论文

• 沙漠-绿洲大气边界层结构的数值模拟
• 吕世华;罗斯琼
• 2005 Vol. 24 (4): 465-470. 
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• 利用美国NCAR新版中尺度MM5V3.6非静力平衡模式,采用三重嵌套的模拟方法,模拟研究了沙漠绿洲的环流及边界层特征。结果表明:在没有西风气流背景的影响下,绿洲沙漠环流和大气边界层结构是对称的。沙漠绿洲改变了原有沙漠地区环流结构及温、湿场的分布,绿洲上空大气下沉,沙漠上空大气上升,从而产生了绿洲上空大气冷干,沙漠上空大气暖湿的边界层特征。绿洲边缘形成了由干到湿的强湿度梯度带围绕着绿洲,起到了保护绿洲的作用。在有西风背景气流的影响下,绿洲沙漠环流和大气边界层结构是非对称的。但是,西风背景气流的存在可以破坏绿洲系统对称的环流结构,不利于绿洲系统的稳定发展。

• 不同土壤湿度条件下绿洲边界层特征的敏感性试验
• 罗斯琼;陈世强;吕世华
• 2005 Vol. 24 (4): 471-477. 
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• 应用NCAR的非静力平衡中尺度数值模式MM5V3.6,设计了三种不同土壤湿度对金塔绿洲边界层的特征影响的敏感性试验。结果表明:土壤灌溉后地表温度和气温升温率较灌溉前有所减小。土壤湿度越大,绿洲温度越低,绿洲的"冷岛效应"越显著。绿洲灌溉后地面感热通量较灌溉前偏低,潜热通量比灌溉前高;土壤湿度越大,这种差异越显著。土壤湿度为0.35时,绿洲能够很好地表现绿洲特性,维持其自身的发展。绿洲边界层高度在灌溉前后有很大的变化。随着土壤湿度的增加,绿洲的边界层高度逐渐降低。这种较低的边界层对绿洲起到了保护作用,它将绿洲的能量与水分保存在较低的边界层中,促进了绿洲的进一步维持和发展。

• 夏季金塔绿洲风环流的数值模拟及结构分析
• 文莉娟;吕世华;张宇;李锁锁
• 2005 Vol. 24 (4): 478-486. 
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• 利用中尺度数值模式MM5,替换了模式第三重嵌套模拟域中金塔绿洲及周围地区与实际不符的植被类型,对2004年7月5日金塔绿洲效应进行了较为成功的模拟。模拟结果显示:白天绿洲是一冷源,这一现象可维持到3000m左右,临近地面沙漠绿洲温差最大,冷中心强度由低层向高层逐渐减弱;气压距平场低层为沙漠低,绿洲高,较高层则反之,转变发生在1300m。低层绿洲风盛行,随高度增加,辐散风渐弱;750hPa以上转为以背景风为主,存在向绿洲中心辐合的趋势;距平风场低层为辐散风,高层为辐合风,绿洲中部风速较小,越远离风场辐散(辐合)中心,风速越大;沙漠上为上升气流,绿洲基本上全为下沉运动所控制,但剖面图上显示绿洲上并不是只有一个闭合中心,且绿洲上、下沉运动的顶部高度也不一致,绿洲中心最低,两侧逐渐增高。最大下沉运动出现在绿洲边缘;绿洲低层分布着强度均匀的辐散区,而沙漠上则为零散辐合区,750hPa辐合区开始侵入绿洲,700hPa时绿洲基本为辐合区,绿洲边缘辐合最强,沙漠以辐散为主,分布少许辐合中心。比湿同湿位温具有相似特征,在一定高度以上,在下沉气流的作用和西风背景场的影响下等值线形成低槽形状,低槽中心从高层向低层、由西向东偏移。

• 干旱区陆面过程参数改进对东亚区域气候影响的数值模拟
• 鲍艳;张宇;吕世华;左洪超
• 2005 Vol. 24 (4): 487-496. 
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• 为了进一步检验裸土参数化的气候模拟性能,本文在文献[1,2]的基础上,利用NCEP再分析资料和Xie等^[3]全球降水资料与CCM3模拟结果进行了对比。结果表明:加入裸土参数化方案的CCM3能较好地再现冬季东亚和中国地区区域气候的主要特征,模式较原CCM3能更好地模拟地表温度和东亚及中国西北地区的降水,对东亚季风环流的模拟也较接近实际。同时,该方案在CCM3中的加入改进了青藏高原冬季降雪带及夏季高原东南部降水中心的模拟,提高了模式对高原冬夏季降水的模拟能力,从而再次说明利用观测资料对模式参数修正及参数化方法的改进是提高数值模式模拟能力的一个重要途径。

• 模式水平分辨率对祁连山区降水模拟影响的初步分析
• 李锁锁;吕世华;高艳红;张宇
• 2005 Vol. 24 (4): 497-502. 
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• 利用中尺度模式MM5V3.6,针对祁连山地区2002年7月14~17日的一次降水过程,设计了一组不同水平分辨率的试验进行数值模拟。并将模式结果与实测资料进行对比,结果表明:高水平分辨率对降水中心位置的模拟较好,但同时会产生虚假降水中心,且模拟的降水中心量值一般都大于实测值。而低水平分辨率对降水量值的模拟较好,但对降水中心位置的模拟没有高水平分辨率的好。

• 夏季金塔绿洲及邻近戈壁的冷湿舌及边界层特征分析
• 奥银焕;吕世华;陈世强;张宇
• 2005 Vol. 24 (4): 503-508. 
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• 利用2004年7月金塔"绿洲系统能量与水分循环过程观测与数值研究"重点项目加强期系留梯度探测资料,对该绿洲边缘的冷湿舌现象及边界层特征进行了分析。结果表明,戈壁绿洲边缘的确存在冷湿舌;白天从09时至18时都有冷湿舌出现,高度一般维持在0~600m之间;冷湿舌受风速、风向、太阳对地面加热强度等因素的影响很大,也与午后绿洲辐散风有密切关系。这一发现对深入研究戈壁绿洲能量与水分循环,尤其是对绿洲与周围沙漠戈壁的水热交换研究具有重要意义,也为进一步研究绿洲的维持和发展提供了很好的基础。

• 金塔绿洲地表特征参数遥感反演研究
• 孟宪红;吕世华;陈世强;张宇
• 2005 Vol. 24 (4): 509-516. 
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• TM影像是陆地资源卫星(Landsat)携带的专题绘图仪(ThematicMapper,TM)扫描计获取的遥感图像,近年来,该数据得到了广泛的应用。本文使用Landsat-5TM数据推算了金塔地区的地表参数,包括标准化差值植被指数NDVI、修正的土壤调整植被指数MSAVI、植被覆盖度、地表反射率及地表温度。并将地表反射率、地表温度的反演值与观测值进行对比,结果表明:地表温度反演结果的相对误差在9%以内,地表反射率反演结果的相对误差在8%以内。

• 额济纳绿洲夏末典型晴天小气候特征分析
• 张艳武;冯起;吕世华;黄静;司建华;苏永红
• 2005 Vol. 24 (4): 517-521. 
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• 绿洲系统特有的地理地貌形成了绿洲特殊的小气候特征。利用额济纳绿洲2003年9月8~10日小气候观测资料,分析了绿洲柽柳林的小气候特征。在柽柳林内,地表和近地层大气温度有明显的日变化,日间地表给大气加热,大气温度呈超绝热递减率随高度递减;夜间大气给地表加热,大气为稳定层结。近地层空气湿度的日变化与温度相反。林内空气温度的垂直分布主要取决于冠层与地表吸收太阳辐射状况。在林冠顶层,白天以上升气流为主,夜间以下沉气流为主,绿洲荒漠环流效应已经不明显。绿洲上空大气浑浊度小,对太阳辐射的削减较少,绿洲具有很好的光资源背景。

• 夏季金塔绿洲及邻近沙漠地面风场、气温和湿度场特性的对比分析
• 胡泽勇;吕世华;高洪春;周秀云
• 2005 Vol. 24 (4): 522-526. 
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• 利用2004年7~8月金塔"绿洲系统能量与水分循环过程观测与数值研究"观测试验期间的资料,对比分析了金塔绿洲及邻近沙漠地面风场和空气温湿特性的水平差异。结果表明:绿洲及邻近沙漠的温湿和风速差异明显,绿洲内部冷湿风弱,而外部干热风稍大;绿洲内的温湿场为非对称结构,冷湿中心偏离绿洲的几何中心,在绿洲东部,当地盛行风向的上风方位置上;而风速场结构对称,弱风中心与绿洲的几何中心一致;在不同的风向时空气比湿有较大的差异,存在明显的来自东北方沙漠戈壁的干平流和来自西南方水库及绿洲的湿平流。

• 绿洲边缘夏季小气候特征及地表辐射与能量平衡特征分析
• 张宇;吕世华;陈世强;奥银焕;胡泽勇;韦志刚
• 2005 Vol. 24 (4): 527-533. 
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• 利用"绿洲系统能量与水分循环过程观测试验"加强期(IOP)在甘肃省酒泉市金塔绿洲观测的资料,分析了夏季金塔绿洲边缘的小气候特征及地表辐射收支和地表能量平衡特征。作为绿洲沙漠相互作用的界面,在白天绿洲边缘的垂直运动仍然是以上升气流为主,并且其小气候主要受土壤湿度的影响。中午前后绿洲边缘的总辐射最大值在1000W·m^-2左右,净辐射>700W·m^-2;在白天,仅有个别天数的感热通量超过100W·m^-2,最大值仅为150W·m^-2左右。在整个观测期,有超过70%的天数出现负感热通量。而Bowen比在±10^-2量级,地表能量不平衡的差额较大,约28%。

• 夏季金塔绿洲与沙漠次级环流近地层风场的初步分析
• 陈世强;吕世华;奥银焕;张宇;胡泽勇;韦志刚
• 2005 Vol. 24 (4): 534-539. 
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• 利用2004年6~8月在甘肃省酒泉金塔地区进行的"绿洲-沙漠能量和水分循环的野外观测试验"的风场资料,分析了该地区两种不同的绿洲沙漠低层风场结构。结果表明:绿洲沙漠的温差效应可以激发绿洲和沙漠间的次级环流,在白天绿洲沙漠边缘低层是辐散气流,夜间表现为辐合气流;在大背景风场较强的情况下,在背景风场风向方向上局地环流被掩盖,而其它方向上局地环流占主导地位;大背景风场处于转换期,如西风转东风时,当西风削弱,而东风还没有产生时,绿洲地区背景风场很小,绿洲沙漠环流较为明显。

• 酒泉绿洲夏季大气边界层加热(冷却)特征初探
• 谷良雷;胡泽勇;吕世华;韦志刚;张宇;姚济敏
• 2005 Vol. 24 (4): 540-544. 
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• 利用"绿洲系统能量与水分循环过程观测与数值研究"的观测资料和酒泉站的地面和探空气象资料,计算了酒泉绿洲夏季大气边界层的加热(冷却)率,分析了酒泉绿洲近地面层和行星边界层的大气加热(冷却)率逐日变化,研究了不同典型天气下大气加热(冷却)率的变化特征。结果表明,酒泉绿洲近地面层和行星边界层内,大气加热(冷却)率具有明显的逐日变化特征;近地面层和行星边界层及整个大气层白天的大气加热率和夜晚的大气冷却率基本相当,大气能量基本守恒;日照时数、云量和特殊天气过程(如冷空气活动、沙尘天气和降水等)对大气加热(冷却)率有很大影响。

• 黄土高原陆-气相互作用预试验及其晴天地表能量特征分析
• 韦志刚;文军;吕世华;陈世强;奥银焕;梁琳
• 2005 Vol. 24 (4): 545-555. 
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• 详细介绍了在2004年8月24日~9月11日在甘肃平凉进行的陆-气相互作用野外预试验,对观测仪器进行了对比和标定,并利用观测资料,初步分析了黄土高原塬上裸地、塬上和塬下玉米地的地表净辐射各分量、感热、潜热和地热流的特征。由于作物(玉米)的存在,降低了地表反射率,使白天地面向上短波减少,同时向上长波也减少,增大了地表净辐射,地表潜热明显增大,玉米地白天向下的地热流和夜晚向上的地热流都比裸地小。与塬上相比,塬下玉米地的向下短波略小,向上短波明显偏小,向上长波基本一致;净辐射只在中午附近略小,地热流上午偏小,下午偏大,夜晚基本一致;感热和潜热在白天基本一致;塬下玉米地在凌晨明显存在负感热通量。

• 敦煌绿洲-戈壁过渡带地表辐射与能量特征分析
• 王胜;张强;卫国安
• 2005 Vol. 24 (4): 556-562. 
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• 利用"西北干旱区陆-气相互作用野外观测试验"2002年在敦煌加强期的资料,分析了敦煌绿洲-戈壁过渡带的地表辐射和能量特征。研究表明:白天,绿洲-戈壁过渡带的地表温度和近地层大气温度很高,和戈壁的地表温度接近;在多数晴天夜晚,绿洲-戈壁过渡带的地表温度和近地层大气温度要低于戈壁的值。总辐射、反射辐射和地表长波辐射的值都很接近荒漠戈壁的值,日积分通量分别为24.48,6.1,41.42MJ·m^-2·d。绿洲-戈壁过渡带的感热、潜热和地表热通量的日积分值分别为6.58,1.60和0.38MJ·m^-2·d。同时,在绿洲-戈壁过渡带有较强的水平湍流输送。

• 黑河流域大气资料尺度转换的对比分析
• 高艳红;程国栋;李新;吕世华
• 2005 Vol. 24 (4): 563-569. 
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• 尺度转换是解决尺度差异问题的有效方法之一。尺度转换统计模式的可靠性和正确性如何,在很大程度上取决于建立统计模式时所用的实际气象资料的处理,尤其在下垫面分布极不均匀地区。本文研究了黑河流域这一复杂下垫面条件下的大气资料的尺度转换问题,对比分析了由NCEP再分析资料直接内插到较小尺度而得到的局地气候变化与由尺度转换统计模式,经过客观分析所得到的局地气候变化。结果表明,直接插值所得的细网格值只能用于对平坦地区的温、湿状况的描述,而对较高山区的区域特征描述不够;进行观测资料的客观分析可以更准确地反映黑河流域复杂下垫面背景下近地层大气要素场的变化。研究表明,客观分析过程是尺度转换过程的重要环节。

• 热带地区100hPa东风气流的气候效应(Ⅱ):与华北夏季降水的关系
• 徐忠峰;钱永甫
• 2005 Vol. 24 (4): 570-576. 
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• 利用1954-1998年NCAR/NCEP再分析资料及同期我国160个测站月降水资料,分析了热带地区100hPa东风与华北夏季降水之间的关系。结果表明:(1)从春季到夏季,东风强度与华北夏季降水具有显著而稳定的正相关关系。(2)弱东风年夏季,印度洋及印度次大陆表面温度均为正异常,然而赤道印度洋地区的正异常明显强于其南北两侧。海温异常的这一分布特征,一方面使得100hPa东风减弱;另一方面使得南亚地区海陆热力对比减弱,导致南亚夏季风偏弱,进而造成由该季风区向华北地区的水汽输送减少,华北地区干旱。

• 高原降雨天气过程中总体输送系数的变化特征
• 李国平;陶红专
• 2005 Vol. 24 (4): 577-584. 
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• 以中日亚洲季风机制合作研究计划设在西藏的4个自动气象站(AWS)获得的近6年(1995年7月-1999年6月)观测连续、时次密集的近地层大气梯度观测资料为基础,选取了高原中、东部夏季雨季的一些典型降雨过程,应用廓线-通量法计算了这些站降雨过程中每隔20min一次的总体输送系数,分析了其随层结稳定度、地表粗糙度以及在降雨天气过程中的变化特征。结果表明:总体输送系数的变化与近地层大气层结稳定度、地表粗糙度具有确定的、密切的关系;总体输送系数对降雨天气过程有明显的响应,但在与降雨过程的雨量峰值、降雨时段的对应上,各站的规律性略有不同。

• 2003年下半年的天灾预测和结果检验
• 汤懋苍;刘小凤;李栋梁;梅秀萍
• 2005 Vol. 24 (4): 585-589. 
• 摘要 ( ) PDF (315KB) ( )
• 制约我国天灾(旱、涝、震)活动的地热涡列共有4条,本文首先介绍了2003年上半年4条地热涡列的活动特征,然后根据其演变趋势预测了下半年我国将可能发生的天灾。从预测结果看,降水和洪灾预测较好,地震预测仍然不行。文中对地震预测应走的路提出了看法。

• 北半球冬季环流的特征纬向波数及其时空演变
• 尤卫红;赵宁坤;周丽华
• 2005 Vol. 24 (4): 590-597. 
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• 应用三维数据的纬向空间小波变换方法,分析了北半球冬季环流的特征纬向波数及其与特征纬向波数相对应的北半球冬季环流的时空演变特征和规律。结果表明,北半球冬季环流的特征纬向波数分别是3,2和1。北半球冬季环流的3波活动主要在中纬度,2波活动主要在高纬度,1波活动则主要在低纬度。中纬度3波环流的槽脊线走向是东北-西南向,高纬度2波环流的槽脊线走向是西北-东南向,低纬度1波环流的槽脊线走向则又是东北-西南向。对应于各特征纬向波数,北半球的冬季环流从1949-1999年均表现出一种显著的系统东移特征,初步估计,北半球的冬季环流在过去50年中已大约向东移动了近5个经距。

• 液态水含量和冰晶浓度对闪电频数影响的数值模拟研究
• 谢屹然;郄秀书;郭凤霞;Marcia Baker
• 2005 Vol. 24 (4): 598-603. 
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• 假定在软雹和冰晶碰撞的非感应起电机制为主要的起电机制成立的条件下,数值模拟研究了国际上公认的Fletcher和H-M冰晶产生机制以及云中的液态水含量对雷暴云放电过程(区分了云闪和地闪)的影响。结果表明,随着气压和温度的变化,在两种冰晶产生机制假定下,冰晶浓度分布有很大差异,这直接导致了雷暴云内电活动的差异。液态水含量的增加将使得首次放电时间延迟,同时将引起放电位置的下降和闪电频数的减少。

• 春末中国西北沙漠地区沙尘气溶胶物理特性的飞机观测
• 牛生杰;孙照渤
• 2005 Vol. 24 (4): 604-609. 
• 摘要 ( ) PDF (1526KB) ( )
• 将APS-3310型激光空气动力学气溶胶粒子谱仪安装在飞机上,于1999年春末对中国西北沙漠地区上空气溶胶进行探测。结果表明:沙漠地区上空沙尘气溶胶粒子数浓度一般为1~10个·cm^-3,平均直径为1.6~4.6μm,最大直径为13.0~28.0μm;TSP质量浓度为0.01~0.08mg·m^-3,PM_2.5和PM₁₀分别占TSP的3.6%~13.8%和50.3%~88.1%。高空沙尘气溶胶数浓度与下垫面状况密切相关,沙漠地表上空的粒子数浓度高于植被覆盖较好的地区;当在沙漠地区上空飞行轨迹为上升、平飞、下降时,沙尘气溶胶粒子谱呈现出由单峰偏态、双峰、正态到单峰偏态等形式的演变。

• 风蚀起沙的影响因子及其变化特征
• 申彦波;沈志宝;杜明远;汪万福
• 2005 Vol. 24 (4): 611-616. 
• 摘要 ( ) PDF (1180KB) ( )
• 以敦煌地区的戈壁和绿洲为例,对地表土壤风蚀起沙的临界摩擦速度及其变化特征和风蚀起沙过程中地表土壤的粒子尺度分布及其对垂直尘粒通量的影响进行了分析研究。结果表明,地表土壤风蚀起沙的临界摩擦速度随土壤水分含量和植被覆盖度的增大而增大,随粒子尺度的变化是先减小后增大,在中间某一尺度处有一最小值;土壤的人工利用和管理对临界摩擦速度也有着相当大的影响;风蚀起沙过程中,地表土壤的粒子尺度分布随时间发生变化,瞬时的粒子尺度分布不同于平均的粒子尺度分布,利用前者计算得到的垂直尘粒通量对摩擦速度的变化更敏感,利用后者计算得到的垂直尘粒通量偏大。

• 兰州冬季大气气溶胶光学厚度及其与能见度的关系
• 赵秀娟;陈长和;袁铁;张武;东秀娟
• 2005 Vol. 24 (4): 617-620. 
• 摘要 ( ) PDF (1569KB) ( )
• 利用光度计资料,计算了兰州冬季大气气溶胶的光学厚度,并利用计算结果进一步得出了Angstrom浑浊度系数β和波长指数α,对计算结果的分析表明,兰州冬季气溶胶与历史同期相比,光学厚度较大,浑浊度较高,且多为大粒子。此外,本文还对气溶胶光学厚度与能见度进行了分析、拟合,二者的变化趋势正好相反,光学厚度与能见度之间近似呈指数递减的关系。

• 辽宁中部城市群大气能见度变化趋势及影响因子分析
• 马雁军;左洪超;张云海;惠小英
• 2005 Vol. 24 (4): 621-628. 
• 摘要 ( ) PDF (1035KB) ( )
• 通过分析辽宁中部相对集中分布的5个城市群1987-2002年间的大气能见度、影响能见度的气象因子和污染物的变化特征及能见度与气象因子、污染物浓度之间的相关关系等,得到以下结论:(1)各城市能见度有明显的月、季和年际变化特征,能见度月变化呈双峰型,第一个峰值在5月份,第二个峰值在9,10月份;冬季能见度的值最低,春、秋季高;本溪市的能见度在逐年变好;沈阳的能见度从1987-1997年逐年变好,1997年以后又逐年变差;其它城市的能见度呈逐年变差的趋势。(2)各城市影响能见度的气象因子的年际变化特征基本是一致的;5个城市TSP,SO₂污染浓度年均值均呈下降趋势,NO_X的年际变化趋势不明显。(3)能见度与湿度、雾的相关关系都呈负相关且非常显著;与降雨量、风速及温度之间的关系比较复杂;与各种污染物的相关都呈负相关。

• 陇东地区近5年植被变化与降水的关系
• 杨兰芳;李宗义
• 2005 Vol. 24 (4): 629-634. 
• 摘要 ( ) PDF (317KB) ( )
• 利用NOAA卫星AVHRR遥感资料,对甘肃省陇东地区1997-2001年地表植被指数的空间分布和年变化进行了分析,并对相应时段内的降水量与植被指数之间的关系,以及降水对该地区植被的影响进行了分析。结果表明,该5年陇东地区平均植被有减小趋势,但北部有所增加;降水量的多少对地表植被的月变化起重要作用,特别是对农作物区植被的影响;对于林区植被,降水的年际变化对地表植被的影响比较小,森林区植被指数最高;2000年及2001年的1~6月,尤其是2001年植被指数最低。

• 陕西省降水量变化的区域特征分析
• 白爱娟;施能;方建刚
• 2005 Vol. 24 (4): 635-641. 
• 摘要 ( ) PDF (507KB) ( )
• 根据陕西省1951-2000年的降水量资料,采用旋转主因子分析方法,对冬季、夏季和年降水量场进行客观分区。陕西省可划分为3个子区域:陕北区、关中陕南西部区和陕南区。在此基础上,研究了陕西省降水量变化的区域特征和年代际变化以及长期趋势特征。结果表明,陕西省过去50年降水量有显著的北少南多特征,而且陕北区降水量的减少趋势远大于关中陕南西部区,陕南区在夏季和冬季降水量还略有增加。

• 河北省沙尘暴天气成因分析
• 尤凤春;史印山;付桂琴;安月改
• 2005 Vol. 24 (4): 642-647. 
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• 分析了河北省沙尘暴天气的演变特征,在此基础上又从气候及大气环流形势变化、动力诊断等方面对河北省沙尘暴天气成因进行了初步分析。结果表明:近年来河北省地区春季降雨持续偏少,气温持续偏高,为沙尘暴的形成提供了有利条件;而有利的大气环流形势和较强冷空气频繁南下是造成沙尘暴明显偏多的主要原因。