MWP967KV型多通道微波辐射计、地面雨量计及L波段探空雷达资料,分析了长白山麓夏秋季大气中气态和液态水分布及其在降水前的演变特征。结果表明:微波辐射计反演数据与探空雷达数据具有较好的相关性,但反演值整体偏大。大气可降水量(PWV)和液态水路径(LWP)呈一峰一谷日变化特征,峰值出现在夜间而谷值出现在白天,有降水时峰值出现在01:00—03:00,谷值出现在11:00前后。受长白山地形和森林植被影响,PWV和LWP月平均最大值分别出现在8月和9月。PWV在降水前和降水中分布频率均呈现先升后降趋势,而降水前LWP在0.00~0.42 mm内频率占比最高;降水强度越强,PWV及LWP频率分布越集中,PWV大于45 mm、LWP大于4.20 mm出现强降水的可能性较大。降水开始前1 h内LWP和PWV均出现跃增,LWP跃增幅度更明显,该特征可作为降水临近预报、人工增雨作业条件分析的参考指标。

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    基于标准化降水指数的辽宁省大豆需水关键期干旱大气环流成因分析
    李菲,张淑杰,赵春雨,胡春丽,林蓉,房一禾
    2024 (1):  54-62.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2024.01.007
    摘要 ( 49 )   HTML ( 4 )   PDF(6091KB) ( 138 )  

    利用1971—2020年辽宁省54个气象站逐日降水量资料及逐日NCEP/NCAR(美国大气科学研究中心和美国国家环境预报中心)再分析资料,计算了辽宁省各站大豆需水关键期(开花期至结荚期)标准化降水指数,分析了大豆需水关键期典型干旱年份及其大气环流成因。结果表明:副热带西风急流位置异常引发的对流层高低空大气环流的不同配置是造成辽宁省大豆需水关键期不同气候特征干旱年的主要大气环流成因。当大豆需水关键期西风急流位置较常年偏北时易发生高温干旱,辽宁省大豆主产区一致受到较大影响,西风急流位置偏北,辽宁省位于高空急流轴南侧、高空辐散风场中心,西太平洋副热带高压位置阶段性异常偏北控制整个辽宁省,对流层风场贯穿高层至低层的下沉气流配合较差的水汽条件是发生高温干旱的主要大气环流成因;当大豆需水关键期西风急流位置偏南时易发生低温干旱,辽宁省大豆主产区中部和北部受影响较大,西风急流位置偏南,季节进程缓慢,西太平洋副热带高压位置较常年持续偏南、偏西,对流层上层垂直上升运动明显,冷空气活动频繁,但对流层中下层一致的下沉运动配合较差的水汽条件不利于降水产生,导致低温和干旱现象的同时发生。

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    基于多源数据的河南省区域生态旅游适宜度评价
    冯杉,王新伟,朱晓晨
    2024 (1):  63-70.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2024.01.008
    摘要 ( 77 )   HTML ( 1 )   PDF(3553KB) ( 188 )  

    以2001—2020年MODIS遥感数据产品和河南省近30 a (1991—2020年)气候数据为数据源, 基于主成分分析方法建立由植被覆盖度、生态释氧量、气溶胶光学厚度和度假气候指数构成的生态旅游适宜度指数(ESI), 进而对河南省过去20 a的生态旅游适宜度进行评价研究。结果表明: 近20 a, 河南省植被覆盖度、生态释氧量整体呈现增长趋势, 变化量分别为12.5%和191 g·m-2, 相对变化率达到30.2%和32.3%。气溶胶光学厚度和度假气候指数整体呈降低趋势, 变化量分别为-0.07和-1.65, 相对变化率分别达到-13.6%和-2.25%, 河南省生态环境整体呈现向好趋势。利用主成分分析构建的生态旅游适宜度指数(ESI)避免了因人为方法对权重设定不同所导致的结果偏差, 使其更加具有客观性和可靠性, 评价结果和目前河南省生态旅游景区分布情况整体一致, 能客观反映区域内生态旅游适宜度的空间差异。生态旅游适宜度指数空间分布的高值区域集中在西部伏牛山区域和南部大别山区域, 而低值区域集中在华北平原地区, 2020年相比2001年的相对变化率为3%, 生态旅游适宜度指数呈变好趋势。

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    东北三省NDVI时空变化特征及对气候因子的响应
    谢勇,王爽,王恒阳,杨旭,张富龙,王宁,陶峰
    2024 (1):  71-78.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2024.01.009
    摘要 ( 76 )   HTML ( 4 )   PDF(4891KB) ( 118 )  

    中国东北地区是全球气候变化最敏感的区域之一, 了解植被的时空变化及对气候因子的响应对东北地区生态环境的构建和评价具有重要意义, 对全球气候变化的响应也具有重要的指示作用。基于MODIS归一化差值植被指数(NDVI), 利用Theil-Sen斜率估计、Mann-Kendall检验和Hurst指数开展2000—2021年东北三省NDVI时空演变特征及未来变化趋势研究, 并通过相关分析方法研究NDVI对气候因子的响应。结果表明: 2000—2021年NDVI整体均值为0.391, 季节上呈现出春冬季低、夏秋季高的变化趋势, 空间上呈现出西低东高的变化趋势; 2000—2021年, NDVI年均增长率为0.003 a-1, 而2010—2021年, NDVI整体呈现极显著上升趋势, 年均增长率为0.006a-1; 东北三省86.93%面积的NDVI在未来可持续增长, 表明未来植被生长态势较好; 相关分析表明, NDVI与气候因子在空间尺度上存在依赖性, 气温与NDVI有更好的相关性; 在东北三省大部分地区, 气温和降水均对NDVI变化有正贡献, 且两者的贡献相当, 但在空间上存在着差异。

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    冬季热带中东太平洋海温变化对广西大雾日数的影响
    覃皓,郑凤琴,孙崇智
    2024 (1):  79-87.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2024.01.010
    摘要 ( 49 )   HTML ( 6 )   PDF(5817KB) ( 126 )  

    利用1979—2020年广西80站逐日大雾资料、Hadley中心海表面温度资料以及NCEP/NCAR再分析资料, 结合相关分析、合成分析以及信息流因果理论, 分析了冬季热带中东太平洋海温变化对广西大雾日数的影响。结果表明: 冬季热带中东太平洋海温是广西雾日数的显著影响源, 海温偏高(偏低)一定程度上导致了广西冬季大雾天气多发(少发)。冬季热带中东太平洋海温偏暖, 引起上空上升运动异常, 减弱了沃克环流, 导致热带西太平洋出现下沉异常。热带西太平洋下沉异常导致局地负的加热异常, 从而在热带西太平洋北侧菲律宾一带对流层低层激发出反气旋异常。广西在菲律宾异常反气旋西北侧的西南风影响下, 一方面动力上使得近地面层偏北冬季风风速减小, 有利于大雾形成和维持; 另一方面使得南海至西北太平洋一带维持显著的异常反气旋水汽环流, 有利于南海水汽向华南输送, 使得广西上空整层水汽通量辐合增强, 对流层低层绝对湿度增大, 水汽逐渐饱和, 近地面层结稳定度增强, 为大雾形成提供有利条件, 最终导致雾日增多。冬季热带中东太平洋海温偏冷时则形势大致相反, 广西大雾少发。

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    六盘山区地面碘化银发生器催化作业条件分析
    田磊,穆建华,常倬林,左河疆,曹宁,林彤
    2024 (1):  88-96.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2024.01.0011
    摘要 ( 43 )   HTML ( 0 )   PDF(3886KB) ( 64 )  

    利用数值模式模拟的1 km×1 km六盘山区2009年6月至2010年5月的垂直速度资料、宁夏173个加密自动气象站数据、云高观测资料等开展了六盘山区碘化银发生器催化作业条件研究。结果表明: 有降水过程时, 六盘山区2.0 km、2.5 km、3.0 km、3.5 km高度层均有明显上升气流; 地面发生器释放的碘化银催化剂的有效扩散高度可达3000 m; 降雪开始前6 h至降雪开始后12 h内, 发生器作业点有明显上升气流, 80%以上时间内上升气流速度分钟平均值大于0.3 m·s-1。结合六盘山区云底、0℃层等特征层高度, 综合分析得出了六盘山东西两侧及六盘山顶一年中不同时期开展碘化银发生器催化作业的适宜程度。

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    快报
    省级避暑旅游目的地评价指标体系的构建研究
    赵珊珊,叶殿秀,肖潺,李莹
    2024 (1):  97-104.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2024.01.0012
    摘要 ( 105 )   HTML ( 4 )   PDF(1140KB) ( 150 )  

    依据避暑旅游目的地内涵和特点, 从避暑气候禀赋、气候不利条件、生态环境、旅游基础和发展潜力4个维度构建了省级避暑旅游目的地评价指标体系。利用1991—2020年夏季(6—8月)中国黄河下游以南地区气象观测站点资料, 基于该指标体系评价了14个省(区、市)发展避暑旅游目的地的潜在优势地区。避暑气候禀赋优良是避暑旅游目的地的首要条件, 避暑气候禀赋采用气温、风、湿度、降水、人体舒适度和度假气候指数等要素。气候不利条件影响低是避暑旅游顺利开展的保障。采用高温、强降水、大风和强对流等影响夏季避暑旅游的高影响天气反映气候不利条件。空气质量、水质和植被状况反映避暑旅游目的地生态环境, 旅游资源丰富度、交通便利性、地方荣誉、未来规划等要素反映避暑旅游目的地的基础能力和发展潜力。结果表明: 14个省(区、市)的避暑气候禀赋和气候不利条件的指标阈值受气候系统和地形等因素影响存在空间差异。潜在避暑旅游目的地站点数占总站数的比例为10.5%, 主要分布在本省(区、市)海拔相对较高地区, 而海拔高度普遍较低的江苏和山东, 则主要分布在江苏东北部沿海地区和山东半岛东部。研究成果可为省(区、市)为单元开展避暑旅游目的地的客观评价以及发展策略提供科学参考。

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    基于遥感和机器学习的中国典型城市碳排放驱动因子及预测分析
    吴宇恒,白景昌
    2024 (1):  105-112.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2024.01.0013
    摘要 ( 52 )   HTML ( 4 )   PDF(908KB) ( 161 )  

    采用国家统计数据和遥感夜间灯光数据, 通过对数平均迪氏指数(LMDI)对15个典型城市的碳排放影响因素进行贡献率分析, 并构建了3组变量用于机器学习ridge和Lasso回归模型的预测分析。结果表明: 城市生产总值、能源消费量(ES)、人口(P)、房地产开发施工面积(RECA)、夜间灯光强度(NL)、货物运输量(CT)和旅客运输量(PT)等7个因子对CO2排放起促进作用, 能源消费结构(EI)和第三产业占比(TIR)对CO2排放起抑制作用。城市的成熟度越高, 产业越丰富, 则碳排放的影响因子越多样。回归预测模型ridge和Lasso在变量组合1至组合3中模拟结果与测试数据集的相关系数均为0.8以上, 其中组合1结果最好, 其次是组合2, 最后是组合3。

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