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中国气象局
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2024, 35(5): 513-525.
DOI: 10.11898/1001-7313.20240501
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为提高短时临近降水预报准确率, 提出一种订正广西对流尺度数值预报模式(GRAPES-GX)降水预报产品的深度学习方法。该方法通过神经网络对实况进行时空特征提取, 以门控循环网络(GRU)为基础框架, 针对降水产品进行改进, 并用于GRAPES-GX降水预报产品订正。在此基础上, 设计了大气物理规律适配模块, 通过物理条件匹配机制订正模式预报降水强度与落区的系统性误差, 增强训练样本中预报产品和实况的特征相关性, 并协同优化模型参数, 获得更优的订正效果。广西区域试验结果表明: 订正模型在各预报时效、各降水强度等级的TS(threat score)评分均得到正技巧, 总体TS技巧评分为2.21%。对于不低于0.1 mm·h-1、不低于2 mm·h-1、不低于7 mm·h-1、不低于15 mm·h-1、不低于25 mm·h-1和不低于40 mm·h-1降水强度预报TS技巧评分分别为5.67%、3.59%、2.18%、1.46%、1.01%和0.46%。0~2 h、2~4 h和4~6 h时效预报TS技巧评分分别为4.77%、1.28%和0.91%。
为提高短时临近降水预报准确率, 提出一种订正广西对流尺度数值预报模式(GRAPES-GX)降水预报产品的深度学习方法。该方法通过神经网络对实况进行时空特征提取, 以门控循环网络(GRU)为基础框架, 针对降水产品进行改进, 并用于GRAPES-GX降水预报产品订正。在此基础上, 设计了大气物理规律适配模块, 通过物理条件匹配机制订正模式预报降水强度与落区的系统性误差, 增强训练样本中预报产品和实况的特征相关性, 并协同优化模型参数, 获得更优的订正效果。广西区域试验结果表明: 订正模型在各预报时效、各降水强度等级的TS(threat score)评分均得到正技巧, 总体TS技巧评分为2.21%。对于不低于0.1 mm·h-1、不低于2 mm·h-1、不低于7 mm·h-1、不低于15 mm·h-1、不低于25 mm·h-1和不低于40 mm·h-1降水强度预报TS技巧评分分别为5.67%、3.59%、2.18%、1.46%、1.01%和0.46%。0~2 h、2~4 h和4~6 h时效预报TS技巧评分分别为4.77%、1.28%和0.91%。
2024, 35(5): 526-537.
DOI: 10.11898/1001-7313.20240502
摘要:
年4月发射的风云三号气象卫星G星(FY-3G)是我国首颗专用降水测量卫星, 双频降水测量雷达(precipitation measurement radar, PMR)是该颗卫星上最核心的仪器。基于2023年7月数据, 利用海洋定标理论模型, 模拟海洋表面后向散射截面, 与观测海洋表面后向散射截面进行比对, 实现对PMR定标精度的初步评估。通过与国外星载双频降水测量雷达(global precipitation measurement, dual-frequency precipitation radar, GPM DPR)海洋定标检验结果比对, 评估FY-3G PMR定标的准确性。海洋定标精度检验结果表明: FY-3G PMR Ku波段在入射角小于15°时观测值与模型模拟值的偏差较小, 此时FY-3G PMR的偏差为1.65~2.73 dB, 偏差标准差为0.74~1.82 dB。FY-3G PMR Ka波段在18°入射角时偏差小于0.27 dB, 偏差的标准差为3.49 dB。FY-3G PMR与GPM DPR的定标偏差存在较为固定的偏差, 差异主要源自于数据本身的后向散射统计特性, 各入射角下FY-3G PMR Ku与Ka波段海洋表面后向散射数据稳定性与GPM DPR相当。
年4月发射的风云三号气象卫星G星(FY-3G)是我国首颗专用降水测量卫星, 双频降水测量雷达(precipitation measurement radar, PMR)是该颗卫星上最核心的仪器。基于2023年7月数据, 利用海洋定标理论模型, 模拟海洋表面后向散射截面, 与观测海洋表面后向散射截面进行比对, 实现对PMR定标精度的初步评估。通过与国外星载双频降水测量雷达(global precipitation measurement, dual-frequency precipitation radar, GPM DPR)海洋定标检验结果比对, 评估FY-3G PMR定标的准确性。海洋定标精度检验结果表明: FY-3G PMR Ku波段在入射角小于15°时观测值与模型模拟值的偏差较小, 此时FY-3G PMR的偏差为1.65~2.73 dB, 偏差标准差为0.74~1.82 dB。FY-3G PMR Ka波段在18°入射角时偏差小于0.27 dB, 偏差的标准差为3.49 dB。FY-3G PMR与GPM DPR的定标偏差存在较为固定的偏差, 差异主要源自于数据本身的后向散射统计特性, 各入射角下FY-3G PMR Ku与Ka波段海洋表面后向散射数据稳定性与GPM DPR相当。
2024, 35(5): 538-550.
DOI: 10.11898/1001-7313.20240503
摘要:
以探空资料为基准, 对2023年2月—2024年1月风云四号气象卫星B星(FY-4B)干涉式大气垂直探测仪(GIIRS)温湿廓线产品开展检验评估, 分析误差特征, 并利用概率密度匹配法(PDF方法)对云天温度廓线进行订正。结果表明: 晴天条件下温度平均偏差为-0.3~1 K, 均方根误差在2 K以内; 湿度平均偏差为0~1.3 g·kg-1, 均方根误差最大值位于近地层, 约为2.1 g·kg-1。云天条件下偏差增大, 平均偏差整体呈正值, 温度均方根误差为2.2~2.7 K, 湿度均方根误差最大值约为3 g·kg-1。12:00(世界时, 下同)近地层温度偏差较00:00有所增大; 晴天条件下, 12:00 400 hPa以下的湿度偏差大于00:00;云天条件下, 00:00 750~950 hPa的湿度偏差大于12:00。云天条件下温湿廓线系统性偏差明显, 与质控码为0的样本相比, 质控码为1的样本偏冷、偏干加剧, 且偏差分布更为离散, 温度偏差呈不对称的双峰分布。PDF方法可有效减小FY-4B/GIIRS温度廓线的系统性偏差, 订正后, 质控码为0和1的样本平均偏差分别由0.74 K和2.07 K下降至-0.03 K和0.01 K, 均方根误差分别由1.89 K和3.20 K减小至1.73 K和2.34 K。
以探空资料为基准, 对2023年2月—2024年1月风云四号气象卫星B星(FY-4B)干涉式大气垂直探测仪(GIIRS)温湿廓线产品开展检验评估, 分析误差特征, 并利用概率密度匹配法(PDF方法)对云天温度廓线进行订正。结果表明: 晴天条件下温度平均偏差为-0.3~1 K, 均方根误差在2 K以内; 湿度平均偏差为0~1.3 g·kg-1, 均方根误差最大值位于近地层, 约为2.1 g·kg-1。云天条件下偏差增大, 平均偏差整体呈正值, 温度均方根误差为2.2~2.7 K, 湿度均方根误差最大值约为3 g·kg-1。12:00(世界时, 下同)近地层温度偏差较00:00有所增大; 晴天条件下, 12:00 400 hPa以下的湿度偏差大于00:00;云天条件下, 00:00 750~950 hPa的湿度偏差大于12:00。云天条件下温湿廓线系统性偏差明显, 与质控码为0的样本相比, 质控码为1的样本偏冷、偏干加剧, 且偏差分布更为离散, 温度偏差呈不对称的双峰分布。PDF方法可有效减小FY-4B/GIIRS温度廓线的系统性偏差, 订正后, 质控码为0和1的样本平均偏差分别由0.74 K和2.07 K下降至-0.03 K和0.01 K, 均方根误差分别由1.89 K和3.20 K减小至1.73 K和2.34 K。
2024, 35(5): 551-563.
DOI: 10.11898/1001-7313.20240504
摘要:
基于中国气象局大气探测试验基地地基遥感垂直廓线系统中云雷达与微波辐射计同址观测的优势, 使用2021年8月—2022年7月毫米波云雷达、探空数据, 分析云雷达反射率因子与相对湿度特征关系, 提出联合云雷达的微波辐射计相对湿度分段校正方法, 实现云区微波辐射计相对湿度实时校正, 并利用2023年1—8月探空和2023年7—8月ERA5(ECMWF reanalysis version 5)逐小时再分析数据进行误差分析。结果表明: 入云区的相对湿度与反射率因子间呈正相关关系, 云区中段相对湿度近似饱和状态, 出云区与入云区相对湿度随高度变化近似对称; 层状云条件下校正后微波辐射计与探空和ERA5相对湿度的均方根误差比校正前分别减小7.99%和8.91%, 偏差中位数绝对值分别减小12.62%和13.05%, 且连续观测时次经校正后误差均减小, 校正效果较好; 对流云条件下校正效果也较好, 但部分个例存在过度校正。因此, 联合云雷达的相对湿度分段校正方法能够实现微波辐射计相对湿度廓线的连续实时校正, 可提高有云条件下微波辐射计的观测质量。
基于中国气象局大气探测试验基地地基遥感垂直廓线系统中云雷达与微波辐射计同址观测的优势, 使用2021年8月—2022年7月毫米波云雷达、探空数据, 分析云雷达反射率因子与相对湿度特征关系, 提出联合云雷达的微波辐射计相对湿度分段校正方法, 实现云区微波辐射计相对湿度实时校正, 并利用2023年1—8月探空和2023年7—8月ERA5(ECMWF reanalysis version 5)逐小时再分析数据进行误差分析。结果表明: 入云区的相对湿度与反射率因子间呈正相关关系, 云区中段相对湿度近似饱和状态, 出云区与入云区相对湿度随高度变化近似对称; 层状云条件下校正后微波辐射计与探空和ERA5相对湿度的均方根误差比校正前分别减小7.99%和8.91%, 偏差中位数绝对值分别减小12.62%和13.05%, 且连续观测时次经校正后误差均减小, 校正效果较好; 对流云条件下校正效果也较好, 但部分个例存在过度校正。因此, 联合云雷达的相对湿度分段校正方法能够实现微波辐射计相对湿度廓线的连续实时校正, 可提高有云条件下微波辐射计的观测质量。
2024, 35(5): 564-576.
DOI: 10.11898/1001-7313.20240505
摘要:
利用石家庄S波段天气雷达(SPOL)、雄安X波段相控阵雷达(XPAR)、地面自动气象站等多源观测资料, 分析2021年7月21日河北省保定市清苑区东吕村EF2级龙卷雷达特征。清苑区龙卷发生于低涡降水云系中, 风暴后向传播造成的多单体合并形成超级单体, 钩状回波顶部分裂的强反射率因子核心自东南向西北移动, 并与龙卷位置对应关系较好。SPOL和XPAR平均径向速度图上均连续多个时次识别出中气旋, 中气旋尺度为1.4~4.2 km, 旋转速度为10~20 m·s-1, 为弱中气旋, 属于微型超级单体龙卷, 持续时间较短(30~35 min)。在龙卷发展演变过程中, 低仰角探测到紧邻的旋转速度对时, 中气旋向下延伸1.2~1.4 km, 直径迅速收缩0.8~1 km, 预示龙卷的发生。龙卷风暴在低层旋转速度和涡度最大, 有利于龙卷发展增强。SPOL和XPAR在龙卷位置、径向速度及风暴直径的探测结果较为一致, XPAR回波顶比SPOL高约6 km, 且XPAR回波顶的峰值时段与风暴出现冲云顶特征的时段一致。15:36—15:42(北京时)龙卷涡旋特征(TVS)最为强盛, 垂直伸展厚度达2~4 km。
利用石家庄S波段天气雷达(SPOL)、雄安X波段相控阵雷达(XPAR)、地面自动气象站等多源观测资料, 分析2021年7月21日河北省保定市清苑区东吕村EF2级龙卷雷达特征。清苑区龙卷发生于低涡降水云系中, 风暴后向传播造成的多单体合并形成超级单体, 钩状回波顶部分裂的强反射率因子核心自东南向西北移动, 并与龙卷位置对应关系较好。SPOL和XPAR平均径向速度图上均连续多个时次识别出中气旋, 中气旋尺度为1.4~4.2 km, 旋转速度为10~20 m·s-1, 为弱中气旋, 属于微型超级单体龙卷, 持续时间较短(30~35 min)。在龙卷发展演变过程中, 低仰角探测到紧邻的旋转速度对时, 中气旋向下延伸1.2~1.4 km, 直径迅速收缩0.8~1 km, 预示龙卷的发生。龙卷风暴在低层旋转速度和涡度最大, 有利于龙卷发展增强。SPOL和XPAR在龙卷位置、径向速度及风暴直径的探测结果较为一致, XPAR回波顶比SPOL高约6 km, 且XPAR回波顶的峰值时段与风暴出现冲云顶特征的时段一致。15:36—15:42(北京时)龙卷涡旋特征(TVS)最为强盛, 垂直伸展厚度达2~4 km。
2024, 35(5): 577-589.
DOI: 10.11898/1001-7313.20240506
摘要:
为研究极端持续性强降水过程的中尺度结构和云物理特征, 利用龙岩S波段双偏振雷达、雨滴谱仪、二维闪电定位仪等多源资料结合雷达风场反演方法, 分析2022年5月26—27日福建一次极端持续性强降水过程。结果表明:该过程水汽充沛, 不稳定能量适中, 有利于产生强降水。强降水期间不低于45 dBZ的强回波主要集中在西南向喇叭口地形收缩处的山脉迎风坡一侧。强回波在气流辐合处持续发展, 前两个阶段暴雨区西侧回波持续移入形成后向传播的列车效应;第3阶段强回波在东北风引导下向东偏南移动。该过程以海洋性对流降水和暖云降水为主, 强降水主要由高浓度小尺度的雨滴粒子造成。第2阶段强烈上升运动在0 ℃层以上形成霰粒子, 并与冰晶碰撞, 产生负闪, 冰相过程使霰粒子下落融化与低层雨滴的碰并增长形成大雨滴, 降水效率高。降水粒子集中在气流汇合处, 中低层存在高浓度雨滴粒子。差分反射率大值区多分布在中层上升气流处, 大雨滴在下落过程中破碎为小雨滴, 进一步加大雨滴粒子数。
为研究极端持续性强降水过程的中尺度结构和云物理特征, 利用龙岩S波段双偏振雷达、雨滴谱仪、二维闪电定位仪等多源资料结合雷达风场反演方法, 分析2022年5月26—27日福建一次极端持续性强降水过程。结果表明:该过程水汽充沛, 不稳定能量适中, 有利于产生强降水。强降水期间不低于45 dBZ的强回波主要集中在西南向喇叭口地形收缩处的山脉迎风坡一侧。强回波在气流辐合处持续发展, 前两个阶段暴雨区西侧回波持续移入形成后向传播的列车效应;第3阶段强回波在东北风引导下向东偏南移动。该过程以海洋性对流降水和暖云降水为主, 强降水主要由高浓度小尺度的雨滴粒子造成。第2阶段强烈上升运动在0 ℃层以上形成霰粒子, 并与冰晶碰撞, 产生负闪, 冰相过程使霰粒子下落融化与低层雨滴的碰并增长形成大雨滴, 降水效率高。降水粒子集中在气流汇合处, 中低层存在高浓度雨滴粒子。差分反射率大值区多分布在中层上升气流处, 大雨滴在下落过程中破碎为小雨滴, 进一步加大雨滴粒子数。
2024, 35(5): 590-605.
DOI: 10.11898/1001-7313.20240507
摘要:
利用多普勒天气雷达、常规探空和地面观测数据、1 min降水量和5 min间隔加密自动气象站观测数据, 对比分析了2017年6月2日和8月6日山东两次强下击暴流风暴(简称6·2超级单体和8·6强单体)雷达特征及地面致灾大风的成因。研究表明:两次致灾大风过程在强天气尺度和有利中尺度环境下分别形成超级单体和强单体风暴并触发系列下击暴流, 最强下击暴流发生时垂直积分液态水含量先跃增后骤降, 6·2超级单体伴随中气旋顶和底高度的剧烈下沉。两次强下击暴流触地前均出现强反射率因子核的快速下降、底层高径向速度和强辐散、中层径向辐合和高空强辐散特征。6·2超级单体旋转特性强、中气旋深厚, 低层伴随弧形入流缺口和勾状回波。8·6强单体中低层辐合特征显著, 风暴前端低层伴有由雷暴出流和前侧入流形成的辐合带。两次强下击暴流引起地面致灾大风的过程中负浮力效应基本相当, 6·2超级单体冷池密度流效应更明显, 8·6强单体动量下传效应更显著。潍坊南孙站位于风暴移动方向正前侧, 前侧辐散气流与同向快速移动的风暴叠加, 是导致37 m·s-1极端大风的重要原因。
利用多普勒天气雷达、常规探空和地面观测数据、1 min降水量和5 min间隔加密自动气象站观测数据, 对比分析了2017年6月2日和8月6日山东两次强下击暴流风暴(简称6·2超级单体和8·6强单体)雷达特征及地面致灾大风的成因。研究表明:两次致灾大风过程在强天气尺度和有利中尺度环境下分别形成超级单体和强单体风暴并触发系列下击暴流, 最强下击暴流发生时垂直积分液态水含量先跃增后骤降, 6·2超级单体伴随中气旋顶和底高度的剧烈下沉。两次强下击暴流触地前均出现强反射率因子核的快速下降、底层高径向速度和强辐散、中层径向辐合和高空强辐散特征。6·2超级单体旋转特性强、中气旋深厚, 低层伴随弧形入流缺口和勾状回波。8·6强单体中低层辐合特征显著, 风暴前端低层伴有由雷暴出流和前侧入流形成的辐合带。两次强下击暴流引起地面致灾大风的过程中负浮力效应基本相当, 6·2超级单体冷池密度流效应更明显, 8·6强单体动量下传效应更显著。潍坊南孙站位于风暴移动方向正前侧, 前侧辐散气流与同向快速移动的风暴叠加, 是导致37 m·s-1极端大风的重要原因。
2024, 35(5): 606-618.
DOI: 10.11898/1001-7313.20240508
摘要:
利用2000年12月—2023年12月卫星遥感反演的气溶胶光学厚度逐日资料, 结合2023年每日中午地面观测蓝天资料, 基于气溶胶光学厚度得到的蓝天等级监测指标, 分析2000—2023年京津冀地区蓝天日数的时空变化特征及其变化趋势。结果表明:2001—2023年京津冀蓝天日数年平均值分别为144.2 d·a-1、96.3 d·a-1和119.6 d·a-1, 北京蓝天日数最多, 河北次之, 天津最少。空间分布上, 河北北部年平均蓝天日数最多, 河北南部蓝天日数最少。京津冀蓝天日数具有明显季节变化, 冬季和秋季蓝天日数最多, 春季次之, 夏季最少。2001—2023年京津冀蓝天日数年平均值均呈显著增加趋势, 每10年分别增加18.1 d、22.3 d和16.3 d, 其中2001—2013年无显著趋势变化, 2013—2023年呈增加趋势, 每10年分别增加26.9 d、46.5 d和36.4 d。
利用2000年12月—2023年12月卫星遥感反演的气溶胶光学厚度逐日资料, 结合2023年每日中午地面观测蓝天资料, 基于气溶胶光学厚度得到的蓝天等级监测指标, 分析2000—2023年京津冀地区蓝天日数的时空变化特征及其变化趋势。结果表明:2001—2023年京津冀蓝天日数年平均值分别为144.2 d·a-1、96.3 d·a-1和119.6 d·a-1, 北京蓝天日数最多, 河北次之, 天津最少。空间分布上, 河北北部年平均蓝天日数最多, 河北南部蓝天日数最少。京津冀蓝天日数具有明显季节变化, 冬季和秋季蓝天日数最多, 春季次之, 夏季最少。2001—2023年京津冀蓝天日数年平均值均呈显著增加趋势, 每10年分别增加18.1 d、22.3 d和16.3 d, 其中2001—2013年无显著趋势变化, 2013—2023年呈增加趋势, 每10年分别增加26.9 d、46.5 d和36.4 d。
2024, 35(5): 619-628.
DOI: 10.11898/1001-7313.20240509
摘要:
利用2018—2023年吉林榆树农业气象试验站玉米大田分期播种试验研究不同播期对玉米生长发育、产量构成和籽粒品质的影响, 探讨改变玉米播期作为农业适应气候变化措施的可行性。研究发现:玉米不同播期, 玉米生长期内积温利用效率不同, 第1播期积温最高, 第4播期积温比第1播期平均减少8.3%。玉米不同播期对生长期长度造成影响, 玉米第1播期生长期长度比第2播期(正常播期)平均延长7.5 d, 第3播期较正常播期生长期缩短5.7 d, 第4播期较正常播期生长期缩短13.8 d。玉米不同播期对产量结构造成影响, 玉米播期提前10 d, 6年试验中有2年玉米百粒重增加, 4年减少;玉米播期延迟10 d和20 d, 玉米百粒重平均减少4.8%和8.7%。玉米播期提前10 d, 单株玉米籽粒数增加0.2%, 播期延迟10 d和20 d, 籽粒数分别减少6.0%和9.3%。总体上, 玉米播期延迟10 d和20 d, 玉米单产减产10.9%和17.1%。玉米播期提前10 d, 平均单产接近正常播期单产, 部分年份单产增加。玉米播期对玉米籽粒品质影响不大。气候变暖, 东北部分地区玉米播期适当提前可以作为适应气候变化措施。
利用2018—2023年吉林榆树农业气象试验站玉米大田分期播种试验研究不同播期对玉米生长发育、产量构成和籽粒品质的影响, 探讨改变玉米播期作为农业适应气候变化措施的可行性。研究发现:玉米不同播期, 玉米生长期内积温利用效率不同, 第1播期积温最高, 第4播期积温比第1播期平均减少8.3%。玉米不同播期对生长期长度造成影响, 玉米第1播期生长期长度比第2播期(正常播期)平均延长7.5 d, 第3播期较正常播期生长期缩短5.7 d, 第4播期较正常播期生长期缩短13.8 d。玉米不同播期对产量结构造成影响, 玉米播期提前10 d, 6年试验中有2年玉米百粒重增加, 4年减少;玉米播期延迟10 d和20 d, 玉米百粒重平均减少4.8%和8.7%。玉米播期提前10 d, 单株玉米籽粒数增加0.2%, 播期延迟10 d和20 d, 籽粒数分别减少6.0%和9.3%。总体上, 玉米播期延迟10 d和20 d, 玉米单产减产10.9%和17.1%。玉米播期提前10 d, 平均单产接近正常播期单产, 部分年份单产增加。玉米播期对玉米籽粒品质影响不大。气候变暖, 东北部分地区玉米播期适当提前可以作为适应气候变化措施。
2024, 35(5): 629-640.
DOI: 10.11898/1001-7313.20240510
摘要:
水分和氮肥是制约旱地农业生产的重要因素。基于2013—2022年内蒙古自治区突泉春玉米发育期、单产和田间管理数据, 对农业生产系统模型(agricultural production system simulator, APSIM)调参验证; 基于验证后的模型, 结合1981—2022年突泉气象数据, 设计不同水分亏缺程度下水氮管理情景, 以春玉米单产、水氮用量和效率为指标, 提出春玉米最优水氮管理措施, 并分析不同降水年型下春玉米适宜灌溉量和施氮量。结果表明: APSIM对春玉米出苗-开花日数、出苗-成熟日数和单产模拟值与实测值的归一化均方根误差分别为1.3%、1.2%和2.8%, APSIM可定量模拟春玉米发育期和单产。综合春玉米单产、灌溉量、施氮量、水分生产力和氮肥农学效率, 最优管理措施为0~100 cm土壤剖面深度下水分亏缺程度为60%时补充灌溉, 灌溉量为171.0 mm, 施氮量为197.8 kg·hm-2。当春玉米生长季降水量为200~400、401~600 mm和601~800 mm时, 适宜的灌溉量分别为233.0~283.5、110.5~148.4 mm和125.0~155.0 mm, 施氮量分别为176.9~219.3、218.3~241.5 kg·hm-2和211.8~249.9 kg·hm-2。
水分和氮肥是制约旱地农业生产的重要因素。基于2013—2022年内蒙古自治区突泉春玉米发育期、单产和田间管理数据, 对农业生产系统模型(agricultural production system simulator, APSIM)调参验证; 基于验证后的模型, 结合1981—2022年突泉气象数据, 设计不同水分亏缺程度下水氮管理情景, 以春玉米单产、水氮用量和效率为指标, 提出春玉米最优水氮管理措施, 并分析不同降水年型下春玉米适宜灌溉量和施氮量。结果表明: APSIM对春玉米出苗-开花日数、出苗-成熟日数和单产模拟值与实测值的归一化均方根误差分别为1.3%、1.2%和2.8%, APSIM可定量模拟春玉米发育期和单产。综合春玉米单产、灌溉量、施氮量、水分生产力和氮肥农学效率, 最优管理措施为0~100 cm土壤剖面深度下水分亏缺程度为60%时补充灌溉, 灌溉量为171.0 mm, 施氮量为197.8 kg·hm-2。当春玉米生长季降水量为200~400、401~600 mm和601~800 mm时, 适宜的灌溉量分别为233.0~283.5、110.5~148.4 mm和125.0~155.0 mm, 施氮量分别为176.9~219.3、218.3~241.5 kg·hm-2和211.8~249.9 kg·hm-2。
摘要：
气候变化已成为当今科学界、各国政府和社会公众普遍关注的环境问题之一，气候变化可能对生态系统和社会经济产生灾难性影响，农业是受气候变化影响最直接的脆弱行业。因此，气候变化对农业生产的影响研究一直是气候变化研究领域中的热点问题之一。该文系统介绍了有关全球气候变化对中国农业生产影响研究的现状与进展，包括气候变化对农业影响的研究方法、大气中温室气体浓度增加对农作物的影响试验、气候变化对农业气候资源的影响、气候变化对农作物生长发育和产量的影响、气候变化对农业种植制度和品种布局的影响、气候变化对农作物气候生产潜力和气候资源利用率的影响等，指出当前在研究气候变化对农业影响评估中存在的问题，提出了今后应加强对气候变化情景和预测模式不确定性的研究、气候变化对农业影响的方法研究。此外，气候变化背景下极端天气气候事件对农业生产的影响以及气候变化对农业病虫害的影响研究等仍较薄弱，有待进一步加强和深入。
气候变化已成为当今科学界、各国政府和社会公众普遍关注的环境问题之一，气候变化可能对生态系统和社会经济产生灾难性影响，农业是受气候变化影响最直接的脆弱行业。因此，气候变化对农业生产的影响研究一直是气候变化研究领域中的热点问题之一。该文系统介绍了有关全球气候变化对中国农业生产影响研究的现状与进展，包括气候变化对农业影响的研究方法、大气中温室气体浓度增加对农作物的影响试验、气候变化对农业气候资源的影响、气候变化对农作物生长发育和产量的影响、气候变化对农业种植制度和品种布局的影响、气候变化对农作物气候生产潜力和气候资源利用率的影响等，指出当前在研究气候变化对农业影响评估中存在的问题，提出了今后应加强对气候变化情景和预测模式不确定性的研究、气候变化对农业影响的方法研究。此外，气候变化背景下极端天气气候事件对农业生产的影响以及气候变化对农业病虫害的影响研究等仍较薄弱，有待进一步加强和深入。
摘要：
为满足对海量气象数据管理和服务的需求，国家气象信息中心设计开发了全国综合气象信息共享系统 (CIMISS)。该文描述了系统基本设计思路、功能结构、基础平台体系结构、信息流程，阐述了系统为用户提供的基础数据使用环境。系统由数据收集与分发系统、数据加工处理系统、数据存储管理系统、数据共享服务系统、业务监控系统5个业务子系统组成，承担数据收集、加工处理、存储管理、共享服务和业务监控任务。系统设计和开发采用了一系列现代信息技术，包括基于消息和文件共享的平台内信息交换、气象数据标准化分类、数据处理作业调度和算法的动态扩展、元数据的设计和应用、公共配置信息管理、全流程业务监视和调度控制、面向服务的多维度数据存储策略、全局数据访问视图和统一访问接口设计等。该系统为我国国家级和省级气象业务提供了统一规范的气象数据使用环境。
为满足对海量气象数据管理和服务的需求，国家气象信息中心设计开发了全国综合气象信息共享系统 (CIMISS)。该文描述了系统基本设计思路、功能结构、基础平台体系结构、信息流程，阐述了系统为用户提供的基础数据使用环境。系统由数据收集与分发系统、数据加工处理系统、数据存储管理系统、数据共享服务系统、业务监控系统5个业务子系统组成，承担数据收集、加工处理、存储管理、共享服务和业务监控任务。系统设计和开发采用了一系列现代信息技术，包括基于消息和文件共享的平台内信息交换、气象数据标准化分类、数据处理作业调度和算法的动态扩展、元数据的设计和应用、公共配置信息管理、全流程业务监视和调度控制、面向服务的多维度数据存储策略、全局数据访问视图和统一访问接口设计等。该系统为我国国家级和省级气象业务提供了统一规范的气象数据使用环境。
摘要：
华南前汛期暴雨预报一直是我国大气科学界的一个研究热点，特别是发生在锋前的暖区暴雨，由于其天气尺度斜压性强迫不明显，环境大气水汽含量丰富，热动力不稳定性强，边界层触发机制复杂，以及特殊的地形和海陆热力差异的外强迫作用，导致暴雨突发性强，地域性特征显著，也是困扰预报业务人员的难点问题。目前我国预报业务中使用的全球数值预报模式对暖区暴雨的预报能力十分有限，高分辨率中尺度数值模式的预报效果也不尽人意。该文回顾了近40年华南前汛期暴雨大部分研究成果，针对华南暖区暴雨的提出及典型背景场、暖区暴雨与低空急流的关系、暖区中尺度对流系统的形成及传播、暖区暴雨触发机制等独特的天气动力学特征进行了系统梳理与分析，并依据前人研究成果及中央气象台预报实践经验，总结提炼了3类华南暖区暴雨类型——边界层辐合线型、偏南风风速辐合型，以及强西南急流型的天气系统配置及触发因子。最后提出针对华南暖区暴雨需要进一步研究的科学问题。
华南前汛期暴雨预报一直是我国大气科学界的一个研究热点，特别是发生在锋前的暖区暴雨，由于其天气尺度斜压性强迫不明显，环境大气水汽含量丰富，热动力不稳定性强，边界层触发机制复杂，以及特殊的地形和海陆热力差异的外强迫作用，导致暴雨突发性强，地域性特征显著，也是困扰预报业务人员的难点问题。目前我国预报业务中使用的全球数值预报模式对暖区暴雨的预报能力十分有限，高分辨率中尺度数值模式的预报效果也不尽人意。该文回顾了近40年华南前汛期暴雨大部分研究成果，针对华南暖区暴雨的提出及典型背景场、暖区暴雨与低空急流的关系、暖区中尺度对流系统的形成及传播、暖区暴雨触发机制等独特的天气动力学特征进行了系统梳理与分析，并依据前人研究成果及中央气象台预报实践经验，总结提炼了3类华南暖区暴雨类型——边界层辐合线型、偏南风风速辐合型，以及强西南急流型的天气系统配置及触发因子。最后提出针对华南暖区暴雨需要进一步研究的科学问题。
摘要：
强对流天气预报业务包括监测、分析、预报、预警和检验等方面。对流初生识别、对流系统强度识别和对流天气类型识别等监测技术取得新进展，综合多源资料的监测技术已应用于中国气象局中央气象台业务。对流系统的触发、发展和维持机制等获得了新认识，我国不同类型强对流天气及其环境条件统计气候特征、分析规范及相应业务产品等为业务预报提供了必要基础和技术支撑。光流法、多尺度追踪技术以及应用模糊逻辑方法的临近预报技术等有明显进展，融合短时预报技术得到广泛应用，对流可分辨高分辨率数值 (集合) 预报及其后处理产品预报试验取得了显著成效，基于数值 (集合) 预报应用模糊逻辑方法的分类强对流天气短期预报技术为业务预报提供了技术支撑。强对流天气综合监测和多尺度自适应临近预报技术、多尺度分析技术以及融合短时预报技术、发展并应用模糊逻辑等方法的、基于高分辨率数值 (集合) 模式的区分不同强度等级和极端性的分类强对流天气精细化 (概率) 预报技术等是未来发展的主要方向。
强对流天气预报业务包括监测、分析、预报、预警和检验等方面。对流初生识别、对流系统强度识别和对流天气类型识别等监测技术取得新进展，综合多源资料的监测技术已应用于中国气象局中央气象台业务。对流系统的触发、发展和维持机制等获得了新认识，我国不同类型强对流天气及其环境条件统计气候特征、分析规范及相应业务产品等为业务预报提供了必要基础和技术支撑。光流法、多尺度追踪技术以及应用模糊逻辑方法的临近预报技术等有明显进展，融合短时预报技术得到广泛应用，对流可分辨高分辨率数值 (集合) 预报及其后处理产品预报试验取得了显著成效，基于数值 (集合) 预报应用模糊逻辑方法的分类强对流天气短期预报技术为业务预报提供了技术支撑。强对流天气综合监测和多尺度自适应临近预报技术、多尺度分析技术以及融合短时预报技术、发展并应用模糊逻辑等方法的、基于高分辨率数值 (集合) 模式的区分不同强度等级和极端性的分类强对流天气精细化 (概率) 预报技术等是未来发展的主要方向。
摘要：
对21世纪以来定量降水预报技术流程中的数值模式预报、统计后处理、检验评估和预报员作用4个方面的研究工作进行了归纳，主要进展包括：业务全球模式对于降水的预报能力持续提升，而发展高分辨率模式 (尤其是对流尺度模式) 和集合预报是提高定量降水预报精准化水平的主要途径，且将两者相结合以促进短期降水预报是发展趋势；统计后处理技术已发展到应用数据挖掘方法对海量预报数据中有效信息进行提取和集成，而再预报资料的出现将进一步促进统计后处理技术的发展；为解决评估精细化定量降水预报面临的新问题，多种新的检验技术得到发展和应用，如极端降水检验评分、空间检验技术及概率检验方法等；预报员在模式和后处理方法上能够提供的附加值越来越有限，但在预报流程中仍将处于核心地位，其角色将逐渐向帮助用户进行决策方向转变。文章指出，定量降水预报技术的发展所面临的挑战包括大气水汽观测及同化技术改进、暖区和复杂地形下暴雨预报等科学问题的解决。
对21世纪以来定量降水预报技术流程中的数值模式预报、统计后处理、检验评估和预报员作用4个方面的研究工作进行了归纳，主要进展包括：业务全球模式对于降水的预报能力持续提升，而发展高分辨率模式 (尤其是对流尺度模式) 和集合预报是提高定量降水预报精准化水平的主要途径，且将两者相结合以促进短期降水预报是发展趋势；统计后处理技术已发展到应用数据挖掘方法对海量预报数据中有效信息进行提取和集成，而再预报资料的出现将进一步促进统计后处理技术的发展；为解决评估精细化定量降水预报面临的新问题，多种新的检验技术得到发展和应用，如极端降水检验评分、空间检验技术及概率检验方法等；预报员在模式和后处理方法上能够提供的附加值越来越有限，但在预报流程中仍将处于核心地位，其角色将逐渐向帮助用户进行决策方向转变。文章指出，定量降水预报技术的发展所面临的挑战包括大气水汽观测及同化技术改进、暖区和复杂地形下暴雨预报等科学问题的解决。
摘要：
针对GRAPES_Meso V3.0存在的降水量偏大、模式运行不稳定、近地面温度预报偏差较大、可同化资料偏少以及分辨率偏低等问题，开展了多方面的改进工作：引入变分质量控制以及探空湿度的偏差订正，实现了GPS/PW资料、FY-2E云导风资料以及无线电掩星资料的同化应用，提高了模式分辨率，引入四阶水平扩散方案，调整了微物理参数化方案与动力框架的耦合方案，完善了地面辐射能量平衡方程以及优化了后处理雷达组合反射率因子的诊断方案，并集成所有改进成果形成新的业务化GRAPES_Meso V4.0。批量试验结果表明：GRAPES_Meso V4.0降水ETS评分普遍提高，同时预报偏差明显降低，月平均降水更接近实况，且能够较好地刻画雨带细节；2 m温度预报偏差有较为显著的改善，大部分地区24 h预报有1~2℃左右的降低，有些地区有3~5℃的降低；GRAPES_Meso V4.0对高度场、温度场和风场的改进效果比较显著，500 hPa的温度、风速、位势高度场的相关系数均有显著提高，850 hPa的均方根误差也明显降低，整体性能明显高于GRAPES_Meso V3.0。
针对GRAPES_Meso V3.0存在的降水量偏大、模式运行不稳定、近地面温度预报偏差较大、可同化资料偏少以及分辨率偏低等问题，开展了多方面的改进工作：引入变分质量控制以及探空湿度的偏差订正，实现了GPS/PW资料、FY-2E云导风资料以及无线电掩星资料的同化应用，提高了模式分辨率，引入四阶水平扩散方案，调整了微物理参数化方案与动力框架的耦合方案，完善了地面辐射能量平衡方程以及优化了后处理雷达组合反射率因子的诊断方案，并集成所有改进成果形成新的业务化GRAPES_Meso V4.0。批量试验结果表明：GRAPES_Meso V4.0降水ETS评分普遍提高，同时预报偏差明显降低，月平均降水更接近实况，且能够较好地刻画雨带细节；2 m温度预报偏差有较为显著的改善，大部分地区24 h预报有1~2℃左右的降低，有些地区有3~5℃的降低；GRAPES_Meso V4.0对高度场、温度场和风场的改进效果比较显著，500 hPa的温度、风速、位势高度场的相关系数均有显著提高，850 hPa的均方根误差也明显降低，整体性能明显高于GRAPES_Meso V3.0。
摘要：
农业气象灾害的监测预测是灾害评估和防控的基础和前提, 因此，农业气象灾害的监测预测研究长期以来一直是农业气象研究工作的重点领域。该文系统回顾了我国农业气象灾害的指标、监测技术和预测预警技术等方面的相关进展和成果，提出当前存在的主要问题：农业气象灾害的基础性研究仍然十分薄弱, 农业气象灾害指标对致灾因子的概括性尚不足, 农业气象灾害监测的精细化程度有待进一步提高, 临近预警技术缺乏, 气候变化背景下农业气象灾害的新规律揭示不够。该文同时指出未来应加强农业气象灾害综合指标的研究, 强化农业气象灾害的预测预报研究, 构建农业气象灾害实时预警技术体系, 构建农业气象灾害立体、动态监测体系, 关注气候变化背景下农业气象灾害风险变化评估研究, 加强气象或气候预测信息在农业气象灾害预测中的应用技术研究。
农业气象灾害的监测预测是灾害评估和防控的基础和前提, 因此，农业气象灾害的监测预测研究长期以来一直是农业气象研究工作的重点领域。该文系统回顾了我国农业气象灾害的指标、监测技术和预测预警技术等方面的相关进展和成果，提出当前存在的主要问题：农业气象灾害的基础性研究仍然十分薄弱, 农业气象灾害指标对致灾因子的概括性尚不足, 农业气象灾害监测的精细化程度有待进一步提高, 临近预警技术缺乏, 气候变化背景下农业气象灾害的新规律揭示不够。该文同时指出未来应加强农业气象灾害综合指标的研究, 强化农业气象灾害的预测预报研究, 构建农业气象灾害实时预警技术体系, 构建农业气象灾害立体、动态监测体系, 关注气候变化背景下农业气象灾害风险变化评估研究, 加强气象或气候预测信息在农业气象灾害预测中的应用技术研究。
摘要：
该文回顾了中国气象局全球中期数值天气预报系统GRAPES_GFS的研发历程，重点介绍了近年来在GRAPES_GFS研发过程中的重要进展，概要阐述了这些进展对GRAPES_GFS业务：化的贡献。动力框架方面的改进主要包括位温垂直平流的算法、极区滤波方案、标量平流方案、垂直速度衰减（damping）算法、提高模式分辨率等，改善了模式框架的稳定性、计算精度以及质量守恒性。物理过程方面的改进主要包括RRTMG辐射方案、CoLM陆面过程方案、积云对流、边界层过程、双参数云物理方案，以及物理过程的调用计算等，全面提升了模式物理过程的预报能力。全球三维变分同化方面，研发了模式空间三维变分（3DVar）系统、资料质量控制和偏差订正技术、卫星资料同化方面的相关技术等。同时，对目前GRAPES_GFS2.0的预报能力进行了评估，总体来说，该系统各项预报指标全面超越GRAPES_GFS1.0，与T639相比等压面要素预报在对流层也有明显优势，降水、2 m温度等预报也优势明显。
该文回顾了中国气象局全球中期数值天气预报系统GRAPES_GFS的研发历程，重点介绍了近年来在GRAPES_GFS研发过程中的重要进展，概要阐述了这些进展对GRAPES_GFS业务：化的贡献。动力框架方面的改进主要包括位温垂直平流的算法、极区滤波方案、标量平流方案、垂直速度衰减（damping）算法、提高模式分辨率等，改善了模式框架的稳定性、计算精度以及质量守恒性。物理过程方面的改进主要包括RRTMG辐射方案、CoLM陆面过程方案、积云对流、边界层过程、双参数云物理方案，以及物理过程的调用计算等，全面提升了模式物理过程的预报能力。全球三维变分同化方面，研发了模式空间三维变分（3DVar）系统、资料质量控制和偏差订正技术、卫星资料同化方面的相关技术等。同时，对目前GRAPES_GFS2.0的预报能力进行了评估，总体来说，该系统各项预报指标全面超越GRAPES_GFS1.0，与T639相比等压面要素预报在对流层也有明显优势，降水、2 m温度等预报也优势明显。
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。
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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