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“22·12”郑州大雾天气成因分析
1
作者 胡孟然 孔海江 +3 位作者 韩铮铮 田力 齐伊玲 元保军 《气象》 北大核心 2025年第7期865-875,共11页
2022年12月28日郑新黄河大桥因大雾发生多起车辆相撞的交通事故。利用ERA5再分析资料和地面观测数据,采用扰动法对此次大雾天气进行诊断分析,发现该大雾天气具有局地突发性强、能见度低、夜间降温明显的特点;大雾造成的低能见度,以及高... 2022年12月28日郑新黄河大桥因大雾发生多起车辆相撞的交通事故。利用ERA5再分析资料和地面观测数据,采用扰动法对此次大雾天气进行诊断分析,发现该大雾天气具有局地突发性强、能见度低、夜间降温明显的特点;大雾造成的低能见度,以及高湿和低温导致的桥面结冰湿滑,是造成车辆追尾事故的气象原因。天气形势稳定,低层弱冷空气与西南暖脊为雾区输送暖湿气流,环流形势有利于雾的生成。郑新黄河大桥附近水汽通量大,有弱的水汽辐合,存在浅薄的逆温层,辐射冷却作用强,为辐射雾的发生和持续提供了有利的动力、水汽和热力条件。风速、相对湿度、气温、比湿的扰动信号与相应的全场信号相比,可以更好地反映大雾的可预报信号,多扰动因子综合分析可得出雾的消散时间。 展开更多
关键词 辐射雾 天气分析 扰动 可预报信号
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基于机器学习方法的河南省城市夏季臭氧预报研究
2
作者 杨盛凯 曹乐 +6 位作者 卢西畅 张彤 孔海江 王梦珂 朱晓淳 高萌萌 赵天良 《环境科学研究》 北大核心 2025年第4期808-820,共13页
臭氧(O_(3))是目前影响我国城市地区空气质量的主要污染物。作为全国重要的综合交通枢纽和人流物流信息流中心,河南省非常有必要持续提高环境空气O_(3)的预报准确性。为进一步提升河南省多城市O_(3)污染的预报准确率,优化其预报时长和效... 臭氧(O_(3))是目前影响我国城市地区空气质量的主要污染物。作为全国重要的综合交通枢纽和人流物流信息流中心,河南省非常有必要持续提高环境空气O_(3)的预报准确性。为进一步提升河南省多城市O_(3)污染的预报准确率,优化其预报时长和效果,该研究基于机器学习方法,利用2017−2021年地面实测污染物数据和逐6 h GFS(Global Forecast System)气象场预报数据,对河南省9个城市(郑州、开封、洛阳、平顶山、安阳、焦作、三门峡、信阳、周口)训练O_(3)浓度预报模型,对2023年夏季(6月、7月)O_(3)浓度进行每日迭代7 d的预报,并定量评估模型预报效果。结果表明:①训练的O_(3)预报模型对河南省9个城市未来7 d O_(3)逐小时浓度的预报效果较好,与观测值的相关系数(r)最高可达0.91。郑州市提前1、2、3 d的O_(3)浓度日最大8 h平均值(O_(3)MDA8)预报值与观测值的r分别达到0.85、0.84、0.84,较现有研究具有更优的预报效果。②模型对9个城市O_(3)的预报表现有所差异,对河南省两个边界城市(信阳市和三门峡市)的预报效果较好,其提前6 d的O_(3)MDA8浓度预报值的均方根误差(RMSE)保持在27μg/m3左右,平均相对误差(MRB)保持在18%左右;但对于在夏季O_(3)浓度受省外传输和偏南风影响较大的安阳市,则预报效果较差。③模型提前1~3 d的预报效果较好,提前4~7 d的预报效果变差;且模型对每日14时O_(3)小时浓度(即13:00−14:00平均浓度)的预报效果较O_(3)MDA8差。④O_(3)MDA8处于0~100、100~160、160~215、215~265μg/m3时,模型提前1 d预报的MRB分别为21.65%、13.63%、9.63%、12.81%,具有较高的精确度。研究显示,基于大气主要污染物同步迭代的机器学习预报方法可为河南省各城市提供未来7 d及时且准确的O_(3)预报,实现区域性O_(3)污染事件的及时预报预警。对于预报效果较差的城市,期望未来通过增加其他O_(3)前体物数据、使用更高时空分辨率的气象预报数据、更深入地综合气象特征以改进模型,进一步提高预报精度。 展开更多
关键词 臭氧(O_(3)) 机器学习 XGBRegressor 河南省 小时浓度预报
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基于无人机遥感的小麦倒伏监测及灾损评估
3
作者 贺付伟 《山西农业科学》 2025年第3期143-150,共8页
小麦倒伏不仅通过影响光合作用造成小麦产量和品质的降低,还影响后期机收作业。为了准确及时地确定小麦倒伏区域和灾损情况,基于田间小麦倒伏试验和无人机遥感监测影像,构建了小麦抽穗期、开花期和灌浆期多生长阶段的倒伏数据,分析了不... 小麦倒伏不仅通过影响光合作用造成小麦产量和品质的降低,还影响后期机收作业。为了准确及时地确定小麦倒伏区域和灾损情况,基于田间小麦倒伏试验和无人机遥感监测影像,构建了小麦抽穗期、开花期和灌浆期多生长阶段的倒伏数据,分析了不同生育时期和不同程度倒伏小麦的光谱特点和灾损情况,并进行了灾损与光谱特征的相关性分析。结果显示,与正常小麦相比,轻度倒伏后,小麦蓝、绿、红、红边和近红外波段反射率分别增加41%、38%、33%、34%和23%;重度倒伏后,小麦蓝、绿、红、红边和近红外波段反射率分别增加了96%、91%、84%、88%和59%。正常小麦从抽穗期到灌浆期,蓝、绿、红、红边、近红外波段反射率和植被指数GNDVI、NLI、DVI呈现先升高后降低的趋势,植被指数NDVI、NDRE、LCI、OSAVI呈现逐渐降低的趋势;而倒伏小麦,从抽穗期到灌浆期,蓝、绿、红、红边、近红外波段反射率呈现先降低后升高的趋势,植被指数NDVI、OSAVI、NLI和DVI呈现逐渐降低的趋势,植被指数GNDVI、NDRE和LCI呈现先升高后降低的趋势。抽穗期轻度和重度倒伏造成的小麦产量分别减少2.4%和5.4%;开花期轻度和重度倒伏造成小麦产量分别减少3.5%和8.4%;灌浆期轻度和重度倒伏造成小麦产量分别减少5.9%和12.5%。进一步分析发现,各个生育时期轻度和重度倒伏造成的小麦减产主要是由千粒质量和穗粒数下降造成的。倒伏小麦产量差值与倒伏图像光谱特征相关关系的显著程度由强到弱依次为灌浆期>开花期>抽穗期。倒伏小麦产量灾损监测模型的敏感光谱特征包括开花期和灌浆期蓝、绿、红波段光谱反射率差值,开花期植被指数NDVI、GNDVI差值,灌浆期红边、近红外波段光谱反射率差值与植被指数NDRE、LCI、NLI、DVI差值。 展开更多
关键词 小麦倒伏 灾损 无人机遥感 植被指数 减产 生育时期
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河南典型区光热因子变化对玉米、大豆产量的影响
4
作者 普雪可 李晓珍 宋素蕊 《上海农业学报》 2025年第3期30-41,共12页
以河南典型区安阳市玉米、大豆作物为研究对象,分析2002—2014年夏季玉米、大豆初始生长期(S1)、快速发育期(S2)、生育中期(S3)、成熟期(S4)等阶段水热变化对其产量的影响,以期为河南粮油扩种及大豆玉米带状复合种植技术推广提供支持。... 以河南典型区安阳市玉米、大豆作物为研究对象,分析2002—2014年夏季玉米、大豆初始生长期(S1)、快速发育期(S2)、生育中期(S3)、成熟期(S4)等阶段水热变化对其产量的影响,以期为河南粮油扩种及大豆玉米带状复合种植技术推广提供支持。结果表明:玉米、大豆需水量随生育期推进呈现低-高-低的变化趋势,需水量高值区域集中于主城区,低值区域集中于西部丘陵区。S1和S3阶段作物均处于水分亏缺状态,玉米水分亏缺指数分别为-0.45和-1.45,大豆分别为-0.11和-0.16;在S1阶段,玉米、大豆高温持续日有逐渐后移趋势,且大豆后移趋势更为显著;在S2阶段,高温积温显著高于其他生育期,玉米、大豆分别为32.9 d·℃和70.3 d·℃。产量变异系数表现为大豆(22.1%)>玉米(6.5%),区域间玉米产量变异系数以西部丘陵区林州市最高,大豆以东部平原区黄县最高;玉米气象产量为0.019 kg/hm2,而大豆则为-0.204 kg/hm2,这表明气象因子对部分年份大豆产量形成存在负效应;产量年型划分中,玉米产量均为正常年份表现,大豆歉收年份为1~3个;多元线性回归分析中,玉米、大豆高温积温及大豆需水量的回归系数均为负值。河南典型区夏玉米、大豆生育期内气象水热因子变化存在明显的时空异质性,尤其在气候变化背景下,高温天气存在从生育前期向中后期转移的趋势,使得对水热具有高敏感性的大豆作物年际产量变幅较大,甚至减产。建议在技术推广过程中结合区域环境,采取调整播期、选用耐高温及生育期相近的品种,同时在作物生育关键期加强田间管理等措施,调节水热资源分配,以达到稳产增效的目的。 展开更多
关键词 玉米 大豆 生育阶段 光热因子 气象产量
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基于SVM和RF方法的安阳雾预报研究
5
作者 胡航菲 《农业灾害研究》 2023年第7期148-150,共3页
利用常规观测资料,采用统计分析方法得到雾天气时各气象要素指标,然后基于SVM和RF方法建立安阳雾预报模型,并检验分析。结果表明:相对湿度越大,越易出现低能见度;出现雾时气温主要分布在-3~3℃,温度露点差在0~3℃,风速大部在0~3 m/s,风... 利用常规观测资料,采用统计分析方法得到雾天气时各气象要素指标,然后基于SVM和RF方法建立安阳雾预报模型,并检验分析。结果表明:相对湿度越大,越易出现低能见度;出现雾时气温主要分布在-3~3℃,温度露点差在0~3℃,风速大部在0~3 m/s,风向主要为偏南风、西南风,且以偏南风为主;SVM和RF 2种方法对雾分级预报效果总体一般,相对来说RF效果较好,综合采用RF方法对雾进行分级预报。 展开更多
关键词 气象要素 SVM方法 RF方法 雾
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四川盆地一次暴雨过程中的穿透性对流形成机理分析 被引量：9
6
作者 赖子洋 周玉淑 +1 位作者 葛旭阳 邓国 《大气科学》 CSCD 北大核心 2024年第2期755-772,共18页
2019年8月18~22日,高原东侧到四川盆地西部发生的一次暴雨过程,其与穿透性对流的发生发展密切相关。为揭示此次穿透性对流的形成机理和过程,本文利用欧洲中心再分析资料ERA5以及高分辨数值模式(WRF)的模拟结果进行了分析。结果表明,此... 2019年8月18~22日,高原东侧到四川盆地西部发生的一次暴雨过程,其与穿透性对流的发生发展密切相关。为揭示此次穿透性对流的形成机理和过程,本文利用欧洲中心再分析资料ERA5以及高分辨数值模式(WRF)的模拟结果进行了分析。结果表明,此次穿透性对流过程发生在中国沿海地区大范围对流层顶折叠导致盆地以东的上空出现平流层位涡(PV)下传的特殊天气背景下。穿透性对流的形成主要分为三个阶段:(1)中低层对流的触发。由于大陆高压西伸,四川盆地附近气压梯度加强引起低空急流发展,在其左侧产生气旋性切变,同时引起与高原东南侧大地形正交的抬升气流分量增强。地形动力抬升叠加气流辐合抬升在不稳定层结下触发对流。(2)对流层高层上升运动发展。这主要与湍流扩散导致的平流层持续下传的PV气团在非绝热加热作用下的发展有关。盆地西侧对流发展引起的非绝热加热作用导致高层净增温垂直梯度增强,进而导致了高层局地正PV的加强。高层东风气流背景下,正PV异常的右侧为上升运动,使得300 hPa以上至下平流层上升运动的发展增强。(3)盆地附近的高中低层上升运动垂直耦合叠加,形成穿透性对流。中尺度对流系统层状模态的发展以及干燥环境下水汽的蒸发冷却导致300 hPa至600 hPa出现下沉运动。下沉运动造成的局地干冷侵入,既加强了上空“下湿上干”的不稳定层结,也加强了中低层的气流辐合,导致原中层300~600 hPa附近的下沉运动转为上升运动。低层由于正涡度倾斜发展,上升运动得以维持。由此,四川盆地上空的上升运动出现整层的垂直叠加耦合,表现为从对流层低层到平流层底的一致性上升运动,穿透性对流形成,导致后期降水增强。 展开更多
关键词 四川盆地 穿透性对流 位涡思想 非绝热加热 暴雨
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基于Delft3D的大辽河水动力水质数值模拟 被引量：4
7
作者 杜甫 闫晓惠 陈小强 《水电能源科学》 北大核心 2024年第1期32-35,161,共5页
近年来,大辽河流域工业化发展迅速,带来了一系列水质恶化问题。因此,通过实测大辽河水文和水质数据,基于Delft3D建立大辽河二维水动力模型,对其进行水位和水温验证,计算值与实测值基本吻合;在水动力模型的基础上建立水质模型,对其进行NH... 近年来,大辽河流域工业化发展迅速,带来了一系列水质恶化问题。因此,通过实测大辽河水文和水质数据,基于Delft3D建立大辽河二维水动力模型,对其进行水位和水温验证,计算值与实测值基本吻合;在水动力模型的基础上建立水质模型,对其进行NH^(+)_(4)-N(氨氮)和DO(溶解氧)验证,计算结果基本能够反映真实水质变化趋势。通过验证后的水动力水质耦合模型分析大辽河水动力水质输移特征。结果表明,大辽河具有明显的半日潮特征,河口处的流速低于内陆河道的流速;NH^(+)_(4)-N浓度年际分布较为均匀,DO浓度夏季较低,冬季较高;涨潮时,河口处NH^(+)_(4)-N浓度降低,落潮时河口处NH^(+)_(4)-N浓度升高;汛期排放的污染物浓度峰值高于枯水期的值,峰现时间也早于枯水期,在枯水期,污染物更容易在河口处滞留;整合排污口和减排两种方式均能降低河道内污染物浓度,靠近河道上游整合排污口方式优于减排方式,靠近河口减排方式略优于整合排污口。研究成果可为大辽河水质管理提供参考。 展开更多
关键词 大辽河 Delft3D 二维水动力模型 水质模型
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2021年7月17—23日河南极端暴雨天气过程分析及对交通安全的影响
8
作者 曾培培 《农业灾害研究》 2024年第5期200-202,共3页
利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料等相关气象资料分析了2021年7月17—23日河南极端暴雨天气过程,并阐述了该次暴雨天气对交通安全的影响。结果表明:此次河南极端暴雨天气主要影响系统包括台风“烟花”、副热带高压、大陆高压、低... 利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料等相关气象资料分析了2021年7月17—23日河南极端暴雨天气过程,并阐述了该次暴雨天气对交通安全的影响。结果表明:此次河南极端暴雨天气主要影响系统包括台风“烟花”、副热带高压、大陆高压、低涡和切变线的影响。此次河南暴雨天气降水强度大、影响范围广,给当地交通安全造成不良影响,导致河南省会郑州地铁全线停运、航班取消、高速公路被禁行、高铁列车被迫折返。 展开更多
关键词 极端暴雨 环流形势 不稳定能量 交通安全
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辐射对高原涡形成和发展影响的模拟研究 被引量：3
9
作者 邓中仁 葛旭阳 +1 位作者 姚秀萍 陈明诚 《大气科学》 CSCD 北大核心 2022年第3期541-556,共16页
已有研究表明辐射对热带气旋发生发展具有明显调制作用,高原涡与热带气旋有类似的暖心低压结构,辐射在高原涡发生发展过程中的作用也值得探讨。本文利用ERA-Interim再分析资料,通过中尺度数值模式WRF-ARW研究了辐射日变化对高原涡个例... 已有研究表明辐射对热带气旋发生发展具有明显调制作用,高原涡与热带气旋有类似的暖心低压结构,辐射在高原涡发生发展过程中的作用也值得探讨。本文利用ERA-Interim再分析资料,通过中尺度数值模式WRF-ARW研究了辐射日变化对高原涡个例发展的影响机制。模拟结果表明,太阳短波辐射对高原涡的发生发展具有明显的调制作用。控制试验(CTL;即保留太阳辐射日变化)较好的再现了高原涡的发展过程。在去掉短波辐射过程的夜间试验(All_night)中,前期高原涡发展速度较快。而在白天(All_day)试验中,短波辐射过程抑制了高原涡的发展。诊断分析表明,夜间长波辐射冷却加强对流层温度递减率,减弱大气静力稳定度;同时,大气温度的降低使得夜间相对湿度增大,有利于对流层低层出现位势不稳定,进而促使高原涡的形成和发展。反之,太阳短波辐射有利于对流层高层增温,加强大气静力稳定度,从而抑制对流活动发展。夜间低层辐合更为强盛,有利于上升运动的加强并诱发高原涡形成;非平衡项结果显示,在高原涡环流中心区域存在正值区,而低涡四周为明显的负值区。从动力学和热力学特征来看,高原涡的发展与热带气旋具有一定的相似性。 展开更多
关键词 太阳短波辐射 日变化 高原涡 动力和热力学特征
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河南“21·7”特大暴雨常规与扰动天气形势分析 被引量：3
10
作者 钱维宏 孔海江 +2 位作者 赵培娟 任静静 张银意 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期4208-4224,共17页
2021年7月19—21日,河南省中北部的特大暴雨造成了内涝和重大的生命财产损失,其中以省会郑州市的灾害最为严重.极值日雨量分布从西南的鲁山400.6 mm到郑州659.7 mm和东北部的鹤壁777.5 mm,跨度约为300 km,其中20日16—17时的郑州最大小... 2021年7月19—21日,河南省中北部的特大暴雨造成了内涝和重大的生命财产损失,其中以省会郑州市的灾害最为严重.极值日雨量分布从西南的鲁山400.6 mm到郑州659.7 mm和东北部的鹤壁777.5 mm,跨度约为300 km,其中20日16—17时的郑州最大小时降水量达到201.9 mm.科学认识和提前预报产生特大暴雨的天气系统是减少生命财产损失的前提.本文利用我国气象业务平台上的大气观测实况和数值模式产品做常规与扰动天气形势分析,结果发现:(1)与强降水对应的稳定云团属于西北太平洋副高异常偏北与内陆高压连通后形成在南侧的对流层中下部东风波中尺度扰动低压系统;(2)最强降水的20日,华南沿海台风“查帕卡”、西北太平洋台风“烟花”与郑州附近强上升气流的扰动中低压构成了相互牵制的3个强降水系统;(3)扰动分析比常规天气图上的风和比湿形势更能有效地确定极端降水的位置,欧洲中期天气预报中心(ECMWF)模式产品中的风扰动、比湿扰动和湿涡度扰动对极端降水预报有明确的指示意义,认识模式产品的准确性和稳定性是未来提高特大暴雨预报技巧的基础. 展开更多
关键词 扰动天气分析 常规天气分析 复盘分析 特大暴雨 河南中北部
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