吴晶 作品数:17 被引量:113 H指数:7 供职机构: 兰州中心气象台 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 甘肃省气象局气象科研项目 中央级公益性科研院所基本科研业务费专项 更多>> 相关领域: 天文地球 农业科学 环境科学与工程 水利工程 更多>>
1961-2017年甘肃省霜冻演变特征及其对农业的影响 被引量:17 2019年 霜冻对农业安全影响巨大。为了提供防范霜冻危害的科学依据,利用甘肃省1961-2017年57个气象站温度资料和霜冻灾害资料,采用趋势系数、累计距平、Mann-Kendall(M-K)方法分析了不同等级霜冻日数的变化特征及其对农业的影响。结果表明:(1)甘肃省不同等级霜冻日数呈明显下降趋势,轻、中、重霜冻及早、晚霜冻日数分别以-2.3d·(10a)-1、-1.8d·(10a)-1、-1.2d·(10a)-1、-1.2d·(10a)-1、-1.1d·(10a)-1的速率减少;2010-2017年减少最明显。(2)甘肃省各区域不同等级霜冻日数均呈现下降趋势,其中河西中部和甘南北部为快速减少区,陇南地区及陇东地区减少幅度较小。(3)近57a甘肃省呈晚霜冻结束时间提前,早霜冻出现时间推迟的趋势,且存在霜期最长的甘南地区晚霜冻结束时间提前最多,霜期最短的陇南地区早霜冻出现时间推迟最多的特点。(4)90年代末以后因≥10℃积温的快速增加及特色作物的播种面积大幅提高增加了作物受冻风险,霜冻造成的农作物受灾面积处于上升趋势。 程瑛 吴晶 李红 黄武斌 王小巍关键词:霜冻 农业 影响因素 CMIP3与CMIP5模式对中国西北干旱区气温和降水的模拟能力比较 被引量:8 2017年 通过对15组CMIP3和CMIP5两代模式集合平均对中国西北干旱区气温和降水的模拟能力比较,发现CMIP5模式对气温和降水的模拟更接近观测值。CMIP5模式模拟年、春季、夏季、秋季平均气温的相关系数比CMIP3模式分别提升了0.15、0.13、0.24和0.02,冬季下降了0.07。CMIP5模式对西北干旱区的平均气温变化趋势的模拟效果比CMIP3有所提高,对年、春季、夏季、秋季、冬季趋势的模拟偏差比CMIP3分别减少了0.03℃/10a、0.10℃/10a、0.01℃/10a、0.06℃/10a、0.14℃/10a。对西北干旱区平均气温年、季的模拟偏差分布上,CMIP5模式的偏差均比CMIP3低1~2℃。但是天山区年、季节平均气温的模拟与整体模拟偏低情况相反,CMIP3和CMIP5分别偏高3~6℃和1~4℃,对夏季的模拟偏高最严重,分别达到6℃和4℃。CMIP5模式整体对西北干旱区降水量的模拟结果与观测值的平均相关系数与CMIP3相差不大,均不超过0.1,而且偏差仍然较大。CMIP5模式对西北干旱区的降水量的变化趋势模拟效果比CMIP3有所降低,对年、春季、夏季、秋季、冬季趋势的模拟偏差比CMIP3增加了0.67 mm/10a、0.23mm/10a、0.51 mm/10a、0.11 mm/10a、0.14 mm/10a。CMIP5模式对年、春季、夏季、秋季和冬季的降水量模拟的均方根误差相比CMIP3分别减少77.6 mm、25.5 mm、25.0 mm、18.8 mm和13.9 mm。在空间上,CMIP5模式对年、季节降水模拟仍然偏高,但是比CMIP3有明显缓解;CMIP3和CMIP5模式对夏季天山区年降水量和夏季降水量的模拟也与大部分区域偏高的趋势明显相反,两代模式对夏季天山区的降水模拟均偏低50 mm左右。 吴晶 王宝鉴 杨艳芬 常燕 陈林 杨建才 刘新伟关键词:西北干旱区 平均气温 降水量 基于水热耦合平衡的长江源实际蒸散变化研究 被引量:4 2018年 采用1960~2012年长江源地区8个气象站的气象数据和直门达站的径流数据,基于流域水热耦合平衡方程计算了长江源区实际蒸散(ET),采用云模型、Mann-Kendall检验、Pettitt检验和Sen趋势度等方法分析了ET的时空变化特征,并通过敏感性分析确定了影响ET的主要气候因子。结果表明:1)1960~2012年长江源区多年平均ET为277.6mm/a,呈显著上升趋势(99%置信度),上升速率为6.27mm/10a,并在1997年发生突变(99%置信度)。2)年均ET从西北向东南递增,且上升速率从西北向东南递减。熵值En和超熵He分别呈西高东低和西北高东南低的分布规律。ET均值大的区域年ET随时间变化较为均匀且稳定性较强。3)源区年ET变化对降水最为敏感,其后依次是相对湿度、日照时数、最高气温、风速、最低气温和平均气温。降水量上升对ET的增加起主要贡献作用,其次是气温与日照时数的上升和相对湿度的下降。 强皓凡 靳晓言 刘超 庄文化 吴晶 刘铁刚关键词:长江源 云模型 全球和区域数值模式在甘肃2020年汛期降水预报中的检验评估 被引量:12 2022年 2020年汛期6—8月甘肃降水日数多、持续时间长、范围广、强度大,对该时间段内3种全球模式(ECMWF、GRAPES_GFS和NCEP_GFS模式)和4种区域模式[GRAPES区域数值预报业务系统(GRAPES_3 km)、西北区域区域模式(GRAPES_LZ10 km)、西北区域快速更新循环预报系统(GRAPES_LZ3 km)和华东区域模式(SMS-WARMS)]24 h累计降水预报性能进行检验评估。结果表明:(1)全球模式中ECMWF模式的预报性能优于其余2个模式,而区域模式中GRAPES_3 km和SMS-WARMS模式预报性能相对较好,且SMS-WARMS模式预报性能更稳定。(2)区域模式晴雨准确率及小雨和中雨的TS评分、ETS评分、命中率低于全球模式,暴雨优于全球模式;大雨和暴雨的空报率和预报偏差均高于全球模式。(3)根据500 hPa环流形势可将甘肃汛期降水划分为副高边缘型和低槽型2种类型,针对2020年4次副高边缘型和3次低槽型降水进行分类检验评估。全球模式和区域模式均对前者的各个量级降水预报性能优于后者;ECMWF模式和区域模式对2种类型大雨和暴雨预报效果优于NCEP_GFS和GRAPES_GFS模式;全球模式中ECMWF模式、区域模式中SMS-WARMS模式对2种类型降水预报效果最好。(4)7种模式对2种类型中雨和大雨雨带走向预报较好,对副高边缘型降水过程降水落区的预报能力优于低槽型降水过程,但预报降水强度较观测偏强,尤其是降水中心区域。 陈晓燕 孔祥伟 彭筱 刘新伟 吴晶 任淑媛关键词:降水预报检验 MODE 夏季风过渡区下垫面非均匀性对一次暴雨影响的数值模拟 被引量:3 2020年 下垫面性质非均匀性造成的陆气能量通量差异是影响局地强降水发生的重要原因。中国夏季风过渡区植被过渡快、性质差异大,非均匀性强,是极端降水多发区。为了探究该区域下垫面非均匀性对强降水的影响,在统计分析下垫面特征基础上,对2017年8月28—29日受西太平洋副热带高压西南暖湿气流和中高纬南下冷空气共同影响下的典型暴雨过程,利用中尺度模式WRF3.8及NCAR-LSM陆面模型,设计敏感试验,探讨下垫面种类变化对暴雨强度、落区及通量参数的影响。结果表明:该区域分布着3~6种下垫面,青海东部到甘肃中部下垫面种类相对单一,非均匀性弱,而西北地区东南部、四川北部下垫面种类多在6种以上,非均匀性强。模式单一格点中代表性下垫面类型对陆气通量贡献率不足50%,表明仅用单一下垫面计算陆气通量不适宜。随着模式格点中下垫面种类的增加,不同量级的降水区面积与实况更加接近,且主雨带网格内陆面特征物理量的非均匀性增强。相比于控制试验,两组敏感试验模拟的浅层地表温度、地表热通量、感热通量、潜热通量等在白天均有所减弱,一定程度上消弱了因未考虑下垫面非均匀性而导致的陆面特征物理量误差偏大的现象,从而减小了对流有效位能,抑制对流性降水的产生,一定程度上降低了降水的正偏差。 任余龙 张铁军 柳媛普 吴晶关键词:陆面过程 数值模拟 暴雨 热带岛屿多尺度降水系统的积云对流参数化方案模拟性能评估——以海南岛为例 2025年 降水作为地球水循环与能量循环的核心环节,对全球气候演变、水文过程及人类社会活动具有深远影响。热带地区贡献了全球约三分之二的降水量,而海南岛作为典型热带海岛,其独特的下垫面条件和复杂的海陆相互作用导致降水呈现多尺度、多形态特征,对数值模式中积云对流参数化方案的适应性提出了更高挑战。本研究基于WRF模式(V4.2),选取7种积云对流参数化方案(包括Kain-Fritsch、BMJ、Modified Tiedtke等),结合ERA5再分析资料、地面观测站数据、CMPAS融合降水产品及GSMaP卫星反演数据,对海南岛2017年雨季13类典型降水案例开展高分辨率(5 km)模拟,并通过相关系数(R)、平均绝对误差(MAE)和Kling-Gupta效率系数(KGE)等多指标评估方案性能。结果表明:(1) Modified Tiedtke(cu6)和New Tiedtke (cu16)方案在热带海岛环境表现最优,尤其是Modified Tiedtke (cu6)在台风活跃期(9~10月)相关系数高达0.913,全案例平均达0.41 ± 0.26;(2) “灰区”分辨率(4~10km)下综合季节性和降水类型差异,提出分时段优化策略:传统的Kain-Fritsch方案(cu1)和改进的Kain-Fritsch方案(cu10)适合模拟降水增长过程,但需要注意其在时间和降水量上的系统性偏差;Modified Tiedtke方案(cu6)和BMJ方案(cu2)适合模拟弱降水过程,并且Modified Tiedtke方案(cu6)在强降水情况下表现也较好;Multi-scale Kain-Fritsch方案(cu11)、KSAS方案(cu14)和新版Tiedtke方案(cu16)则展现出较好的综合性能。(3) Multi-scale Kain-Fritsch方案(cu11)在降水中心位置、降水空间分布和虚假降水控制上表现出优异性能。(4)综合季节性和降水类型差异,提出分时段优化策略:台风季节和季风转换前期选择Modified Tiedtke方案(cu6)或新版Tiedtke方案(cu16),雨季盛期采用Kain-Fritsch方案(cu1)和Modified Kain-Fritsch方案(cu10)的集合平均。研究结果为热带海岛地区降水模拟的参数化方案优化提供了关键科学依据。Pre 焦悦 邢益航 黄诗彤 吴晶 尚明 施晨晓 贺音 白磊热带岛屿地区不同云微物理方案对强降水模拟性能研究——以海南岛为例 2025年 在全球气候变暖加剧极端降水的背景下,热带岛屿地区的精准降水预报对防灾减灾和可持续发展具有关键意义。海南岛作为典型热带季风区,其强降水过程受多重天气系统影响,但现有研究多聚焦于中高纬度地区,针对热带岛屿云微物理机制的认知仍存在显著缺口。本研究基于WRF V4.2模式,选取12类典型强降水事件(含台风、季风和对流系统),系统评估Kessler、Lin、WSM3/5/6、Ferrier和Thompson共7种云微物理方案在海南岛的适用性,结合地面观测、CMPAS融合降水产品和GSMaP遥感数据,通过相关系数(R)、均方根误差(RMSE)和Kling-Gupta效率系数(KGE)等多维度指标验证模拟性能。研究发现:(1) 方案表现呈现显著时空分异性,Ferrier方案在秋季降水模拟中相关系数最高(R = 0.77),而Thompson方案在误差控制(RMSE = 1.67 mm/h)和台风降水峰值捕捉(20 mm/h)方面最优;(2) Thompson (MP8)和WSM6方案(MP6)在降水过程模拟中展现出较高的综合可靠性;(3) 简单暖云方案Kessler在3月季风转换前期(R = 0.53)和9月残余台风降水(R = 0.63)中表现突出,揭示了热带降水暖云主导机制与复杂冰相参数化的适应性矛盾;(4) 提出季节–天气型动态方案配置策略:季风转换前期(3~4月)采用Kessler方案(MP1),主汛期(5~9月)优选Thompson方案(MP8),台风中后期(10~11月)切换至WSM3方案(MP3)。In the context of global warming exacerbating extreme precipitation, accurate precipitation forecasting in tropical island regions is crucial for disaster prevention, mitigation, and sustainable development. As a representative tropical monsoon region, Hainan Island experiences heavy precipitation influenced by multiple weather systems. However, existing studies predominantly focus on mid- and high-latitude regions, leaving significant gaps in the understanding of cloud microphysical mechanisms over tropical islands. This study employs the WRF V4.2 model to evaluate the applicability of seven cloud mi 焦悦 黄诗彤 邢益航 吴晶 尚明 施晨晓 贺音 白磊CMIP5耦合模式对青藏高原冻土变化的模拟和预估 被引量:9 2016年 利用第五次耦合模式比较计划(CMIP5)多个模式的模拟结果,对比再分析资料和青藏高原(下称高原)冻土图,评估了模式对当前(1986-2005年)高原冻土的模拟能力。在此基础上应用多模式集合平均结果,预估了未来不同典型浓度路径(RCPs)情景下高原地表层多年冻土的可能变化。结果表明:CMIP5耦合模式对高原冻土有一定的模拟能力,采用SFI地面冻结指数模型计算的当前地表层多年冻土分布与高原冻土图有较好的吻合,1986-2005年高原地表层平均多年冻土面积为127.5×10~4km^2;多模式集合预估结果显示,高原地表层多年冻土呈现区域性退化趋势,高原东部、南部及北部边缘地区冻土带退化较为明显,有从外围向西北部多年冻土区逐步退化的趋势,RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5情景下未来50年地表层多年冻土面积分别减少约23.9×10~4km^2(20.8%)、33.5×10~4km^2(27.7%)、25.6×10~4km^2(21.1%)和43.5×10~4km^2(35.3%),到21世纪末期不同情景下多年冻土面积分别约为为91.4×10~4km^2、70.9×10~4km^2、72.8×10~4km^2和41.7×10~4km^2。 常燕 吕世华 罗斯琼 吴晶 李瑞青 李锁锁关键词:青藏高原 西北四省(区)GRAPES模式降水预报的定量评估 被引量:14 2020年 基于中国西北四省(区)2016—2017年的站点观测降水数据和GRAPES区域数值模式24 h和48 h预报结果,采用平均误差、均方根误差、相关系数、分等级TS评分等指标,对GRAPES区域数值模式在西北四省(区)降水预报进行定量评估。结果表明:时间上,模式对西北四省的晴雨预报准确率能达到0.7以上,逐日空间相关系数为0.2~0.4。夏季降水的偏差最大,24 h和48 h预报平均误差分别为4、6 mm·d^-1,均方根误差分别为6、8 mm·d^-1。不同等级降水的24 h和48 h预报TS评分显示,各个月份小雨TS评分为0.2~0.5,中雨为0.1~0.2,大雨以上不到0.1。空间上,24 h和48 h预报晴雨准确率在大部分地区达到0.6以上,相关系数在甘肃东部、陕西中部和南部超过0.6。24 h预报平均误差在青海、甘肃、陕西三省南部最大(达到2~4 mm·d^-1),48 h预报的平均误差比相同区域的24 h预报高出1~2 mm·d^-1,在陕西南部平均误差最大(达到5~8 mm·d^-1)。各个量级的24 h预报TS评分明显好于48 h,24 h预报对大雨、暴雨有所预报,48 h预报对中雨以上量级降水预报较差。 吴晶 李照荣 颜鹏程 杨艳芬 白磊 杨建才 彭筱关键词:GRAPES模式 降水 基于格点资料的1961−2018年中国霜冻灾害时空变化规律 被引量:25 2021年 以1961−2018年长时间序列的格点化气象数据替代以往研究中站点数据,通过趋势分析和聚类分析等方法,研究中国区域内适合格点数据的霜冻辨识阈值、霜冻发生时间及霜冻强度的时空变化规律,以在气候变化背景下合理利用气候资源,降低霜冻灾害给农业生产造成的损失。结果表明:(1)日最低气温0℃相比日最低气温2℃作为阈值辨识初/终霜冻和无霜期的空间分布更加合理。(2)1961−2018年中国大部分地区初霜冻日期推后(1~3d·10a^(−1)),终霜冻日期提前,无霜期增加(1~3d·10a^(−1))。(3)不同强度的霜冻年累计发生次数在中国北方有微弱增加态势,在南方呈现明显的减少趋势。其中,晚霜冻不同霜冻强度年发生频次高于早霜冻。(4)以霜冻日期和霜冻发生频数为标准进行中国霜冻灾害区划,全国可分为亚热带、暖温带、中温带、寒温带和青藏高原5个分区。其中,以青藏高原不同霜冻日期变化最为剧烈。整体上,中国区域的气候变暖对于霜冻灾害的发生在时间、空间和强度上有明显的减弱效果。 白磊 张帆 张帆 文元桥 师春香 吴晶 朱智 朱智关键词:青藏高原