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2016年  第27卷  第4期

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2016年第4期封面及目次
2016, 27(4)
摘要:
2016年第4期封面及目次
苹果花期冻害气象指标和风险评估
屈振江, 周广胜, 魏钦平
2016, 27(4): 385-395, DOI: 10.11898/1001-7313.20160401
摘要:
花期冻害是影响苹果产量和品质形成的主要气象灾害之一。基于苹果花期冻害发生的地理分布、气象背景数据和已有研究成果,利用最大熵模型和ArcGIS空间分析工具,筛选出影响苹果花期冻害发生分布的暴露性指标和主要致灾气象因子,利用全国1981—2013年2084个气象站资料,评估了苹果主产区花期冻害的风险。结果显示:苹果花期冻害发生的暴露性指标是花前日最高气温大于等于6℃有效积温为420~550℃·d,主要致灾气象因子和高风险阈值按照贡献率大小依次为冻害过程的最大日较差 (大于等于22℃)、极端最低气温 (小于等于-2℃)、降水量 (小于等于5 mm) 和日最低气温小于等于0℃积温 (小于等于-14℃·d)。花期冻害风险较高的区域位于北疆、黄土高原西部和北部及川西高原区,而环渤海湾和黄河故道产区风险相对较低。不同风险区的分布与各地苹果物候期差异和春季冷空气的活动路径有关。
基于Fisher判别的南方双季稻低温灾害等级预警
吴立, 霍治国, 杨建莹, 肖晶晶, 张蕾, 于彩霞, 张桂香
2016, 27(4): 396-406, DOI: 10.11898/1001-7313.20160402
摘要:
为了建立南方双季稻低温灾害综合预测预警技术体系, 基于南方双季稻种植区1961—2010年708个气象站的逐日气象资料、水稻生育期资料和低温灾害发生的气象行业标准,采用Fisher判别分析法、因子膨化法、相关性分析法,利用SPSS软件构建早稻春季低温灾害高风险区 (Ⅰ区) 未来10 d、晚稻寒露风高风险区 (Ⅰ区)、主灾区 (Ⅱ区) 未来5 d的低温灾害发生等级逐日滚动预警模型。其中,1961—2009年资料用于模型构建和回代检验,2010年资料用于模型的外延预测。结果表明:早稻、晚粳稻、晚籼稻Ⅰ区平均外延预测基本一致准确率分别达到90.5%,74.2%,80.3%,晚粳稻、晚籼稻Ⅱ区平均外延预测基本一致准确率分别为89.4%和80.3%。构建的南方双季稻低温灾害逐日滚动预警模型的外延预测基本一致准确率多超过80%,等级预测检验误差总体上在1个等级以内,模型评价效果较好。
不完整气象资料下基于作物模型的产量预报方法
秦鹏程, 刘敏, 万素琴, 苏荣瑞
2016, 27(4): 407-416, DOI: 10.11898/1001-7313.20160403
摘要:
针对基于作物模型开展产量实时预报后期气象资料的获取问题,提出通过相似类比,从历史气象资料库中获取替代资料的方案,基于CERES-Rice模型系统评估了平均值处理方案和历史相似类比方案的可预报性和误差分布特征。结果表明:水稻产量对成熟前2个月内的气象条件较为敏感,基于气象资料和作物模型开展产量预测,在5%误差范围内可获得60%以上的预测概率;以多年气候平均值替代起报日后期气象资料,在成熟前2个月起报预测概率约为60%,成熟前1个月约为70%,但预报误差系统性偏高;采用气候相似类比方法,从历史气象资料中获取起报日后期替代资料,可有效降低预报误差的系统偏差,若引入后期气候趋势信息,成熟前2个月起报预测概率可达80%以上,较采用历史平均值有显著提高。研究结果为基于作物模型和气象观测及气候预测信息开展产量预报提供了技术方案。
内蒙古河套灌区春玉米作物系数试验研究
侯琼, 王海梅, 云文丽, 李建军
2016, 27(4): 417-425, DOI: 10.11898/1001-7313.20160404
摘要:
作物系数曲线是估算作物生长季耗水量变化的重要参数。基于2013年4—9月内蒙古巴彦淖尔市临河区田间水分试验和1994—2013年气象站观测资料,利用水量平衡法反求春玉米作物系数,分析生长季内的变化规律, 建立动态模拟方程,并与联合国粮农组织 (FAO) 分段直线法结果进行比较, 提出胁迫条件下作物系数的叶面积修正方法。结果表明:玉米作物系数随发育进程可用三项式曲线描述,变化趋势与产量水平无关, 但随产量增高而变幅增大;以出苗后相对积温为时间变量建立模拟方程效果较好,决定系数 (R2) 均在0.92以上;模拟计算出各站点最大 (1.30~1.48) 和平均 (0.831~0.919) 作物系数,与FAO分段直线法计算的典型值和区间值基本一致,生长中期平均相对误差为3.4%~7.2%;提出利用相对叶面积指数修正作物系数的计算方法;通过2014年实例检验,土壤水分模拟值与实测值的平均相对误差为6.3%,相对误差小于15%的占95.8%。
MOS温度预报中最优训练期方案
吴启树, 韩美, 郭弘, 苏同华
2016, 27(4): 426-434, DOI: 10.11898/1001-7313.20160405
摘要(3992) HTML全文 (1321) PDF 625KB(760)
摘要:
以欧洲中期天气预报中心 (ECMWF) 模式细网格地面气温为预报因子,设计多种训练期方案进行2014—2015年福建省气象站每日两次1~7 d的日最高气温和日最低气温MOS (model output statistics) 预报,并进行检验和改进。准对称混合滑动训练期方法为取预报日之前和前1年预报日之后相同日数的样本混合而成,分1年期或多年期。结果表明:准对称混合滑动训练期方案优于滑动训练期方案和传统季节固定期分类方案,且2年期优于1年期。以不同周期确定最佳训练期日数的方案应用对比显示,以年为评估周期优于以月为评估周期以及更短时间周期。在2015年日最高气温和日最低气温MOS预报中,基于上年度评估所得最佳训练期日数,2年期准对称混合滑动训练期方案较ECMWF模式细网格产品质量有较大提高,优于预报员预报,有较好的应用参考价值。
利用条件植被指数评价西藏植被对气象干旱的响应
王圆圆, 扎西央宗
2016, 27(4): 435-444, DOI: 10.11898/1001-7313.20160406
摘要:
基于2000—2014年4—10月西藏气象站遥感干旱指数 (条件植被指数,VCI) 和气象干旱指数 (标准降水指数,SPI) 之间的相关性,评估植被对气象干旱的响应特征,通过分析气候环境要素对响应特征的影响并归纳相应规则,获取西藏地区植被对气象干旱有明显响应的区域分布。结果显示:VCI与12周时间尺度的SPI具有较强相关性,说明西藏地区植被生长对降水的响应大约滞后12周;植被对气象干旱响应不敏感的原因主要包括气候极度干燥或极度湿润、土地覆盖类型为森林、年平均归一化植被指数 (NDVI) 值过小、多年NDVI变化标准差过小、有降水之外的其他水源补给等;基于对区域气候环境要素特征的分析,可以得出西藏中部偏南地区植被对气象干旱有明显响应,主要包括拉萨地区、山南地区北部、日喀则地区东部、那曲地区中部和西南部、阿里地区的东南部。
夏季风爆发前后中国区域对流层顶高度变化特征
姜晓玲, 王东海, 尹金方, 林文实
2016, 27(4): 445-453, DOI: 10.11898/1001-7313.20160407
摘要:
利用2008—2014年全国高垂直分辨率的L波段探空资料,统计分析了东亚夏季风爆发前后我国不同区域对流层顶高度变化特征。研究表明:夏季风爆发后,对流层顶高值区向北推进,最大值位于青藏高原南部及其东南部地区;对流层顶高度的向南梯度和向东梯度大值区均由爆发前的30°~40°N北移至40°~50°N;受地面加热和垂直运动的影响,中国东北部和中东部在夏季风爆发后对流层升温,平流层-对流层过渡层降温,大气温度梯度增加,对流层顶上升,其中中国东北部在夏季风爆发前,大气温度廓线为双峰结构,易出现双对流层顶,第一对流层顶较低;中国南部整层大气温度廓线在夏季风爆发后略有增加,对流层顶有所下降。
APO异常对我国西北地区东部秋季干湿变化影响
刘晓云, 王劲松, 杨金虎, 田庆明
2016, 27(4): 454-462, DOI: 10.11898/1001-7313.20160408
摘要:
利用1961—2010年NCEP/NCAR的月平均和逐日再分析资料、中国区域589个站月降水量和气温月平均资料,研究夏季亚洲—太平洋涛动 (APO) 异常与我国西北地区东部秋季干湿变化的关系。结果表明:夏季亚洲—太平洋涛动指数 (APOI) 的异常变化与我国西北地区东部干湿指数 (DROI) 呈显著正相关。夏季APOI正异常年对应的秋季中高纬度地区500 hPa高度场乌拉尔山以西高压脊加强、巴尔喀什湖至贝加尔湖之间的低压槽加深、鄂霍次克海东部高压脊加强;东亚西风急流轴偏北;经阿拉伯海、印度半岛—孟加拉湾的西风水汽以及北太平洋反气旋底部的偏东水汽输送均为加强趋势,并结合中纬度西风水汽输送使研究区秋季偏湿,反之亦然。进一步研究表明,夏季APO为正异常时,秋季西北地区东部上升运动加强、暖湿气流加强 (均在第54—56候最为明显)。
BCC_CSM1.1(m) 模式对热带太平洋潜热通量的评估
唐慧琴, 曾刚, 黄悦
2016, 27(4): 463-472, DOI: 10.11898/1001-7313.20160409
摘要:
利用1979—2005年OAFlux (Objectively Analyzed air-sea Fluxes) 观测资料以及CMIP5的15个耦合模式的模拟结果,评估了BCC_CSM1.1(m) 模式对热带太平洋年平均潜热通量气候态和变化趋势的模拟能力,并分析造成趋势偏差的可能原因。结果表明:BCC_CSM1.1(m) 模式模拟热带太平洋年平均潜热通量气候态在各纬度上差异较大, 其中在赤道的模拟能力较佳,而在10°N和8°S附近模拟偏差较大;BCC_CSM1.1(m) 模式对热带太平洋年平均潜热通量趋势的模拟能力一般,造成趋势偏差的主要原因是该模式低估了风速对潜热通量的局地贡献以及它对风速的非局地贡献的模拟存在较大偏差。此外,该模式未能较好地模拟出风速对全球变暖响应。因此,BCC_CSM1.1(m) 模式对热带太平洋年平均潜热通量趋势模拟的改进需加强其对风速模拟的改进。
西南地区夏季大气水汽含量及其与南亚高压关系
陈丹, 周长艳, 邓梦雨
2016, 27(4): 473-479, DOI: 10.11898/1001-7313.20160410
摘要:
利用欧洲中期天气预报中心 (ECMWF) 提供的ERA-interim高分辨率资料,借助经验正交函数 (EOF) 分解、距平合成和相关分析等方法,讨论1979—2014年我国西南地区夏季大气水汽含量的时空变化特征及其与南亚高压的关系。研究结果表明:我国西南地区夏季大气水汽含量空间分布形态主要有全区一致型、南北振荡型和东西振荡型。全区一致型 (EOF1) 能够反映西南地区夏季水汽含量的主要特征,西南地区夏季大气水汽含量具有明显的年际变化特征;西南地区夏季大气水汽含量与南亚高压强度指数、面积指数及东伸指数均存在非常显著的正相关关系;南亚高压的异常偏强,有利于南海地区水汽向西南地区输送,且在西南地区气流由低层向高层的上升运动显著增强,引起西南地区大气水汽含量的异常偏多。
基于投影寻踪回归的规范指标的气象灾情评估
李祚泳, 徐源蔚, 汪嘉杨, 刘韵
2016, 27(4): 480-487, DOI: 10.11898/1001-7313.20160411
摘要:
科学合理地评估气象灾害造成的损失, 对减灾、防灾决策具有重要意义。为了建立不同气象灾害系统均能适用的投影寻踪回归 (projection pursuit regression, PPR) 矩阵表示灾情评估模型,在对气象灾情指标值进行规范变换基础上,规范变换后的各指标皆等效于同一个规范指标,因而只需构建对任意2个规范指标值适用的投影寻踪回归 (projection pursuit regression based on normalized index value, NV-PPR) NV-PPR (2) 模型和3个规范指标值适用的投影寻踪回归NV-PPR (3) 模型;对3个以上指标的气象灾害系统NV-PPR建模,只需将其分解为若干个NV-PPR (2) 模型和 (或) NV-PPR (3) 模型的组合即可。模型用于广东省台风和重庆市两起雷电灾情评估,并与其他方法的评估结果进行比较。结果表明:基于NV-PPR的气象灾情评估模型不受指标数量的限制,具有简单、实用的特点,该模型还可推广为适用于其他灾情评估。
青藏高原闪电和降水气候特征及时空对应关系
齐鹏程, 郑栋, 张义军, 高丽娜
2016, 27(4): 488-497, DOI: 10.11898/1001-7313.20160412
摘要:
基于1998—2013年的TRMM (tropical rainfall measuring mission) 数据,分析青藏高原闪电活动与降水气候特征及时空对应关系,结果表明:青藏高原 (简称高原) 的闪电活动中心在高原中部和东北部,中部最大闪电密度达到6.2 fl·km-2·a-1;但高原降水最活跃的区域是东南部,年降水量超过800 mm。闪电活动和降水随月份均呈现出先西进再东退的特征,但高原东北部强闪电活动区位置几乎不变化。在固定区域闪电和降水月变化具有一致性,活跃期出现在5—9月,呈单峰结构,除西部和东南部外,闪电与降水峰值月份吻合。结合TRMM降水特征 (简称PFs) 资料研究单个闪电表征降水量 (rainyield per flash,RPF) 的空间分布特征表明,闪电活动可以作为高原深对流的指示因子,而RPF可以有效表征深对流系统在整个降水系统中的比例。高原中西部和东北部深对流系统在整个降水系统中的比例最大,而在高原东南部最小,高原东南部的降水更多由暖云降水系统贡献。
高建筑对周围建筑雷击保护距离的模拟
谭涌波, 陈之禄, 张冬冬, 师正, 郭秀峰
2016, 27(4): 498-505, DOI: 10.11898/1001-7313.20160413
摘要:
在已有先导连接参数化方案的基础上,选取近地面层为研究区域,保持方案中其他基本参量不变,通过改变闪电的空间形态,在同一建筑分布的背景下进行多次闪电模拟。研究多个建筑之间的屏蔽作用以及建筑雷击保护距离与建筑相关特征参数之间的关系,结果表明:高建筑对矮建筑具有屏蔽作用,并存在一个临界保护距离,当高、矮建筑高度分别为190 m和165 m,宽度均为20 m时,建筑之间的距离在12 m以内,矮建筑受高建筑完全保护不遭受雷击;建筑之间的距离超过12 m,矮建筑遭雷击次数明显增多。
基于风速高相关分区的风电场风速预报订正
石岚, 徐丽娜, 郝玉珠
2016, 27(4): 506-512, DOI: 10.11898/1001-7313.20160414
摘要:
为了提高风电场风速预报和功率预测的精度和准确率,并考虑风机测风数据的不稳定因素,以多年服务的内蒙古中部某风力发电场A为研究区,在勘察风电场地形及风机布局后,按照季节、风向进行风机间风速时空相关性分析,划分出风机轮毂高度风速高相关为典型特征的风机网格分类片区,采用卡尔曼滤波方法,通过直接和间接两种订正方案,分别进行风机片区风速订正。结果表明:风速高相关风机片区的划分,对于提高风电场风速预报及功率预测精度和准确率具有一定作用,利用风电场区测风塔梯度观测风速,对风机片区进行间接订正,可有效改善数值模式预报风速,15个片区类型下相关系数由0.18~0.72提高至0.67~0.91,误差绝对值由1.6~2.9 m·s-1降低至1.0~1.5 m·s-1