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大气环境人体感知度与脑梗塞疾病的关系研究—以黑龙江省五常地区为例
当前状态:  doi: 10.11676/qxxb2022.043
摘要(82) HTML(8) PDF(41)
摘要:
大气环境人体感知度(Body Perception Weather Index,BPWI)是人体对大气环境中不同气象要素相互协同作用的感知程度。BPWI的变化会引起机体的生理应激反应,易引诱或加重脑梗塞疾病的发生。利用五常地区2015年10月30日至2018年12月31日逐日脑梗塞发病住院病例数和同期BPWI及其变化的关系,分析研究了BPWI变化对脑梗塞发病风险的关系。全年中五常地区BPWI最大值10.1(7月),最小值-33.7(1月);BPWI<0时脑梗塞的发病风险较高,BPWI介于−10—0时脑梗塞的发病人数占总发病人数的16.7%,其中BPWI<−30时发病率最高可占18.8%,BPWI介于0—10的发病率12%—13%,BPWI>10时,发病率最低;BPWI的变化幅度在0—−10时,脑梗塞的平均发病率大于20%,其中变化幅度0—−2.5时发病人数占比最高达27.6%,变化幅度超过±10时,发病率反而降低;连续2天BPWI的变化对脑梗塞的发病具有滞后效应,在−2.5—2.5时,脑梗塞的平均发病人数占比大于25%,连续3天BPWI的变化对脑梗塞的发病风险具有累积叠加效应,BPWI变化介于−10—10时,发病人数占比在13%—18%;室内外BPWI差异对脑梗塞的发病具有重要影响,室内外BPWI差异介于−30—−20时,脑梗塞的发病人数占比最高达41.3%,其次是介于−40—−30时达到21.6%,但BPWI<−40或随着室内外BPWI差异的减小,脑梗塞的发病率逐渐降低。
不同气候变化情景下未来中国热相关死亡风险的预估
当前状态:  doi: 10.11676/qxxb2022.037
摘要(198) HTML(14) PDF(47)
摘要:
预估气候变化背景下中国未来近期、中期及远期温度热相关人群超额死亡风险,为未来热相关人群健康风险防范提供科学依据。基于中国网格化日均气温数据集与3种排放情景下未来日均气温数据、历史人口数据与3种生育率情景下未来人口数据以及死因数据资料计算的热效应暴露-反应关系,计算每日热相关死亡人数。结果表明:(1)未来中国平均气温将持续升高,且北方地区升温幅度较大。(2)1986—2005年中国热相关非意外总死亡人数约为7.1(95%置信区间:5.7—8.5)万。(3)RCP2.6、RCP4.5情景下未来中国热相关非意外总死亡人数均呈现先升后降的变化趋势。在21世纪末不同情景下的热相关非意外总死亡人数均高于基准年代。(4)未来不同情景下中国热相关非意外总死亡人数在黄淮海地区以及成渝地区均呈上升趋势,在RCP2.6、RCP4.5情景下北方地区热相关非意外总死亡人数呈下降趋势,东南沿海地区在21世纪30年代后开始呈下降趋势。总体而言在全球变暖的背景下未来中国热相关死亡风险将上升,而在RCP2.6情景下可以有效抑制其上升趋势。
石家庄高温热浪、闷热天气对心脑血管疾病死亡人数的影响
当前状态:  doi: 10.11676/qxxb2022.032
摘要(90) HTML(8) PDF(44)
摘要:
评价高温、热浪、闷热不同热感天气暴露对心脑血管疾病死亡人数的影响。采用广义相加模型(GAM)、平滑曲线阈值效应方法,在控制了时间序列长期趋势、季节效应、节假日效应的混合影响后,分析了2010—2016年的6—8月石家庄市高温、热浪、闷热不同热感天气暴露对心脑血管疾病死亡人数的影响关系,并分析了男女性别的分人群效应。研究期间收集到心脑血管死亡总计6552人,日均死亡10.2人,日死亡最多为40.0人。对应期间出现高温日98 d,热浪日58 d,闷热日79 d。相对于非高温、热浪、闷热日,高温、热浪、闷热天气对心脑血管死亡人数影响的相对危险度分别为1.086(95%CI:1.013—1.164)、1.252(95%CI:1.101—1.442)、1.100(95%CI:1.020—1.185),其最大滞后效应分别为3 d、1 d、0 d,对应死亡人数增加的风险分别为12.2%、31.8%、10.0%,且对女性的影响风险均大于男性。高温、热浪、闷热天气都可导致心脑血管疾病死亡风险的增加,归因滞后1 d热浪死亡的风险最大,归因闷热天气死亡的风险未发现滞后效应,建议依据不同热感天气有针对性地建立健康风险管理和应对机制。
中国不适环境温度对人群死亡影响的疾病负担分析和健康经济学评价
当前状态:  doi: 10.11676/qxxb2022.031
摘要(113) HTML(20) PDF(48)
摘要:
气候变化对人群健康的影响不断加剧,亟待评价不适环境温度对健康的不良影响,量化与温度相关的死亡负担和对应的健康经济损失。本研究基于2013年1月1日至2015年12月31日全中国272个主要城市的气温和人口死亡数据,采用时间序列方法评估温度与死亡的暴露反应关系。此外,收集2020年全国各城市的气象、社会经济和人口数据,进一步估算31个省、自治区和直辖市低温和高温暴露的归因死亡人数和经济损失。结果表明,环境温度与死亡的暴露反应关系呈“J”型,环境低温和高温暴露均可引起死亡风险升高。2020年环境低温和高温暴露分别导致全国84.24(95%CI:65.93—102.20)万例和23.58(95%CI:14.69—32.17)万例死亡;相应的健康经济损失分别为17011.08(95%CI:13353.51—20597.72)亿元和5097.35(95%CI:3179.66—6945.93)亿元,共占国内生产总值(GDP)的2.18%。不适环境温度暴露已对中国造成了较大的死亡负担和健康经济损失。未来还需加强行动应对气候变化和不适环境温度的健康威胁,因地制宜采取适应措施保护人群健康。
石家庄市采暖期与非采暖期PM2.5中多环芳烃的来源解析及健康风险评价
当前状态:  doi: 10.11676/qxxb2022.038
摘要(52) HTML(10) PDF(24)
摘要:
为研究石家庄市采暖期与非采暖期大气细颗粒物(PM2.5)中多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAH)的污染特征及其人群健康效应,采集了石家庄市2017年1月—2019年12月每月10—16日PM2.5样品,使用气相色谱-质谱联用仪测定PM2.5中优先控制的16种多环芳烃的浓度,分析采暖期与非采暖期PM2.5中式环芳烃的污染水平及组成特征,利用特征比值法和主成分分析法对其来源进行定性判断,并采用健康风险评估模型以及预期寿命损失评估多环芳烃对人群的健康风险。结果表明:①PM2.5及其多环芳烃浓度平均水平在采暖期分别为106.00 μg/m3、44.17 ng/m3,非采暖期分别为73.00 μg/m3、40.17 ng/m3。16种多环芳烃中含量最高的是苯并[a]芘,其次为苯并[k]荧蒽、苯并[b]荧蒽、䓛。多环芳烃单体环数越高其致癌作用越强,不同环数多环芳烃单体的占比在采暖期与非采暖期有所不同;采暖期为4环>5环>2—3环>6环,非采暖期呈5环>4环>6环>2—3环的趋势。②特征比值法和主成分分析法结果显示,采暖期多环芳烃的主要来源为煤炭燃烧,非采暖期的主要来源为机动车尾气排放。③健康风险分析表明,采样期间终身致癌超额危险度和预期寿命损失均呈非采暖期>采暖期,成人>青少年>儿童。不同年龄组人群中终身致癌超额危险度值均为10−6—10−4,表明石家庄市大气PM2.5中多环芳烃具有潜在的致癌风险。在男性儿童、青少年、成人中的预期寿命损失分别为41.18 min、54.72 min、110.42 min,在女性儿童、青少年、成人中预期寿命损失分别为42.93 min、57.53 min、101.05 min。研究显示,石家庄市PM2.5中多环芳烃在所有人群均具有潜在致癌风险, PM2.5中多环芳烃通过呼吸暴露对人群造成的预期寿命损失需引起重视。
沿海城市极端气温对脑卒中死亡的滞后定量影响
当前状态:  doi: 10.11676/qxxb2022.030
摘要(93) HTML(5) PDF(33)
摘要:
当夏季和冬季出现极端气温时,脑卒中死亡有明显增加,但不同地区极端气温对脑卒中死亡的影响不同。以宁波为沿海城市的代表,采用2013—2019年宁波市脑卒中死亡病例和同期的气温数据,利用分布滞后非线性模型(DLNM),研究了极端气温对不同群组脑卒中死亡的滞后定量影响。结果表明:(1)极端高温对除低龄组外的其他人群脑卒中死亡效应趋势基本一致,即累积相对危险度(RR)的95%置信区间(95%CI)随时间延长增大,热累积促进效应随时间增强,对全部人群滞后3 d内的脑卒中死亡有促进效应。40℃滞后0—1 d、0—2 d和0—3 d累积相对危险度(95%CI)分别为1.29(1.17—1.43)、1.38(1.22—1.55)和1.41(1.25—1.60)。(2)极端低温对不同人群脑卒中死亡促进效应趋势不同,对于全部人群,当天没有明显的促进效应,滞后第3到4天开始有明显的促进效应,累积相对危险度(95%CI)随时间增大,低温累积促进效应随时间增强,滞后15 d后对脑卒中死亡无明显的促进效应。−4℃滞后0—5 d、0—10 d和0—15 d累积相对危险度(95%CI)分别为1.23(1.00—1.50)、1.61(1.22—2.12)和1.95(1.39—2.75)。(3)极端气温对高龄组(≥65岁)脑卒中死亡的促进风险更高,对低龄组没有明显的促进或抑制效应。极端高温对男性热累积促进效应更强,极端低温对女性累积促进效应更强。
PM10短期暴露对糖尿病发病相关生物标志物的影响
当前状态:  doi: 10.11676/qxxb2022.036
摘要(62) HTML(7) PDF(17)
摘要:
为探讨PM10对糖尿病发病相关生物标志物的效应,以“金昌队列”为平台,采用随机抽样方法在基线人群中选择2型糖尿病、糖尿病前期和血糖正常组共420人,用近邻模型完成个体PM10暴露评估。运用酶联免疫吸附法对炎症反应指标(IL-6、VCAM-1)、氧化损伤指标(8-iso-PGF2α)、胰岛素功能指标(INS)进行检测,运用多重线性回归模型从以上3方面评价PM10的效应。结果显示:糖尿病前期人群中,滞后6 d时PM10浓度每升高10 μg/m3,IL-6升高0.45%(95%CI:0.19%—0.88%),当天的PM10与VCAM-1关联最明显(增幅:1.16%(95%CI:0.43%—2.28%));糖尿病人群中,滞后6 d时PM10与IL-6的关联最显著(增幅:1.52%,(95%CI:0.51%—2.53%)),滞后3 d时8-iso-PGF2α升高2.01%(95%CI:0.29%—3.73%);累计滞后0—7 d时PM10与HOMA-β关联最明显(降幅:4.63%(95%CI:−8.00%—−1.13%))。文中结果表明大气PM10短期暴露可导致人群出现不同程度的炎症反应、氧化损伤及胰岛β细胞功能障碍。
秦皇岛市气温及其变化对居民死亡风险的影响研究
当前状态:  doi: 10.11676/qxxb2022.033
摘要(80) HTML(5) PDF(43)
摘要:
气温及其变化是影响人群健康特别是死亡的重要环境危险因素。为了揭示气温对秦皇岛市居民死亡人数的影响,基于2014—2020年该市各区、县逐日气象资料和居民死亡资料,采用广义相加模型(GAM)和分布滞后非线性模型(DLNM),研究了气温、气温日较差和24小时变温对非意外死亡、循环系统疾病死亡、呼吸系统疾病死亡人数的影响。按性别、年龄分层建模,使用相对危险度(relative risk,RR)量化了暴露在特定气温变化状态下的死亡风险。采用非参数双变量响应模型分析了气温与变温的协同影响效应。结果显示:(1)秦皇岛市居民非意外死亡、循环系统疾病死亡、呼吸系统疾病死亡人数全年峰值出现在最冷的1月,气温对三类死亡人数的影响以冷效应为主且具有滞后效应,而高温具有即时效应。(2)气温日较差与非意外死亡、循环系统疾病死亡的总体暴露反应曲线呈U型分布,较大的气温日较差与上述两类死亡存在显著的风险效应,其中循环系统疾病死亡受影响最大,大幅气温日较差(19℃)累积3 d相对危险度为1.27,其95%的置信区间(95%CI)为1.15—1.4,而其对呼吸系统疾病死亡的风险效应未通过显著性检验。(3)24小时变温对非意外死亡、循环系统疾病死亡总体影响效应的暴露曲线呈非线性递增趋势,其中正变温呈现显著的风险效应。(4)性别、年龄分组结果显示,女性对气温变化更敏感,男性对气温变化存在一定的滞后效应,老年人群更容易受到气温变化的影响。(5)低温与变温的协同作用加剧了死亡风险。总体上,冬季低温背景与大幅气温变化相叠加对当地老年居民死亡影响风险最大,应予适时重点防护。
京津冀及周边地区大气细颗粒物和臭氧对医院日门诊量的急性影响及季节性差异
当前状态:  doi: 10.11676/qxxb2022.040
摘要(91) HTML(10) PDF(45)
摘要:
探究京津冀及周边地区大气细颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)短期暴露对人群因病就诊的急性影响及其季节性差异,为区域性大气污染的协同治理提供流行病学证据。收集2013年1月1日—2018年12月31日京津冀及周边地区14座城市100家医院门诊的每日就诊人次,以及大气PM2.5和O3日均浓度和气象因素数据。基于时间序列研究设计,采用二阶段统计分析策略(广义相加模型联合Meta分析),在控制气象因素和时间趋势等混杂因素的基础上构建双污染物模型,分析大气PM2.5和O3短期暴露对人群因病就诊的影响。研究期间,大气PM2.5和O3日均浓度平均水平分别为 72.2±56.8 μg/m3和 58.2±36.9 μg/m3,医院门诊就诊量达6257万人·次。双污染物模型结果显示,滞后0—1 d的PM2.5和O3暴露浓度每升高10 μg/m3,医院门诊就诊量分别增加0.25%(95%CI:0.20%—0.29%)和0.15%(95%CI:0.07%—0.22%);拟合季节分层模型发现,冷季PM2.5暴露对门诊就诊量的急性影响较强,而O3相关效应则呈现出暖季较强的特征。京津冀及周边地区大气PM2.5和O3短期暴露均增大人群因病就诊的风险,提示应采取积极措施协同治理大气PM2.5和O3复合污染,同时重视污染物冷、暖季风险的差异。
天津市脑卒中高住院风险的气象原因探析
当前状态:  doi: 10.11676/qxxb2022.041
摘要(85) HTML(7) PDF(37)
摘要:
气象条件的剧烈变化可增加脑卒中危险人群的患病几率。本研究收集天津市2016—2020年脑卒中日住院数据以及气象数据,采用脑卒中日住院人数累积概率分布进行住院风险等级划分,通过相关分析确定高影响气象因子,并利用分布滞后非线性模型与半参数广义相加模型开展高影响气象因子不同时间尺度变化、滞后以及累积效应对脑卒中住院风险的影响研究。结果表明:天津市脑卒中年住院人数约为22.5万,最高月住院人数可达2.1万,日均住院人数为623。男、女住院人数比为8:5,50岁以上人群为易患脑卒中疾病的高危人群。深秋(10—11月)、初冬(12月)和春季(3—5月)为天津市脑卒中住院高风险期。6℃以上的月变温和24 h负变温相叠加可加大脑卒中住院风险,且月变温为负变温时,脑卒中住院风险最高。30℃以上高温和-5℃以下低温均可引起脑卒中住院高风险,低温带来的脑卒中住院风险高于高温,低温效应在滞后2—3 d达到最强。24 h负变温的住院风险高于正变温,且变温幅度越大住院风险越高,7℃以上24 h负变温在滞后3—5 d的住院风险最高。天津市脑卒中高住院风险的气象原因主要是月尺度和日尺度温度剧烈变化的叠加,其次为极端温度及其24 h剧烈变化的影响。
2022年第2期
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摘要:
综述
摘要:
边界层辐合线(BLCL)是指存在于边界层内的线状气流汇合带,被认为是深厚湿对流的主要触发系统,有多种类型,其触发对流作用非常复杂。文中就BLCL(不包括冷锋)触发对流事件的统计研究、其导致的局地温湿扰动对触发对流的影响、BLCL对流触发机制等方面的中外研究进行了系统回顾总结。已有研究结果表明,不同天气系统背景、不同地区BLCL的类型、表现形式不同,其触发深厚湿对流的概率、与对流风暴的位置、时间的相关也有所不同。BLCL能否触发对流还与大气环境条件、BLCL与其他动力学过程相互作用有关。在一定的对流环境条件下,局地温湿扰动不仅对BLCL的强度产生影响,而且还可以通过影响BLCL附近大气层结状态的分布影响到对流能否被触发。BLCL与环境动力和热力相互作用产生的局地变化使对流触发机制变得更加复杂。建议未来基于精细的观测资料和数值模拟试验针对不同区域、不同类型的BLCL的对流触发特征和机制开展系统研究。
论文
摘要:
基于1981—2020年长江三角洲(简称长三角)地区62个国家基本气象站的逐日降水量资料及NCEP/NCAR全球大气逐日再分析资料,分析了长三角地区梅汛期降水与前期大气环流季节内协同演变的关系,在此基础上利用改进的时空投影方法(STPM)构建了针对该地区梅汛期降水的延伸期预报模型。结果表明:(1)长三角地区梅汛期降水存在显著的10—80 d季节内振荡,且振荡强度有明显的空间差异和年际变化,降水量越大对应的季节内振荡越强。(2)梅汛期降水发生前15—10天大气环流发生季节内调整,热带低频对流活跃并出现经向传播,在西北太平洋、长江流域至黄淮—日本海的对流层低层(高层)激发反气旋(气旋)—气旋(反气旋)—反气旋(气旋)的低频波列,建立起低层辐合、高层辐散的环流配置,长三角地区对流增强;大气低频响应导致南亚高压季节内南北振荡和东西进退明显,西太平洋副热带高压在长三角东南侧稳定维持,上述低、中和高纬度环流的季节内动态协同演变共同促进了该地区梅汛期低频降水的发生。(3)将影响梅汛期降水的前期大气环流季节内动态演变过程作为预报因子,基于STPM方法训练得到长三角梅汛期降水的延伸期逐候预报模型,近10年的独立回报评估显示该模型对梅汛期未来10—25 d降水有较高的预报技巧。
摘要:
为进一步认识地形对降水的影响,利用2014年3月—2020年12月全球降水测量卫星(GPM)星载双频雷达(DPR)探测资料研究了四川盆地(C1)及邻近山地(C2)和高原东坡(C3)降水的垂直结构及宏微观特征和差异。结果表明:(1)GPM/DPR与地面雨滴谱仪的测量结果有较好的一致性。(2)降水样本总数为C1>C3>C2,层性云降水频次远高于对流云降水。(3)两类降水的降水顶高度均为C3>C2>C1。层性云降水,C1能够发展到最强,垂直厚度最大、雨滴谱最宽。降水顶向下,回波强度、雨滴谱和降水强度均增大。0℃层以上,C3回波增强最快;0℃层以下,C1回波达到最强,降水强度增强最快。(4)对于对流云降水,C2和C3弱对流的回波较强、垂直尺度较大,粒径较小而数浓度较高。C1强对流的回波较强、垂直尺度较大,大粒子数浓度更高。降水顶往下,回波强度和降水强度均增强,降水强度廓线斜率最大的地区从C2转为C1,至近地面前斜率均为0。粒径和数浓度变化较复杂,C1以凝结和碰并占主导,C2和C3的凝结和碰并、蒸发和破碎都重要。(5)当近地面产生较小降水强度时,粒子的增长多发生在降水顶以下0.5—2 km;随后蒸发和破碎效应增强,尤其是C1。当近地面降水强度进一步增强时,凝结和碰并作用占主导。
摘要:
双线偏振雷达定量降水估计精度受多种因素影响,为了更好地应用双偏振雷达估计降水并进一步提高降雨估测精度,需对雷达降水估计进行误差分析和建模。基于2015—2016年南京信息工程大学C波段双偏振雷达、雨滴谱仪观测资料以及南京地区雨量计数据,统计分析雷达估测降水的误差分布,分离雨量计代表性误差,并对随机误差和系统误差量化建模。首先对双偏振雷达数据进行预处理,并利用雨滴谱仪数据拟合测雨方程,通过对RZH)、RZHZDR)、RKDP)、RKDPZDR) 4个测雨公式反演结果与雨量计对比,分析每个测雨公式在不同降水强度时的估测性能。随后,利用雨量计数据估计空间相关函数,计算并分离由于雷达和雨量计空间不匹配造成的雨量计代表性误差,并分析测量误差和参数误差在雷达降水估计误差中的比重。基于雷达降水估计误差属性及分布规律,建立随机误差和系统误差量化模型。最后,基于4个测雨公式性能和误差分析,提出一种优化组合的双偏振雷达降水估计算法。结果表明,RZH)和RZHZDR)在弱降水时性能较好,当雨强阈值大于2.5 mm/h时,KDP的优势得以突显。由于空间不匹配造成的雨量计代表性误差不容忽视,在雷达分辨单元较大时进行定量降水估计需剔除点面误差。将雷达降水估计误差按照系统误差和随机误差进行建模,发现雷达近地面降水的系统误差和雨强成正比,呈线性函数形式,而双指数模型更好地表示随机误差分布。基于不同雷达测雨公式性能提出的优化组合降水算法在准确度和稳定性等方面优于单个测雨公式。
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夏季青藏高原北部对流层臭氧垂直分布的观测研究
当前状态:
摘要(0) [PDF 3955KB](0)
摘要:
对流层臭氧垂直分布变化对气候环境有着重要的影响,然而观测数据一直较为稀缺。本文使用2016年7月下旬~8月期间青海省格尔木市对流层臭氧探空观测开展夏季青藏高原北部对流层臭氧垂直分布变化特征及其形成机制的气象背景研究。结果表明,在天气背景的转换下对流层臭氧垂直分布整体上呈现高(低)臭氧与低(高)水汽和高(低)位势涡度的对应。除7月25~27日高空低压槽过境导致的平流层向下输送(STT)使得对流层臭氧增加明显过程外,本文还观测到阻塞暖高压反气旋和源自青藏高原主体地区强对流天气过境均对流层臭氧分布的影响:阻塞暖高压在观测点东北部形成后导致了7月31日至8月8日期间格尔木在对流层连续出现罕见东风,但对流层臭氧浓度仅在8月2日因东北-西南方向反气旋切变而出现较高值,其中6 km高度以下则因为东风输送而出现高臭氧高比湿的污染性气团。强对流天气过境影响使得8月12~14日10 km高度以上出现臭氧最低值和比湿最高值。与西宁历史夏季(1996年7~8月初)臭氧探空测值比较,格尔木对流层臭氧浓度8月偏低,该特征与季风影响青藏高原纬度最高地区所在月份一致。与林芝(2017年7月)、那曲(2011年7末~8月中旬)和拉萨(1998年8月)历史夏季臭氧探空测值比较发现,纬度效应对青藏高原地区对流层臭氧浓度有影响。
高分辨率卫星对“7·20”河南特大暴雨监测能力分析
当前状态:  doi: 10.11676/qxxb2022.053
摘要(25) [PDF 1785KB](8)
摘要:

2021年7月20日河南中北部突降暴雨,造成至少302人遇难,这类极端降水事件会对社会经济发展和人类生产生活造成较大的影响,因此,准确监测这类暴雨事件至关重要。本文采用定性和定量方法综合评定了主流的10种高分辨率卫星降水产品(CMORPH-Raw、CMORPH-RT、PERSIANN-CCS、GPM IMERG-Early、GPM IMERG-Late、GSMaP-Now、GSMaP-NRT、FY-2F、FY-2G和FY-2H)在本次极端暴雨事件中的适用性,并分析了这10种产品对不同级别降水的监测能力。结果表明,这10种卫星降水产品均可以较为准确地展现出暴雨中心位于河南中北部的空间分布特征,但是所有卫星降水产品均较大程度低估了暴雨中心降水量值。随着降水等级的升高,各类卫星降水产品的命中率下降,TS评分降低,误报率升高。CMORPH-RT 对于暴雨量的捕捉能力强于CMORPH-Raw,且对暴雨过程的捕捉能力也更强;GPM IMERG-Late的准确度较GPM IMERG-Early有较大提高;相比于GSMaP-Now降水产品,GSMaP-NRT的准确度较高;PERSIANN-CCS和FY-2F的效果较差不能捕捉此次极端暴雨事件。对本次事件而言,CMORPH-RT的效果最好可以准确捕捉暴雨中心而且量值也与观测最为接近;融合红外和被动微波信息的卫星降水效果优于仅使用红外信息的降水产品,而且卫星反演算法和融合被动微波数据的多少对卫星降水的准确度有较大影响。

多种探测资料对华北中部一次回流暴雪的观测分析
当前状态:  doi: 10.11676/qxxb2022.052
摘要(19) [PDF 3575KB](6)
摘要:

2020年1月5日07时至6日04时华北中部出现一次回流暴雪天气,过程最大降雪量15.5 mm。本文应用ERA5再分析和多种高分辨观测资料分析此次暴雪的大尺度天气背景和本地动、热力状况,探讨了暴雪落区、强度演变和降雪微物理特征及成因。结果表明,受河套地区地面倒槽和东北平原高压影响,900 hPa以下东北气流(被称为“回流”)自我国东北平原经渤海抵达华北平原,早于降雪7 h开始影响华北中部,受太行山阻挡在华北平原形成地面中尺度辐合线,对应暴雪落区;暴雪落区位于500 hPa高空槽前、700 hPa南北走向切变线东侧,700 hPa西南低空急流在200 hPa高层辐散影响下北伸发展,其出口区左侧朝暴雪区输送水汽。降雪前1 h石家庄市观测到800 m以下转为东北风,1 km以下气温迅速下降到-5至-1℃,形成“冷垫”;暴雪区上空700 hPa附近低空急流较降雪提早2 h出现,随后急流变厚、向下伸展至2 km,其下部暖湿空气沿“冷垫”爬升,触发降雪,急流最大风速(19 m s-1)和急流指数峰值(约8)与大于1 mm h-1强降雪时段重合,此时700 hPa附近为上升运动和水汽输送的大值中心。本次降雪粒子直径多为0.35—0.55 mm,降雪强度与粒子数浓度线性正相关;降雪云层位于1.3—5.5 km高度,大致以3 km(约-10℃)为分界线,下层为冰雪混合层,上层为冰雪层,冰雪层相对湿度与地面雪花粒子浓度及降雪强度正相关。雨滴谱仪探测的地面反射率因子(Z)与降雪强度(R)拟合关系为Z=149.85×R1.14。本研究结果为华北强降雪精细化预报提供参考。

深度学习技术在智能网格天气预报中的应用进展与挑战
当前状态:  doi: 10.11676/qxxb2022.051
摘要(30) [PDF 589KB](12)
摘要:

我国智能网格天气预报已初步建立0~30天涵盖基本气象要素的无缝隙气象预报业务体系。近年深度学习技术兴起,给不同领域带来前所未有的变革。[目的]同样,深度学习的非线性映射能力、海量信息提取能力、时空建模能力等优势为进一步提升智能网格预报的准确性和精细化水平提供了新的思路和方法。[结果]越来越多的研究将深度学习技术应用于智能网格预报的各个方面,包括数值预报订正和解释应用、集合天气预报、相似集合、统计降尺度、纯数据驱动的预报模型和极端天气预报等,并展示出良好的应用潜力。然而,目前深度学习技术在天气预报领域的应用仍处于起步阶段,将其引入智能网格预报业务体系还面临诸多挑战,主要包括算法的选择、算法的数据基础、多源数据融合以及模型的可解释性、可信度、可用性和工程化等。通过回顾近年来深度学习技术在智能网格预报中的应用进展和前景,同时对面临的挑战与应对进行探讨,将有利于促进深度学习技术在天气客观预报领域更好、更稳定的发展。

北大西洋多年代际振荡(AMO)对南海夏季风撤退年代际变率的影响及可能机理
当前状态:  doi: 10.11676/qxxb2022.050
摘要(35) [PDF 3271KB](16)
摘要:

基于美国国家海洋和大气管理局(NOAA)物理科学实验室(PSL)和科罗拉多大学环境科学研究所(CIRES)重建的NOAA-CIRES 20th再分析数据和国际综合海洋大气数据集(ICOADS)的全球月海表温度数据(ERSST),并结合数值试验,分析了南海夏季风撤退的年代际变率特征及北大西洋多年代际振荡(AMO)对其产生的影响。结果表明,南海夏季风撤退时间具有明显的年代际变率,南海夏季风撤退偏晚(早)年代,南海及其附近区域上空有显著的气旋性(反气旋性)环流异常,降水偏多(少)。进一步研究发现,AMO与南海夏季风撤退年代际变率呈显著正相关,即AMO为正位相时,南海夏季风撤退偏晚;AMO为负位相时,南海夏季风撤退偏早。北大西洋海温变暖(即AMO位于正位相),从海洋释放了更多的热通量到大气,导致了北大西洋上空对流层的对流活动明显增强,通过海气相互作用激发北大西洋上空的波活动异常,进而影响着与东北亚关键区域大气环流变化密切相关的中纬度欧亚遥相关波列的形成和传播,引起东北亚关键区域的正位势高度异常和明显的下沉运动,并在其对流层低层产生辐散运动,能量伴随着偏北的辐散风气流传播至南海及临近区域辐合上升,进一步加强了南海区域的气旋性环流异常,使得南海夏季风撤退偏晚。AMO负位相时,异常情况与之大致相反,使得南海夏季风撤退偏早。

El Nino次年夏季中国地区云的变化特征及其与降水的关系
当前状态:  doi: 10.11676/qxxb2022.049
摘要(38) [PDF 6163KB](15)
摘要:

[资料和方法]基于1961~2010年中国地面台站和卫星观测等多种数据,[目的1]对不同类型El Ni?o事件次年夏季中国地区云的变化特征和不同类型降水的变化特征进行了分析,[目的2]并探讨了云的变化特征与总降水异常之间的复杂联系。[结果]结果表明:站点数据中,El Ni?o事件次年夏季总云量和低云量的异常和降水异常分布形势大致相同;积雨云、雨层云和层积云等低云状的出现频率有所增加。云量和降水的异常在全国范围内表现出显著的正相关关系;在通过显著性检验的正相关站点,云量和降水异常之间的线性关系也通过了显著性检验,总云量和低云量与降水的增加比例分别接近1:3和1:1。卫星数据中,El Ni?o事件次年夏季高云量、深对流云量、光学厚度和云水路径的变化与站点降水异常基本呈正相关关系;黄河以南地区总降水变化主要来源于对流降水的异常,其贡献比例高达80%。[结论]中国东部地区低云对降水具有很好的指示作用;El Ni?o事件次年夏季南方地区总降水的异常主要来自对流降水的变化;对流降水异常增加与深对流云的异常增加有关。El Ni?o事件的发生使得次年夏季中国季风区对流活动增强,对流云云量增加,云层增厚,云顶向上发展,故而对流降水增加,异常雨带形成。

两种陆面模式对中国区域土壤温度模拟的对比分析
当前状态:  doi: 10.11676/qxxb2022.048
摘要(46) [PDF 3862KB](11)
摘要:

为研讨不同陆面模式对中国区域土壤温度的模拟效果,基于中国气象局陆面数据同化系统(CMA Land Data Assimilation System,CLDAS)大气驱动数据分别驱动Noah和Noah-MP陆面模式进行中国区域土壤温度的模拟(简称:CLDAS_Noah和CLDAS_Noah-MP),使用2010-2018年中国气象局2380个10cm和40cm土壤温度站点观测数据,以及美国全球陆面数据同化系统GLDAS中Noah模式土壤温度(简称:GLDAS_Noah),从空间分布、不同季节、不同分区等角度对GLDAS_Noah、CLDAS_Noah和CLDAS_Noah-MP土壤温度进行了评估,实现不同驱动数据、相同陆面模式和相同驱动数据、不同陆面模式的土壤温度对比分析。结果表明:从定性角度分析,GLDAS_Noah、CLDAS_Noah和CLDAS_Noah-MP均能够合理地模拟出中国区域土壤温度空间分布,但在量级上有一定差异,主要表现在我国东北、新疆、青藏高原等积雪区;从定量角度分析,对于相同陆面模式、不同驱动数据,CLDAS_Noah在不同季节与不同分区均方根误差时间序列上均优于GLDAS_Noah,可间接地表明CLDAS大气驱动数据优于GLDAS大气驱动数据,大气驱动数据是提高土壤温度模拟精度的重要因素之一;而对于相同驱动数据、不同陆面模式,总体上CLDAS_Noah-MP效果优于CLDAS_Noah, 其中10cm和40cm下CLDAS_Noah土壤温度在冬季积雪区误差明显大于CLDAS_Noah-MP,可能与Noah-MP改进了积雪方案有关,但10cm和40cm下CLDAS_Noah-MP在东北、华北、青藏高原地区春季土壤温度模拟误差明显大于CLDAS_Noah,可能与Noah-MP模式融雪方案有关。总之,该研究对于后续开展土壤温度多模式集成、土壤温度站点资料同化研究,最终研制中国区域高质量土壤温度数据集具有一定的参考意义。

非适宜气温和PM2.5及其协同作用对不同年龄段老年人死亡的影响
当前状态:  doi: 10.11676/qxxb2022.034
摘要(64) [PDF 1177KB](34)
摘要:

老年人群是脆弱群体的主体,非适宜气温和PM2.5对不同年龄段老年人的危险性、滞后期、收获效应、协同作用可能存在相关规律,但是尚缺乏非适宜气温和PM2.5对细分年龄段老年人的影响研究。本文以全国老龄化最严重的江苏省南通市为例,收集了2012-2017年256037位65-104岁死亡者信息,并按年龄分为6组,运用广义相加模型和分布滞后非线性模型,分别研究了非适宜气温、PM2.5对各组人群的相对危险度、死亡归因分值和滞后期,以及二者的协同作用。结果显示,(1)随年龄增长,非适宜气温的相对危险度和归因分值不断升高,并且低温升高的幅度远高于高温,在90岁以上组分别达到高温的1.46和6.49倍,PM2.5的相对危险度先降低后升高,高龄老人的主要危险因素是低温;(2)低温、高温分别具有9-12天、3-6天的滞后期,但是滞后期与年龄无关;PM2.5的滞后期随年龄增长而延长;(3)仅在78岁以下观察到高温的收获效应,说明高温对78岁以上高龄老人的影响并不局限于身体脆弱者和患病者;(4)非适宜气温和PM2.5之间存在协同作用,死亡人数随气温降低、升高、PM2.5浓度升高而增加,但不同年龄的变化幅度有差异;研究结果可为老年人群在各个年龄对大气环境中的危险因素应对策略提供参考,但由于地区的特殊性,结论不具普适性。

深圳流感发病的气象诱因及预测建模研究
当前状态:  doi: 10.11676/qxxb2022.039
摘要(104) [PDF 1275KB](37)
摘要:

[目的]深圳市在人口结构和经济社会发展方面具备特殊性,而对于其热带向副热带过渡的气候特征对流感发病的影响仍缺乏深入研究。[资料和方法] 本研究收集长序列(2003-2019年)的深圳市流感样病例(Influenza Like Illness, ILI)监测数据,采用分布滞后非线性模型(DLNM)系统性分析了ILI与多重气象因子的关联性,并分别使用Prophet时间序列模型和多元逐步回归对流感风险进行预报。[结果] 近17年来深圳ILI发病在2003—2009年增加、2010—2014年平稳、2015—2019年下降,年周期特征凸显;多数年份发病率呈夏季单峰型,与高温高湿的气候背景高度相符;个别年份在年末出现次高峰,常与大规模暴发疫情有关。DLNMs揭示,高温对ILI风险的即时性影响较强,气温达到29.9℃,相对发病风险(RR)可达1.237 (95%CI: 1.203—1.272);而低温效应在滞后2—3周起主导作用。70-75%的湿度范围对应ILI高风险段, 70%相对湿度的RR=1.089 (95%CI: 1.046—1.135)。此外,偏高的湿度与高温共存可诱使ILI最高风险点出现,即二者有协同增强效应,在其长夏短冬气候下需要尤其注意。ILI危险度在气温日较差处于4—6℃和>9℃时均有显著增加,即日内温差对流感的活跃程度亦有显著影响;由于深圳的风速整体偏小,其影响整体较弱。最后,Prophet时间序列模型和逐步回归模型的回代准确率相近(>86%),而同时考虑了气象因子和前期发病人数的回归模型预测准确率更高(>80%)。[结论]简言之,深圳市ILI风险与温湿度的非线性协同影响关系最为密切,其发病率很大程度上是可预测的。

江苏省大气污染对儿童肺通气功能的短期效应研究
当前状态:  doi: 10.11676/qxxb2022.035
摘要(72) [PDF 591KB](26)
摘要:

大气污染是影响儿童肺功能的重要因素,目前关联性研究证据大多来自发达国家且以细颗粒物影响为主。本研究旨在探讨短期暴露于大气污染污染物(PM2.5,O3)对我国学龄儿童肺功能的影响。于2014-2015年期间,选择江苏省7个城市1081名3-5年级的儿童,对其进行肺通气功能(FVC)的重复测量和问卷调查。采用线性混合效应模型分析大气污染物与肺功能之间的关联关系。研究结果显示,当日和不同累积滞后暴露的PM2.5和O3与肺功能指标之间存在明显的急性效应。当日PM2.5和O3浓度每增加10 μg/m3,FVC分别降低8.8(95%CI:4.0 ~ 13.7)ml和21.1(95%CI:13.8 ~ 28.4)ml。累积滞后5天的PM2.5浓度对FVC影响最大,累积滞后7天的O3浓度对FVC影响最大。PM2.5对男性和有过敏的儿童的肺通气功能影响更大,O3对家庭使用清洁能源烹饪的儿童的肺通气功能影响更大。本研究提示,江苏省大气污染物对儿童肺功能存在短期影响,采取适当的个体防护措施具有重要意义。

京津冀气象条件对学龄前儿童流感的影响及预报方法研究
当前状态:  doi: 10.11676/qxxb2022.042
摘要(61) [PDF 1061KB](29)
摘要:

基于2014-2016年京津冀地区学龄前儿童流感发病人数和气象观测数据,研究了学龄前儿童流感发病与单个气象要素以及综合气象条件的关系,结果表明:该地区学龄前儿童流感发病人数与一周以内的气温、相对湿度、气压和综合气象条件指标——大气环境人体感知度(BPWI)有显著线性相关性。综合气象条件指标大气环境人体感知度(BPWI)与学龄前儿童流感具有更稳定的暴露反应关系:最适流感发病的BPWI值为-11;当BPWI≤-11或0≤BPWI<10>905hPa,随着气压的升高,流感发病人数增加;当本站气压达到1007hPa时,流感发病风险达到峰值。在厘清暴露反应关系的基础上,采用机器学习方法进行了预报建模,发现超前3天的BPWI对流感发病人数贡献度最大。通过历史回报检验,得到了较好的学龄前儿童流感发病回报效果,为流感的分类人群干预提供预报依据和科学参考。

双偏振雷达KDP足及ZDR弧的自动识别及应用研究
当前状态:  doi: 10.11676/qxxb2022.047
摘要(56) [PDF 2853KB](25)
摘要:

差分反射率(ZDR)弧表示超级单体风暴中前侧入流区域弧状的大值区,差分相移率(KDP)足则表示风暴核心顺切变方向大值区。超级单体风暴中的ZDR弧及ZDR弧—KDP足分离特征已被证实为风暴中粒子“分选机制”的重要示踪因子,并且ZDR弧和KDP足质心连线和分离角与低层入流和风暴相对螺旋度相关性较好。为快速识别足及弧并提取ZDR弧—KDP足分离特征,运用其指示意义提升极端大风和冰雹的预报能力。基于经典概念模型和机器学习方法,利用华东地区S波段双偏振雷达资料,进行了KDP足和ZDR弧的自动识别算法设计,并计算了ZDR弧—KDP足质心距离和分离角。而后针对华东地区4次超级单体过程,结合地面自动观测资料验证了KDP足及ZDR弧识别结果及定量化计算效果。结果显示:设计的方法能够准确识别出超级单体风暴中的KDP足和ZDR弧,ZDR弧—KDP足质心距离和分离角的变化也可在一定程度上指示极端大风的发生。

利用深度学习开展偏振雷达定量降水估测研究
当前状态:  doi: 10.11676/qxxb2022.046
摘要(36) [PDF 1843KB](27)
摘要:

文章利用2018—2020年偏振升级改造后的广州S波段双偏振雷达(CINRAD/SAD)82,892个体扫的0.5°仰角数据,以及雷达100km探测范围内1,109个雨量站共计538,560分钟雨量数据,分别构建了单参量,三参量雷达定量降水估测(QPE)深度学习网络架构(Z-Rnet, KDP-Rnet, Pol-Rnet),并以K_DP = 0.5 °/km为阈值,分别训练得到大雨、小雨、总体等9个QPE模型。在常用的均方误差作为损失函数的基础上,本文对不同降水强度采用不同权重,提出了自定义损失函数,并利用比率偏差、相对偏差、均方差、平均绝对误差和平均相对误差作为评价指标对模型进行评估。[结果与结论]通过对以积层混合云为主、以对流云为主和以层状云为主的三次降水过程的模型验证结果表明,利用深度学习训练的模型有较好的QPE效果,区分雨强的小雨、大雨模型比不区分雨强的总体模型的效果要好。采用自定义损失函数模型效果更好,其均方差、平均绝对误差和平均相对误差分别较采用传统均方误差损失函数,提升了8.62%、12.52%、16.34%。自定义损失函数中,采用ZH/ZDR/KDP三参量网络架构训练得到的QPE模型效果最好,其均方差、平均绝对误差和平均相对误差分别较采用ZH的单参量Z-Rnet架构提升了6.82%、8.43%、7.22%;较采用KDP的单参量KDP-Rnet架构提升了12.33%、17.61%、17.26%。

闽南沿海2018—2019年季风爆发前后雨滴谱特征对比分析
当前状态:  doi: 10.11676/qxxb2022.045
摘要(45) [PDF 4660KB](27)
摘要:

[目的]为研究华南前汛期季风爆发前后闽南地区的雨滴谱特征差异,[资料和方法]利用2018—2019年厦门站和同安站4—6月的降水现象仪资料,对比分析了季风爆发前后闽南沿海层状云和对流云的雨滴谱分布和微物理参数差异。[结果]结果表明华南前汛期闽南沿海层状云降水占比明显高于对流云降水,但对流云降水的滴谱分布更宽,峰值粒径以上的各粒径区间粒子浓度均大于层状云降水。不论层状云还是对流云降水,2018年季风爆发后均表现为质量加权平均直径Dm减小,广义截距参数Nw增大。2019年季风爆发后Dm增大,层状云的Nw减小,对流云Nw增大。两年整体呈现相反的演变趋势。[结论]层状云的降水率R和液态水含量W的演变趋势与Nw一致,而对流云的R和W与Dm一致。闽南沿海雨滴谱微物理参数接近于华南沿海,与华东区域相比,整体浓度更高,粒子尺度略小。Z-R关系拟合表明季风爆发前后层状云与对流云的拟合系数、判定系数具有较大差异,其中对流云拟合效果相对更优。基于Z=300R1.4公式的定量降水估测对层状云降水和量级较小的对流云降水整体上存在不同程度的低估,对于量级较大的对流云降水存在高估。探讨了环流形势对雨滴谱的可能影响。结果表明绝对水汽含量可能会影响粒子数浓度,而西南风等动力条件和CAPE等热力条件会通过影响对流的高度和降水的微物理过程,进而可能会影响雨滴谱分布。

基于风云四号成像仪云产品的视场偏差订正和影响分析
当前状态:  doi: 10.11676/qxxb2022.044
摘要(33) [PDF 1275KB](7)
摘要:

新一代静止气象卫星成像仪具有高时空分辨率的优势,成像仪的云区资料被广泛应用于气象领域的各项研究中,而由于卫星的观测方式和地球曲率导致其存在视场偏差问题,与其他资料联合应用时需要考虑其影响。本文针对风云四号卫星成像仪(AGRI)的视差问题展开研究。首先使用模拟的云顶高度和实际的卫星天顶角进行敏感性分析,证实云顶高度越高或者卫星天顶角越大则视差越大, 尤其对未来具有更高空间分辨率的成像仪,视差影响更加显著。随之采用CALIPSO云层数据和AGRI云检测产品以及利用实时卫星云图资料与中国气象局、日本气象局和国际气候管理最佳路径档案的台风最佳路径集对201909号“利奇马”台风开展视差订正方法的检验,证明了本文采用的视差订正方法的有效性。本文的结论:由于新一代卫星成像仪高空间分辨率的特点,利用其云区资料进行云检测以及台风相关的定量研究时,需考虑视差订正。

夏季印度洋MJO活跃时间对中国长江流域降水日数的影响
当前状态:  doi: 10.11676/qxxb2022.029
摘要(90) [PDF 1799KB](28)
摘要:

本文利用1980-2020年中国753站逐日降水资料、NCEP/NCAR大气再分析资料以及哈德莱中心的海表温度资料和实时多变量 MJO指数,研究了MJO在印度洋地区(1-3位相)活跃日数对长江流域夏季降水日数的影响。结果表明两者存在统计显著的联系,在MJO活跃日数偏多的年份,MJO相关的西北太平洋反气旋环流异常有利于长江中下游地区的水汽输送,进而导致长江流域中下游范围内降水日数的增加,且这种影响主要体现在降水等级为大雨(25mm/天)及以上强度的日数上。进一步研究发现,MJO在印度洋活跃日数与长江中下游夏季降水日数的关系存在年代际变化,两者显著的联系仅出现在2000年之后,在之前的时段两者联系则较弱。这种关系的转变可能与印度洋海表温度变率减弱的背景有关。印度洋海洋年际变率变弱导致其对于长江中下游地区的影响减弱,进而使得MJO的调控作用凸显出来。

西学东渐时期西方气象科技在中国的传入张改珍
当前状态:  doi: 10.11676/qxxb2022.028
摘要(52) [PDF 531KB](11)
摘要:

分明末清初和晚清民国两个阶段,从科学(理念)和技术(器物)两个层面对西学东渐时期西方气象科技在中国的传入进行事件梳理,以研究西方气象科技输入对中国早期气象事业和知识传播的推动和启蒙作用。两阶段气象科技输入发生在中国不同历史时期,呈现出不同的特点。明末清初西方气象科技输入在宫廷和士大夫阶层中间产生了一定影响,却也并未对中国早期气象事业和知识传播起到实质性、落地性的推动和启蒙作用。晚清民国阶段却大为不同,无论从广度还是深度,所起的作用要较明末清初阶段大得多,对中国早期气象事业和知识传播起到了推动和启蒙作用。这段历史从以开放的心态和态度对待科学技术引进、注重科学技术本地化、先进的科学技术的认识三方面带给我们启示。

基于深度学习的京津冀地区精细尺度降水临近预报研究
当前状态:  doi: 10.11676/qxxb2022.027
摘要(63) [PDF 4699KB](26)
摘要:
前期青藏高原积雪与ENSO对南海夏季风强度的协同影响
当前状态:  doi: 10.11676/qxxb2022.026
摘要(42) [PDF 3548KB](19)
摘要:

基于1980-2018年罗格斯大学全球积雪实验室积雪面积、英国气象局哈德莱中心海温、欧洲中期天气预报中心(ECMWF)第五代再分析(ERA-5)土壤湿度、美国气象环境预报中心和美国国家大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析、美国国家海洋大气管理局(NOAA)气候预测中心降水(CMAP)和全球降水气候计划降水(GPCP)等数据,采用相关、合成和回归分析方法,分析了前期青藏高原积雪和ENSO年际尺度变化对南海夏季风强度及降水的协同影响。结果表明:在年际尺度上,青藏高原积雪、ENSO都与南海夏季风变率有密切关系,当青藏高原春季积雪西部偏多东部偏少时,夏季高原西部对流层温度偏低,在高原上空产生异常下沉气流并向外辐散,引起南海地区对流层中低层为异常下沉气流。另外,赤道中东太平洋海温异常偏高则会使夏季印度洋海温异常偏高,对流层温度偏高,在西北太平洋产生东北风异常,加强了西北太平洋和南海上空的反气旋性环流异常。在青藏高原积雪和ENSO共同影响下,夏季850 hPa南海上空反气旋异常进一步加强,南海夏季风强度减弱,降水减少。

江苏典型下击暴流风暴结构特征统计分析
当前状态:  doi: 10.11676/qxxb2022.023
摘要(75) [PDF 1906KB](25)
摘要:

[目的]为了研究江苏地区下击暴流的结构特征,[资料方法] 利用常规天气资料、雷达资料、自动站资料和ERA5再分析资料等,[结果]选取2007-2018年江苏地区19个典型下击暴流进行统计分析,[结论]结果表明:江苏下击暴流的分布呈现北多南少的趋势,以湿下击暴流为主,7月份是下击暴流的高发月份,孤立风暴型下击暴流具有弱的天气尺度强迫和上干下湿的结构,风暴移速较慢,飑线镶嵌型下击暴流具有很强的天气尺度强迫特征,风暴移速较快。下击暴流的初生阶段,强反射率因子核心和中层径向辐合出现在下击暴流发生前20-30分钟,而成熟阶段,强反射率因子核心高度有明显的降低,低层呈现明显的辐散结构。下击暴流影响期间地面温度有剧烈的变化,温度的降低伴随有明显的风速增大的过程。通过统计,产生下击暴流风暴的环境温度平均垂直递减率在6.8℃/km,能够保证负浮力的维持,干冷空气被中层辐合气流夹卷进入风暴内进一步加强了下沉气流,使得下击暴流得以维持和加强。

东亚夏季副热带平原和高原地区切变线特征的对比研究
当前状态:  doi: 10.11676/qxxb2022.024
摘要(52) [PDF 3549KB](11)
摘要:

生成于东部平原地区的江淮切变线和西部青藏高原地区的高原切变线,都处在东亚副热带相同纬度带上。为深化对地形高度迥异的江淮切变线和高原切变线的认识和理解,本文从切变线与暴雨关系、切变线三维结构特征、切变线附近风场与环流特征以及切变线结构演变中的热力机制等方面对二者进行对比研究。结果表明:(1)江淮切变线分为暖切变线、冷切变线、准静止切变线和低涡切变线4类,高原切变线分为高原横切变线和高原竖切变线2类。江淮切变线与高原切变线均与暴雨关系密切,夏季,有近70%的江淮切变线会产生暴雨,暖切变线暴雨对江淮地区切变线暴雨的雨量贡献最大,低涡切变线暴雨的降水强度最大但发生频率较低;近60%的高原横切变线给高原主体地区带来暴雨,超过55%的竖切变线造成高原东侧及其近邻地区暴雨。(2)江淮切变线与高原切变线均为边界层系统,特征层次分别位于850 hPa和500 hPa。时空尺度上,江淮冷切变线和高原横切变线水平尺度分别可达1000km和2000km,垂直尺度分别可达5km和2km,生命史分别可达48小时和96小时;江淮切变线和高原横切变线在垂直方向上均有从低到高向北倾斜的特征。(3)江淮冷切变线与高原横切变线风场与环流特征存在差异,江淮冷切变线北侧为东北风,南侧为西南风;而高原横切变线东西两段风场有所不同,其西段类似于江淮冷切变线,而东段在不同发展阶段风场有明显变化。(4)江淮冷切变线与高原横切变线的动力结构和热力结构存在差异。动力结构上,二者均位于正涡度带内,正涡度中心强度都在强盛阶段达到最大。热力结构上,江淮冷切变线附近低空锋区特征明显,其西段位于暖湿区内,东段位于干冷区内;而高原横切变线南侧具有明显的高温高湿特征,切变线北侧存在锋区结构。(5)切变线附近的大气非绝热加热与高原横切变线和江淮冷切变线演变关系密切,垂直非均匀加热作用是高原横切变线和江淮冷切变线发展增强最为重要的因子。二者热力结构有差异,减弱机制不同,干冷空气的侵入会导致高原横切变线强度减弱甚至消亡,而江淮冷切变线的强度减弱则与南方暖湿空气的向北侵入有关。

气候模式分辨率对气溶胶气候效应数值结果的影响
当前状态:  doi: 10.11676/qxxb2022.019
摘要(100) [PDF 4249KB](33)
摘要:

气候模式分辨率作为影响模式模拟结果的重要因素,其对气溶胶与云相互作用的影响还尚未全面认识。[模式和方法]利用公共大气模块CAM5.3在三种分辨率(2°、1°、0.5°)下,分别采用2000年和1850年气溶胶排放情景进行试验,[目的1]检验提高分辨率是否能改进气候模式的模拟能力,[目的2]分析不同分辨率下气溶胶气候效应的异同,探索模式分辨率对气溶胶气候效应数值结果的影响。[结果]通过观测资料与模式结果对比发现,提高分辨率可以明显改进模式对总云量、云短波辐射强迫,0.5°分辨率模拟结果与观测更接近,其它变量并无明显改善。在不同分辨率下,全球平均的气溶胶气候效应较为一致,总云量、云水路径和云长波辐射强迫均增加,云短波辐射强迫加强,而云顶的云滴有效半径、地面气温和降水均减少。不同分辨率下气溶胶增加引起的光学厚度、云水路径、地面温度、云短波和长波辐射强迫的变化的纬向平均分布形势相似但大小存在差异;而降水和云量变化的纬向分布形势与大小均存在较大差异,在区域尺度上的变化还存在较大的不确定性。全球平均而言, 0.5°分辨率下气溶胶的间接辐射强迫AIF相比1°分辨率下的结果减少了2.5%,相比2°分辨率下的结果减少了6.4%。[结论]提高模式分辨率可以部分改进模式模拟能力,同时,气溶胶的间接效应随着模式分辨率的提高而减弱。但气溶胶引起的云量、降水的变化在不同分辨率下差异较大,存在较大不确定性。