综述

• CMIP6模拟北极近地面10 m风速能力的评估
• 吴昊煜, 胡舒涵, 杜如意, 丁瑞昌, 赵传湖, 黄菲
• 2025 Vol. 44 (4): 833-848.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2024.00105    CSTR:32265.14.gyqx.CN62-1061/P.2024.00105
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• 气候模式模拟北极地区近地面10 m风速能力的提升对预估未来该区域气候变化具有重要作用。选择提供历史试验（1979 -2014年）逐日近地面10 m风速数据模拟结果的32个CMIP6（Coupled Model Intercomparison Project Phase 6）模式， 评估这些模式模拟北极近地面10 m平均风速和6级大风发生概率的能力， 据此挑选出模拟性能优秀（6个）、 中等（12个）和较差（14个）的模式， 使用模拟性能优秀模式的集合平均预估了未来不同排放情景下北极地区近地面10 m平均风速和6级大风发生概率的时空变化特征。结果表明： （1）观测显示北极地区近地面10 m平均风速和6级大风发生概率较大的地方主要在格陵兰海、 挪威海、 巴伦支海以及楚科奇海等海域， 且上述海域在夏、 秋季的平均风速和大风出现概率较小， 冬、 春季较大。（2）历史试验中， CMIP6模式可以较好地模拟出北极地区近地面10 m平均风速和6级大风发生概率的空间分布特征， 北冰洋大西洋扇区的模拟结果最好。模式模拟的近地面10 m平均风速在北极地区普遍偏大10%~20%， 6级大风发生概率普遍偏高2%~4%， 春、 夏季的模拟偏大总体上小于秋、 冬季。（3）优秀组模式模拟的未来21世纪北极地区近地面10 m平均风速和6级大风发生概率变化表现出显著的区域差异， 10 m平均风速在北冰洋中央区和太平洋扇区相较于历史时期普遍增大， 北冰洋大西洋扇区和北冰洋沿岸地区则普遍减小； 6级大风发生概率在北冰洋太平洋扇区增大， 在大西洋扇区则有较为显著的减小。时间变化上， 在高排放情景下风速增大较快， 且秋季增大最快， 冬季、 夏季次之， 春季最慢。未来北极地区风速的概率密度分布情况较历史时期没有明显改变， 不同排放情景下差异不大。

• 珠穆朗玛峰地区地表辐射的变化特征
• 马龙腾飞, 马伟强, 马耀明, 席振华, 何佳男, 马卫垚, 石乐乐
• 2025 Vol. 44 (4): 849-859.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2024.00110    CSTR:32265.14.gyqx.CN62-1061/P.2024.00110
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• 本研究通过对珠穆朗玛峰（以下简称“珠峰”）国家级自然保护区辐射场的全面观测， 揭示了其时空变化规律及其对生态环境和气候的潜在影响。本研究通过建立覆盖高寒灌丛、 高寒湿地和高寒荒漠草原等多种生态环境的气象梯度观测网络， 应用先进的辐射观测设备， 结合数据质量控制和自动化处理流程， 获取了多年连续、 高精度的四分量辐射通量实测数据。结果表明： （1）珠峰站和高寒灌丛站的净辐射通量在年际尺度上呈现年均增加0.7 W·m^-2的趋势； （2）在多年月平均净辐射通量方面， 珠峰站和高寒灌丛站从1月的15 W·m^-2逐步增加， 于8月达到峰值110 W·m^-2后开始回落， 至12月降至14 W·m^-2。多年月平均向下短波辐射通量从1月的210 W·m^-2逐渐升高， 至6月达到最大值375 W·m^-2， 随后在7月显著下降至230 W·m^-2， 并在7 -10月保持相对稳定， 10月开始显著回落， 12月降至最小值200 W·m^-2； （3）多年夏季日平均净辐射通量在珠峰站和高寒灌丛站从07:00（北京时， 下同）的0 W·m^-2开始增加， 于13:00达到峰值530 W·m^-2， 随后逐渐降低， 至20:00降为-110 W·m^-2。多年夏季日平均向下短波辐射通量则从07:00的0 W·m^-2增加， 13:00达到860 W·m^-2的峰值后下降， 21:00降为0 W·m^-2。冬季日平均净辐射通量从08:00的-120 W·m^-2上升， 至14:00达到最大值370 W·m^-2后逐渐减少， 至20:00再次降为-120 W·m^-2。冬季日平均向下短波辐射通量则从08:00的0 W·m^-2开始升高， 14:00达到最高值840 W·m^-2后下降， 20:00降为0 W·m^-2； （4）各站点之间的辐射通量差异显著， 尤其在高寒湿地站与其他两站之间对比突出。高寒湿地站的年均净辐射、 年均向下短波辐射、 多年月平均净辐射、 多年月平均向下短波辐射、 夏冬季日平均净辐射及向下短波辐射均高于珠峰站和高寒灌丛站。本研究的结果为理解高海拔地区的气候变化提供了新的视角， 并为遥感监测技术的发展、 全球气候模式的改进以及高原地区环境保护策略的制定提供了关键数据支持。

• 青藏高原东北侧一次锋后极端暴雨成因分析
• 伏晶, 段海霞, 傅朝, 李晨蕊, 沙宏娥, 宋兴宇
• 2025 Vol. 44 (4): 860-876.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2024.00117    CSTR:32265.14.gyqx.CN62-1061/P.2024.00117
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• 2022年8月13 -14日青藏高原东北侧甘肃榆中地区出现极端暴雨事件， 日降水量达130.6 mm， 最大小时降水量36.6 mm， 突破了该地区历史极值， 造成了严重的社会影响和经济损失。本文利用地面分钟级气象观测以及高空观测、兰州多普勒天气雷达及欧洲中期天气预报中心第5代全球大气再分析产品（ECMWF Reanalysis v5， ERA5）等资料， 通过分析此次极端暴雨中两个强降水阶段的观测特征、环境条件、地形影响和不稳定机制等。结果表明： （1）暴雨由西风带短波槽带来的弱冷空气和副热带高压外围的暖湿空气在陇中地区交汇引起， 700 hPa切变线提供了动力抬升条件， 地面冷锋提供了触发条件。（2）暴雨过程雷达反射率因子表现为持久的强回波并伴有“后向传播”特征， 存在低空急流和明显的辐合， 在第二阶段冷锋后部回波顶高和第一阶段相当， 但是范围更大， 且结构更为紧密， 对流云发展更加旺盛。（3）此次暴雨水汽条件充沛， 第一阶段低层强烈辐合、上升运动以及较高的对流有效位能， 存在显著的对流不稳定， 第二阶段的上升运动有所减弱， 对流有效位能为0， 动力及对流不稳定条件弱。（4）冷锋斜压锋生触发不稳定能量的释放是第一阶段降水的主要触发机制。冷锋过境后， 第二阶段降水由地形、锋生次级环流及不稳定等共同作用形成。由于夏季冷锋后强降水在青藏高原东北侧地区并不常见， 在业务中容易形成该类暴雨的漏报。因此， 需要加强对此类过程的监测和预警。

• 高分辨率HighResMIP模式对青藏高原东坡暖季降水的模拟评估
• 杨周, 杨显玉, 吕雅琼, 孟宪红, 文军
• 2025 Vol. 44 (4): 877-891.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2024.00112    CSTR:32265.14.gyqx.CN62-1061/P.2024.00112
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• 为了评估高分辨率模式间比较计划（HighResMIP）中的模式对青藏高原东坡暖季降水的模拟能力， 本文选取了其中16个具有不同分辨率的模式， 并结合CN05.1数据集， 对青藏高原东坡暖季（5 -9月）降水进行了全面评估。通过对比分析多个模式的输出结果与实际观测数据之间的差异， 揭示了各模式在捕捉降水时空变化特征、 降水强度以及与地形相关的降水机制等方面的优势和不足。研究发现， 高分辨率气候模式在模拟青藏高原东坡全年及暖季降水空间分布方面表现出较高的准确性， 但不同模式之间的模拟结果存在显著差异。部分模式（CMCC-CM2-HR4、 CMCC-CM2-VHR4、 FGOAL-f3-H）的年平均降水呈增长趋势， 与观测结果一致， 而其余模式则表现出稳定或减少趋势。此外， 模式在降水频率和强度的模拟上仍存在明显不足。对比高分辨率组和中低分辨率组， 所有模式均系统性低估弱降水事件（<1 mm∙d^-1）， 同时高估强降水事件（>4 mm∙d^-1）发生频率。中低分辨率组模拟的青藏高原东坡降相位模拟相较观测结果存在约30天的系统性偏差。相比之下， 高分辨率组在降水频率的模拟表现优于中低分辨率组。综合降水的时间分布、 频率及模式评分， ECWMF模式的模拟效果较好， 而FGOAL-f3-H模式存在显著的负偏差。

• 玛曲高寒草甸生态系统碳水通量与水分利用效率特征研究
• 高叶荣, 李锁锁, 王少影, 潘永洁, 曾鼎文
• 2025 Vol. 44 (4): 892-907.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2025.00001    CSTR:32265.14.gyqx.CN62-1061/P.2025.00001
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• 研究青藏高原高寒草甸生态系统碳水通量及水分利用效率（WUE）特征对准确评估气候变化背景下高寒草地生态系统的碳收支、 水循环及碳水耦合具有重要意义。本文利用2012 -2017年青藏高原东部中国科学院西北生态环境资源研究院若尔盖高原湿地生态系统研究站玛曲观测点高寒草甸下垫面的涡动相关系统的观测资料， 分析了生长季碳水通量、 WUE的变化特征， 并结合多元逐步回归和结构方程模型两种统计方法， 得到了生长季碳水通量和WUE变化的主要驱动因子。结果表明： （1）玛曲高寒草甸生态系统6年的年平均净生态系统碳交换（NEE）、 生态系统呼吸（Re）和总初级生产力（GPP）分别为-109.7、 798.6和908.3 gC·m^-2·a^-1， 整体呈碳汇； 蒸散（ET）6年年平均值为446.5 kg·m^-2·a^-1； WUE 6年平均值为2.0 gC·kg^-1。（2）生长季NEE和GPP日变化呈现明显的单峰型， 在一日14:00（北京时， 下同）左右达到峰值， Re全天变化较为平缓， 夜晚略低于白天； ET日变化呈单峰型， 月平均值和月累积值在7月达到最大； WUE日变化呈不对称的“U”型曲线， 最小值出现在13:00 -14:00， WUE日值和日变化幅度在7、 8月较大。（3）在生长季， 多元逐步回归和结构方程模型均证实了温度在控制碳通量中的主导作用， 以及辐射在控制ET中的主导作用， 温度和太阳辐射是生长季WUE的主要影响因素。

• 三江源区植被季节性变绿的水分驱动因子及其对气候变化的响应研究
• 王宇腾, 柳媛普, 陈昊, 李照国, 马迪, 尚伦宇, 晋伟, 孟宪红, 赵林
• 2025 Vol. 44 (4): 908-922.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2024.00111    CSTR:32265.14.gyqx.CN62-1061/P.2024.00111
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• 三江源区植被季节性变绿对区域生态环境和水资源安全具有深远影响。本研究利用2003 -2021年多源数据， 采用趋势分析、 相关分析和部分信息分解（PID）解耦分析， 探讨了三江源地区植被季节性变绿的水分驱动因子及其对气候变化的响应关系。结果表明： （1）2003 -2021年间， 三江源区春、 夏、 秋季叶面积指数（LAI）的线性趋势总体上升， 但是不同季节的环境条件差异显著。春、 秋季降水量、 土壤湿度（SM）和积雪覆盖（SC）的线性趋势均表现出增加趋势， 温度变化不明显； 夏季温度的线性趋势轻微上升， 但降水量和SM略有下降， SC变化不显著。（2）水分驱动因子对LAI的影响方面， 相关分析研究表明， 春、 夏季LAI与SM显著正相关， 秋季不显著； LAI与SC的相关性各季节均较弱。引入PID解耦分析方法， 有效地揭示了SM和SC对LAI的非线性和协同影响。SC在春、 秋季影响LAI变化的独立信息贡献更高， 成为主要水分驱动因子， 夏季则SM贡献更大； 同时， SM和SC的协同作用在各季节对LAI变化起重要作用， 协同信息贡献均超过30%。（3）水分驱动因子对气候变化的响应： 相关分析研究表明， SM在各季节均与降水显著正相关， 与春季温度显著负相关； SC在各季节均与降水显著正相关， 与春、 秋季温度显著负相关。PID分析也表明， 降水是影响三个季节SM和SC变化的主要气象因子， 对SM和SC的独立贡献均高于温度， 但温度和降水对各季节的SM和SC的协同作用也不容忽视。

• 全球陆地干旱的时空变化特征及其未来变化趋势分析
• 徐欣瑶, 王旭峰, 张松林, 杨彦鹏, 李宗省
• 2025 Vol. 44 (4): 923-942.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2024.00109    CSTR:32265.14.gyqx.CN62-1061/P.2024.00109
• 摘要 ( ) PDF (14524KB) ( )

• 干旱作为全球气候灾害中的重要因素之一， 不仅对全球生态系统的稳定性和生物多样性构成了严重威胁， 还对社会经济发展产生了深远的影响。特别是在全球气候变化的背景下， 干旱的发生频率和强度也在不断变化。一些生态脆弱地区发生的干旱事件不仅威胁着水资源的供应， 还增加了粮食安全、 生态退化和社会冲突的风险。然而， 尽管这一领域的研究日益增多， 但过去四十年来干旱发生的时空变化特征及其在未来不同气候情景下的演变趋势仍存在着诸多未知与不确定性。本研究基于标准化降水蒸散指数SPEI（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index）和CMIP6气候变化情景数据， 旨在系统分析全球干旱在过去四十年间的时空演变特征， 并预测在未来八十年内， 全球干旱在不同气候情景下（SSP1-2.6、 SSP2-4.5、 SSP5-8.5）以及不同地理条件下的变化趋势。研究结果表明： （1）在1980 -2022年期间， 全球干旱的时空变化特征表现出显著的区域差异。在全球范围内， 约57%的陆地未显示出显著的干旱趋势， 但约33%的陆地面积出现了持续的干旱化趋势， 干旱强度有所增加。相反， 仅10%的区域趋向于更加湿润， 可见全球逐渐干旱的区域明显大于逐渐湿润的区域， 这表明干旱化进程正在全球范围内蔓延； （2）在过去四十年里， 全球范围内正经历着无明显季节性差别的干旱趋势， 相较而言， 冬季的干旱区域不断扩大， 占全球陆地面积的33.2%； （3）不同植被覆盖类型对干旱的响应中， 稀疏植被覆盖区域更易受到干旱的影响， 而植被茂密的区域则倾向于湿润状态。此外， 不同气候类型中的干旱气候区则面临更为严峻的干旱挑战。在不同干湿区类型中， 极端干旱区的严重干旱面积在全球陆地面积占比最大， 最高可达67%， 表明旱地中干旱事件的发生频率更高； （4）在未来三种不同的气候变化情景下， 非洲、 南美洲、 亚洲东南部以及北美洲南部等地区的干旱事件发生概率显著增加， 特别是在热带或常暖型气候区、 极端干旱区以及常绿阔叶林区域， 干旱将变得更加频繁和严峻。预计在未来八十年内， SSP5-8.5情景下发生干旱事件的可能性最大， 强度最高， 即将面更加频繁且严重的干旱挑战。本研究的发现强调了全球干旱化趋势的广泛性和严重性， 特别是在气候变化的背景下， 干旱的频率和强度预计将大幅增加。这一趋势不仅加深了我们对干旱风险的认识， 还为政策制定者、 水资源管理者以及社会各界提供了重要的参考依据。为了应对未来可能加剧的干旱问题， 社会各界需要采取更加积极有效的措施， 推动适应和缓解干旱带来的挑战。加强水资源的合理管理， 改进农业灌溉技术， 提高生态系统恢复能力， 以及加强气候变化与干旱的监测与预警， 从而保障全球生态安全、 促进社会经济可持续发展。

• CMIP6不同气候变化情景下川渝地区暴雨洪涝灾害风险未来预估
• 姚颖, 李谢辉, 王磊, 李红英
• 2025 Vol. 44 (4): 943-960.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2024.00108    CSTR:32265.14.gyqx.CN62-1061/P.2024.00108
• 摘要 ( ) PDF (5232KB) ( )

• 近年来的快速城市化发展和全球变暖使得川渝地区的暴雨洪涝灾害呈现频发强发态势。这种变化不仅会对该区的生态环境和社会经济造成严重影响， 还会显著增加城市基础设施压力， 并威胁人民的生命财产安全。因此， 科学和准确地分析川渝地区过去和未来暴雨洪涝的灾害风险尤为重要。本文基于优选的川渝地区50个气象站点日值降水数据、 5个CMIP6模式降水数据、 共享社会经济路径SSPs下的人口和经济格点数据， 以及DEM和土地利用遥感数据等， 首先通过泰勒图、 定量化指标S和标准化距平序列评估了5个CMIP6单模式、 5个模式的等权重集合EWA-5（Equal Weighted Agggation）和不同权重集合UEWA-5（Un-Equal Weighted Agggation）对所选5个极端降水指数的模拟性能， 然后通过构建基于致灾危险性和承灾体易损度的综合暴雨洪涝灾害风险评估模型， 对基准期（1995 -2014年）和未来近期（2025 -2044年）和远期（2045 -2064年）三种不同气候变化情景（SSP1-2.6， SSP2-4.5， SSP5-8.5）下的暴雨洪涝灾害进行了不同时段的风险评估、 未来预估和对比分析。结果表明： （1）EC-Earth3模式模拟的5个极端降水指数的效果最好， R95p、 RX1day、 RX5day指数模拟和观测的相关系数分别为0.78， 0.90， 0.77， 整体UEWA-5的模拟性能优于EWA-5。（2）基准期5个极端降水指数在四川中部为高值区， 四川东部和重庆次之， 川西地区为低值区； 5个极端降水指数在1998年都呈现最大值， 其中一年中单日最大降水量RX1day达86 mm， 降水强度SDII指数值为11.3 mm·d^-1。（3）未来两个时期， 5个极端降水指数呈现出中间高， 四周低的空间分布特征， 社会脆弱性和辐射强迫等级越高， 极端降水指数值越大。对比两个时期， 远期各极端降水指数值更大， 特别是R95p均值为846.8 mm， 比近期增加了169.2 mm。（4）历史时期， 暴雨洪涝灾害较高的综合风险区位于四川中部和重庆市中心， 未来两个时期在四川中部的高和中高风险区范围将扩大， 中等风险区范围将缩小， 川西高原中低风险区范围也将减少， 四川南部和川渝东部的风险等级将分别降为中低和低风险区。对比未来两个时期， 四川中部的中高和中等风险区范围将扩大， 重庆西南部在远期将变为中等风险区， 其余区域基本维持原风险等级， 而随着社会脆弱性和辐射强迫的升高， 川渝地区的灾害风险等级变化不明显， 特别是川西高原和四川东北部的灾害风险等级变化较小。研究结果可为减少川渝地区灾害风险， 提高应急响应能力， 科学决策和防范等提供重要参考。

• 暖季东北冷涡强降水日变化特征及成因分析
• 任丽, 刘颖
• 2025 Vol. 44 (4): 961-973.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2025.00004    CSTR:32265.14.gyqx.CN62-1061/P.2025.00004
• 摘要 ( ) PDF (14960KB) ( )

• 使用黑龙江省80个国家站小时降水量资料、 NCEP/NCAR和EC-ERA5再分析资料， 统计1981 -2022年暖季（5 -9月）东北冷涡强降水（小时降水量≥5 mm）日变化特征， 选取一天4个时次多个典型个例进行合成， 用于消除单个个例系统生消过程引发强度变化的影响， 分析产生强降水日变化特征的原因。结果表明： （1）暖季强降水集中出现在6 -8月， 又以7月最多， 降水极值6月和8月最大。强降水的高频区位于冷涡东南象限， 其次是东北象限。（2）与大范围强降水对应的冷涡中心位置和强度有明显的日变化特征： 夜间冷涡偏强， 位置偏北偏西； 白天冷涡偏弱， 位置偏南偏东。大范围强降水与高低空急流耦合相伴出现： 强降水区位于高空急流核右后侧或左前侧、 低空急流前侧和左前侧。高低空急流分布具有显著的日变化特征： 下午全天最强， 动力条件最好； 夜间高空急流最弱， 相应的高层辐散条件最弱。夜间以偏南气流水汽输送为主； 白天西南气流水汽输送作用显著增强， 到下午以西南气流水汽输送为主。（3）大范围强降水与较强气旋相对应， 各时次气旋中心位置相差不大。气旋强度和地面露点温度均有显著的日变化特征。强降水高频区一般出现在气旋中心及其北侧或东侧的气压梯度大值区内， 与较大的露点温度相对应。（4）高频次强降水与局地地形分布相关。夜间中小尺度垂直环流对冷涡东侧强降水的量级及高频区分布作用更突出。夜间冷空气更活跃， 降水空间梯度大， 强降水局地性更强、 受地形影响更显著； 白天地形对降水的增幅作用不明显。山脉背风坡降水量普遍大于迎风坡。

• 距平积分订正方法对中国西南复杂地形区域数值天气预报的改进
• 常俊, 张述文, 任星露, 冉津江
• 2025 Vol. 44 (4): 974-986.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2024.00116    CSTR:32265.14.gyqx.CN62-1061/P.2024.00116
• 摘要 ( ) PDF (9523KB) ( )

• 利用基于历史资料的模式距平积分预报订正（ANO）方法， 结合欧洲中期天气预报中心第五代（ERA5）全球再分析资料， 对中国西南区域数值天气预报模式系统（简称SWMS）预报产品进行订正试验， 检验了ANO方法对2019年6月20 -25日一次复杂地形条件下灾害性区域暴雨过程气象要素的中短期天气预报订正改进效果。结果发现， SWMS模式在对流层中上层的预报性能较好， 但在中低层随着高度降低预报质量逐渐下降， 经ANO方法订正后各预报变量均有所改进， 前72 h预报500 hPa和700 hPa位势高度场的平均距平相关系数（ACC）提高0.1~0.2， 达到0.8左右， 而850 hPa的位势高度ACC最大提高0.6； 同时， 700 hPa 和850 hPa订正位势高度的均方根误差（RMSE）降低显著， 分别平均降低了24%和66%。温、 湿、 风场的订正效果也显示出很好的正效果， 展示了基于历史资料的ANO方法对我国西南复杂地形区域中短期数值预报的订正能力和提高SWMS模式数值预报技巧的有效性。

• 机器学习与传统降尺度法处理黄河流域夏季气象要素的差异
• 陈涵, 管晓丹, 马婷婷
• 2025 Vol. 44 (4): 987-1004.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2024.00118    CSTR:32265.14.gyqx.CN62-1061/P.2024.00118
• 摘要 ( ) PDF (16181KB) ( )

• 大气环流模式（GCMs）是当前预估未来气候变化的主要工具， 但其空间分辨率较粗， 无法满足局地气候变化影响评估的需要。为解决这一问题， 基于线性回归方程的统计降尺度方法被开发用以提高GCMs的空间分辨率， 并在后来不断改进创新； 同时， 机器学习技术在解决各种预测建模问题方面表现优越， 这使其有潜力成为统计降尺度的新工具。因此， 本研究应用机器学习模型-Light Gradient Boosting Machine （LightGBM） 构建统计降尺度模型， 并结合信息流方法选择预报因子， 通过与线性回归方法（基于经验正交函数分解-EOF的逐步多元线性回归法） 进行比较， 探讨了LightGBM在统计降尺度领域的应用能力。两种方法对我国重要的气候变化敏感区-黄河流域进行降尺度处理， 对流域内90个站点建立统计降尺度模型， 生成1965 -2014年夏季各站点的气温与降水， 通过分析降尺度值与观测值之间的相关系数， 均方根误差 （RMSE）和空间分布， 评估两种方法的性能。结果表明， 对温度降尺度时， 两种降尺度方法均可以校正再分析资料（ERA5）在流域北部的温度误差， 其中LightGBM表现出优越的站点间相关关系， 但在6、 7、 8月分别有60， 64和52个站点表现出比回归法更高的RMSE； 对降水降尺度时， 两种降尺度数据集与ERA5均无法准确再现观测值的空间分布， 但由LightGBM得到的降尺度值较回归法有更高的站点间相关系数， 且在6、 7、 8月仅有16， 7和14个站点表现出比回归法更高的RMSE。考虑到机器学习方法在非线性问题上建模的潜力， 未来仍需进一步改进算法， 提高降尺度数据集的质量。研究结果中机器学习在降尺度工作中的优缺点为未来选用统计降尺度方法生成高分辨率温度与降水数据提供了技术参考和支持。

• 四川暴雨预警标准修订前后信号分布特征及适用性的对比评估
• 吕纯月, 吴薇, 褚萌
• 2025 Vol. 44 (4): 1005-1017.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2025.00003    CSTR:32265.14.gyqx.CN62-1061/P.2025.00003
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• 科学合理的暴雨预警信号发布标准对于防范暴雨灾害十分重要。利用2019 -2021年4 -10月四川45个代表县地面自动站小时降水量数据及气象灾害风险普查资料， 通过历史暴雨预警信号分级回算， 对四川暴雨预警标准修订前后信号时空分布特征及适用性进行对比评估。结果表明： 标准修订后红、 橙色预警信号发布次数显著多于修订前， 黄色预警信号次数减少， 整体上暴雨预警有所加强。新标准中引入1 h雨强后甘孜州、 阿坝州和凉山州（简称三州地区）红色暴雨预警比例明显增大， 高原地区的暴雨预警能力得到显著提升。结合历史暴雨灾害分析发现， 新标准下强暴雨灾害事件“命中率”更高， 预警强度更大， 预警时效性更高， 而汶川因暴雨预警“降级”的调整， 各级预警信号明显减少， 可较大程度避免过度响应。整体而言， 四川暴雨预警标准修订充分考虑了短时强降水的强致灾性， 使山区、 非山区暴雨灾害风险区别得以充分体现， 预警信号精准性、 规范性和针对性得到进一步提升， 切合精准气象预警服务及气象灾害防御新要求。

• 南宁城市土地扩张对一次低涡型强降水过程影响的数值试验
• 卢宁生, 汤耀国, 张丁丁, 周琰
• 2025 Vol. 44 (4): 1018-1033.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2024.00115    CSTR:32265.14.gyqx.CN62-1061/P.2024.00115
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• 近年来， 南宁城市化进程明显加快， 但同时强降水也呈现出频发、 极端性增强的态势， 为此， 本研究利用耦合城市冠层模型的数值模式WRF-UCM， 使用ERA5再分析数据并通过敏感性试验对2022年5月南宁市一次低涡型强降水过程进行了模拟。结果表明： （1）更新了土地利用信息并耦合城市冠层模型后， 6 h累计降雨量的模拟结果在时空分布上与观测结果一致， 并且更准确地反映出主城区的降水强度演变； （2）在丘陵盆地地形背景下， 南宁城市土地扩张导致的“绕流”作用和热岛效应增强是引起降水变化的主要因素， 其造成主城区至下风区20 km处的强降水出现时间提前1~2 h、 降水量增加10%~30%， 南部郊区及上风区降水减少约15%； （3）降水过程发展阶段， 城市土地扩张引起的城区潜热通量和对流有效位能（CAPE）减少会抑制深对流降水发展， 但是城区感热和地表土壤热通量增加造成的热岛效应， 以及城市地表摩擦和“绕流”作用对近地层气流辐合及抬升运动的增强， 更多促进了低涡前部的云雨水含量增加和对流云团新生发展， 造成城区及下风区的强降水出现时间提前； 降水过程中后期， 低涡中心靠近引起的气流增强使得“绕流”作用影响表现更明显， 同时降水增强导致的地表水汽再蒸发作用和925~700 hPa凝结潜热加热增加对低涡增强的正反馈作用， 共同驱动暖云降水过程发展， 造成降水效率提高， 而城市局地环流发展又促进了对流云中冰相粒子与雨水的相互转化， 导致对流云团强度的维持， 从而延长了强降水的持续时间， 造成累计雨量增加。

• 中国区域基于PPP与双差网解法的GNSS水汽反演精度分析
• 罗晋, 曹云昌, 徐八林, 梁宏, 周凌昊, 王乙竹, 梁静舒
• 2025 Vol. 44 (4): 1034-1045.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2025.00011    CSTR:32265.14.gyqx.CN62-1061/P.2025.00011
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• 利用中国区域2023年夏季945个地基全球导航卫星系统（GNSS）测站的观测数据， 分别采用双差网解法与精密单点定位法（Precise Point Positioning， PPP）对大气可降水量（Precipitable Water Vapor， PWV）进行了反演， 以同址探空站和ERA5再分析资料的PWV为参考值， 研究分析了两种方法在中国不同气候区域反演PWV的精度及稳定性特征。结果表明： 与PPP解相比， 双差解与探空和ERA5资料的PWV的相关性更强， 偏差（Bias）频率分布更集中， 峰值区概率更高， 偏差范围更小。以探空资料获取的RS-PWV为参考值时， 双差解与PPP解的平均Bias分别为-0.1 mm和1.1 mm， 平均均方根误差（RMSE）分别为2.4 mm和3.1 mm， 以ERA5-PWV为参考值时， 双差解与PPP解的平均Bias分别为-0.2 mm和0.1 mm， 平均RMSE分别为2.7 mm和3.2 mm， 双差解的平均RMSE均小于3 mm， 这表明双差网解法反演的PWV具有更高的精度和稳定性。GNSS探测水汽的精度总体表现为西部非季风区优于东部季风区， 双差解在各气候区域的RMSE都更集中于中位数附近， 而PPP解在不同测站多表现出不同的精度水平， 在水汽充足且探测精度偏低的温带和亚热带季风气候区域精度离散程度较大， 具有较强的不稳定性。

• 基于瓦片分区的雷达偏振参量动态定量降水估测研究
• 李佳慧, 马建立, 陈明轩, 史朝
• 2025 Vol. 44 (4): 1046-1056.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2024.00113    CSTR:32265.14.gyqx.CN62-1061/P.2024.00113
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• 利用反射率因子Z建立的QPE_TP算法相比传统降水估测方法效果有明显提升， 为充分发挥偏振雷达在定量降水估测（QPE）中的优势， 在QPE_TP的基础上， 本文进一步提出基于S和X波段雷达双偏振参量组网的瓦片分区定量降水估测方法， 通过5次天气过程对各偏振参量降水估测方法及传统方法进行评估。结果表明， QPE_TP_Z_K_DP综合估测方法相较其他方法表现出明显优势， 尤其在强降水区域的估测结果与实际雨量分布高度一致， 各项误差指标均最小。因此， QPE_TP_Z_K_DP综合估测方法是提升雷达QPE比较有效的方法。

• 基于站点尺度通量数据的黑河流域蒸散发产品评价
• 武博, 高冠龙, 鱼腾飞, 韩拓, 王麒翔
• 2025 Vol. 44 (4): 1057-1070.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2025.00030    CSTR:32265.14.gyqx.CN62-1061/P.2025.00030
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• 蒸散发是陆地生态系统能量平衡的重要组成部分， 也是大气水循环的关键环节， 随着全球气候变暖其变化深刻影响着“地-气”系统的互馈过程， 对区域乃至全球气候、 生态系统、 农业生产活动等具有重要影响。但是由于实际条件限制， 目前缺乏对流域尺度不同下垫面类型长时序遥感蒸散发产品表现和适用性的评价， 在流域生态系统需水估算、 水资源评价与管理使用等方面存在诸多不确定性。因此， 本文利用黑河流域不同生态系统地面定位站的长时序通量监测数据， 采用随机森林算法插补缺失数据构建多站点、 长时序、 高精度的地面实际蒸散发数据集（15个站点， 113个站点年， 日尺度）， 选择6种常用的遥感蒸散发产品（SSEBop、 GLEAM、 MOD16、 PML_V2、 GLASS和ETMonitor）并提取各生态系统类型站点所在栅格像元的蒸散发产品年值， 通过R ²、 RMSE、 MAE、 Bias等指标评价了各遥感蒸散发产品在黑河流域的精度及其适用性。结果表明： （1）SSEBop产品在黑河流域的整体精度最高（R²=0.63， RMSE=251.99 mm·a^-1）， 其次是ETMonitor产品（R²=0.26， RMSE=275.47 mm·a^-1）， 表现最差的是GLEAM产品（R²不显著）， Bias最小的是GLASS产品， 为-22.57 mm， 最大的是GLEAM产品， 为-317.49 mm。（2）6种遥感蒸散发产品在山地森林系统和农田系统的表现相对较好， 在荒漠森林系统和荒漠系统的表现最差， 而湿地系统的实际蒸散发普遍被低估。其中： SSEBop产品在除农田系统以外的其他生态类型站点均表现为低估， 而GLASS产品在荒漠森林系统表现优异但严重高估了荒漠系统的实际蒸散发。（3）站点尺度上， 湿地生态系统ET最大， 约为1210 mm， 荒漠生态系统ET最小， 约为180 mm， 从下游至上游沿海拔梯度， 呈先增加后减少的趋势； 本研究通过对黑河流域不同遥感蒸散发产品的精度和适用性进行评价， 为干旱区复杂地形、 气候和生态系统条件下流域蒸散发模型选取等相关研究工作提供了科学依据， 也为流域水资源科学管理使用及生态保护工作提供了参考。

• 扫描多普勒激光测风雷达径向风速质量控制方法优化及验证
• 马腾, 余晔, 董龙翔, 赵果, 张彤, 王雪薇, 李江林, 赵素平
• 2025 Vol. 44 (4): 1071-1082.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2025.00002    CSTR:32265.14.gyqx.CN62-1061/P.2025.00002
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• 风电场内风廓线的观测对于风机输出功率的预测非常重要。随着风机尺寸的不断增加， 常用的测风塔由于其观测高度有限， 无法得到风电场内完整的风廓线信息。本研究通过对比不同严格程度的数据质量控制和处理方法， 提出了一种基于多普勒激光测风雷达速度方位显示（Velocity Azimuth Display， VAD）扫描方式， 获取边界层内高质量风廓线的质量控制与风速反演结果优化处理流程， 并得到了从近地面到风机叶片影响高度的完整垂直风廓线。与传统的仅用载噪比（Carrier-to-Noise Ratio， CNR）对原始径向风速数据进行质量控制的方法相比， 利用本研究提出的数据质量控制和处理流程可显著提高风速和风向反演的精度， 反演得到的风速与测风塔风速的决定系数从0.826（10 m）和0.926（70 m）提高到0.932和0.958， 偏差从0.500 m∙s^-1（10 m）和0.063 m∙s^-1（70 m）减少到0.464 m∙s^-1和0.034 m∙s^-1； 优化方法对风向的反演也有很大改进。使用本研究提出的风场反演优化方法， 可以得到激光雷达多普勒波束摆动（Doppler Beam Swinging， DBS）扫描方法探测盲区至风机叶片影响高度的完整边界层风廓线， 可用于风资源评估、 风功率预测以及风电场参数化方案发展等研究。

• 2010 -2021年四川盆地氮氧化物的时空分布特征
• 胡芩, 杨显玉, 王文雷, 李豆旺, 贲秉政, 杨周, 张小玲
• 2025 Vol. 44 (4): 1083-1097.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2024.00107    CSTR:32265.14.gyqx.CN62-1061/P.2024.00107
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• 氮氧化物（NO _x ）排放水平是衡量人为源大气污染物排放的关键指标。研究NO _x 排放的长期变化趋势并识别热点排放区域， 对大气污染治理具有重要意义。本研究利用OMI和TROPOMI数据分析了川渝地区2010 -2021年不同区域对流层NO₂柱浓度长期变化趋势以及空间分布特征， 并结合地面环境监测站NO₂浓度数据和MEIC清单NO _x 排放量数据， 评估了卫星观测的NO _x 排放的长期变化趋势。结果表明： （1）川渝地区NO₂柱浓度的空间分布存在两个热点区域， 分别为成都市和重庆市主城区。与OMI相比， TROPOMI因其高信噪比和高分辨率的特点， 能够识别更精细的空间分布特征； （2）对流层NO₂柱浓度总体呈现下降趋势， 在成都平原、 重庆以及川渝地区的下降趋势分别为-0.115×10¹⁵、 -0.096×10¹⁵和-0.053×10¹⁵ molec·（cm²·a）^-1； （3）2010 -2012年随着工业源和交通源的NO _x 排放量增加， NO₂柱浓度逐渐上升。2012 -2015年NO₂柱浓度大幅下降， 川渝地区下降幅度为19.91%， 主要归因于电力部门和工业部门的大幅减排。2015 -2017年川渝地区NO₂柱浓度上升10.76%， 随后再次逐渐下降； （4）卫星观测的NO₂柱浓度变化趋势能够较好地反映地面监测NO₂浓度的变化趋势； （5）NO₂柱浓度季节变化明显： 四川盆地各地区冬季NO₂柱浓度显著高于其他季节， 春秋两季次之， 夏季最低； 而川西高原地区受自然源影响， 夏季NO₂柱浓度高于冬季。

• 塔克拉玛干沙漠边缘车尔臣河流域土地利用类型变化对夏季区域气候的影响
• 高珞婷, 梁捷宁, 张镭, 王彬睿
• 2025 Vol. 44 (4): 1098-1108.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2025.00012    CSTR:32265.14.gyqx.CN62-1061/P.2025.00012
• 摘要 ( ) PDF (4589KB) ( )

• 土地利用类型变化通过改变地表-大气相互作用对区域气候产生影响， 了解土地利用类型变化对区域气候的影响有助于未来土地利用规划和制定区域政策， 特别是生态环境极端脆弱敏感的干旱半干旱地区。车尔臣河流域位于塔克拉玛干沙漠（TD）东缘， 是保护且末县不被塔克拉玛干沙漠吞噬的唯一防线。近20年来， 人为活动使当地植被增加、 水体面积扩大， 但这种变化对区域气候的影响尚不清楚。利用WRF（Weather Research and Forecasting）模式， 分别使用2001年和2021年的MODIS MCD12Q1 6.1（MCD12Q1）版本全球土地利用类型数据集， 设置对照实验研究车尔臣河流域土地利用类型变化对2021年7月区域气候的影响。结果表明： 车尔臣河流域水体和绿地增加使地表蒸散总值增加了2.95 mm， 地面2 m比湿均值增加了2×10^-4 kg·kg^-1； 水汽的增加使流域南部山坡区域降水增加， 流域北部受反气旋性气流控制， 降水没有明显变化； 地表绿化和水体增加导致的降水量增加不能补充地表蒸散增加损失的水分。台特玛湖面积恢复区域气温显著降低， 平均最高温和最低温分别降低1.8 ℃和1.3 ℃； 台特玛湖以外的区域， 地表植被的增加通过调节蒸散、 地表反照率和大气长波辐射等多种途径影响气温， 使流域北部最高温升高、 最低温降低， 流域南部最高温降低、 最低温升高； 总体而言， 地表反照率减小造成的地面净辐射增加起主导作用， 净辐射平均增加7.35 W·m^-2， 地面平均气温升高0.21 ℃。车尔臣河流域水体和绿地增加区域向塔克拉玛干沙漠（TD）地区输送了部分水汽， 使TD地区5 km以下水汽含量增加， 通过调节辐射使TD地区温度升高， 其中， 大气逆辐射的增加占主导作用， 使区域平均气温升高0.3 ℃； 在反气旋性气流控制下， TD地区降水基本没有变化。

• 研制闪烁仪的技术性能分析
• 欧阳梦玥, 徐自为, 刘绍民
• 2025 Vol. 44 (4): 1109-1122.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2025.00017    CSTR:32265.14.gyqx.CN62-1061/P.2025.00017
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• 基于2016 -2022年黑河流域阿柔和大满观测站的观测数据， 从原始数据质量、 性能情况（观测精度、 稳定性和环境适应性）以及长时间序列观测的水热通量变化特征合理性等三方面分析了我国研制的近红外闪烁仪（LAS）、 双波段闪烁仪（OMS）的技术性能， 为促进研制闪烁仪性能的改进和提升， 推动我国研制闪烁仪的产业化提供支撑。结果表明： （1）在惯性副区， 研制LAS和微波闪烁仪（MWS）的原始高频数据功率谱斜率与理论值相符， 原始数据质量较好； （2）在阿柔站和大满站， 以国外闪烁仪为参考， 研制LAS观测感热通量均方根误差分别为8.81 W·m^-2、 12.61 W·m^-2， 平均相对误差分别为12.5%、 12.51%； 以德国OMS和美国涡动相关仪（EC）观测值为参考， 研制OMS观测潜热通量均方根误差为16.24 W·m^-2、 24.82 W·m^-2， 平均相对误差为13.21%、 12.07%， 研制闪烁仪具有较好的观测精度； 同时， 基于多年观测结果的分析也表明研制闪烁仪稳定性较好， 在高海拔、 高温、 高湿、 低温、 低湿的极端环境条件下能正常工作， 具有较好的环境适应性； （3）在相对均匀下垫面， 研制闪烁仪获得的感热和潜热通量与涡动相关仪一致性较好， 观测通量的季节变化特征基本一致。以上结果表明研制闪烁仪具有良好性能， 具备在各种野外环境条件下长期开展地表水热通量观测的能力。