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中国气象局2017年 第28卷 第6期
摘要
PDF 709KB
2017, 28(6): 641-653.
DOI: 10.11898/1001-7313.20170601
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摘要:
农业洪涝灾害是国内外灾害研究的重要分支领域。该文采用分类归纳总结已有研究成果并与观测事实相佐证的方法，从农业洪涝相关概念出发，系统阐述了中国农业洪涝灾害的研究进展，评述了气候变暖对中国农业洪涝灾害的影响。基于影响作物及发生时段，中国农业洪涝灾害可分为影响越冬作物的春涝、影响夏播夏收和夏季作物生长的夏涝及影响秋播秋收作物的秋涝。农业洪涝灾害的形成及强度，是天气气候、作物抗涝性、地形地貌、土壤结构及人类活动等多种因素综合作用的结果；气候变暖背景下，中国农业洪涝成灾率呈南方增强北部减缓的趋势，总体呈上升趋势；一方面与极端降水事件的变化有直接关系，另一方面受作物气候适宜性变化等的间接影响。农业洪涝灾害的致灾机理包括物理性破坏、生理性损伤及生态性危害。其影响包括对农业生产环境、作物生态生理和生长发育的影响及诱发病虫害等。气候变化背景下的农业洪涝综合性指标、基于灾变过程的综合风险评估及气候变暖对不同作物洪涝灾害的影响事实将是未来重点研究方向。
农业洪涝灾害是国内外灾害研究的重要分支领域。该文采用分类归纳总结已有研究成果并与观测事实相佐证的方法，从农业洪涝相关概念出发，系统阐述了中国农业洪涝灾害的研究进展，评述了气候变暖对中国农业洪涝灾害的影响。基于影响作物及发生时段，中国农业洪涝灾害可分为影响越冬作物的春涝、影响夏播夏收和夏季作物生长的夏涝及影响秋播秋收作物的秋涝。农业洪涝灾害的形成及强度，是天气气候、作物抗涝性、地形地貌、土壤结构及人类活动等多种因素综合作用的结果；气候变暖背景下，中国农业洪涝成灾率呈南方增强北部减缓的趋势，总体呈上升趋势；一方面与极端降水事件的变化有直接关系，另一方面受作物气候适宜性变化等的间接影响。农业洪涝灾害的致灾机理包括物理性破坏、生理性损伤及生态性危害。其影响包括对农业生产环境、作物生态生理和生长发育的影响及诱发病虫害等。气候变化背景下的农业洪涝综合性指标、基于灾变过程的综合风险评估及气候变暖对不同作物洪涝灾害的影响事实将是未来重点研究方向。
2017, 28(6): 654-665.
DOI: 10.11898/1001-7313.20170602
摘要:
自20世纪70年代气象卫星进入业务化观测以来，气象卫星已提供了40余年的观测数据。长时间序列的卫星数据为云气候研究提供了可能。基于长时间序列的卫星数据，构建云气候数据集会涉及诸如定标、反演算法、反演数据精度验证等方面。目前国际上也已生成了一系列的云气候数据集，如ISCCP，Patmos-x，CLARA和MODIS-ST等，这些数据集所选用的探测数据、反演算法不尽一致，数据集产品的时空属性各异。如何发挥极轨和静止气象卫星各自优势，融合两类卫星数据，形成高时间分辨率、质量稳定的长时间序列云气候数据集是未来需要解决的问题。
自20世纪70年代气象卫星进入业务化观测以来，气象卫星已提供了40余年的观测数据。长时间序列的卫星数据为云气候研究提供了可能。基于长时间序列的卫星数据，构建云气候数据集会涉及诸如定标、反演算法、反演数据精度验证等方面。目前国际上也已生成了一系列的云气候数据集，如ISCCP，Patmos-x，CLARA和MODIS-ST等，这些数据集所选用的探测数据、反演算法不尽一致，数据集产品的时空属性各异。如何发挥极轨和静止气象卫星各自优势，融合两类卫星数据，形成高时间分辨率、质量稳定的长时间序列云气候数据集是未来需要解决的问题。
2017, 28(6): 666-677.
DOI: 10.11898/1001-7313.20170603
摘要:
2015年6月1日21：32（北京时）左右，"东方之星"号客轮由南京开往重庆途中，行至湖北省荆州市监利县长江大马洲水道时遭遇狂风暴雨天气而翻沉。经调查分析，此次事故是由一次突发罕见的飑线天气伴随的下击暴流袭击所致。使用ARPS模式，同化常规资料及监利县周边4部雷达资料，综合多种观测分析飑线伴随下击暴流过程中系统结构及发展变化特点，结果表明：降水质点的拖曳和下沉气流的共同作用是强对流活动发生发展和下击暴流产生的重要原因，低层干燥、中层湿润的不稳定层结有利于动能向下传输及地面大风的生成。数值模拟表明：地面水平风场大值区、近地面水平和垂直风向风速变化、10 min累积降水量大值中心和组合反射率因子高值区走向呈一致的带状分布，与观测对应良好。受下击暴流直接影响，事故点附近的雷雨大风强度陡增，近地面出现狭窄的阵风锋，风切变明显；事故点附近主要受到超过10 m·s-1的下沉气流和超过18 m·s-1的强烈偏西风共同影响，降水中心分钟降水量超过10 mm。
2015年6月1日21：32（北京时）左右，"东方之星"号客轮由南京开往重庆途中，行至湖北省荆州市监利县长江大马洲水道时遭遇狂风暴雨天气而翻沉。经调查分析，此次事故是由一次突发罕见的飑线天气伴随的下击暴流袭击所致。使用ARPS模式，同化常规资料及监利县周边4部雷达资料，综合多种观测分析飑线伴随下击暴流过程中系统结构及发展变化特点，结果表明：降水质点的拖曳和下沉气流的共同作用是强对流活动发生发展和下击暴流产生的重要原因，低层干燥、中层湿润的不稳定层结有利于动能向下传输及地面大风的生成。数值模拟表明：地面水平风场大值区、近地面水平和垂直风向风速变化、10 min累积降水量大值中心和组合反射率因子高值区走向呈一致的带状分布，与观测对应良好。受下击暴流直接影响，事故点附近的雷雨大风强度陡增，近地面出现狭窄的阵风锋，风切变明显；事故点附近主要受到超过10 m·s-1的下沉气流和超过18 m·s-1的强烈偏西风共同影响，降水中心分钟降水量超过10 mm。
2017, 28(6): 678-689.
DOI: 10.11898/1001-7313.20170604
摘要:
积温是农业气象科研和业务工作中最常使用的指标之一，但由于受其他环境条件的影响，农作物生育期间的积温在年际间和地区间均表现出不稳定性。因此，如何对已有积温模型进行修正，使农作物生育期间积温计算值趋于稳定并反映实际情况，对农业生产和气象服务均有重要意义。该文以东北春玉米四单19为例，应用沈国权提出的非线性积温模型（简称NLM）进行拟合，分析了参数选择对积温稳定性的影响，提出使用平均温度的二次函数对线性积温模型（简称LM）进行修正（修正后模型称TRM）并进行效果分析，与NLM进行比较。结果表明：NLM拟合时参数P越小，模拟有效积温越稳定；NLM积温在年际间、地区间均存在差异，造成积温不稳定的主要因子是温度强度，与其他因子相关性较差；有效积温与生育期平均温度呈二次曲线关系，对LM的温度二次方修正结果与NLM结果比较发现，二次方修正方法具有可行性。
积温是农业气象科研和业务工作中最常使用的指标之一，但由于受其他环境条件的影响，农作物生育期间的积温在年际间和地区间均表现出不稳定性。因此，如何对已有积温模型进行修正，使农作物生育期间积温计算值趋于稳定并反映实际情况，对农业生产和气象服务均有重要意义。该文以东北春玉米四单19为例，应用沈国权提出的非线性积温模型（简称NLM）进行拟合，分析了参数选择对积温稳定性的影响，提出使用平均温度的二次函数对线性积温模型（简称LM）进行修正（修正后模型称TRM）并进行效果分析，与NLM进行比较。结果表明：NLM拟合时参数P越小，模拟有效积温越稳定；NLM积温在年际间、地区间均存在差异，造成积温不稳定的主要因子是温度强度，与其他因子相关性较差；有效积温与生育期平均温度呈二次曲线关系，对LM的温度二次方修正结果与NLM结果比较发现，二次方修正方法具有可行性。
2017, 28(6): 690-699.
DOI: 10.11898/1001-7313.20170605
摘要:
作物最大可能蒸散考虑了作物及当地地表状况，为当地地表实际覆盖情况下实际蒸散的理论上限值，能客观分析作物对水分的需求程度和农业干旱状况。基于遥感（叶面积指数和地表反照率）数据和逐日气象数据，利用Penman-Monteith公式，计算黄淮海平原小麦种植区27个气象站冬小麦生育期2000-2015年逐日蒸散，提取得到冬小麦生育期逐日最大可能蒸散数据集，并分析其时空变化特征及成因。结果表明：与联合国粮农组织（FAO）单作物系数法计算的最大可能蒸散Ek对比，区域平均最大可能蒸散Ec的时间变化趋势与Ek一致，空间分布上Ec符合客观实际。黄淮海平原冬小麦全生育期、越冬期和返青-拔节期Ec均呈北低南高的分布特征，日平均值分别为1.99 mm，0.44 mm和2.75 mm；其余3个生育期（越冬前、抽穗期、乳熟-成熟期）在空间分布上差异不大，日平均值分别为1.23 mm，4.71 mm和3.74 mm。冬小麦不同生育期（含全生育期）Ec的空间分布主要受叶面积指数分布特征的影响，二者呈显著正相关关系。
作物最大可能蒸散考虑了作物及当地地表状况，为当地地表实际覆盖情况下实际蒸散的理论上限值，能客观分析作物对水分的需求程度和农业干旱状况。基于遥感（叶面积指数和地表反照率）数据和逐日气象数据，利用Penman-Monteith公式，计算黄淮海平原小麦种植区27个气象站冬小麦生育期2000-2015年逐日蒸散，提取得到冬小麦生育期逐日最大可能蒸散数据集，并分析其时空变化特征及成因。结果表明：与联合国粮农组织（FAO）单作物系数法计算的最大可能蒸散Ek对比，区域平均最大可能蒸散Ec的时间变化趋势与Ek一致，空间分布上Ec符合客观实际。黄淮海平原冬小麦全生育期、越冬期和返青-拔节期Ec均呈北低南高的分布特征，日平均值分别为1.99 mm，0.44 mm和2.75 mm；其余3个生育期（越冬前、抽穗期、乳熟-成熟期）在空间分布上差异不大，日平均值分别为1.23 mm，4.71 mm和3.74 mm。冬小麦不同生育期（含全生育期）Ec的空间分布主要受叶面积指数分布特征的影响，二者呈显著正相关关系。
2017, 28(6): 700-713.
DOI: 10.11898/1001-7313.20170606
摘要:
K过程是闪电放电过程中的一种放电事件。该文使用两套VHF宽带干涉仪2010年夏季在广州从化地区获取的3次云闪三维闪电辐射源定位数据，分析其中的K过程时空发展特征与地面电场特征。结果表明：宽带干涉仪观测到的K过程主要由快速发展的负极性放电事件组成，按定位结果的分布可划分为3个阶段：负极性反冲先导发生在云闪起始区域下方，沿正先导一端已有路径向闪电起始区域传播；部分反冲先导能进入之前负先导建立的通道并快速发展；反冲先导将原有通道激活后进一步促进负先导继续发展。同时使用辐射源三维定位数据计算了8次反冲先导的平均发展速度，反冲先导的发展速度为106~107 m·s-1量级，与负地闪中的负极性直窜先导相似，但均小于回击速度。
K过程是闪电放电过程中的一种放电事件。该文使用两套VHF宽带干涉仪2010年夏季在广州从化地区获取的3次云闪三维闪电辐射源定位数据，分析其中的K过程时空发展特征与地面电场特征。结果表明：宽带干涉仪观测到的K过程主要由快速发展的负极性放电事件组成，按定位结果的分布可划分为3个阶段：负极性反冲先导发生在云闪起始区域下方，沿正先导一端已有路径向闪电起始区域传播；部分反冲先导能进入之前负先导建立的通道并快速发展；反冲先导将原有通道激活后进一步促进负先导继续发展。同时使用辐射源三维定位数据计算了8次反冲先导的平均发展速度，反冲先导的发展速度为106~107 m·s-1量级，与负地闪中的负极性直窜先导相似，但均小于回击速度。
2017, 28(6): 714-723.
DOI: 10.11898/1001-7313.20170607
摘要:
基于Himawari-8气象卫星数据，研究了利用归一化植被指数提取浒苔信息方法，并提出了浒苔强度和移动速度估算方法。对2016年5-7月黄海海域浒苔信息进行监测，获得了浒苔暴发的时间、地点、面积、强度、影响范围、漂移路径及移动速度。结果表明：2016年5月19日Himawari-8气象卫星首次监测到黄海海域出现浒苔信息；6月中下旬进入暴发期，浒苔面积、影响范围及强度达到最大值；7月上旬，伴随着浒苔大面积登陆青岛、烟台、威海等地，浒苔进入缓慢消亡阶段。多时次浒苔强度合成产品显示：2016年浒苔在黄海中部海域、烟台以东海域覆盖强度较大，在初始位置一带覆盖强度较小。浒苔漂移路径整体为从东南外海逐渐开始向西北近海海域靠近，日移动速度不断变化。浒苔的动态变化与水文气象环境密切相关，适宜的温度是浒苔生长和发展的基础，浒苔出现后，盛行风向是浒苔漂移方向的主要驱动力，2016年5-7月强劲的南风使浒苔一直向北漂移，并最终抵达威海，浒苔的移动与风向大致相同。
基于Himawari-8气象卫星数据，研究了利用归一化植被指数提取浒苔信息方法，并提出了浒苔强度和移动速度估算方法。对2016年5-7月黄海海域浒苔信息进行监测，获得了浒苔暴发的时间、地点、面积、强度、影响范围、漂移路径及移动速度。结果表明：2016年5月19日Himawari-8气象卫星首次监测到黄海海域出现浒苔信息；6月中下旬进入暴发期，浒苔面积、影响范围及强度达到最大值；7月上旬，伴随着浒苔大面积登陆青岛、烟台、威海等地，浒苔进入缓慢消亡阶段。多时次浒苔强度合成产品显示：2016年浒苔在黄海中部海域、烟台以东海域覆盖强度较大，在初始位置一带覆盖强度较小。浒苔漂移路径整体为从东南外海逐渐开始向西北近海海域靠近，日移动速度不断变化。浒苔的动态变化与水文气象环境密切相关，适宜的温度是浒苔生长和发展的基础，浒苔出现后，盛行风向是浒苔漂移方向的主要驱动力，2016年5-7月强劲的南风使浒苔一直向北漂移，并最终抵达威海，浒苔的移动与风向大致相同。
2017, 28(6): 724-736.
DOI: 10.11898/1001-7313.20170608
摘要:
利用2011年11月-2016年10月Terra卫星MODIS（moderate-resolution imaging spectroradiometer）3级大气产品数据（MOD08_M3）对中国陆地区域冰云发生概率、有效粒子半径、光学厚度和冰水路径的水平分布与季节变化进行分析。结果表明：冰云特性的水平分布和季节变化特征与东亚季风和强对流天气的发生存在一定联系。近5年冰云发生概率呈上升趋势，季节性变化规律明显，高值区出现在青藏高原东北部；冰云有效粒子水平分布呈现由西南向东北逐渐增加的趋势，总体季节性变化特点不明显，但在纬度较高地区出现随季节变化特征；冰云光学厚度与冰水路径水平分布和季节变化趋势大致相同，呈东南向西北递减趋势，总体季节性变化明显。
利用2011年11月-2016年10月Terra卫星MODIS（moderate-resolution imaging spectroradiometer）3级大气产品数据（MOD08_M3）对中国陆地区域冰云发生概率、有效粒子半径、光学厚度和冰水路径的水平分布与季节变化进行分析。结果表明：冰云特性的水平分布和季节变化特征与东亚季风和强对流天气的发生存在一定联系。近5年冰云发生概率呈上升趋势，季节性变化规律明显，高值区出现在青藏高原东北部；冰云有效粒子水平分布呈现由西南向东北逐渐增加的趋势，总体季节性变化特点不明显，但在纬度较高地区出现随季节变化特征；冰云光学厚度与冰水路径水平分布和季节变化趋势大致相同，呈东南向西北递减趋势，总体季节性变化明显。
2017, 28(6): 737-749.
DOI: 10.11898/1001-7313.20170609
摘要:
基于CLDAS大气驱动数据驱动CLM3.5陆面模式和3种不同参数化方案下的Noah-MP陆面模式模拟得到的地表温度，利用中国气象局2009-2013年2000多个国家级地面观测站地表温度进行质量评估。结果表明：从时间分布看，模拟地表温度与观测的偏差及均方根误差均呈季节性波动；从空间分布看，模拟地表温度与观测的偏差及均方根误差在中国东部地区相对于中国西部地区更小。选择Noah-MP陆面模式3种不同参数化方案模拟结果进行对比，结果表明：Noah-MP模式的非动态植被方案不变时，考虑植被覆盖度的二流近似辐射传输方案的Noah-MP陆面模式模拟的地表温度优于考虑太阳高度角和植被三维结构的二流近似辐射传输方案Noah-MP陆面模式模拟的地表温度；选择动态植被方案的Noah-MP陆面模式模拟的地表温度优于选择非动态植被方案的Noah-MP陆面模式；总体而言，考虑动态植被方案的Noah-MP陆面模式模拟的地表温度优于其他两种参数化方案的Noah-MP陆面模式以及CLM3.5陆面模式模拟的地表温度。
基于CLDAS大气驱动数据驱动CLM3.5陆面模式和3种不同参数化方案下的Noah-MP陆面模式模拟得到的地表温度，利用中国气象局2009-2013年2000多个国家级地面观测站地表温度进行质量评估。结果表明：从时间分布看，模拟地表温度与观测的偏差及均方根误差均呈季节性波动；从空间分布看，模拟地表温度与观测的偏差及均方根误差在中国东部地区相对于中国西部地区更小。选择Noah-MP陆面模式3种不同参数化方案模拟结果进行对比，结果表明：Noah-MP模式的非动态植被方案不变时，考虑植被覆盖度的二流近似辐射传输方案的Noah-MP陆面模式模拟的地表温度优于考虑太阳高度角和植被三维结构的二流近似辐射传输方案Noah-MP陆面模式模拟的地表温度；选择动态植被方案的Noah-MP陆面模式模拟的地表温度优于选择非动态植被方案的Noah-MP陆面模式；总体而言，考虑动态植被方案的Noah-MP陆面模式模拟的地表温度优于其他两种参数化方案的Noah-MP陆面模式以及CLM3.5陆面模式模拟的地表温度。
2017, 28(6): 750-758.
DOI: 10.11898/1001-7313.20170610
摘要:
全国综合气象信息共享平台（CIMISS）是依托天气雷达数据共享平台工程项目建成的国省统一数据环境，实现各类气象数据的规范管理，直接支撑气象业务应用。该文介绍了CIMISS架构设计及核心内容，结合业务应用效果的实例分析，阐述架构设计如何有效提升数据和应用的集约高效。借鉴企业架构（EA）方法，建立了业务架构、数据架构、应用架构、技术架构和标准规范体系。采用一系列架构优化设计，包括实现元数据统一管理同步、数据质量控制、统一业务监控、异构数据库统一数据服务、优化信息流程、分层设计和集群技术应用等，满足CIMISS标准性、扩展性、稳定性等需求，获得良好的全流程数据服务时效，核心资料接收入库总耗时均小于3 min，数据访问效率较国家级气象资料存储检索系统提升2~5倍。继承现有CIMISS架构设计成果，正在设计中的气象大数据平台整体技术架构将向云平台、分布式存储等新技术升级。
全国综合气象信息共享平台（CIMISS）是依托天气雷达数据共享平台工程项目建成的国省统一数据环境，实现各类气象数据的规范管理，直接支撑气象业务应用。该文介绍了CIMISS架构设计及核心内容，结合业务应用效果的实例分析，阐述架构设计如何有效提升数据和应用的集约高效。借鉴企业架构（EA）方法，建立了业务架构、数据架构、应用架构、技术架构和标准规范体系。采用一系列架构优化设计，包括实现元数据统一管理同步、数据质量控制、统一业务监控、异构数据库统一数据服务、优化信息流程、分层设计和集群技术应用等，满足CIMISS标准性、扩展性、稳定性等需求，获得良好的全流程数据服务时效，核心资料接收入库总耗时均小于3 min，数据访问效率较国家级气象资料存储检索系统提升2~5倍。继承现有CIMISS架构设计成果，正在设计中的气象大数据平台整体技术架构将向云平台、分布式存储等新技术升级。
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