近58年来中国负积温时空演变特征

基于1961-2018年中国545个气象站点数据,采用多种数理统计方法,从气候态特征、年代距平、变化趋势和波动特征角度,诊断中国负积温的时空演变特征,并对1990年前后负积温的变化进行了对比分析。结果表明:①1961-2018年中国年均负积温具有纬向和垂直地带性规律,其随纬度和海拔的增加而增大。中国多数地区的负积温在1991-2018年相比1961-1990年偏少。②在年代距平上,1960和1970年代的中国负积温以负距平为主,1980和1990年代是负积温的快速变化期,2000和2010年代的负积温则以正距平为主。中国负积温的年代距平演变特征表明负积温在减少,这与中国气候变暖相一致。③1961-2018年中国负积温绝对数量随着纬度和海拔的增加而增加。其中华南南部和云南南部地区的负积温绝对数量增加趋势较大,而青藏高原、内蒙古中部和东北地区负积温绝对数量减少趋势较大。1990年前后青藏高原负积温绝对数量趋势减小,东北、内蒙古、新疆等地则趋势增大。④1961-2018年中国负积温在华南南部沿海地区和云南西南等地波动最小,在华南南部以北至黄河中下游以南之间地区波动最大。1990年前后波动差异变化较大的地区主要集中在青海、新疆和西藏相邻地区、四川中部和东部、华南南部沿海地区以北至长江以南地区。     

中国灾害性冰冻天气日数气候演变空间分异特征（1961-2016年）

基于《中国冰冻数据集（V1.0）》,采用1961-2016年中国545个气象站点的结霜、雾凇、雨凇和结冰四种灾害性冰冻天气日数数据,从气候态特征、年代距平变化、变化趋势和波动特征四个方面,诊断了中国冰冻天气日数时空演变特征。结果表明:①中国四种灾害性冰冻天气日数在1961-2016年具有各自典型的区域性和次区域性空间分异特征。高纬度或高海拔地区是中国灾害性冰冻天气较多发生的地区。结霜和结冰事件在分布范围和发生频率上明显高于雾凇和雨凇事件。②中国四种灾害性冰冻天气日数距平具有明显的年代变化特征。中国北方的结霜和结冰日数在1960和1970年代以负距平为主,而在1980、1990、2000和2010年代逐渐演变为正距平为主;中国北方的雾凇日数和中东部的雨凇日数在1960、1970和1980年代以正距平为主,而在1990、2000和2010年代以负距平为主。③1961-2016年中国四种灾害性冰冻天气日数变化趋势空间分异不尽一致。结霜、雾凇和结冰日数在高海拔和高纬度地区增减趋势较大。其中结霜日数在北方以增加趋势为主;雾凇日数则在东北、西北和内蒙古等地区以减少趋势为主;雨凇日数在中国中东部以减少趋势为主;结冰日数在西藏、黄土高原、华北平原等地以增加趋势为主。④1961-2016年中国结霜和结冰日数波动特征呈南高北低的空间分异格局。雾凇日数在华南南部和云南西部波动最大,在长江以南至华南北部、青藏高原、四川东部、湖北西部等地波动最小。雨凇日数在西南地区波动小,而在北方、东北和东南沿海地区波动大。     

1961—2018年中国极端最高地温的月际时空动态与变异研究

基于1961—2018年中国545个气象观测站点的0 cm极端最高地温,采用多种数理统计方法,诊断了近58 a来中国不同月份极端最高地温的时空演变特征。结果表明:(1)1961—2018年中国不同月份极端最高地温具有纬度地带性,呈现南低、北高的空间分异特征,且多数月份的极端最高地温空间格局具有相似性。2—11月份的极端最高地温在1990年后相比之前以偏大为主,而1月和12月份则以偏小为主。(2)1961—2018年中国多数月份、多数地区的极端最高地温以增加趋势为主,并呈现次区域分异特征,且3—5月份的增加趋势面积最大,12月份和1—2月份的减少趋势面积最大。中国多数地区多数月份的极端最高地温在1991—2018年的变化趋势明显大于1961—1990年。(3)中国极端最高地温的波动特征在1961—2018年具有南低、北高的空间分异特征,且4—10月份波动较大,1—3月份和11—12月份波动较小。1990年前后中国极端最高地温波动差异较大的地方主要集中在1—2月份和12月份的高纬度地区。     

武汉阳逻长江公路大桥设计风速值的研究

利用武汉市气象站1961～1999年的风的基本资料，分析了桥位周边平均风速、最大风速、大风日数、最多风向及频率、各风向平均风速及频率、历年的极值风速及大风危害等风的基本特征；建立了武汉市气象站1961～1995年的逐年最大风速序列(其中1989～1995年的逐年最大风速，通过与未受城市化影响的黄陂气象站的比较而进行了合理的订正)。根据建筑设计规范采用极值I型曲线，并用两种参数估计方案。推算出武汉市气象站不同重现期(100，50，30a)10m高处10min平均年最大风速(基本风速)分别为19．4m／s，18．4m／s和17．8m／s。采用比值法求出，从气象站到大桥江边最大风速的增大系数为1．54，从而得到桥位区不同重现期(100，50，30a)10m高处10min平均年最大风速(设计风速)分别为29．9m／s、28．3m／s和27．4m／s。最后分析了大风在146m高度内的变化特征，并采用指数和对数法将设计风速外推到200m以下每10m高度层，可供设计、施工及将来维护参考。     

福建沿海大风状态下不同历时风速的关系

为全面了解福建沿海地区不同地形条件、大风状态下不同历时风速的关系,为结构工程设计风速提供依据,以福建沿海地区107个区域自动气象站2008-2011年4 a的逐日逐时2 min平均风速、10 min平均风速、最大风速、极大风速为样本,分析了大风状态下(风速≥17.2 m/s),不同地形条件下(海上、海岛、近海、偏内陆)4种时距风速的关系,并研究了其在热带气旋影响期的关系,最终给出了3种时距风速比值订正系数的建议值,即阵风系数从海上-海岛-近海-偏内陆依次建议取值1.2,1.4,1.5,1.7;极大风速与2 min平均风速比值,由海上至内陆依次为1.4,1.5,1.7,2.0;2 min平均风速与同步的10分钟平均风速比值,从海上至内陆相差不大,比值均在1.0左右。     

华北农牧交错带极端高温时空分布特征

利用华北农牧交错带及其附近32个气象站点1961-2012年的逐日最高地面气温资料,采用去趋势波动分析法确定了极端高温事件的阈值,分析了华北农牧交错带极端高温日数和极端高温日平均最高气温的时空动态变化特征。结果表明:52a来,华北农牧交错带极端高温主要集中于5-8月,年均极端高温日数为1 d,极端高温日平均最高气温为36.9℃,两者分别从20世纪80和90年代由负距平转为正距平,均存在25~30 a的显著振荡周期;极端高温在空间分布上具有海拔依赖性,极端高温日数有显著的代际变化特征,并以20世纪90年代为界呈现两种不同的分布形态,极端高温日平均最高气温分布相对稳定;21世纪最初的12 a,华北农牧交错带各站点极端高温日数、极端高温日平均最高气温均呈增大的趋势。     

黑龙江省玉米生长期冷害与干旱混合发生对产量的影响

基于1981-2016年黑龙江省玉米农业气象观测站资料,利用国家气象行业标准中≥10℃积温距平、水分亏缺指数(K_(CWDI))指标分别判识玉米出苗-抽雄期冷害、干旱,规定同一站点同一年份内冷害、干旱均有发生为2种灾害混合发生,分析其时空分布特征,以逐步回归方法构建积温距平、K_(CWDI)与玉米单产的关系,并探讨2种灾害混发逆境对玉米产量的影响。结果表明:1981-2016年间,研究区玉米出苗-抽雄期≥10℃积温距平对气候变暖具有明显响应,呈显著增加趋势(P0.01),空间上呈北低南高特征;K_(CWDI)随时间呈波动式下降变化(P0.05),空间上表征为西多东少趋势,较好反映研究区水分资源配置特征;在分析期内,各站玉米出苗-抽雄期冷害、干旱混合发生年数为2～12年,研究区累计发生94年,两种灾害混合发生随时间呈减少趋势,1990年代中期以前密集发生,之后发生频率下降,空间上,两种灾害混合发生表现为由西至东减少趋势,松嫩平原西部为频发区;玉米出苗-抽雄期≥10℃积温距平、K_(CWDI)与玉米单产存在显著或极显著的相关关系(P0.05或P0.01),≥10℃积温距平下降、K_(CWDI)增大,玉米产量呈下降趋势;玉米出苗-抽雄期冷害与干旱混发逆境对玉米产量以负效应影响为主。     

黑龙江省玉米干旱与低温冷害复合发生的温水特征及产量分析

利用1981—2018年黑龙江省玉米农业气象观测站资料,基于国家气象行业标准中水分亏缺指数、≥10℃积温距平指标判识玉米出苗—乳熟期干旱、低温冷害,规定同一站同1年内干旱和低温冷害均有发生为两种灾害复合发生,以数理统计、对比分析方法分析其温水特征及玉米相对产量变化率。研究结果表明：1981—2018年间,研究区玉米出苗-乳熟期干旱和低温冷害复合发生累计110站年,各站发生3～11年,时间上呈减少趋势,1980年代为高发期,1990年代中期以后发生减少,空间上呈西多东少态势,松嫩平原西南部为多发区;玉米出苗-乳熟期干旱和低温冷害复合发生期间的温水特征总体表现为日均温非持续偏低,而呈波动-间隔式偏低,64站年发育期内50%以上时间的日均温较常年偏低,平均低温日数为54.0 d,未出现有效降水量的日数平均多达73.2 d,有效降水量大于0 mm的日数平均仅16.0 d,有效降水量少,88站年不足300 mm,大雨以上等级有效降水频次少,平均仅2.1 d;研究区93.3%站点玉米出苗-乳熟期发生干旱和低温冷害复合灾害年份与未发生复合灾害年份相比,玉米相对产量变化率均为负值,一定程度上表明干旱和...     

1960年以来山西秋季连阴雨的气候特征分析

利用山西省66个测站1960-2009年秋季(9-11)月的逐日降水量,采用线性倾向估计、累积距平法、EOF及Morlct小波分析方法,系统地分析了山西秋季连阴雨的变化趋势和时空结构特征,建立了秋季连阴雨强度指数模型。结果表明:山西秋季年际区域性连阴雨次数和阴雨日数呈明显的线性减少趋势,过程雨量呈波动上升趋势,连阴雨次数的累积距平表现为"三升两降"型变化;山西秋季连阴雨的年际和年代际变化特征明显,1960-1970年代中期,有5~6年的周期变化,1990年代后期有2年的周期变化特征,年代际变化呈"波动状"变化规律;全省秋季连阴雨从南到北呈递减分布,除北部的天镇、山阴、繁峙等呈增加趋势外,各代表站表现为一致的减少趋势,南部、东南部及五台山为连阴雨多发区,大同盆地、忻州盆地、太原盆地为少发区;山西秋季连阴雨存在2~3年、8年左右的显著振荡周期。1970年代中期到1980年代中期,8年左右振荡周期的振幅最大,能量最强,是周期振荡最强的阶段。     

河北霾分布与地形和风速关系分析

使用河北省81个气象台站的常规观测霾资料,对1961-2008年霾出现的年平均日数分布特征和年代际变化进行了统计分析.发现河北霾出现频数分布与地形具有密切联系.山麓地区霾平均出现频数显著高于其两侧的平原和山地,山间盆地霾频数显著高于周边地区.对其原因进行了分析,发现霾出现频数与当地年平均风速和大气污染程度有关.这些结果对于了解河北霾的出现规律及其防治具有积极意义,可供该省某些工厂企业的选址、政府部门的大气环境治理决策参考.     

中国大陆地区年最大平均风速的概率密度函数

根据中国大陆地区1951-2002年的实测风速数据资料，采用密度演化方法进行了各站点年最大平均风速的概率密度函数估计，给出了大陆地区年最大平均风速均值和标准差的等值线分布图。与常用的基于拟合优度检验的概率密度函数估计和统计量分析不同，所提方法不需要进行先验分布类型的假定，可以通过直接计算给出与基本数据经验分布函数符合得较好的概率密度函数与概率分布函数。对比研究表明，该方法给出的统计结果是可信的，具有工程实用参考价值。     

新疆拟建铁路沿线雪风灾分区和致灾性分析

对1990-2000年新疆铁路沿线地区220个大风灾害日和2000-2010年300个大(暴)雪日灾情进行了分析,以1961-2008年年均冬季最大雪深、1961-2010年年均最大风速和致灾性大风日数及承灾体脆弱性作为铁路沿线雪风灾评价指标,基于GIS空间分析对拟建铁路沿线地区的雪风灾进行了区域划分和致灾性定量分析。结果表明:①冬春季是铁路沿线雪灾高发季。拟建铁路阿勒泰-富蕴段、塔城-额敏段为重雪灾区。在铁路弯道设计、防风墙建设方面应进行严格科学论证,作好积雪防护。②大风致灾事件多发生在4-6月。拟建铁路吐鲁番境内柴窝铺-了墩段位于大风高值区,年均大风日60 d以上,哈密-若羌段40 d左右,塔什库尔干-阿克陶段25 d左右。建议在大风地区修建"挡风墙"并修建防护林带和保护铁路沿线现有稀疏植被。     

沙尘暴发生过程中的风速和土壤湿度变化

利用内蒙古中西部二连浩特、乌拉特中旗和乌海等3个地区2001—2004年的6小时风速风向观测资料和每小时的土壤湿度观测资料，以及同期的沙尘暴观测数据，统计研究了在沙尘暴发生季节，沙尘暴发生过程中风速与土壤湿度的关系和变化特征。结果表明，内蒙古中西部沙尘暴主要发生在春季，在这个季节，沙尘暴的发生主要受西风影响，沙尘暴发生过程中的风速达到最大，沙尘暴发生前和发生后风速变化较大，统计样本中的最大变幅达12m／s；统计样本中土壤湿度在沙尘暴发生前达到最小值，在沙尘暴发生过程中和发生后则没有明显的规律性的变化。土壤湿度是制约沙尘暴发生的较为重要的下垫面要素之一。     

台风湍流积分尺度与脉动风速谱——基于实测数据的分析

基于4个台风过程中的长时间序列风速、风方向观测数据，分析研究了近地台风的湍流积分尺度和脉动风速谱等脉动特性。介绍了湍流积分尺度的几种常见的计算方法，基于实测台风数据，分析研究了台风过程中湍流积分尺度的变化以及不同计算方法的稳定性。根据实测数据计算了纵向脉动风速谱，并与Von-Karman谱、Davenport谱、Simiu谱和Harris谱等经验谱进行了比较，给出了最适合描述台风纵向脉动风速谱的经验谱。还计算了横向脉动风速功率谱，并与基于各向同性湍流理论推导出的水平横向脉动风速谱进行了对比。     

超大跨度渡槽脉动风频率特性分析

贵州龙场渡槽是我国目前最大的拱跨渡槽,其脉动风频率特性分析对设计工作具有极其重要的指导作用。计算了龙场渡槽在有水、无水工况下的前20阶自振频率,分析了相应的振型;采用极值Ⅰ型概率分布函数,计算得到龙场渡槽所在地的50年一遇最大设计风速为17.6m/s;针对1986～2010年间的3次强风风速和50年一遇最大设计风速,计算了龙场渡槽所在地典型高程处的脉动风功率谱密度。研究表明:在同一高度,随着年平均最大风速的增加,功率谱密度最大值逐渐增大,其对应的频率也在增大;对于同一风速,随着高度的增加,功率谱密度的最大值逐渐增大,其对应的频率也在增大。通过比较龙场渡槽自振频率与脉动风功率谱密度显著值所对应的频率,认为龙场渡槽在上述风速下不会发生共振现象。     

黑龙江省冬季异常暖气候事件判定及其与环流指数的关系

利用1961-2018年黑龙江省61个站冬季逐日平均气温资料,以连续5 d日平均气温正距平超过1倍标准差为标准,对黑龙江省冬季异常暖事件进行了判断,并按照0.3个标准差将其分为一级、二级、三级异常暖气候事件。分析表明黑龙江省在58年间冬季共发生35次异常暖气候事件,累计天数270 d。异常暖气候事件发生有较明显的周期性变化,1961-1986年和2009-2018年为低发期、1987-2008年为高发期。71.4%的异常暖事件发生在1986年后,说明异常暖事件的频繁发生对1980年代中后期该省冬季气温显著升高有直接贡献。1961-2018年该省冬季发生一级、二级、三级异常暖气候事件分别为9次、10次、16次。研究月尺度同期环流指数异常与黑龙江省异常暖气候事件的关系,发现北半球极涡面积异常偏小、极涡强度异常偏强、东亚槽强度异常偏弱和北极涛动异常正位相与异常暖气候事件发生有较好的对应关系,为今后黑龙江省冬季异常暖气候事件的预测提供了可靠参考。     

黄淮海地区干热风灾害致灾因子时空特征分析

黄淮海地区是我国冬小麦主产区,也是干热风灾害危害最重、影响最广的地区,本研究利用黄淮海冬麦主产区81个站点1961-2017年的逐日气象数据和冬小麦生育期资料,分析了该地区小麦成熟期和干热风致灾因子的时空变化特征。在81个测站中,有23个成熟期提前趋势显著或极显著,但大部地区成熟期变化趋势不显著,有63%的站点未通过显著性检验。对干热风致灾因子达标日数和相似系数的分析表明,达到干热风灾害阈值的概率依次为14:00风速>14:00相对湿度>日最高气温,最高气温是形成干热风的主要限制因素,轻干热风的发生最高气温和相对湿度起主要作用,重干热风则是高温胁迫起决定作用,低湿条件使胁迫加重,风速只起辅助作用。揭示了该地区干热风危害总体减轻的气象条件基础,即干热风3要素表现为最高气温略降、14:00相对湿度略增、14:00风速明显减小的特征,3要素均向有利于减轻干热风发生的方向变化,对于冬小麦籽粒灌浆和产量形成是有利的。但灌浆成熟期内最低气温的显著升高,意味着气温日较差减小、小麦夜间呼吸消耗增大,对其干物质积累和产量形成带来潜在不利影响。     

福建沿海输电线路设计风速取值探讨

根据福建省崇武气象台1973~2006年的风速资料,分别采用极值Ⅰ型Gumbel分布、极值Ⅱ型Frechet分布、极值Ⅲ型Weibull分布对该地区的风速进行了统计分析。结果表明,该地区发生强风的概率很大,受台风的影响,年最大风速一般发生在7~10月份,且其风速值随着年代的推后有下降的趋势;经柯尔莫格洛夫拟合优度检验,极值Ⅰ型Gumbel分布是该地区的风速概率分布的最优曲线;极端风速是影响沿海输电线路安全的一个重要因素,可采用差异化的设计方法予以考虑。     

强风环境非平稳风速模型及应用

提出了强风环境非平稳风速分析模型。该模型将风速记录分解为时变平均风和零均值平稳脉动风分量两部分,给出了经验模型法确定时变平均风的步骤并重新定义了风特性参数的计算公式。分别采用非平稳和平稳风速模型进行了1 851小时实测强风资料的风特性参数计算并做了对比分析。结果显示非平稳模型计算得到的紊流强度和积分尺度较平稳模型小,而平均风速及相干函数的衰减系数则相当接近,非平稳模型较平稳模型更适合描述强风特性。