1987—2016年安徽省暑期体感温度时空变化特征

基于安徽省1987—2016年81个国家站暑期7、8月逐日平均气温、最高最低气温差、平均相对湿度和平均风速,计算各站点体感温度,并分析其逐年变化特征。联合站点体感温度和DEM地形数据,建模并给出体感温度的空间分布;依据舒适度划分等级,得到安徽省暑期舒适度空间分布。结果表明:(1)安徽省近30 a暑期体感温度呈波动上升趋势;与平均气温、平均相对湿度呈正相关,与最高最低气温差、平均风速呈负相关;平均气温、平均相对湿度的上升,高低温差、平均风速的下降,使得体感温度呈上升趋势,其气候倾向率(0.0224℃·a~(-1))略高于平均气温的气候倾向率(0.016℃·a~(-1))。(2)体感温度随地形变化特征显著。沿淮部分地区与沿江大部平原地区普遍超过29.0℃;受海拔、植被覆盖、地形遮蔽效应影响,大别山、皖南山区大部体感温度低于27.0℃。(3)沿淮淮北、江淮大部、沿江等平原地区多为"较不舒适"地区;大别山、皖南山区均包含"最舒适"、"舒适"和"较舒适"地区。山区地形遮蔽效应与高植被覆盖为安徽省避暑旅游提供了良好的区域气候条件。     

贵州普定县人居环境气候条件分析

利用普定国家气象观测站1971年1月1日-2022年2月28日逐日平均气压、平均气温、平均相对湿度、平均风速、降水量等气象资料以及普定县空气污染物日均浓度、空气质量指数（AQI）等资料,运用人体舒适度指数、气象要素与污染物浓度的相关性、人体舒适度与空气质量相关性分析方法,分析普定县近50a的人居环境气候条件。结果表明：普定县平均气温、平均风速以及日照时数呈增加趋势,相对湿度、降水量以及气压呈降低趋势。常年体感主要为凉（3级）～最舒适（5级）之间,全年体感无寒冷及酷热等级,且体感舒适（含凉舒适及最舒适）月份主要为4-10月,占全年58%。普定县气温上升、风速增大、气压下降的趋势有利于污染物浓度降低,空气质量好,而相对湿度降低、降水量减少的趋势不利于污染物浓度降低,影响空气质量。普定县空气质量以4-5月、7-11月为优,且其四季空气质量均为优,表明空气质量好,人体舒适度高,适宜人居。     

近32a安徽省风速、风向分布特征

基于安徽省1981~2012年近32 a风速、风向资料,利用常规气象统计方法,分析了安徽省平均风速、最大风速以及极大风速的空间分布特征,重点分析了最大风速易出现的方位、季节以及各重现期下的风速分布。结果表明:平均风速与最大风速的空间分布相似,大别山区和皖南山区低海拔地区为风速低值区,黄山以及大别山区以北和以东的平原和丘陵地区为风速大值区。除大别山区北部和皖南山区南部的部分地区外,近32 a全省大部风速普遍呈现显著减少趋势。长江以北地区的最大风速出现偏西风的频率最高,大别山区和皖南山区最大风速出现频率最高的方位空间差异明显。此外,最大风速出现在春季的频率最高。     

吉林省城市体感气候特征的对比分析

本文利用1990～1999年10年的旬平均气温、旬极端气温及风速、相对湿度和云量等资料 ,计算了吉林省七个主要城市的旬平均体感温度、极端体感温度和对应的人体舒适度 ,并根据计算结果对吉林省城市体感的气候特征进行了初步的对比分析。     

普洱市宜居气候适宜性分析

气候舒适的程度及持续时间的长短,是影响旅游发展和人类居住环境适应性的重要因素。基于1981 2010年普洱市10个县区气象站的日平均气温、相对湿度及风速等常规气象观测资料,对季节划分、气温极值和平均气温空间分布进行了分析,计算舒适度指数(包括温湿指数、风寒指数、人体舒适度指数),研究了普洱市的宜居气候舒适性。结果表明:普洱市夏季90%的区域平均气温为20~24℃,仅有东部和中部少数河谷地带超过24℃;冬季90%的区域平均气温均在10℃以上。冬半年全市最低气温低于0℃的年平均日数不足1天,夏半年全市最高气温高于35.0℃的年平均日数不足4天。因此普洱市"冬无严寒、夏无酷暑",全年有6~9个月的春秋宜人气候,是典型的全年"人体感觉舒适"的宜居气候区,尤以夏半年最为舒适。近10年普洱市快速增长的旅游总人数和完成的GDP进一步说明普洱市的宜居和旅游的气候适宜性。     

1960-2017年额济纳胡杨林观赏期旅游气候舒适度分析

利用额济纳旗1960—2017年9月21日—10月31日气象资料,分析了最佳观赏期内人体舒适度指数、温湿指数、风寒指数、着衣指数、旅游气候舒适度。结果表明,近58 a来,研究区平均气温和最低气温呈上升趋势,相对湿度和风速呈减小趋势;胡杨林景区最佳观赏期人体舒适度指数、温湿指数、旅游气候舒适度指数呈上升趋势,风寒指数、着衣指数呈下降趋势;旅游气候舒适度、人体舒适度指数、温湿指数均与平均气温、最低气温呈极显著正相关关系,与风速呈极显著负相关关系,风寒指数、着衣指数分别与平均气温、最低气温呈极显著负相关关系,与风速呈极显著正相关关系(P0.01),气温升高是人体舒适度和旅游气候舒适度变化的主导因子。     

库布齐沙被区域气候特征对比分析

利用内蒙古西部库布齐沙被区与周边区域18个国家级地面气象站1961—2018年年平均气温、平均最高和最低气温、降水量、平均相对湿度和平均风速资料,对比分析了区域气候特征和近58a气候变化特征。结果显示:(1)库布齐沙被区与周边区域相比,平均气温低,降水量少,相对湿度小,风速大。(2)研究区域分属3个气候区,有4个气候类型;库布齐沙被区大部属于半干旱气候区,气候类型多样。(3)库布齐沙被区与周边区域近58a年平均气温、平均最高、平均最低气温呈明显的升高趋势,相对湿度和风速明显减小,但年降水量呈波动变化,没有明显的增加或减少趋势。库布齐沙被区近58a主要气候要素的年际变化特征与周边区域有很好的一致性。     

大别山北坡商城县旅游气候舒适度分析

商城县位于鄂、豫、皖三省交界的大别山北坡,旅游资源丰富。为使商城县的旅游气候资源得到很好的开发利用,根据商城县1958-2017年60年气象资料,选取气温、相对湿度、风速、日照4个对旅游气候舒适度有较大影响的气候因子,计算表征商城县各旬旅游气候舒适度的温湿指数、风效指数、旅游气候舒适度综合指数等级,并运用Mann-Kendall检验、通径分析等方法对计算出的各指数进行分析,为商城县开发旅游资源提供理论依据。研究结果表明:1)商城县一年中各月旅游气候舒适度等级呈"W"型变化,舒适期长,不舒适期短。舒适期集中在春、秋季的4月上旬-5月中旬和9月下旬-11月上旬,不舒适期出现在冬、夏季的1月中下旬和7月下旬-8月上旬;2)温湿指数、风效指数、旅游气候舒适度综合指数舒适等级日数,开始呈现出显著的上升趋势,分别从2016年、1993年、1999年;3)影响商城县旅游气候舒适度的气候因子首推温度,其次为相对湿度和日照,而风速对商城县旅游气候舒适度影响不大。     

西安市旅游气象舒适度分析与应用

基于2007—2014年西安地区兵马俑、翠华山等7个旅游景点区域自动气象站观测资料,分析西安景区的旅游气象条件,应用本地化的人体舒适度指数预报方法对西安景区旅游气象舒适度进行了评价。结果表明:西安旅游景区气温冬季气温较低,月平均气温低于5℃,夏季气温较高,月平均气温大都高于20℃;人文景区气温高于自然景区。冬半年的相对湿度低于夏半年,7—10月相对湿度较高;大部分自然景区相对湿度高于人文景区。风速整体较小,月平均风速为0.2~1.1m/s,全年风速变化不大。(2)4—10月为西安的旅游气候舒适期,其中,4—5、9—10月是平原人文景区最佳游览时期,6—10月是山岳自然景区旅游的最佳时期。     

长清国家一般气象站迁移对比观测资料差异分析

通过采用差值的方法,对长清国家一般气象站迁站后新、旧两站对比观测期间的温度、湿度、风向风速观测数据进行对比分析,发现两个测站在不同的月份存在不同的差异。7月新站日平均气温、日最高最低气温和10月最高气温偏低、10月新站日平均气温、日最低气温偏高,1月的日平均气温、日最高气温、日最低气温新站高于旧站并且占绝大多数;日平均相对湿度是7月偏大、10月相同、1月偏小。新站日平均风速明显大于旧站。     

安徽省电线覆冰厚度推算初探

利用安徽省82个气象观测站自建站至2018年2月雨凇、雾凇、混合淞日数,15个观冰站覆冰厚度和海拔高度数据,通过建立覆冰厚度与凇日数之间的关系,推算安徽省82个测站30 a、50 a和100 a一遇的标准冰厚,最后利用地形对标准冰厚进行订正。结果表明:安徽省各重现期下的标准冰厚与雨凇、雾凇和混合凇总日数具有显著的正相关关系;海拔高度与各重现期下标准冰厚呈指数关系;对海拔高于100 m的地区利用海拔高度对标准冰厚进行订正,可得到更为合理的安徽省各重现期下标准冰厚空间分布。     

一次甘肃天水强冰雹的雷达回波特征及成因分析

利用常规气象观测资料、天气雷达以及NCEP FNL再分析资料,对2017年5月18日下午天水一次强冰雹天气的雷达回波结构演变特征和成因进行了详细分析。结果表明:(1)降雹对流单体低层反射率因子呈现出明显的"V"型缺口,最大回波强度出现在低层,为63 d Bz。反射率因子垂直剖面呈对流单体有界弱回波区和其上的回波悬垂,相应的径向速度垂直剖面呈中低层径向风有明显的辐合特征,高层转为辐散,尤其风暴顶附近。(2)对流单体发生在对流层中层河套地区至甘肃河东东部低涡及其附近冷区和河西中部高压脊及其东北部冷池和低层甘肃与宁夏交界处冷性低涡分别为干冷空气入侵和暖湿气流辐合抬升提供有利条件的环境背景下;较高CAPE值和低CIN值有利于强对流天气发生;对流层中低层深厚的上升气流,中层下沉气流和0℃层以上强气流上升有利于对流单体水汽输送以及生成、发展和维持;距地高度2600～2900 m的0℃层为大冰雹落地提供了环境条件。(3)冰雹临近预警的雷达参数化指标为最大反射率因子达55 d Bz,VIL最大值和VIL密度分别达25 kg·m-2和2. 3 g·m-3。     

城市水文过程对气象环境影响的模拟分析

采用引入城市水文过程的WRF/SLUCM方案,以北京2010年7月4—6日高温热浪天气为背景,模拟了绿地灌溉、绿洲效应和人为潜热等水文过程对城市气象环境的影响。结果表明:(1)绿地灌溉、绿洲效应和人为潜热等水文过程可导致北京城区13 ∶00(7月4—6日小时平均,下同)潜热通量升高最多约100 W·m^-2 ,02 ∶00升高最多约15 W·m^-2;感热通量13 ∶00降低最多约80 W·m ^-2;02 ∶00降低最多约5 W·m^-2 。(2)城市水文过程可导致城区13 ∶00相对湿度增加最多约4%,02 ∶00约6%;地表气温13 ∶00降低最多约1.2 ℃,02 ∶00约0.4 ℃。(3)城市水文过程对北京城市热岛强度的减弱效果白天明显好于夜间,且在10 ∶00—14 ∶00出现了强度约0.8 ℃的冷岛效应。(4)水文过程会导致北京城区500 m高度以下白天大气温度最多降低0.5 ℃,相对湿度最多增加3%,但夜间影响较小。由于热对流运动的减弱,城区边界层高度降低约200 m;城区1 km高度以上水平风速增大,低层风速减小。     

2017年5月长三角地区一次沙尘重污染天气成因分析

利用地面污染物监测数据、常规气象数据,ECMWF再分析数据以及L-波段无线电探空数据,并结合后向轨迹模型,对2017年5月长三角地区的一次沙尘重污染天气过程进行成因分析。结果表明:此次沙尘重污染过程是天气系统、地面及边界层气象条件共同作用的结果。东亚大槽东移、冷空气南下并配合地面高压的发展使河西走廊、宁夏大部、内蒙古西部出现沙尘天气,为后期长三角地区沙尘的输送提供了沙源; 850 h Pa上较大的风速为上游沙尘源区向下游长三角地区输送提供了通道;高压中心的下沉运动和白天增强的热对流活动使得高层沙尘影响地面具备了足够的动力条件;当沙尘抵达长三角上游地区后,不断减弱的冷空气和趋于静稳的近地面形势不利于污染物扩散,加剧了此次污染过程。     

多普勒雷达资料同化在福建地区暴雨过程中的模拟试验

利用中尺度模式WRFV3.5,对福建地区的一次暴雨过程进行了模式参数化方案模拟效果的敏感性试验,并同化了多普勒雷达资料进行了模拟研究。结果表明,WSM5微物理方案与BMJ积云对流方案的组合模拟大雨和暴雨量级降水的TS评分可达0.29,模拟效果优于其他各种组合。在此基础上,采用WRFV3.5三维变分系统,直接同化多普勒雷达资料,并和登陆台风的外围暴雨过程的控制试验比较,结果表明,仅同化反射率资料使得暴雨落区会向南调整,更接近于实况(TS评分提高了0.12),而仅同化径向风资料使得模拟的降水强度更趋近于实况(TS评分提高了0.13);同时同化反射率和径向风资料,使得暴雨落区及其强度的模拟最接近于实况(TS评分从0.12提高到0.28);敏感性试验的对比结果以时间间隔为3 h时模拟效果最优,6 h间隔次之。因此,合理同化雷达资料会显著改进福建登陆台风的降水模拟效果。     

雷达径向速度资料同化中不同坐标转换方案的对比试验

利用江苏省气象局与美国强风暴实验室联合开发的高精度数值分析及预报系统(Precision Weather Analysis and Forecast System,PWAFS)对雷达资料同化中径向速度资料的两种坐标转换方案进行对比分析。Grid方案将雷达径向速度资料通过最小二乘法从极坐标映射到模式三维网格;Tilt方案将雷达径向速度资料通过双线性插值在水平方向插值至标量水平网格,但在垂直方向不进行插值,保留在雷达仰角对应的高度上。两种方案对反射率资料的处理均是插值到模式三维网格点。Grid方案在近雷达处进行平滑,在远雷达处进行插值,会导致低层数据平滑,Tilt方案减少了雷达径向风观测垂直插值引发的误差,更多的保留了雷达观测的特性。本研究分别通过龙卷、大风及梅雨锋暴雨个例对这两种方案的同化结果进行对比分析。龙卷个例中Grid方案得到了部分虚假的较大的同化风场,Tilt方案结果清楚展示了龙卷发生位置的回波及流场的精细结构。大风个例中两种方案得到的最大风速值差3 m·s^-1,Tilt方案的结果更接近观测最大风速值,且得到的大风速区分布更符合观测。梅雨锋暴雨个例中Grid方案对东北及西南两个区域的大风速区均未能很好的反映,Tilt方案得到的水平风速大值区范围明显优于Grid方案。在靠近雷达中心的低层,观测资料密集,Tilt方案能够更好的反应实际大气状态。但是因为缺乏其他观测资料进行验证,两种方案的效果还需要利用数值预报或其他方法进行对比。     

1961—2010年中国气候生产潜力时空格局变化及其潜在可承载人口分析

以气温、降水格点数据为基础,采用Thornthwaite Memorial模型计算了中国气候生产潜力(CPP),并从气候的角度估算了耕地上气候资源潜在可承载的人口数,以便增强了解气候变化的影响及气候资源最大人口支撑能力。结果表明:1961—2010年中国CPP总体呈突变性增加趋势,1987年为突变点,年最低、最高及平均值分别为689. 18、814. 56和744. 05 g·m^-2·a^-1。空间上呈现出从西北向东南逐渐递增的带状分布,其中高值区主要分布在华南大部,最高值达2103. 56 g·m^-2·a^-1;低值区主要分布在西、北部地区,最低值为39. 28 g·m^-2·a^-1。2001—2010年中国大部分地区CPP年平均值相对于1961—2010年多年平均值变化幅度不大,变化比例高的地区基本上分布于中国西、北部,其中增加的区域达82%,主要分布在华东地区、新疆西部、西藏北部及青海大部,远大于缩减的区域(17%)。1995—2010年,基于公里网格的耕地气候潜在可承载人口为46—2180人·km^-2,全国平均值最低的年份为1130人·km^-2,对应的实际人口为0—49729人·km^-2,全国平均值均不高于137人·km^-2;全国实际总人口为11. 43—13. 04亿,耕地气候潜在可承载总人口为19. 72—20. 22亿,前后比值为58%—65%。这表明,中国耕地生产力未达到气候生产潜力,尚有一定的开发潜力;实际人口在中国大部分地区均没有超出气候资源潜在可承载的最大人口,然而在少数省市(如生态环境脆弱的青海省以及经济发达的大城市及沿海地区)已超出。     

卫星云参数与飞机云物理探测对比研究和飞行方案设计

开展卫星反演云特性参数与飞机观测的对比研究,对于更好地发挥卫星遥感观测在天气、云物理和人工影响天气方面的探测优势具有重要意义。选取2012年9月21日一次层状云降水过程,对比分析FY-2与MODIS反演云参数及飞机观测结果,探索了飞机检验卫星云参数的飞行方案。结果表明:FY-2反演云参数演变趋势与飞机观测结果有较好的一致性;FY-2反演有效粒子半径(Effective Radius,Re)和光学厚度(τ)与MODIS反演的Re和τ间相关性较好,但此个例FY-2反演值普遍小于MODIS反演值;探测区域FY-2反演Re频率分布与飞机观测Re分布有一定差异,FY-2反演Re偏小,MODIS反演Re频率分布与飞机观测结果更为接近;飞机观测计算得到的τ和液水路径值(Liquid WaterPath,LWP)与卫星反演τ和LWP差异较大,FY-2反演值明显偏小。对于Re的检验,飞机最好在Re分布不大均匀的云顶作较长距离平飞观测;对于LWP和τ等垂直积分参量的检验,飞机最好选择在光学厚度较均匀的小区域内螺旋爬升至云顶之上,再自云顶向下至最低高度进行垂直观测。     

青藏高原地表非绝热加热模态及其与中国北方环流异常的联系

利用青藏高原非均匀下垫面热力输送系数及地表有效辐射的EOF分析结果,计算了2000年以来的高原地表非绝热加热资料,并将1958—2013年地表非绝热加热资料进行重建得到高原地表非绝热加热指数,以表征高原不同气候分区的地表热力状况。根据EOF分析结果将高原分为4个气候区,并从波能传播的角度分析其对中国北方环流异常的影响。结果表明,高原地表非绝热加热指数在西部边缘(气候Ⅰ区),除了冬季为微弱下降趋势以外,其他季节都为微弱的上升趋势;在高原中西部腹地(气候Ⅱ区),四季均为下降趋势;在高原东北部(气候Ⅲ区),除了冬季表现为微弱的下降趋势外,其他季节均为微弱的上升趋势;而在高原东南部(气候Ⅳ区),四季均表现为下降趋势。高原西部边缘地表非绝热加热异常增强时,高原200 h Pa上空为波能辐散区,并向东传播,初夏在北方辐合加强,有利于降水,干旱减弱;盛夏在北方地区处于辐散区,加剧干旱。在高原东北部地表非绝热加热异常增强时,该区200 h Pa上空为波能辐散区,并向东传播,无论是在初夏还是盛夏,除了东北地区北部,北方其他地区辐合加强,有助于干旱减弱。     

大气冰核谱对雷暴云微物理过程及起电影响的数值模拟

利用已有的二维对流云模式,讨论了三种不同的冰核谱对雷暴云微物理、起电及电荷结构的影响。模拟结果表明:(1)不同的冰核谱环境对雷暴云中冰相粒子的含量及分布具有明显作用。冰核谱的垂直温区越大,产生的冰相粒子分布越广。在冰核浓度较大的个例中,冰晶和霰粒子的含量高,更多的小冰相粒子出现在海拔更高的区域;(2)高温区冰核的数量会对上升气流速度产生显著影响。高温区的冰核越多,冰相粒子在微物理发展过程中释放的潜热越多,上升气流强,对流发展越旺盛;(3)在低温区冰晶浓度高的谱环境个例中,雷暴云中的非感应起电率和感应起电率高,导致起电量增加。高温区冰核多的谱环境,大量冰晶和霰获得正电荷形成次正电荷区,电荷结构呈现三极性;而高温区冰核少的谱环境,参与起电的水成物粒子少,易形成偶极性电荷结构。