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干旱气象 2024年第5期42卷 702-709页

作者：王璐璐谭江红中国气象局河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室河南郑州450003 河南省驻马店市气象局河南驻马店463000 湖北省襄阳市气象局湖北襄阳441022

准确预报浓雾天气(能见度小于等于500 m)对保障人民生命安全和减少经济损失具有重要意义。利用2019—2021年豫南地区31个国家级气象站地面观测资料、环境监测站数据及欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Fo... 详细信息

准确预报浓雾天气(能见度小于等于500 m)对保障人民生命安全和减少经济损失具有重要意义。利用2019—2021年豫南地区31个国家级气象站地面观测资料、环境监测站数据及欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)的ERA5再分析资料分析该地区浓雾的空间分布和物理量特征并选取30个浓雾预报因子,基于LightGBM(Light Gradient Boost⁃ing Machine)机器学习方法训练出豫南地区能见度分级预报(Visibility Classification Forecast,VCF)模型。通过输入ECMWF模式每日08:00(北京,下同)起报的预报场数据和08:00 PM2.5质量浓度监测,得到豫南国家站逐3 h能见度分级预报产品。通过对2022年1—3月豫南17个浓雾日的预报检验显示,VCF模型各项评分总体来看优于ECMWF模式直接输出的能见度预报,基于该模型生成的20:00—20:00豫南浓雾预报产品可为当日夜间到次日上午的浓雾落区潜势预报提供重要参考。

关键词： LightGBM模型客观预报浓雾预报豫南

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基于降雪识别的河南省降雪及降雪比率时空变化特征

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气象与环境科学 2024年第4期47卷 13-22页

作者：张凡程凯琪中国气象局·河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室郑州450003 河南省人工影响天气中心郑州450003 河南省气象服务中心郑州450003

使用河南省119个国家级地面气象观测站近52年(1968-2019年)的气象资料,利用日天气现象对日降水相态进行标记,运用加入指数方程拟合的双温度阈值法,构建了本地化分区域的降雪识别方法,通过降雪识别得到较为准确的降雪量后,研究了河南省... 详细信息

使用河南省119个国家级地面气象观测站近52年(1968-2019年)的气象资料,利用日天气现象对日降水相态进行标记,运用加入指数方程拟合的双温度阈值法,构建了本地化分区域的降雪识别方法,通过降雪识别得到较为准确的降雪量后,研究了河南省近52年降雪和降雪比率时空变化特征。结果表明,加入指数方程拟合的双温度阈值法在河南省降雪识别中具有较高的精度,降雪识别指数方程估算的年降雪量和总降雪量在5个区域的相关系数均达到0.96以上。河南省近52年年平均降雪量为10~50 mm,降雪大值区位于豫西区域东南部和豫南区域东南部;全省年降雪量以-0.87 mm/10a的速率减少,各区域的年降雪量下降速率按照豫北、豫中、豫西、豫东、豫南的顺序依次增大;降雪期内各月份降雪量按照4月、11月、3月、12月、2月、1月的顺序递增,其中11月降雪量呈增长趋势,12月、2月和3月降雪量呈减小趋势。近52年降雪期内降雪比率为0.13~0.44,呈现出西高东低、北高南低的特征;降雪期内全省降雪比率以-0.0092/10a的速率下降,各区域降雪比率下降速率按照豫西、豫北、豫中、豫南、豫东的顺序依次增大,降雪比率较大的豫西、豫北区域下降速率较小,降雪比率较小的豫南、豫东区域下降速率较大;从站点分布来看,全省78%的站点降雪比率呈下降趋势,22%的站点呈上升趋势,呈上升趋势的站点位于豫西区域和豫北区域,呈下降趋势的站点位于豫东、豫南和豫中区域。

关键词：双温度阈值法降雪识别降雪比率时空变化

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河南省夏花生气候资源时空分布及合理利用探索

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河南科学 2025年第5期43卷 664-672页

作者：李春艳李彤霄中国气象局河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室郑州450003 鹿邑县气象局河南周口477200 河南省气象科学研究所郑州450003 周口市气象防灾减灾重点实验室河南周口466002

为明确河南夏花生气候资源时空分布规律及DNDC模型对花生产量模拟的适用性,提高花生产量,利用河南省1991—2020年气象资料和2011—2020年河南省驻马店市正阳县夏花生实际产量数据,分析河南夏花生生长季主要气象要素的时空变化规律,同时... 详细信息

为明确河南夏花生气候资源时空分布规律及DNDC模型对花生产量模拟的适用性,提高花生产量,利用河南省1991—2020年气象资料和2011—2020年河南省驻马店市正阳县夏花生实际产量数据,分析河南夏花生生长季主要气象要素的时空变化规律,同时基于DNDC模型探索不同气候年型下播期改变和优化灌溉对花生产量提高的最优值。结果表明:①河南省夏花生生长季积温(≥10℃)整体呈上升趋势,多年平均值2982.3℃·d,空间分布呈由东向西递减趋势,气候倾向率空间变化大部分地区为正值;日照整体时长呈下降趋势,多年平均值672.6h,空间分布整体呈由北向南递减趋势,气候倾向率空间变化大部分地区为负值;降水量年际变化不明显,多年平均值451.6 mm,空间分布整体呈由东南向西北递减趋势,气候倾向率空间变化各地差异较为明显。②DNDC模型可以较好地模拟正阳县花生产量。优化灌溉模拟中,产量与灌溉量之间均呈先增加后减少的抛物线关系,2012年、2013年、2018年,荚果期灌溉量分别在4.5、19.1、81.7mm时产量最高;改变播期模拟中,产量随播期变化不同,表现的规律也不一致。

关键词：夏花生气候资源时空分布 DNDC模型

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黄河流域夏季6-8月极端强降水的主要环流型

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暴雨灾害 2022年第5期41卷 536-543页

作者：常军王君吴璐史恒斌竹磊磊中国气象局·河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室郑州450003 河南省气候中心郑州450003 河南省气象学会郑州450003 河南省气象科学研究所郑州450003

黄河流域极端强降水主要集中在夏季6-8月,开展该流域夏季极端强降水大尺度环流特征研究对提高其气候预测准确率和防灾减灾能力具有重要意义。使用1961-2017年黄河流域247个地面气象观测站夏季逐日降水资料,首先分析该流域区域性极端强... 详细信息

黄河流域极端强降水主要集中在夏季6-8月,开展该流域夏季极端强降水大尺度环流特征研究对提高其气候预测准确率和防灾减灾能力具有重要意义。使用1961-2017年黄河流域247个地面气象观测站夏季逐日降水资料,首先分析该流域区域性极端强降水事件的分布特征;再根据500 hPa主导环流系统,将影响该流域夏季区域性极端强降水的典型环流形势分为阻塞型、低槽型、台风外围型,并对其中的阻塞型、低槽型极端强降水发生时的环流特征及其水汽输送、前期演变特征进行了分析。结果表明:(1)近57 a来黄河流域夏季极端强降水阈值自西向东、自北向南逐渐加大,而极端降水次数上游源头地区较其他地区多。(2)阻塞型和低槽型极端强降水的200 hPa纬向风距平分布特征相似,其距平在20°—55°N范围自北向南均呈“-+-”分布;其500 hPa环流特征差异较大,在欧亚中高纬地区低槽型以纬向环流为主,阻塞型以径向环流为主,前者30°—65°N范围多小槽小脊活动,后者低纬地区为正高度距平控制。(3)阻塞型极端强降水的水汽主要来自印度洋和太平洋,低槽型的水汽主要来自太平洋和南海。(4)造成阻塞型极端强降水的阻塞高压以原地发展为主,其发生前1~2周就能捕捉到阻塞高压发生发展信号;造成低槽型极端强降水的低槽以移动性为主,其初始信号出现在极端强降水前7 d左右,强信号出现在极端强降水前2~3 d。

关键词：极端强降水百分位法阻塞高压低槽水汽源地

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河南省设施农业气候资源及主要灾害时空特征分布

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中国农学通报 2024年第23期40卷 99-104页

作者：檀艳静李辉张溪荷中国气象局河南省农业气象保障与应用技术重点实验室郑州450003 周口市气象局河南周口466000 河南省气象科学研究所郑州450003

研究基于1961—2020年河南省95个气象站的逐日气象数据,采用气候倾向率分析方法,并结合Matlab和ArcGIS软件工具,系统分析了河南省设施农业气候资源及主要农业气象灾害的时空变化特征。研究结果揭示了在河南省设施农业生长季内,平均气温... 详细信息

研究基于1961—2020年河南省95个气象站的逐日气象数据,采用气候倾向率分析方法,并结合Matlab和ArcGIS软件工具,系统分析了河南省设施农业气候资源及主要农业气象灾害的时空变化特征。研究结果揭示了在河南省设施农业生长季内,平均气温和平均最低气温均呈显著上升趋势,日照时数呈显著下降趋势。这些变量在空间分布上显示出明显的纬向模式,其中平均气温和平均最低气温从北向南递增,日照时数则相反。日平均气温低于-8℃的低温站次有明显减少趋势,寡照日数有显著增加趋势,暴雪发生站次无明显变化趋势,低温日数和寡照日数呈纬向分布,低温日数自北向南递减,寡照日数自北向南递增,暴雪日数空间分布不明显。综上所述,河南省设施农业气象灾害的发生规律具有区域性特点,因此,在发展设施农业时,应考虑区域差异,科学规划布局。

关键词：河南设施农业气候资源气象灾害

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三门峡市烤烟安全移栽期精细化区划及气候变化对其影响研究

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气象科技进展 2024年第1期14卷 54-58页

作者：蔡涛戴翠贤中国气象局•河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室郑州450003 河南省三门峡市气象局三门峡472000

基于三门峡市63个自动气象站气象数据,选取逐日最低气温和平均气温两个气象因子构建本地烤烟安全移栽期区划指标,使用多元线性回归方法,建立区划指标的空间分析模型,结合地理信息系统(GIS)技术得到了网格距为1 km×1 km的精细化安... 详细信息

基于三门峡市63个自动气象站气象数据,选取逐日最低气温和平均气温两个气象因子构建本地烤烟安全移栽期区划指标,使用多元线性回归方法,建立区划指标的空间分析模型,结合地理信息系统(GIS)技术得到了网格距为1 km×1 km的精细化安全移栽期区划,同时对烤烟安全移栽期历年变化特征进行了分析。结果表明:三门峡市不同区域烤烟安全移栽期在4月13日—5月10日,其中在4月13—20日、4月下旬、5月上旬3个时段进入烤烟安全移栽期的区域海拔高度分别为200~700 m、500~1000 m、700~1200 m,面积占比分别为12%、41%、38%,5月中旬以后不再适宜烤烟的移栽。三门峡市1981—2021年3—5月平均最低气温和平均气温分别以0.58℃/(10 a)和0.54℃/(10 a)的速率显著升高,与历年烤烟安全移栽期呈显著负相关,相关系数分别为-0.408和-0.435。气温的上升使得烤烟安全移栽期以2.41 d/(10 a)的速率在显著提前。

关键词：烤烟移栽期精细化区划气候变化

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河南省小麦赤霉病气象等级预报方法研究

河南省小麦赤霉病气象等级预报方法研究

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中国农学会农业气象分会2024年学术年会

作者：胡莉婷河南省气象科学研究所/中国气象局农业气象保障与应用技术重点开放实验室

河南省是农业大省,其小麦种植面积占全国的1/4,产量占全国的比例高于1/3,因而保障河南小麦的高产稳产对维持我国国民经济持续健康发展至关重要。病虫害是制约我国小麦高产、优质的重要因素之一,其中赤霉病已成为影响小麦产量和品质的最... 详细信息

河南省是农业大省,其小麦种植面积占全国的1/4,产量占全国的比例高于1/3,因而保障河南小麦的高产稳产对维持我国国民经济持续健康发展至关重要。病虫害是制约我国小麦高产、优质的重要因素之一,其中赤霉病已成为影响小麦产量和品质的最主要生物灾害。小麦赤霉病的发生与流行除了受病源菌数量、品种抗性、栽培管理等多种因素的影响外,主要受气象条件的影响。因此,明确河南省小麦赤霉病与气象因子的关系,量化其气象影响指标,有助于掌握最佳的防治时间,对减少小麦损失、提高小麦产量和保障河南省粮食安全具有重要意义。以往研究大多仅采用病害流行期气象因子,且构建的预报模型精细化程度低。本研究选取2016-2021年河南省53个地区生育期资料、赤霉病观测数据和气象数据,利用相关分析、逐步回归和随机森林方法,筛选小麦赤霉病主要气象影响因子,进而构建小麦赤霉病等级气象预报模型。结果表明:(1)小麦越冬期积雪深度与赤霉病病菌数量密切相关,抽穗扬花期及其前期的温度、降水量、相对湿度和光照与小麦赤霉病密切相关,其中抽穗扬花前期的气象因子影响最大,为河南省小麦赤霉病防控时期提供参考。(2)分生育期、分区域定量评估影响赤霉病病穗率的主要气象因子及权重系数,并按不同起报时间建立阶段性的动态预报模型。研究成果可用于整个小麦生长季,随着生育期的推进,在不同的而关键时间节点选择不同预报模型开展赤霉病病穗率预测,为动态预报赤霉病提供新的方法和思路。与豫北、豫西和豫东相比,豫中和豫南地区随机森林建模中赤霉病预报准确率较低,其可能是由于随机森林算法需大量样本数据进行机器学习,进而构建最优模型,而豫中和豫南地区病穗率范围跨度较大,但样本数较少,导致随机森林算法在预测模型的构建中受限,后期需收集和增加样本量,提高模型精度。(3)随着预报时间的推迟,利用逐步回归方法建立的预报模型对赤霉病病穗率预报准确率不断升高,抽穗扬花期的预报准确率达95%以上,发病等级的预报准确率在80%以上;随机森林模型在不同起报时间对病穗率的预报准确率均较高,在80%以上,可进行业务化应用。

关键词：冬小麦赤霉病气象因子预报模型

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局校合作开发气象科普类校本课程的探讨—以《花溪里的气象》为例

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进展 2025年第2期 35-37页

作者：毛洋洋河南省气象科学研究所河南省郑州市450003 中国气象局、河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室河南省郑州市450003

随着新课程改革的持续推进,校本课程已经成为学校课程的重要组成部分,全国几乎85%以上学校都开设了自己的校本课程,但是许多学校却出现“为校本而校本”“为课程而课程”的现象,校本课程体验学习缺失问题非常突出。校园气象科普由来已久... 详细信息

随着新课程改革的持续推进,校本课程已经成为学校课程的重要组成部分,全国几乎85%以上学校都开设了自己的校本课程,但是许多学校却出现“为校本而校本”“为课程而课程”的现象,校本课程体验学习缺失问题非常突出。校园气象科普由来已久,但气象科普一直存在“两张皮”的问题,最终导致科普效果不理想。按理说,气象局有气象方面专家,学校一线教师更了解学生,气象局和学校合作共同研发校本课程,既能让校本课程展现出“校本”的味道,又能达到理想的校园气象科普效果。本文以已出版的气象科普类校本课程《花溪里的气象》为例,希望给校本课程开发以及校园气象科普带来新的思路。

关键词：校本课程校园气象科普《花溪里的气象》

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冬小麦不完善粒气象条件危险性指数研究

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气象与环境科学 2024年第1期47卷 28-36页

作者：成林郭康军申晓晴商东耀中国气象局·河南省农业气象保障与应用技术重点实验室郑州450003 河南省气象科学研究所郑州450003 周口市气象局河南周口466000

为探明气象条件对河南省冬小麦籽粒不完善粒的影响,利用2008—2021年河南省不同地市冬小麦收获期大田测定的不完善粒资料和对应气象资料,利用最小显著性差异法、Person相关分析、权重系数等方法,分析出气象条件影响不完善粒的关键时段... 详细信息

为探明气象条件对河南省冬小麦籽粒不完善粒的影响,利用2008—2021年河南省不同地市冬小麦收获期大田测定的不完善粒资料和对应气象资料,利用最小显著性差异法、Person相关分析、权重系数等方法,分析出气象条件影响不完善粒的关键时段和主导气象因子,并构建了气象条件危险性指数I。结果表明:冬小麦成熟前20天内的气象条件对籽粒不完善粒有重要影响,其中豫南麦区主要受成熟前10天内的气象条件影响。不同地区不完善粒受不同气象因子的组合作用,总降水量R和总降水日数D为共性主导因子,豫东麦区还受成熟前平均气温T主导,北中西部麦区还受成熟前日照时数S和气温日较差Td主导。豫南麦区成熟前10天内连续降水日数超过3天、总降水量超过70 mm、总降水日数大于6天时,籽粒不完善粒>8%的可能性较高;各麦区I>5.8时,冬小麦不完善粒气象条件危险性高。

关键词：冬小麦不完善粒权重系数危险性指数主导气象因子

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基于改进的YOLOv3农作物目标检测算法

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农业大数据学报 2024年第1期6卷 40-47页

作者：郭蓓王贝贝张志红吴苏李鹏胡莉婷中国气象局·河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室郑州450003 河南中原光电测控技术有限公司郑州450047

农作物图像在进行目标检测时,由于作物种植较密集、成像质量不佳等原因严重影响目标检测算法的检测精度。针对存在的问题,提出一种基于YOLOv3的改进算法优化在农作物目标检测的检测性能:对YOLOv3的主干特征提取网络进行优化,利用原网络... 详细信息

农作物图像在进行目标检测时,由于作物种植较密集、成像质量不佳等原因严重影响目标检测算法的检测精度。针对存在的问题,提出一种基于YOLOv3的改进算法优化在农作物目标检测的检测性能:对YOLOv3的主干特征提取网络进行优化,利用原网络中输出的4倍降采样特征图对目标进行检测,并且在算法原网络残差块的基础上增加残差单元,以检测目标较小的农作物位置信息;提出高斯衰减函数,对图像中高度重叠的农作物候选框的衰减较强,在有效抑制冗余框的同时也可以有效地降低漏检率;对回归损失函数进行优化改进,用CIOU Loss作为损失函数,使得目标检测过程中最终的目标定位更加精确。将改进的YOLOv3算法和原YOLOv3算法、Faster R-CNN算法在实拍的玉米作物图像数据集上进行对比实验,结果表明改进后的YOLOv3算法能有效检测农作物小目标,算法检测的平均准确率均值和检测速度都有明显的提升。

关键词：目标检测 YOLOv3算法特征提取网络损失函数

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