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生态环境学报 2024年第6期33卷 841-852页

作者：李新妹吴作航王震山翁升恒孙朝锋关辉王宏福建省灾害天气重点实验室/中国气象局海峡灾害天气重点开放实验室福建福州350007 福建省福州市气象局福建福州350008 福建省气象科学研究所福建福州350007 民航西南空管局气象中心四川成都610202 福建省气象服务中心福建福州350007 民航福建空中交通管理分局福建福州350209 厦门市海峡气象开放重点实验室福建厦门361012

全球升温导致干旱发生的范围和强度增加,但干旱对生态系统碳循环的影响还不明确。基于MODIS遥感数据,采用Sen趋势分析及Mann-Kendall检验、Pearson相关性分析等方法,通过干旱对植被生产力标准化异常的影响等信号,分析了2001-2021年福建... 详细信息

全球升温导致干旱发生的范围和强度增加,但干旱对生态系统碳循环的影响还不明确。基于MODIS遥感数据,采用Sen趋势分析及Mann-Kendall检验、Pearson相关性分析等方法,通过干旱对植被生产力标准化异常的影响等信号,分析了2001-2021年福建省植被总初级生产力(Gross Primary Productivity,GPP)、净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)的时空变化特征与干旱对其的影响及累积/滞后效应。结果表明,1)空间上,福建省植被GPP、NPP多年平均空间分布均呈现“东南高,西北低”的特征,区域平均差异分别为37.4%、65.1%;近21年以来,有近80.8%的区域GPP呈现增长趋势,主要分布在福建省南部、东南部少部分地区,主要指被类型为农田,多为热带经济水果种植的集中区域;另外,超过59.7%的区域NPP呈现下降趋势,主要出现在福建省中部及内陆山区的常绿阔叶林地和稀树草原。2)时间上,植被GPP年际波动明显,总体呈现弱增长趋势[4.86 g∙m^(−2)∙a^(−2)(以C计,下同),p=0.130],空间上,6.7%的区域年增速显著超过15 g∙m^(−2)∙a^(−2);而NPP年际变化总体呈现弱下降趋势(−1.05 g∙m^(−2)∙a^(−2),p=0.396),4.9%的区域年降速显著超过6 g∙m^(−2)∙a^(−2)。3)研究时段内福建省出现的干旱过程主要以中等干旱为主(52.5%),其次是轻旱(34.0%)。植被GPP、NPP年标准化异常指数与干旱指数(SPEI)存在显著的负相关关系,相关系数分别为−0.624(p=0.002)、−0.531(p=0.013),说明旱情越严重的年份GPP、NPP越高,而旱情较轻或无旱的年份GPP、NPP较低。干旱对GPP最明显的影响主要发生在干旱当月,累积/滞后效应时间较短;干旱事件对GPP的影响是“先增-后缓-再减”,干旱发生初期GPP呈增加趋势,而随着干旱的持续发展,GPP的增加幅度明显减弱,甚至出现负效果。

关键词：植被生产力时空分布标准化异常指数累积/滞后效应福建省

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泰山一次强雹暴微物理特征双偏振雷达和雨滴谱观测分析

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气象 2024年第9期50卷 1129-1141页

作者：夏凡吴举秀申高航潘佳文山东省气象防灾减灾重点实验室济南250031 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 山东省气象科学研究所济南250031 长岛国家气候观象台山东长岛265800 山东省气象工程技术中心济南250031 山东省临沂市气象局临沂276004 厦门市气象局厦门市海峡气象开放重点实验室厦门361012

为了研究雹暴的微物理特征,利用双偏振雷达和雨滴谱仪探测资料,结合粒子相态分类算法,对2020年6月1日发生在泰山的一次降雹天气进行了分析,获得了雹暴云影响泰山站时附近区域雷达参量、水凝物粒子、降水粒子谱分布特征。研究表明:雹暴... 详细信息

为了研究雹暴的微物理特征,利用双偏振雷达和雨滴谱仪探测资料,结合粒子相态分类算法,对2020年6月1日发生在泰山的一次降雹天气进行了分析,获得了雹暴云影响泰山站时附近区域雷达参量、水凝物粒子、降水粒子谱分布特征。研究表明:雹暴云前缘开始影响泰山站时,反射率因子(ZH)梯度大值区紧邻泰山站,与差分反射率(ZDR)弧位置大致重合,此处主要为大滴粒子,由上空霰粒子融化形成;雨滴谱为双峰结构,对降水贡献较大的为2~3 mm粒子。当雹暴云主体影响泰山站时,其前侧径向出现三体散射,上空出现悬垂回波,泰山站附近区域主要识别为雹粒子;泰山站南侧出现有界弱回波,该处辐合升运动增强,被ZDR大值半环绕,主要分布大滴与雹粒子,夹杂霰与湿雪粒子;归一化等高频率(CFAD)显示冰相过程增强;-10℃层以下雹粒子主要由-10~0℃层的霰粒子凇附上升气流携带的大滴与中小雨粒子形成,这些粒子无法下落碰并形成尺寸较大的降水粒子,雨滴谱变为单峰结构,对降水贡献最大的为14~16 mm粒子。雹暴云主体离开泰山站,CFAD显示冰相过程减弱,冰晶凇附过冷云滴转化成霰的效率降低,泰山站上空识别出大量的冰晶与干雪粒子,出现层状云降水特征;雨滴谱再次变为双峰结构,第二峰值为2~3 mm粒子,对降水贡献最大。

关键词：雹暴云双偏振雷达雨滴谱微物理特征

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基于探空的武夷山区域0~6 km臭氧变化天气成因分析

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热带气象学报 2024年第5期40卷 801-810页

作者：邓慧颖黄金洪赵芮蒋冬升王宏中国气象局海峡灾害天气重点开放实验室/福建省灾害天气重点实验室福建福州350007 武夷山国家气候观象台福建武夷山354300 南平市气象局福建南平354200 邵武市气象局福建南平354000 福建省气象科学研究所福建福州350007 福建省环境监测中心站福建福州350003 厦门市海峡气象开放重点实验室福建厦门361012

基于2022年福建省武夷山区域邵武站O_(3)探空观测51次科学试验,分析该区域对流层中下层(0~6 km)O_(3)的季节分布和O_(3)体积混合比(OVMR)变化趋势,探究O_(3)柱浓度(COA)排名前5和后5个例的大气环流形势、诊断物理量及垂直廓线的差异。... 详细信息

基于2022年福建省武夷山区域邵武站O_(3)探空观测51次科学试验,分析该区域对流层中下层(0~6 km)O_(3)的季节分布和O_(3)体积混合比(OVMR)变化趋势,探究O_(3)柱浓度(COA)排名前5和后5个例的大气环流形势、诊断物理量及垂直廓线的差异。结果表明:1.5 km以下OVMR春季>秋季>夏季>冬季,1.5 km以上OVMR呈现春季最大,夏季最低,除了秋季,其他季节均呈现随高度增加的趋势;0~6 km排名前5的个例有3个发生在4—5月,主导天气形势与风场为冷高压前偏北或高压底部偏东气流控制,2个发生在9月,为副热带高压和台风外围的下沉气流共同影响;且均表现出对流层中下层大气层结稳定,空气干燥,湿层很薄,存在明显的下沉气流,对流抑制能力强,低层为偏东风,风速在4~8 m·s^(-1)之间。排名后5个例的发生月份、天气形势、诊断物理量等与排名前5个例的有明显的差异。

关键词： O_(3)探空观测 COA OVMR 大气廓线特征武夷山区域

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厦金海域一次极端对流性大风天气过程的特征与成因分析

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海峡科学 2025年第1期 29-34+49页

作者：江帆郑辉黄雅芳叶龙彬张伟厦门市海峡气象开放重点实验室同安区气象局厦门市气象台

准确预报沿海局地极端雷暴大风天气是海洋气象业务中的重点。该文利用地面区域自动站常规观测资料、双偏振雷达资料和ERA5逐小时再分析资料，对2024年3月31日厦金海域发生的一次极端局地对流性大风进行成因分析。结果表明，(1)低层充足... 详细信息

准确预报沿海局地极端雷暴大风天气是海洋气象业务中的重点。该文利用地面区域自动站常规观测资料、双偏振雷达资料和ERA5逐小时再分析资料，对2024年3月31日厦金海域发生的一次极端局地对流性大风进行成因分析。结果表明，(1)低层充足的水汽和对流不稳定为对流单体的发生发展提供了有利条件；(2)地面中尺度辐合线触发对流，单体移动过程中ZDR柱上升和垂直结构演变，都象征垂直运动加强；(3)极端大风出现前强回波中心和ZDR柱快速降低，这一演变特征很好地解释了极端大风出现的原因。此次分析对于沿海地区灾害性大风天气的预报预警具有重要的指示意义。

关键词：雷暴大风雷达回波特征成因分析厦金海域

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基于对流风暴结构的双偏振雷达Z_(DR)柱识别及应用研究

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气象学报 2023年第6期81卷 943-957页

作者：潘佳文徐鸣一吴举秀吴伟杰郑秀云彭婕韩颂雨厦门市海峡气象开放重点实验室厦门市气象局厦门361012 中国气象局气象探测中心北京100081 山东省气象防灾减灾重点实验室山东省气象工程技术中心济南250031 浙江省气象信息网络中心杭州310000

双偏振雷达观测到的垂直伸展至环境0℃层之上的柱状差分反射率因子增强区(即Z_(DR)≥1 dB),被称为Z_(DR)柱。Z_(DR)柱可以提供对流风暴上升气流的位置和强度信息,是分析对流风暴演变的有力工具。为了实现对Z_(DR)柱的自动识别并提供用... 详细信息

双偏振雷达观测到的垂直伸展至环境0℃层之上的柱状差分反射率因子增强区(即Z_(DR)≥1 dB),被称为Z_(DR)柱。Z_(DR)柱可以提供对流风暴上升气流的位置和强度信息,是分析对流风暴演变的有力工具。为了实现对Z_(DR)柱的自动识别并提供用于对流风暴预警的诊断信息,基于对流风暴的三维形态特征,使用厦门双偏振雷达观测数据设计了Z_(DR)柱识别算法,并提取Z_(DR)柱形态参数。结合地面观测资料,探索Z_(DR)柱形态参数在对流风暴定量化分析领域的应用。研究表明:(1)强风暴和非强风暴在Z_(DR)柱形态参数上存在统计学上的明显差异,这为预报员据此判别两类对流风暴提供了参考依据。当Z_(DR)柱深度达到1500 m后,至少有60%的雷达体扫个数与强风暴相关。Z_(DR)柱体积、质心高度和最大Z_(DR)值的阈值达到20 m3、500 m和3 dB时,这一比例分别达到70%、70%和50%。(2)Z_(DR)柱的演变可较好地指示对流风暴的发展过程,其形态参数的极值早于强对流天气现象出现。在连续性强对流天气过程中,Z_(DR)柱的再度发展预示着对流风暴的再次增强。(3)Z_(DR)柱对于风暴的合并与分裂过程具有预示性。在风暴合并(分裂)过程中伴有Z_(DR)柱合并(分裂)的现象,其中有57%(69%)的过程Z_(DR)柱提前于对流风暴发生合并(分裂)。(4)Z_(DR)柱的位置与对流风暴的后续传播方向存在相关,可为改善对流风暴移动路径的预测提供参考依据。

关键词：双偏振雷达 Z_(DR) 柱识别算法对流风暴

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漳州市前汛期区域性暴雨特征分析

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气象水文海洋仪器 2023年第3期40卷 82-85页

作者：洪晓湘庄炀蔡乐天海峡气象开放实验室厦门361000 福建省漳州市气象局漳州363000

文章利用漳州市10个国家气象观测站2001—2020年3—6月逐日降水数据和高空探测资料,通过统计分析等方法,对漳州市前汛期出现的区域性暴雨的时空分布特征及天气形势进行统计分析,得出漳州市前汛期暴雨日数中部地区多于南北地区、沿海地... 详细信息

文章利用漳州市10个国家气象观测站2001—2020年3—6月逐日降水数据和高空探测资料,通过统计分析等方法,对漳州市前汛期出现的区域性暴雨的时空分布特征及天气形势进行统计分析,得出漳州市前汛期暴雨日数中部地区多于南北地区、沿海地区多于内陆地区,西风波动型暴雨分布在3—4月,暴雨分布特征与地形有关等结论。为漳州市前汛期暴雨天气预报预警提供参考依据。

关键词：暴雨时空分布天气形势分类

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利用机器学习模拟湿物理参数化方案

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气象学报 2024年第1期82卷 113-126页

作者：陈锦鹏冯业荣黄奕丹蔡乐天洪晓湘文秋实厦门市海峡气象开放重点实验室厦门361012 福建省灾害天气重点实验室福州350001 福建省漳州市气象局漳州363005 中国气象局广州热带海洋气象研究所/广东省区域数值天气预报重点实验室广州510641 粤港澳大湾区气象监测预警预报中心深圳518038

数值天气预报模式的湿物理参数化方案对降水预报有很大影响。常规湿物理参数化方案计算复杂、计算量大,且存在较大不确定性。文中采用4种机器学习算法即基于决策树的梯度提升算法(LightGBM)、全连接神经网络(FC)、卷积神经网络(CNN)和... 详细信息

数值天气预报模式的湿物理参数化方案对降水预报有很大影响。常规湿物理参数化方案计算复杂、计算量大,且存在较大不确定性。文中采用4种机器学习算法即基于决策树的梯度提升算法(LightGBM)、全连接神经网络(FC)、卷积神经网络(CNN)和卷积块注意力模块(CBAM)提取数值预报模式变量网格点周围的局部信息建模。针对一次中国南海台风过程开展湿物理参数化方案模拟试验,试验表明,4种机器学习模型均能较好地模拟湿物理参数化方案的温、湿效应,能够刻画台风对流活动产生的热源和水汽汇的螺旋结构。位温倾向在对流层中层误差较大,比湿倾向在对流层低层误差较大,随着预报时效延长模型的模拟能力有所降低。

关键词：机器学习湿物理参数化数值天气预报模式

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一次飑前降雹超级单体分裂过程的雷达回波及流场特征分析

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气象学报 2023年第3期81卷 430-444页

作者：韩颂雨司波勾亚彬黄克慧罗昌荣浙江省气象信息网络中心杭州310000 温州市气象局温州325000 温州市台风监测预报技术重点实验室温州325000 温州市气象台院士工作站温州325000 杭州市气象局杭州310000 海峡气象开放实验室厦门361012

2019年4月23日浙江南部发生一次明显的超级单体分裂过程,为研究超级单体风暴分裂特征,利用多部雷达构成的双雷达三维风场反演组网技术,结合雷达基本产品、风廓线雷达及探空资料对此次分裂过程做了分析。该超级单体风暴在较强的风垂直切... 详细信息

2019年4月23日浙江南部发生一次明显的超级单体分裂过程,为研究超级单体风暴分裂特征,利用多部雷达构成的双雷达三维风场反演组网技术,结合雷达基本产品、风廓线雷达及探空资料对此次分裂过程做了分析。该超级单体风暴在较强的风垂直切变环境下(地面—500 hPa大于15 m/s)发生,形成于飑线主体弓形回波前端,具有明显的三体散射特征且持续时间较长。分裂从初始风暴的北侧中层开始,然后迅速向上、下伸展,左移超级单体具有明显的中反气旋涡旋结构,呈现由悬垂、强回波柱、强上升气流配合构成的典型超级单体结构,与右移超级单体无论在形态或是流场结构上都形成近似镜像对称的特征。在两者即将分离时,两风暴均发生了降雹,对应强下沉气流。在新风暴分裂形成的发展阶段其垂直廓线中最大垂直速度和最大负散度均在增大,而对应时段原风暴这两个物理量数值减小;整个分裂过程两个风暴正、负涡度数值均一同逐渐增大,气旋—反气旋涡旋的旋转程度变大趋势一致。低层风垂直切变矢量随高度上升逆时针旋转,分裂的左移反气旋超级单体加强发展,右移的气旋式超级单体受到一定抑制,与理论研究结论一致。该个例雷达反演的风场特征与径向速度分布吻合,反演风场基本可靠,为直观理解超级单体风暴分裂的动力学特征提供了进一步参考。

关键词：冰雹风暴分裂左移超级单体双雷达风场反演垂直速度

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利用毫米波云雷达进行过冷水探测的方法、装置及应用

利用毫米波云雷达进行过冷水探测的方法、装置及应用

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作者：郑佳锋任涛曾正茂陈德花 610225 四川省成都市西南航空港经济开发区学府路一段24号

本发明公开了一种利用毫米波云雷达进行过冷水探测的方法、装置及应用，所述方法包括：获得探测区域的毫米波云雷达功率谱；自所述功率谱中提取有效的云雨信号并获得其对应的雷达参数和动力参数；基于所述功率谱的谱图特征和所得雷达参... 详细信息

标准号: CN114002681B

本发明公开了一种利用毫米波云雷达进行过冷水探测的方法、装置及应用，所述方法包括：获得探测区域的毫米波云雷达功率谱；自所述功率谱中提取有效的云雨信号并获得其对应的雷达参数和动力参数；基于所述功率谱的谱图特征和所得雷达参数，对其进行过冷水信号的识别和/或提取；基于所得雷达参数、动力参数和所述过冷水信号，通过反演计算获得过冷水的微物理参数。本发明可利用毫米波云雷达进行过冷水探测，对云中的过冷水进行自动识别和定量反演，得到精细的过冷水空间分布及关键物理参数。

关键词：过冷水毫米波雷达参数功率谱动力参数物理参数雷达探测反演计算空间分布探测区域自动识别反演精细应用

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基于贝叶斯方法的冰雹大小识别研究

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气象学报 2023年第5期81卷 801-814页

作者：吴举秀胡志群夏凡潘佳文山东省气象工程技术中心济南250031 山东省气象防灾减灾重点实验室济南250031 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 山东省气象科学研究所济南250031 厦门市气象局厦门361012 厦门市海峡气象开放重点实验室厦门361012

冰雹大小直接影响到产生灾害的程度,针对冰雹大小识别的需求,基于济南和青岛两部S波段双偏振雷达探测的冰雹统计信息建立数据集,获取小冰雹、大冰雹、特大冰雹的雷达水平反射率因子(ZH)、差分反射率(Z_(DR))和相关系数(CC)的概率分布,... 详细信息

冰雹大小直接影响到产生灾害的程度,针对冰雹大小识别的需求,基于济南和青岛两部S波段双偏振雷达探测的冰雹统计信息建立数据集,获取小冰雹、大冰雹、特大冰雹的雷达水平反射率因子(ZH)、差分反射率(Z_(DR))和相关系数(CC)的概率分布,构建基于贝叶斯方法的冰雹大小识别模型(Hail size discrimination model,HSDM),然后应用两个超级单体雹暴过程进行验证。研究表明:(1)模型识别结果与实况吻合,识别的冰雹大小也符合不同尺寸冰雹散射特性、偏振参量特征及超级单体雹暴动力与微物理特性的分析。(2)冰雹大小的水平分布特征与垂直分布特征符合超级单体雹暴降水粒子筛选机制及冰雹生长机制。大冰雹、特大冰雹主要分布在靠近前侧V型槽口的强回波区;超级单体悬挂回波下侧生成小冰雹,弱回波区上面高梯度的强反射率区主要生成大冰雹、特大冰雹并沿强回波墙落地,小冰雹在远离上升气流一侧降落。(3)靠近上升气流的小冰雹主要分布在Z_(DR)柱、K_(DP)柱及之间区域,大冰雹及特大冰雹主要位于远离Z_(DR)柱的K_(DP)柱另一侧。可结合低于2 km高度的识别结果综合判断强冰雹落地浓度。

关键词：贝叶斯方法双偏振雷达冰雹大小识别模型特大冰雹

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