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海洋气象学报

海洋气象学报

2025年04期

《海洋气象学报》（CN 37-1512/P，ISSN 2096-3599）（2017年1月，原《山东气象》更名为《海洋气象学报》）由山东省气象局主管，山东气象学会和山东省气象科学研究所主办，由山东省气象科学研究所《海洋气象学报》编辑部编辑出版，是海洋气象领域的中文学术性科技期刊。

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研究论文 | 融合人工智能气象模型的热带气旋路径集成预报技术研究

研究论文 | 融合人工智能气象模型的热带气旋路径集成预报技术研究

摘要为提升西北太平洋热带气旋(tropicalcyclone,TC)路径预报的集成效果，基于简单多模式平均（simple multi-model average,简记为“AVG"）、选择性集合平均（selective ensemble average,简记为“SEAV”）、选择性变权重集合平均（selective ensemble change-weighted average,简记为“SECW”）3种集成方法，建立融合盘古、伏羲、风乌3个人工智能(artificial intelligence,AI)气象模型和数值天气预报（numerical weather prediction,NWP;包括确定性预报和集合预报）产品的6种集成方案，并对2023—2024年 120h 以内的TC路径预报进行检验评估。结果表明：（1)单个AI模型的TC路径预报效果相对于NWP已有明显优势（长时效最显著)。与欧洲中期天气预报中心集合平均的路径预报相比，风乌模型全面占优，另外2个模型 24h 和 ^48h 预报较差， 72～120h 预报更优。与仅集成NWP的路径预报相比，风乌模型在 24～72h 略差， 96h 和 ^120h 优势显著。（2)融合AI与NWP的路径集成预报结合了两种预报手段的优势，大幅优于ECMWF-EPS集合平均预报，整体优于单个AI模型和仅集成NWP的路径预报，同时在 ^72h 内优于仅集成AI的路径预报，在 96h 和 ^120h ，仅集成AI的路径预报优势最显著。（3)与上海台风研究所的业务TC路径集成预报相比，文中3种融合集成方案增加了集合预报和AI模型成员，显著降低路径预报误差，增强预报稳定性，其中提出的选择性变权重平均集成方法表现最优。研究表明，AI模型在TC路径集成预报领域有着广阔的应用前景。
研究论文 | 鲁中地区复杂下垫面对一次干环境强对流天气的影响分析

研究论文 | 鲁中地区复杂下垫面对一次干环境强对流天气的影响分析

摘要利用加密自动气象观测站、闪电定位仪、多普勒天气雷达、风廓线雷达等监测资料及ERA5再分析产品，对2023年6月7日夜发生在鲁中的一次干环境条件下的强对流天气进行分析，重点探讨复杂下垫面在此次天气过程中的作用。研究表明：(1)此次强对流天气的误判是因为考虑对流层低层相对湿度不足 40% 、对流抑制能量较大、低层系统偏弱等因素，而对该区域具有类似典型干下击暴流的环境条件及复杂下垫面(黄河水面、大城市与泰山山脉)的作用认识不足。(2)对流单体首先在济南市区西侧黄河水面附近露点值偏高的区域产生，随后东移进入市区，在露点锋与地面中尺度辐合线的触发下,城市热岛效应积聚的能量得以释放,致使对流单体发展、增强，逐渐排列成一条东北—西南走向的回波带。（3)回波带的前方(即东侧)出现阵风锋,阵风锋与地面辐合线共同作用激发的对流单体不断并入回波带中，使得回波带强度维持并增强。到达泰山脚下后,受地形抬升作用,回波带爬坡,回波强度得以维持。随着地面辐合线消失，回波带越过山脉后强度减弱，强对流天气结束。（4)由泰山附近的局地流场来看，山脉西侧存在一个山体附近上升、更远的西侧下沉的纬向流场;而山脉北侧存在一个更远的北侧上升、山体附近下沉的经向流场。这两个流场的存在，配合地面中尺度系统的触发,使得对流单体首先在山脉西北侧发展、加强，而山脉南侧不利于对流云的发展，致使回波到达山脉南侧后减弱。
研究论文 | 一次短时强降水的相控阵阵列天气雷达探测分析

研究论文 | 一次短时强降水的相控阵阵列天气雷达探测分析

摘要短时强降水是我国暖季最主要的灾害性天气。为更深入地了解短时强降水的中小尺度特征与三维风场的空间配置情况，以2022年6月29日发生于上海的一次弱天气扰动局地短时强降水过程为例,基于X波段相控阵阵列天气雷达、S波段双偏振多普勒天气雷达数据及地面与探空资料,详细分析此次强降水的触发机制及系统的发展演变过程。结果显示：（1)此次短时强降水属于冷锋前暖区暴雨过程，近地层侵入的浅薄冷空气与暖湿气流相遇产生地面中尺度辐合线，从而触发对流。（2)此次强降水过程中雷达回波共经历了3次合并增强。单体第一次合并后回波强度增强。第二次合并为多单体并向东南方向移动，多单体中下沉气流在低层的扩散增强了近地层的偏北气流，在雷暴南侧前沿不断触发新生单体。第三次合并后形成的多单体向东北方向移动，雷暴中流出的气流使得近地层的偏北气流维持，在回波南侧触发新生单体。（3)环境西南气流的增强及偏北气流的减弱导致雷达回波强度迅速减小，此次短时强降水过程基本结束。
研究论文 | ENSO与东亚地区平流层臭氧的联系及其影响机制

研究论文 | ENSO与东亚地区平流层臭氧的联系及其影响机制

摘要东亚是最具发展潜力、合作潜力的地区之一，厄尔尼诺-南方涛动（ElNino-SouthermOscillation,ENSO)作为影响平流层臭氧的年际气候异常信号，研究其对东亚地区平流层臭氧的影响具有科学和社会意义。采用1979—2021年HadISST数据集和ERA5再分析资料，探讨ENSO与东亚地区平流层臭氧的联系及其影响机制。结果表明：(1)ENSO主要影响东亚地区平流层低层臭氧含量与分布，其与平流层低层范围的臭氧含量呈显著正相关。（2)ENSO通过产生的Rossby波活动异常影响东亚地区平流层，其导致的Rossby波活动异常以平流层低层影响为主，正相位在低纬度伴随Rossby波上传，并通过由热带中东太平洋至东亚地区的西北向波通量异常影响东亚地区。波活动使得东亚地区的大气进行经向移动和垂直运动，导致此区域臭氧含量与分布异常。（3)研究发现ENSO与东亚地区平流层臭氧的关系在1979—2021年存在年代际变化，其原因是2个时期臭氧和海面温度在空间上的关联形态发生改变。
研究论文 | 佛山新机场建成对局地雾及低云影响的数值模拟分析

研究论文 | 佛山新机场建成对局地雾及低云影响的数值模拟分析

摘要为分析佛山新机场场址下垫面改造对造成低能见度天气的局地雾及低云的影响，利用数值模拟和观测资料相结合的方法，分析机场场址下垫面改造前后能见度、低云、相对湿度的演变特征。结果得出：(1)预选场址的低云与低能见度主要出现在凌晨至清晨，二者的日变化分布特征类似，低云和低能见度出现的日数分别占全年总日数的 11.0% 和 19.7% ;(2)模拟结果表明机场建成后改变下垫面类型和地形高度，会造成局地气温升高，相对湿度降低，尤其是夜间相对湿度的降幅可超过 10% ，进而抑制雾的形成，改善能见度，能见度改善幅度最大可超过 10km ，且由于高湿层的明显抬高，难以凝结成云，低云的出现频次减少。研究定量揭示了下垫面改造对低能见度的抑制效应，直接服务于飞行安全阈值设计，为机场安全运行提供气象风险预判，也可为同类交通枢纽等重大基建项目选址提供气候效应研判参考。
研究论文 | 基于多源观测资料的2023年3月22日山东沙尘暴天气特征分析

研究论文 | 基于多源观测资料的2023年3月22日山东沙尘暴天气特征分析

摘要2023年3月22日山东出现沙尘暴天气，此次过程范围广、强度大、持续时间长，近年来少见,入选2023年山东省十大天气气候事件。利用气溶胶激光雷达、L波段边界层风廓线雷达、中国环境监测总站空气质量数据、常规地面高空观测和ERA5再分析资料，对此次沙尘暴天气特征进行分析。结果表明：(1)2023年1—3月蒙古国和中国西北地区等沙源地气温显著偏高，沙漠地区降水稀缺，是此次山东沙尘暴发生的气候背景；沙尘暴发生在西伯利亚冷高压和蒙古气旋强烈发展的天气背景下，二者最强阶段气压差超过 52hPa 。（2)蒙古气旋是沙尘暴的触发机制。20—21日西北和华北地区低层暖中心发展， 850hPa 与 500hPa 温差为 33～35^°C ，大气层结不稳定发展，气旋引发热力不稳定和强风，扰动疏松地表，并通过上升运动将地面尘土和沙源地沙石卷扬至空中。气旋冷锋过境山东时，锋后东北风的水平传输与动力沉降是沙尘暴产生的直接动力因素，风速增大、PM₁₀ 质量浓度骤增与 ³h 正变压加大有较好的对应关系。（3)风速影响颗粒物的垂直扩散。气溶胶激光雷达监测表明，山东的沙尘传输高度小于 2.5km ，但高浓度沙尘粒子集中在 1km 以下，并且在向东向南推进过程中传输高度逐渐降低;风速减小时，沙尘粒子向高空逸散，影响高度再次增加。
研究论文 | 沙尘天气对廊坊空气污染的影响分析

研究论文 | 沙尘天气对廊坊空气污染的影响分析

摘要利用廊坊国家级气象观测站的地面气象资料与廊坊生态环境局的颗粒物质量浓度及空气质量指数(air quality index,AQI)数据,对廊坊 2020年12月1日—2023年11月30日空气污染特征进行分析，结果表明： (1)72.7%(8/11) 的沙尘天气可造成AQI显著上升80以上， 88.9% 的严重污染日发生在沙尘天气下，以春季居多。（2)2021年3月15日和2023年4月10—13日的沙尘过程属于上游传输型，具有强度强、持续时间长等特点， PM_2.5,PM₁₀ 质量浓度大致呈现同升同降的变化特征，沙尘的发生滞后于大风的出现。（3)2022年3月4日沙尘过程属于本地生成型，具有强度弱、影响范围小、持续时间短等特点,同时有 PM₁₀ 的质量浓度变化滞后于 PM_2.5?M₁₀ 质量浓度骤升时 PM_2.5 质量浓度骤降的特征， PM₁₀ 质量浓度剧增几乎与大风同步发生。（4)3次典型沙尘过程分析表明， PM_2.5 与 PM₁₀ 比值与沙尘过程的生消具有较好的对应性。(5)较大的风速有利于沙尘天气的形成，而过大的风速会阻碍沙尘颗粒的沉降；通过偏北风和偏西南风汇入的污染物对廊坊空气污染的影响较大。
研究论文 | 基于降水适宜度的金银花气象指数保险纯费率厘定

研究论文 | 基于降水适宜度的金银花气象指数保险纯费率厘定

摘要利用临沂市平邑县1998—2024年金银花产量和气象资料，以金银花降水适宜度为气象指数，构建金银花降水适宜度-减产率模型，基于拟合优度检验法确定减产率概率和等级，进行金银花保险纯费率厘定。结果表明：(1)受气象条件年际差异影响，平邑金银花2001—2024年气象产量波动较大，减产年概率达 41.7% 。(2)金银花降水适宜度-减产率最佳关系为二次多项式回归模型,金银花降水适宜度越小，金银花减产率越大，当降水适宜度为0时，金银花减产率最大，达68.874% 。(3)利用减产率分布模型法和经典燃烧分析法厘定平邑金银花保险纯费率为 4.01% ，可为农业保险产品设计提供科学依据。
研究论文 | CMA-CPEFS模式产品在贵州飞机增雨作业中的适用性检验

研究论文 | CMA-CPEFS模式产品在贵州飞机增雨作业中的适用性检验

摘要针对贵州复杂地形区人工增雨作业中云模式预报产品的适用性难题，基于中国气象局（ChinaMeteorologicalAdministration,CMA）人工影响天气中心研发的云降水显示预报系统（CloudandPrecipitation Explicit Forecasting System,简记为“CMA-CPEFS”)模式的定量预报产品,采用地基雷达、静止卫星、探空廓线等多源观测数据融合诊断方法，对2020—2021年贵州地区30次飞机增雨个例的模式预报性能开展检验。结果表明：(1)模式云系相态判别的准确率达 93%(28/30) ，作业高度层与催化剂类型配置的匹配度分别为 93%(28/30) 和 100%(30/30) ，证实模式对云物理参量场的表征能力达到业务实用标准。 (2)0^°C 层高度出现系统性正偏差，平均偏差误差为 +108m ，通过 95% 的置信水平检验，置信区间为 (+108±97 ） m,p<0.01 ，平均绝对误差为 +205m ；云系水平移向预报准确率为 80% ，略高于云系水平移速准确率（ 77% ）。（3）增雨潜力区TS(threatscore）评分达0.67，但存在显著空间外延偏差(预报范围较实况扩大 18%±3% ），与主观分析误差和模式过高预估云水含量（偏差为 +0.15g?m^-3 )显著相关( R²=0.82,p<0.001) 。此研究可为分布在贵州的喀斯特地貌区人工影响天气数值模式优化提供关键物理约束。
研究论文 | 2023年夏季山东降水异常特征及成因分析

研究论文 | 2023年夏季山东降水异常特征及成因分析

摘要2023年山东夏季降水量为 414.4mm ，较常年偏少 1.0% ，季内降水过程少，降水量受台风“杜苏芮”影响较大，如果去除台风降水，夏季降水量较常年偏少 15.9% 。利用1961—2023年山东122个国家级气象观测站逐日降水观测资料以及ERA5逐月再分析资料分析2023年山东夏季降水特征，并探讨分析厄尔尼诺早发年的环流形势。结果表明：2023年西太平洋副热带高压西段位置偏南、水汽输送条件差，贝加尔湖上空为高度场正距平，影响山东的冷空气势力偏弱，使得夏季降水略偏少。2023年为早发型厄尔尼诺年，早发型厄尔尼诺年西太平洋海面温度异常偏冷导致沃克环流异常，进而导致哈得来环流减弱且位置偏南，并伴随费雷尔环流增强，山东上空盛行下沉气流，西太平洋副热带高压位置偏南，水汽输送条件差，不利于夏季降水发生。
研究论文 | CMIP6气候模式对山东极端气温的模拟评估及未来情景预估

研究论文 | CMIP6气候模式对山东极端气温的模拟评估及未来情景预估

摘要基于CMIP6气候模式资料及CNO5.1观测数据集，对CMIP6气候模式在山东的极端气温指数的模拟情况进行评估。同时，对未来不同时间段3个共享社会经济路径（shared socioeconomicpathways,SSPs)情景下未来极端气温指数的变化趋势进行预估，并分析不同SSPs情景下极端气温指数的时空变化特征。结果表明，相对于基准期的1995—2014年，未来山东极端最高气温（TXx）、极端最低气温(TNn)呈上升趋势,TNn相较于TXx增温更明显，而霜冻日数(FD）、冰冻日数（ID)呈减少趋势。从空间分布来看，未来TXx的极高值与TNn的极低值都出现在鲁西北，TXx的极低值与TNn的极高值都出现在鲁东南及山东半岛，FD、ID均在鲁北最多。
研究论文 | 皖西南地区E601B型蒸发量日变化及影响因素分析

研究论文 | 皖西南地区E601B型蒸发量日变化及影响因素分析

摘要研究温度对自动气象站蒸发量观测的影响，在气候变化研究以及干旱气象灾害评估领域具有重要意义。利用安庆国家基本气象站(以下简记为“安庆站”)2017年4—11月小时蒸发与气温等数据，进行日变化特征分析。结果表明：(1)安庆站小时蒸发量与气温日变化特征相似，均呈现“一高一低”特征，小时蒸发量的极值出现时刻较气温晚 ³h 。（2)对安庆站蒸发水温观测试验的分析表明，日出后E601B型蒸发桶内水温升高，体积增大，加之业务软件自动蒸发算法设计的影响,导致晴好天气小时蒸发量测量值上午偏小，下午到晚上偏大。根据2个典型升温日观测资料分析，日蒸发量测量结果偏小 7%～26% ，2次系统性降温过程日蒸发量测量结果偏大 15%～19% 。(3)皖西南地区安庆、太湖国家基本气象站小时蒸发量与相关气象要素完全相关性分析表明，影响小时蒸发量变化的主要因素为热力因子， 10～20cm 浅层地温对小时蒸发量影响最为显著， 15cm 地温与小时蒸发量相关性最显著。
研究论文 | DXC1型视程障碍现象仪性能评估及与天气条件关系

研究论文 | DXC1型视程障碍现象仪性能评估及与天气条件关系

摘要以黄冈国家基本气象站LGH-O1E型 β 射线法大气颗粒物监测仪（以下简称“大气颗粒物监测仪")2024年全年 PM_2.5 质量浓度小时数据为基准值，结合同期气象数据，系统评估同站新部署的DXC1型视程障碍现象仪（以下简称“视程障碍仪”)观测数据的准确性和一致性，并分析不同月份气候特征和不同气象要素对两种设备观测数据差异的影响。结果表明：(1)逐月分析显示，视程障碍仪和大气颗粒物监测仪观测的 PM_2.5 质量浓度呈现一致的先减小后增大的月变化特征，其差值在5—8月最小，10—12月负偏差最大达 -20.1μg?m^-3 。(2)由气象因子看，高湿度(相对湿度不小于 80% ）环境下，视程障碍仪 PM_2.5 质量浓度平均误差缩小至 ±5μg?m^-3 ；低温（气温不大于 4‰ )条件下，浓度平均误差明显增大， -4^°C 时误差最大为 -17.6μg?m^-3 ;在静风或风速较小时，负偏差较大，当风速不小于 1m?s^-1 时,偏差迅速减小;高压系统(气压大于 1010hPa )下,负偏差最大可达 -40.3μg?m^-3 。(3)视程障碍仪 PM_2.5 质量浓度的回归斜率 0.86, 截距 7.8μg?m^-3 、绝对误差 12.5μg?m^-3(PM_2.5 质量浓度不大于 100μg?m^-3 )满足设备性能指标要求，而质量浓度大于 100μg?m^-3 时，相对误差为 23.5% ，超出设备性能指标要求。(4)视程障碍仪 PM_2.5 质量浓度的年平均系统误差为 -3.86μg?m^-3 ，略偏低。总之，视程障碍仪具有较好的数据可靠性，数据质量与不同天气条件密切相关。
研究论文 | 盘古气象模型在山东的预报检验和评估初探

研究论文 | 盘古气象模型在山东的预报检验和评估初探

摘要通过对比检验基于ECMWF全球模式、CMA-GFS和NCEP-GFS3种输入场驱动的盘古气象模型预报产品（分别简记为“EC_PG”“CMA_PG”和“NCEP_PG”,统称为3个盘古模型）和ECMWF预报产品（简记为“EC"），对2024年8—12月山东地区地面及高空气象要素预报性能进行初步评估。结果表明：（1)在 2m 气温预报中，EC_PG模型在 168h 时效内的均方根误差（rootmean square error,RMSE)和准确率(accuracy，简记为“ACC”)指标最优。相较于EC模式,3个盘古模型均能有效减小夜间的高预报误差，并对山东平原地区在09时（世界时)的低估有所改进。(2)在 10m 风预报中,EC_PG模型在 168h 时效内的风速评分、风向评分等全面领先。相较于EC，3个盘古模型能有效减小风速夜间预报误差，各盘古模型和EC整体呈现夜间风速高估、白天风速低估趋势。(3)在高空( ?500hPa、700hPa 和 850hPa )要素预报中， ^72h 预报时效内3个盘古模型在各层比湿预报均优于EC模式，其中CMA_PG模型表现最佳。3个盘古模型中,EC_PG对各层温度和风速预报表现最优。相较于EC模式,EC_PG对章丘站各层温度的预报改进显著，对青岛站850hPa 风速预报不如EC。总体而言，在评估的3种盘古模型中，EC_PG模型展现出最优的综合预报性能，在 2m 气温 ?10m 风速以及 500hPa,700hPa 和 850hPa 等关键层次的比湿上，其预报能力显著优于EC模式。此研究为今后系统和全面地检验人工智能气象模型提供了初步思路。
研究论文 | 滨州市台风灾害风险评估与区划

研究论文 | 滨州市台风灾害风险评估与区划

摘要利用滨州市1978—2019年17个台风样本资料，建立基于ArcGIS的灾害风险评估模型，对台风灾害风险进行评估，以期为地区产业合理布局及气象防灾减灾工作提供科学依据。结果表明：(1)影响滨州市的台风一般发生在7—9月，影响时长为1\~6d,台风影响时长年际变化呈正增长趋势，各县(市、区)累计发生台风灾情34次，中—高灾损等级的台风灾情发生19次，比例达到58.82% 。（2)台风致灾危险性指数呈东南大、西北小分布特征。其中，风因子最大风速（maximumwind speed,简记为“MW”）致灾危险性指数呈北大南小分布;雨因子过程最大日雨量（maximumdaily rainfall for the process,简记为“MP”）和过程雨量(amount of precipitation,AP)致灾危险性指数均呈东大西小阶梯式分布。（3)分析滨州市不同承灾体台风灾害风险区划，总体来看，东南部地区风险等级高于北部地区，较高—高等级风险相对集中，该结果与台风致灾危险性指数分布特征相符。

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研究论文 | 融合人工智能气象模型的热带气旋路径集成预报技术研究

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研究论文 | 鲁中地区复杂下垫面对一次干环境强对流天气的影响分析

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研究论文 | 一次短时强降水的相控阵阵列天气雷达探测分析

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研究论文 | ENSO与东亚地区平流层臭氧的联系及其影响机制

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研究论文 | 佛山新机场建成对局地雾及低云影响的数值模拟分析

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研究论文 | 基于多源观测资料的2023年3月22日山东沙尘暴天气特征分析

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研究论文 | 沙尘天气对廊坊空气污染的影响分析

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