气象科学杂志

气象科学杂志2026年第1期

• 2025年中国主要气候风险及气象灾害概述

  刘远，李莹，王雅琦，尹宜舟，王国复

  本文利用1961—2025年中国区域2 400余站地面气象逐日观测数据和灾情数据,采用气候年景指数、气候风险指数以及客观化气象灾害过程识别方法,对2025年中国主要气候风险特征及气象灾害进行系统性分析。结果表明,2025年我国气候年景总体偏差,综合年景为1961年以来第二差,气候风险指数位列历史第七位,属于典型的高风险年份。各类极端天气气候事件呈多发、强发的态势。区域性暴雨过程次数偏多且局地极端性强,华北雨季与华西秋雨降水量均创历史极值,暴雨洪涝风险较高;高温过程频繁,持续时间长、影响范围广,全国平均高温日数创历史新高,高温风险指数居历史第二;干旱过程次数略高于常年,呈现显著的阶段性和区域性特征;台风生成及登陆我国的次数均偏多,秋台风活跃且致灾严重;冷空气过程频次偏多,但低温冷冻害整体偏弱。综合来看,2025年我国气象灾害表现出突发性强、复合型交织的特点,防灾减灾面临严峻挑战。

• 中国交通气象观测技术进展和未来展望

  刘端阳，徐祥德，朱寿鹏，祖繁，刘寅，王宏斌，吴昊

  气象观测是开展交通气象预报预警与服务的基础。随着我国公路、铁路、航运、航空及城市交通的快速发展,交通畅通与安全保障对高质量气象监测提出了更高要求。近年来,全球气候变化导致极端天气事件频发,严重威胁交通安全与运行效率,对交通气象监测预警体系建设形成新的挑战。本文从交通气象立体观测网、国家交通气象观测系统及相关监测探测技术等方面,系统梳理了我国交通气象观测的发展现状与需求,分析了在关键核心技术、设备研制、标准体系、创新机制及产业化方面存在的主要问题。结果表明,尽管我国交通气象监测装备和业务化应用水平显著提升,但在原创技术和高端装备领域仍存在短板。针对未来智能交通、智能驾驶及低空经济等新兴领域的发展需求,本文提出构建交通气象监测仪器创新体系、强化关键技术攻关、完善标准与测试体系、建设公共试验基础设施等建议,以期为我国交通气象观测体系的持续完善与高质量发展提供参考。

• 北大西洋海表温度年际变异三极子的演变特征和形成过程

  叶玮昕，杨修群

  本文利用1980—2022年观测与再分析资料,通过EOF分解、回归分析和局地海温倾向诊断分析等方法,分析了北大西洋海表温度年际变异三极子(North Atlantic Interannual Anomaly Tripole,NAT)的演变特征和形成过程。结果表明:NAT是北大西洋海表温度(North Atlantic Sea Surface Temperature,SST)年际变异的主导模态,其于初冬形成,在春季最为强盛,到秋季衰亡;前冬北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation,NAO)和春季NAT密切相关,其正位相对应北大西洋副极地与副热带(中纬度)地区SST负(正)异常;NAO通过局地海温动力和热力过程驱动了NAT形成,且NAT不同极区的主导过程存在差异;副极地SST负异常主要由向南的Ekman流异常产生的异常海温冷平流所导致,中纬度SST正异常由向北的Ekman流异常造成的异常海温暖平流以及海表风速减弱造成的向上潜热通量减少共同导致,而副热带SST负异常则主要由海表风速增强造成的向上潜热通量增加所导致。

• 2024年7月山东龙卷群发事件的可能成因:Rossby波包活动与中小尺度条件

  戴昊乐，管兆勇，叶德超

  龙卷事件致灾性极强,本文基于ERA5再分析数据集,研究了龙卷事件中对流层上层Rossby波包的传播特征及其对龙卷生成的可能影响,并分析了2024年7月5日山东龙卷群发事件中龙卷发生潜势的多项物理参数指标。结果表明:此次事件由西南涡加深形成的温带气旋引发,而Rossby波包对温带气旋的增强起到了重要作用。对流层上层Rossby波包起源于巴尔喀什湖地区,以每天13.3经距的群速度沿巴尔喀什湖—天山山脉—河套地区—山东路径传播,于7月5日抵达菏泽上空。波包对菏泽地区环流扰动的影响使得上层反气旋环流与低层气旋环流的扰动增强,有利于深厚上升气流的形成与维持。低空急流与中上层西风槽共同作用有利于超级单体发展;中小尺度环境条件显示,菏泽地区对流有效位能(CAPE)峰值接近2 500 J·kg-1,低层垂直风切变(SHR1)超过10 m·s-1,低层风暴相对螺旋度(SRH1)与合成指标强龙卷指标(STP)、超级单体复合指数(SCP)、低层能量—螺旋度指标(EHI1)在龙卷发生前显著超过阈值,较为精确地指示了强龙卷发生的潜势。研究结果利于加深对龙卷形成机理的理解并为预报提供科学线索。

• 华东中部地区弓状回波统计特征分析

  张昌安，周昂，赵坤

  弓状回波是雷达回波图上呈弓状的中尺度对流系统。经典型弓状回波多由飑线或对流单体等发展而形成,合并型弓状回波则由线状对流和前侧单体合并产生,后者致灾往往更严重。本研究基于2019—2022年华东中部地区雷达拼图数据,结合ERA5再分析数据、探空观测资料和地面自动站观测资料等多源数据,对华东中部地区弓状回波进行系统分类,并对其时空分布、环境场配置及地面降水分布统计分析。研究发现,华东中部地区2019—2022年共发生19起弓状回波事件,其中合并型14起,占比74%,经典型5起,占比26%。合并型弓状回波成熟时间存在午后主峰与夜间次峰的双峰特征;经典型则表现为午后单峰特征。环境场对比表明,合并型弓状回波具有更强的暖湿气流,凸显热力不稳定主导的对流发展机制。且其具有更高的SWEAT指数和更低的LIFT指数。而经典型弓状回波以动力驱动为特征,表现为更强的低层辐合与垂直风切变。降水特征显示,合并型弓状回波强降水极值更大,分布更加广泛。本研究系统揭示了华东中部地区弓状回波的分类及统计特征,发现了华东中部地区合并型弓状回波的高占比和强致灾能力。

• 基于改进卷积神经网络的雾天识别技术

  张国兴，张涛，马芳，和楷承，解莉燕

  本文以卷积神经网络为基础模型,融合注意力机制,提出了一种基于加权注意力机制的改进卷积神经网络模型雾天分类方法。且在云南禄丰、西畴、江城、红河4个国家气象站雾天图像数据集上进行实验。结果表明:(1)添加加权注意力机制能够使改进后的卷积神经网络模型更好地提取雾天图像的特征,其平均识别准确率达95.69%,相较于VGG和AlexNet具有更高的识别准确率。(2)利用训练好的模型在其他时段的雾天图像数据上进行检验。表明,模型在4个站点上的检验识别准确率均超过90%,且识别错误的检验样本最少,该模型能够作为自动气象站雾天观测的补充。(3)通过对检验图像错误个例进行分析可知,训练数据的缺失会降低模型的泛化能力,降水天气会使模型产生误判;而雾天图像等级划分交界处的图像样本相似度过高,会导致模型产生错误分类。

• 苏州市臭氧污染特征及影响因素分析

  楚翠姣，钟声，王体健，孙旭光，孙鹏，马茜雅

  近年来苏州市臭氧污染频发,制约其空气质量的持续改善。本文基于环境空气质量监测数据,分析了苏州市臭氧污染特征,从大气挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,VOCs)和气象条件两方面进行了臭氧污染影响因素分析,并利用正交矩阵因子(Positive Matrix Factorization,PMF)源解析模型和对国家级经济技术开发区工业企业废气污染物排放实况调研探讨了VOCs主要来源。结果表明:2016—2023年苏州市臭氧质量浓度呈波动上升趋势,年均增长速率为2.6 μg·m-3·a-1,臭氧首污超标天占比持续升高,从2016年的占比34.9%上升至2023年的占比72.9%。臭氧质量浓度季节变化呈双峰分布,首次峰值出现在6月,其次是8月。苏州市大气VOCs组分中对臭氧生成贡献较大的物种包括乙醛、乙烯、甲苯、间/对二甲苯、丙烯等。PMF源解析显示,工业过程源、机动车尾气源、化石燃料燃烧源、油气挥发源和溶剂使用源是VOCs主要排放源。结合对工业企业废气污染物排放实况调研分析,电子设备制造业、通用设备制造业及橡胶塑料制品业对工业排放VOCs的贡献较高,达71.2%。从气象条件看,苏州市臭氧超标率与日最高气温呈显著正相关,与相对湿度和风速呈显著负相关;当风向为东南、南东南、偏南时,臭氧超标率较高,在22.3%~31.9%。因地制宜地持续强化大气VOCs深度友好减排,对臭氧污染防控和空气质量持续改善具有重要意义。

• 基于FY-4B/GIIRS的华东区域大气温湿廓线反演与融合

  张乐萱，鲍艳松，刘辉，陆其峰，王圆圆，黄洋，吴莹

  为提高FY-4B/GIIRS数据反演大气温湿廓线的精度,确定大气温湿廓线最优获取方法,本研究基于2022年7月华东地区晴空条件下的FY-4B/GIIRS一级亮温数据与ERA5再分析资料,使用BP神经网络方法反演大气温湿廓线,并分别使用一维变分和最优插值的方法将反演结果与数值预报产品进行融合,以获得精度更高的大气温湿廓线,最后分别以ERA5数据和探空数据为真值,评估反演及融合结果精度。研究结果显示:(1)对于晴空大气温度廓线,对比ERA5数据时,反演与预报场最优插值融合结果误差最小,RMSE为0.56 K,而对比探空数据时,反演与预报场一维变分融合结果误差最小,RMSE为0.87 K;(2)对于晴空大气湿度廓线,对比ERA5数据时,反演结果误差最小,RMSE约7.5%,而对比探空数据时,反演与预报场一维变分融合结果误差最小,RMSE约13%。总之,晴空条件下,基于FY-4B/GIIRS数据,利用BP神经网络反演大气温湿廓线结果优于目前FY-4B/GIIRS二级产品,融合模型进一步提高反演结果精度,最优的结果温度误差小于1 K,湿度误差小于15%。

• 基于贝叶斯优化集成多种光流法的云图预测技术

  庄舒仪，袁宇波，卜强生，李梓丘，罗飞

  云覆盖的变化是影响光伏发电的主要因素,基于光流法的云图预测在时空场景变化时表现出不稳定性。本研究提出了一种基于贝叶斯优化集成多种光流法的云图预测技术,使用多种光流法分别处理云图序列以提取云运动矢量,然后根据近实时观测评估每种光流法历史预测的准确性,并通过贝叶斯优化确定多种方法集成的最佳权重。在长江中下游地区的试验表明,与多模型平均相比,基于贝叶斯优化的集成方法提高了云图预测精度及长期预测的稳定性,在保持图像保真度和结构相似性方面具有优势;此外,该方法还有效减缓了随预测时间跨度增长而出现的性能衰减,在多步预测中表现出更强的稳定性。本研究实现了云图预测增强,对于云雨天气下的光伏发电预测和太阳能资源利用具有重要意义。