高原气象

第28卷 第3期 2009-06-28   

论文

  • 青藏高原未来30~50年A1B情景下气候变化预估
  • 刘晓东-;程志刚;<SUB>;</SUB>张冉
  • 2009 Vol. 28 (3): 475-484. 
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  • 基于政府间气候变化委员会第四次评估报告(IPCC-AR4)所采用的20个气候模式在未来大气温室气体中等排放情景(A1B)下模拟结果的集合平均以及一个全球气候模式模拟输出驱动下的动力降尺度(downscaling)分析结果, 对青藏高原地区未来30~50年的气候变化趋势进行了预估研究。结果表明, 从2030-2049年相对于1980-1999年气候平均值的变化来看, 青藏高原大部分地区年平均地面气温的升温幅度在1.4~2.2℃之间, 高海拔地区的增温一般更为显著, 西藏西部的冬季增暖将达到2.4℃以上。降水量的变化相对较小, 青藏高原大部分地区和全年多数季节降水可能增加, 但未来30~50年青藏高原地区降水率增量通常不超过5%。考虑到未来大气温室气体排放程度、 多模式集合预估以及区域尺度气候模拟等多方面均可能存在不确定性, 这里给出的青藏高原未来气候变化预估结果应适时检验和修正。
  • 祁连山冬季降雪个例模拟分析(I): 降雪过程和地形影响
  • 孙晶;楼小凤;胡志晋
  • 2009 Vol. 28 (3): 485-495. 
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  • 利用部分改进了的中尺度数值模式MM5V3对2006年2月7~8日祁连山一次降雪过程进行了三重双向影响嵌套模拟研究, 模式对雪带分布的模拟与实测基本吻合。重点分析了此次降雪过程中的热力动力特征和云的微物理结构, 并通过地形敏感性试验, 研究了祁连山地形对降雪的作用。结果表明: 降雪过程中有低层西北湿冷气流向祁连山区输送水汽在山前形成大值区, 气流除在祁连山周围绕流外同时沿祁连山北坡爬升, 降雪前期空气饱和层和上升气流区比较深厚, 为祁连山北坡降雪中心的形成提供了有利的动力热力条件, 降雪后期有高空干冷下沉气流侵入使降雪减弱。这次过程为冷性稳定层云降雪过程, 水成物含水量大值区也主要分布于祁连山北坡和山顶附近, 冰晶和雪分布在6 km以下, 在冷云顶存在0.06 g·kg-1的过冷云水。祁连山高大地形对大范围降雪落区无明显影响, 但对祁连山北坡降雪中心形成有直接影响。降低地形高度后, 山顶无法形成上升运动和云粒子, 迎风坡云体发展减弱。地形对降雪增幅中心主要位于祁连山北坡, 24 h最大增幅达3 mm。
  • 干侵入强度指数的表征及其物理意义
  • 姚秀萍-;彭广;于玉斌
  • 2009 Vol. 28 (3): 507-515. 
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  • 综合考虑干侵入的特征、 机制和效应, 定义了干侵入强度指数(DII)以表征干侵入的强度, 并从一个个例进一步揭示干侵入强度指数的物理意义。结果表明, DII是干侵入强度较好的定量描述指标, 它与水平温度平流、 位涡、 假相当位温相关, 正的DII表明存在干侵入过程, 随着DII的增大, 干侵入效应增强, 此时可能高位涡异常越强、 湿球位温越低、 冷平流效应越强; 345K 等熵面上DII>1 PVU/s的正值区与水汽图像暗区较为一致, DII在三维结构上表现为高层波状下传的特征, 在任一特定的等熵面上, 低涡西北方向的中高纬度地区是DII正值区的源地; DII体现了水平温度平流效应, 低涡降水区西侧为冷平流, 东侧为暖平流, 冷暖平流一直贯穿于对流层整层, 冷平流在西北气流引导下沿等熵面下滑, 在冷暖平流交汇处出现降水, 随着水平温度平流梯度的增大, 对应的降水增强。在实际天气预报业务工作中, DII可用以界定干侵入区域、 过程以及强度, 具有一定实际业务应用价值。
  • 中国黄土高原塬区表层土壤水分盈缺状况的研究
  • 王欣;文军*;韦志刚;田辉;王磊;李振朝;史小康;张堂堂;刘蓉;张静辉
  • 2009 Vol. 28 (3): 530-538. 
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  • 摘要: 陆地表层水分的盈缺直接关系到局地气候变化。本文利用黄土高原塬区初夏至盛夏期两次陆面过程野外试验 (LOess Plateau land surface process field EXperiment 2005, LOPEX05和LOPEX06)的野外试验观测资料, 分析了试验期间黄土高原白庙塬区不同下垫面的水分蒸散和表层土壤水分盈缺状况。结果表明: 在土壤水分比较充足的条件下, 植被蒸腾增加量在正午时的峰值为0.05 mm·h-1, 而较大降水发生后的首个晴日, 冬小麦地和裸地的蒸散分别可达4.60 mm·d-1和3.70 mm·d-1。局地降水是影响陆面蒸散量变化的主要因素, 而植被冠层的存在增加了陆面蒸散发量中的植物蒸腾量值。2006年4月下旬到7月中旬, 裸地的水分缺失为16.3 mm·m-2, 冬小麦地的水分缺失为39.9 mm·m-2。其中缺失最严重的时间段为5月下旬到6月上旬, 最大旬缺失量达16.5 mm·m-2, 7月上旬和中旬, 由于降水季节来临, 土壤水分有少量盈余。在2005年7月中旬至8月下旬, 玉米地和裸地的水分盈余分别为17.9 mm·m-2和25.3 mm·m-2。不同时间尺度的统计均表明, 降水不仅是影响陆面蒸散量的主要因素, 而且也是表层土壤水分盈缺的决定性因子。
  • 夏季南亚高压与川渝地区降水的关系研究
  • 陈永仁-;李跃清;王春国;邓荣耀
  • 2009 Vol. 28 (3): 539-548. 
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  • 利用我国160个测站中川渝地区的代表站及NCEP/NCAR再分析资料, 研究了盛夏川渝地区降水与南亚高压东西振荡关系及其可能产生的影响。结果表明: 川渝降水变化存在与南亚高压相适应的时间尺度, 即准5年尺度、 准10年尺度。在准5年尺度上, 20世纪90年代中期以前, 南亚高压东西振荡表现的位相与盆地东部降水变化位相相反, 与盆地西部降水变化呈正位相, 90年代末期以后与川渝地区降水变化位相趋势一致, 但与四川西部高原降水的位相关系对应不明显。在年代际尺度, 川渝盆地东、 西部和川西高原三地降水变化存在与南亚高压东西振荡相一致的位相, 说明年代际尺度变化中, 当南亚高压长期表现为东伸模态, 川渝降水呈总体偏多趋势。同时, 川渝地区的降水变化与100 hPa上高压两侧及中低层四川上空风场变化有显著的遥相关, 在“东涝西旱”年份, 南亚高压16800 gpm线位于四川与重庆交界上空, 在“西涝东旱”年份, 南亚高压16800 gpm线位于湖北西部上空, 在两地降水差异显著年, 南亚高压东西振荡主要表现在川渝盆地上空摆动, 用16800 gpm线定义的东西振荡指数对认识川渝地区降水异常有很好的指示意义。
  • 2000-2007年夏季青藏高原低涡切变线观测事实分析
  • 何光碧;高文良;屠妮妮
  • 2009 Vol. 28 (3): 549-555. 
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  • 利用2000-2007年共计8年的逐日08:00和20:00 500 hPa高空资料, 结合地面降水资料和TRMM 资料, 对高原低涡切变线进行了普查分析, 获得了对高原低涡切变线活动的一些新的认识。(1)在青藏高原上, 切变线活动比低涡活动更活跃。(2)21世纪初的8年间, 低涡、 切变线出现个数最多的在6月, 最少的在9月。2002年和2006年分别是高原低值系统相对活跃和相对不活跃的年份。2006年川渝持续的高温干旱可能与高原低值系统活动不活跃有关。(3)低涡、 切变线生成的源地分析表明, 高原低涡、 切变线主要出现在海拔高度较高和地形坡度陡峭的地区, 高原加热和陡峭地形的动力作用可能是低涡、 切变线形成的原因之一。(4)高原低涡、 切变线不易移出高原。低涡移出, 主要是伴随低涡切变线过程东移。(5)低涡、 切变线经常相伴或相继出现, 对高原及高原以东天气产生重要影响。
  • 夏季新疆降水异常与印度降水的关系
  • 杨莲梅;肖开提·多莱特;张庆云
  • 2009 Vol. 28 (3): 564-572. 
  • 摘要 ( ) PDF (5515KB) ( )
  • 利用1960-2003年6~8月新疆75个气象站降水量、 印度地区降水量和NCEP/NCAR再分析资料, 分析了新疆夏季降水量与印度降水之间的关系, 以及印度降水变化与新疆降水异常联系的可能的物理机制。研究表明, 印度降水与新疆夏季降水量之间存在显著的反相关关系, 它们之间的线性相关系数为-0.39。夏季印度降水变化与其西北侧的西亚—中亚地区对流层平均温度呈显著正相关, 从而与对流层高层南亚高压中心东西振荡和高压西部强弱, 西亚地区副热带西风急流(西亚急流)强度和南北位置振荡, 500 hPa伊朗高压南北和东西振荡密切联系, 夏季印度降水变化通过与这些影响新疆降水的系统联系而与新疆夏季降水呈显著的反相关关系。Eliassen-Palm通量(EP通量)的动力学诊断分析进一步表明, 印度季风偏强(偏弱)导致南亚高压西侧由南向北进入亚洲西风急流入口处的波作用通量偏强(偏弱), 使得西亚急流偏强(偏弱)、 偏北(偏南)。
  • X波段双线极化雷达差分反射率的衰减订正
  • 何宇翔-;吕达仁;肖辉
  • 2009 Vol. 28 (3): 607-616. 
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  • 同时发射水平和垂直极化电磁波的双线极化雷达, 能同时获取两个通道的反射率和相位。使用极化雷达极化分集的物理基础是降水粒子在下落过程中总是呈现扁椭球形状, 在平衡时, 降水粒子椭率与其体积有关, 差分反射率就是衡量粒子椭率大小的物理量。但是由于水平和垂直方向的差异, 导致了这两个方向的衰减出现差异, 进而导致差分反射率不能真实地反映粒子的椭率大小, 所以必须进行衰减订正。本文使用实际雷达回波资料, 利用反射率和差分反射率之间的约束关系, 同时考虑了探测仰角对差分反射率的影响, 通过统计拟合的方法, 确定了差分衰减与差分传播相移之间的关系。在此基础上, 比较了一次层状云个例的两个比较均匀降水区域在订正前后的差异。结果表明, 雷达RHI、 PPI图像在订正前后发生了明显的变化, 差分反射率与反射率之间的关系得到改善, 说明这种订正方法的可行性和实用性。这种使用实际雷达资料本身的约束关系进行订正的方法, 可以灵活地根据不同的雷达、 不同的地点、 不同的天气环境统计相应的订正参数, 因此避免了诸如温度等的变化对订正参数的影响, 具有较好的实际应用前景。
  • 强龙卷超级单体风暴特征分析与预警研究
  • 郑媛媛;朱红芳;方翔;张雪晨;方翀;姚晨;郝莹
  • 2009 Vol. 28 (3): 617-625. 
  • 摘要 ( ) PDF (7805KB) ( )
  • 利用多普勒雷达资料, 对发生在安徽的3次强烈龙卷过程进行了分析。重点研究了导致F2~F3级强龙卷的3次超级单体风暴多普勒雷达回波特征及其与强冰雹超级单体风暴的差异。另外, 利用安徽省、 市、 县气象报表、 历年气候评价灾情资料(部分来自民政部门的灾情报告), 对1960年至今的龙卷天气的时空分布及变化趋势、 产生龙卷的环流形势特征进行了分析, 结果表明: (1)龙卷主要出现在淮北东部和江淮之间东部地势平坦地区, 7月份出现龙卷的概率最高。(2)超级单体龙卷产生在中等大小的对流有效位能和强垂直风切变条件下, 同时抬升凝结高度较低。(3)3次F2~F3级龙卷在发生前、 发生时在多普勒雷达上都探测到强中气旋和龙卷涡旋特征TVS。与非龙卷超级单体风暴相比, 导致强龙卷的中气旋底高明显偏低, 基本在1 km以下。同时风暴结构也有所不同, 造成龙卷天气的超级单体风暴最大反射率因子与风暴质心高度接近, 基本在3 km左右, 反射率因子在50~60 dBz。造成强冰雹的超级单体风暴在冰雹产生前, 风暴最大反射率因子高于风暴质心的高度; 当风暴开始降雹时, 最大反射率因子高度开始降低, 而风暴质心的高度变化不大, 高于最大反射率因子高度, 基本保持在5 km左右, 反射率因子在60~70 dBz。
  • “碧利斯”与“圣帕”引发湘东南特大暴雨雷达回波对比分析
  • 黄小玉-;胡文东;孙弘;姚蓉;石喜民
  • 2009 Vol. 28 (3): 626-633. 
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  • 利用多普勒天气雷达、 常规气象观测等资料, 从雷达气象学和中小尺度天气学出发, 对引发湘东南特大暴雨的两次强热带风暴“碧利斯”与超强台风“圣帕”进行了对比分析。结果表明: 两次过程均为东风带系统影响, 地形增幅作用显著。螺旋带状、 弥合回波阶段是造成强降水的主要时段。均有低质心暖性降水回波特征, 降水效率高。“列车效应”是造成特大暴雨的关键, 但形成方式不同: “碧利斯”主要由带状回波形成, 而“圣帕”主要由回波在同一区域加强形成。“碧利斯”回波强度、 回波顶高均大于“圣帕”过程, 对流更旺盛, 范围小而雨强大, 与西风带冷式切变线暴雨回波相似。“圣帕”回波均匀, 持续时间长, 与西风带暖式切变线暴雨回波特征相似, 回波移动缓慢, 降水总量大。两次过程都有暖平流上叠加辐合风场的特征, 形成了有利于强降水的环境背景。中γ尺度“大风核”造成有组织的次级环流, 可能是“列车效应”形成和维持的主要原因。谱宽表明, 受地面的摩擦作用, 低层有强烈的湍流和乱流, 有利于低压中心从低层减弱。中层为强而稳定的气流, 有利于气旋强度的维持, 形成长时间强降水。
  • 孟加拉湾风暴时空分布和活动规律统计特征
  • 段旭;陶云;寸灿琼;郭世昌;吕林宜
  • 2009 Vol. 28 (3): 634-641. 
  • 摘要 ( ) PDF (3467KB) ( )
  • 利用1945-2006年JTWC公布的孟加拉湾风暴资料, 对其进行统计分析。结果表明: 孟加拉湾热带气旋(下称孟湾TC)生成个数年平均约为8.12个, 全年均有发生, 其中2~3月最少, 之后开始增加, 10月达到峰值; 与孟湾TC不同, 孟加拉湾热带风暴(下称孟湾TS)呈双峰型分布, 峰值为5月和9~10月。从孟湾TS的强度上看, 达到H4标准的超级强风暴1971\_1986年仅出现1次, 而1987\_2006年则出现了8次。孟湾TS生成位置、 平均维持时间和最长维持时间的月际变化均呈双峰型分布, 4~5月和10~11月为峰值。孟湾TS的生成位置10~11月峰值大于4~5月, 而平均维持时间和最长维持时间则是4~5月峰值大于10~11月。孟湾TC登陆方向大部分为西北或偏西路径, 占56.7%\.孟湾TS登陆方向与TC有一些不同, 主要差异是西北路径和未登陆次数减少, 偏西和东北路径增加\.由于4~5月是孟湾TS东北路径登陆的一个峰值, 因此, 与云南雨季开始期关系密切, 对云南初夏降水影响很大。
  • 塔克拉玛干沙漠腹地的长波辐射变化特征
  • 何清-;缪启龙;李帅;艾力·买买提明;史岚
  • 2009 Vol. 28 (3): 642-646. 
  • 摘要 ( ) PDF (1527KB) ( )
  • 利用塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站(塔中站)实测的长波辐射资料, 分析了流动沙漠区的长波辐射特征。结果表明: 地表长波辐射能具体地反映地表失去热能的状况。在沙漠区, 由于地表层的湍流运动较强以及下垫面温度与空气温度的差值较大, 使得地表向大气传输的热通量较大, 所以地面长波辐射值较大, 有时接近于总辐射, 最小值出现在日出前, 最大值出现在15:00左右; 由于大气中的水汽含量及云量较少, 而沙尘气溶胶含量较高, 所以大气长波辐射较大, 沙漠区有效辐射也较大, 为我国有效辐射年总量最高的地区之一。地表放射的净长波辐射在太阳总辐射中所占的比例小于地表反射辐射, 只有在春\, 夏季两者较接近, 且以反射辐射大些。区域气候变化过程中, 沙漠加热场的强度是沙漠局地天气气候变化的主要影响因素之一。
  • 贵州冻雨时空分布变化特征及其影响因素浅析
  • 严小冬;吴战平;古书鸿
  • 2009 Vol. 28 (3): 694-701. 
  • 摘要 ( ) PDF (4866KB) ( )
  • 利用贵州84个测站冻雨日数资料和NCEP/NCAR再分析资料, 借助EOF展开、 小波分析及其它诊断技术, 分析了贵州冻雨的空间分布特征、 时间演变规律及其影响因素。结果表明: 贵州冻雨的地区分布特点是西部多\, 东部少, 中部多\, 南北少; 冻雨日数变化梯度较大的区域主要集中在贵州省的中\, 西部, 尤其是西北部地区; GIS反演的贵州冬季雨凇空间分布更接近实际分布特征, 即一般海拔较高处凝冻重, 而一般气象观测站大多分布在海拔相对较低的城镇附近, 导致其观测结果比实际凝冻强度要弱; 贵州冻雨存在较大的年际变化, 具有非常明显的12年和32年的周期振荡, 在4年的时间尺度上, 周期振荡也比较明显; 贵州冬季冻雨空间分布特征和时间演变规律主要受海拔高度、 相对高度、 迎风坡和背风坡、 静止锋区、 冷空气厚度和不同高度冷空气活动等多种因素的综合影响。