高原气象

高原气象

第35卷 第5期 2016-10-28   

目录

论文

  • CMIP5耦合模式对青藏高原冻土变化的模拟和预估
  • 常燕;吕世华;罗斯琼;吴晶;李瑞青;李锁锁
  • 2016 Vol. 35 (5): 1157-1168.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00090
  • 摘要 ( ) PDF (4718KB) ( )
  • 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127.5×104 km2；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23.9×104 km2（20.8%）、33.5×104 km2（27.7%）、25.6×104 km2（21.1%）和43.5×104 km2（35.3%），到21世纪末期不同情景下多年冻土面积分别约为为91.4×104 km2、70.9×104 km2、72.8×104 km2和41.7×104 km2。
  • 近50年川渝盆地夏季降水多尺度变化特征
  • 王春学;马振峰;秦宁生;张顺谦;邓彪
  • 2016 Vol. 35 (5): 1191-1199.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00094
  • 摘要 ( ) PDF (3464KB) ( )
  • 利用1961-2010年川渝盆地气象站逐日降水量资料、NCEP/NCAR再分析资料，采用经验正交函数展开、多锥度-奇异值分解等方法，研究了川渝盆地夏季降水的季节内尺度、年际尺度和年代际尺度变化特征。结果表明：川渝盆地夏季降水主模态空间型为东西反向分布型。MTM-SVD分析指出，川渝盆地夏季降水的季节内变化主要表现为准33天振荡，典型循环体现了盆地东西反向分布和南北反向分布的交替演变过程；川渝盆地夏季降水的年际变化特征主要表现为准2年周期循环，并且准2年周期的空间异常分布与盆地夏季降水主模态一致，即东西反向分布；在年代际变化方面，1961-2010年盆地西部夏季降水为减少趋势，盆地东部为增多趋势；川渝盆地夏季降水在1979年和1987年前后出现过两次明显的突变；当南亚高压偏北偏东时，西太平洋副热带高压（下称副高）偏北，盆地东部在副高的控制下，盆地西部则处在副高西部边缘，来自孟加拉湾的暖湿空气被副高阻挡在盆西，导致盆地降水西多东少，而当南亚高压偏南偏西时，副高偏南，来自孟加拉湾的西南暖湿空气可以直接输送到盆地东部，盆地降水西少东多。
  • 黄河源区土壤湿度升空间尺度研究
  • 陈金雷;文军;田辉
  • 2016 Vol. 35 (5): 1212-1223.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00100
  • 摘要 ( ) PDF (5601KB) ( )
  • 利用2011年7月至2012年8月中国科学院西北生态环境资源研究院黄河源区玛曲土壤湿度观测网土壤湿度观测数据，对一定精度要求下估计玛曲地区区域尺度土壤湿度最少所需站点个数（the minimal Number of Required Sites，NRS），站点代表性进行研究，并通过比较4种常用升空间尺度方法，寻找最适宜该地区站点数据尺度提升的方案。主要结果如下：（1）在相关系数R≥0.99、土壤湿度均方根偏差RMSD≤0.02 m3·m-3的精度要求下，5 cm、10 cm深度区域土壤湿度估算所需NRS均为10个；（2）利用时间稳定性方法、滑动相关方法分别获得玛曲地区土壤湿度代表性单站，NST01站为5 cm深度，NST07站和NST02站均为10 cm深度；利用最优站点结合方法（OptimalCombination of Sites，OCS）获得最佳结合站点，NST01、NST02和NST07站为5 cm深度，NST05、NST08和NST13站均为10 cm；（3）线性拟合方法最适于玛曲地区土壤湿度尺度提升，OCS多站结合数据估计区域土壤湿度效果最优，滑动相关单站数据次之；（4）将所得线性拟合关系应用于玛曲土壤湿度观测网2013年7月至2014年7月缺测时间段土壤湿度估计，获得区域尺度的土壤湿度。
  • 张掖绿洲-荒漠区域近地层微气象与水热交换特征
  • 张芬;刘绍民;徐自为;王介民;朱忠礼
  • 2016 Vol. 35 (5): 1233-1247.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00071
  • 摘要 ( ) PDF (10820KB) ( )
  • 利用张掖2012年5-9月“非均匀下垫面地表蒸散发的多尺度观测试验：通量观测矩阵”数据，结合同步观测的航空和卫星遥感图像，分析了绿洲-荒漠区域近地层气象要素、辐射和能量收支特征。结果表明：（1）相对于荒漠，绿洲表现出冷、湿、风屏、增雨等“绿洲效应”。在不同的天气背景下，绿洲与荒漠及绿洲内不同田块之间存在不同尺度的相互作用过程；平流发生时，绿洲近地层出现逆温，且湿度上升，临近戈壁的近地层湿度也上升；绿洲灌溉后气温达峰值的时间滞后；在大风天，绿洲、荒漠的风向比较一致，而小风天则受到局地环流影响，绿洲内、外风向不一致。绿洲降水量大于荒漠。绿洲土壤水分明显大于荒漠，且绿洲为灌溉控制型，荒漠为降水控制型。（2）绿洲与荒漠的太阳总辐射一致；绿洲的大气逆辐射稍大；荒漠地表反射辐射和地表长波辐射明显偏大，净辐射则偏小。（3）绿洲潜热通量远大于荒漠，土壤热通量和感热通量小于荒漠；绿洲的能量输送以潜热通量为主；荒漠以感热通量为主。晴天下午绿洲经常出现感热通量为负，潜热通量超过净辐射的现象平流/局地环流。由于风场以及绿洲-荒漠水热条件差异程度不同，绿洲不同站点平流出现的时间及强度不同。
  • BCC_CSM模式夏季长江中下游水汽输送评估
  • 汪栩加;郑志海;顾伯辉;赵玉衡
  • 2016 Vol. 35 (5): 1270-1279.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00092
  • 摘要 ( ) PDF (5436KB) ( )
  • 基于国家气候中心第二代季节预测模式的回报数据集与NCEP再分析数据，首先分析了夏季长江中下游地区大气水汽含量以及水汽输送特征，在此基础上分析了该地区水汽输送与长江中下游降水及夏季风之间的配置关系。进一步对模式的水汽输送预测能力进行了评估，并对造成模式误差的可能原因进行了分析。研究表明，夏季长江中下游降水与东亚夏季风联系密切，而东亚夏季风主要通过影响长江中下游的水汽输送来影响该地区降水，因此水汽输送是联系水汽源地与降水的一个重要的枢纽；另一方面，模式中夏季长江中下游大气水汽输送较观测而言存在一个气旋性偏差，不利于水汽输送到该地区，这导致了长江中下游大气可降水量偏少，从而成为该地区降水的预测总体偏少一个重要原因，这种负偏差中心分布在20°N-40°N之间，而低纬度则是一个正偏差分布。进一步研究发现，模式对于长江中下游水汽输送的预测偏差主要是由夏季风的预测偏差导致的，且模式对于弱季风年的预测能力要强于强季风年。
  • 东亚夏季风变化与华北夏季降水异常的关系
  • 郝立生;丁一汇;闵锦忠
  • 2016 Vol. 35 (5): 1280-1289.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00085
  • 摘要 ( ) PDF (4434KB) ( )
  • 为认识华北夏季降水异常原因及改进气候预测技术，利用华北夏季降水资料和NCEP/NCAR再分析大气环流等资料，并采用经向风场定义东亚夏季风指数，对东亚夏季风与华北夏季降水的关系进行了综合分析。结果表明：（1）通常在强东亚夏季风年华北夏季降水偏多，在弱东亚夏季风年华北夏季降水偏少。但也有相反的情况，强东亚夏季风年降水偏多（少）的空间分布形势与弱东亚夏季风年降水偏多（少）分布明显不同。（2）无论强东亚夏季风年还是弱东亚夏季风年，华北夏季降水偏多的环流条件是有充足的水汽来源（强夏季风年为西南风水汽输送异常，弱夏季风年为东南风水汽输送异常）和较好的动力上升条件（850 hPa层在华北有辐合环流，500 hPa层中纬度纬向环流突出，华北多低槽过境）。（3）华北夏季降水偏少的环流形势明显不同：在强夏季风年虽然有充足的水汽来源（西南风异常），在弱夏季风年水汽来源不足（偏北风异常），但都缺乏有效的动力上升条件（850 hPa层在华北为辐散环流，500 hPa层中纬度经向环流突出，华北低槽过境偏少）。（4）在强东亚夏季风年，尽管水汽来源充足，但由于动力上升条件不同而造成华北夏季降水量在不同年份有明显差别。如果动力上升条件好，华北夏季降水会异常偏多，反之，华北夏季降水也会出现异常偏少。（5）在弱东亚夏季风年，西南风水汽来源大量减少，如果又缺乏其它路径水汽补充，加上动力条件弱，华北夏季降水会异常偏少。弱夏季风年西南风水汽来源大量减少，但只要东南风水汽输送加强，华北仍会有足够的水汽来源，这时，如果有较好的动力上升条件，华北夏季仍然会出现降水异常偏多的情况，如2011-2013年。预测华北夏季降水不能简单认为东亚夏季风强、华北夏季降水就多，东亚夏季风弱、华北夏季降水就少，东亚夏季风强度变化只是说明了水汽条件不同，还应结合动力条件变化才能作好华北夏季降水气候预测。
  • 1970-2009年冬季昆明准静止锋的变化特征及其影响分析
  • 张精华;张万诚;郑建萌;马涛
  • 2016 Vol. 35 (5): 1298-1306.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00042
  • 摘要 ( ) PDF (2350KB) ( )
  • 利用1970-2009年冬季逐日地面常规观测资料和国家气候中心提供的74项环流指数资料，统计分析了1970-2009年冬季昆明准静止锋的移动变化特征，并分析了贵阳、昆明、沾益的阴天日数、降雨日数、干旱变化与准静止锋活动的联系。结果表明：1970-2009年，昆明准静止锋的活动总体呈减少趋势，准静止锋影响范围的变化明显，锋面位于沾益与贵阳之间最为频繁，影响贵阳最多，其次是锋面在沾益与昆明之间，而锋面影响昆明最少。昆明准静止锋对昆明的影响总体呈减少趋势，对滇东北沾益的影响总体上变化不明显，但从2000/2001年冬季至2008/2009年冬季影响次数则呈增加趋势，对贵阳的影响次数总体呈略减弱趋势。昆明准静止锋对贵阳的阴天日数均有影响。随着影响昆明的准静止锋减少，昆明的阴天日数呈减少趋势。准静止锋的影响时间与降雨日数呈正相关，而与干旱日数的变化呈反相关。昆明冬季降雨日减少以及干旱次数增加与准静止锋明显减少有关。不同的天气系统对静止锋位置变化的影响并不完全一致。准静止锋的活动范围与西太平洋副热带高压西伸脊点的相关最好，且与静止锋影响云南的日数呈正相关。当西太平洋副热带高压西伸且维持时影响云南的静止锋较少，东退时则影响云南的静止锋偏多；西太平洋副热带高压西伸脊点与影响贵州的静止锋持续时间呈反相关。另外，准静止锋位于云南的时间还与南支槽、副热带高压面积和强度、亚洲纬向环流指数、欧亚纬向环流呈负相关，与亚洲极涡面积的活动呈正相关；而准静止锋位于贵州的日数与西太平洋副热带高压面积、南支槽的影响有关，且均为正相关。
  • 2011年两次中亚低涡影响南疆西部降雪机制分析
  • 张云惠;于碧馨;谭艳梅;于艳
  • 2016 Vol. 35 (5): 1307-1316.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00065
  • 摘要 ( ) PDF (7650KB) ( )
  • 利用常规观测、T639、NCEP客观分析、FY-2D卫星等资料，对比分析2011年12月中亚低涡造成南疆西部5-9日暴雪过程（简称1205过程）和17-22日弱降雪过程（简称1217过程）。结果表明，中亚低涡是深厚且相当正压的天气尺度系统，造成两次降雪过程的低涡在对流层整层均为正涡度，低涡前部整层为上升运动，400 hPa以下为辐合区。水汽主要为来自500 hPa低涡前部的西南气流，且水汽收支变化均表现为西、南边界流入多，北边界流出多。虽然两次中亚低涡影响南疆西部降雪的气候背景、位置、强度、结构、维持时间及水汽输送相似，但形成低涡的大尺度环流背景、移动路径、高低空环流配置及水汽辐合机制有所不同：1205过程500 hPa为北脊南涡环流配置，低涡向东北方向移动，由于850 hPa低空偏东急流在南疆盆地的建立及维持，使得低层冷空气自东向西侵入，低涡前部暖湿气流与低层冷湿气流在南疆西部交汇造成南疆西部强降雪，且降雪前东边界700 hPa以下水汽流入增大。而1217过程500 hPa低涡脱离极锋锋区快速南压至中亚地区，为自北向南移动路径，虽然低涡前西南气流携带充分的水汽，但南疆盆地850 hPa无低空偏东急流，冷空气自帕米尔高原翻山下沉进入盆地，缺乏动力和水汽辐合条件，降雪时东边界500hPa以下水汽流入增大。
  • 基于均一化资料的中国极端地面气温变化分析
  • 王岱;游庆龙;江志红;武文博;焦洋
  • 2016 Vol. 35 (5): 1352-1363.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2016.00019
  • 摘要 ( ) PDF (4917KB) ( )
  • 利用经过质量控制和均一化处理的中国693个气象站点1961-2014年逐日最高气温、最低气温和平均气温资料，对极端气温的空间变化进行了分区划分，并分析了11个极端气温指数的变化特征。结果表明：极端高温指数（极端最高气温、夏季日数、暖夜日数、暖昼日数、持续暖期和生长日）在各区呈增加趋势，而极端低温指数（极端最低气温、霜冻日数、冷夜日数、冷昼日数、持续冷期）在各区呈减小趋势（极端最低气温除外，呈增加趋势），其中夜间极端气温指数变化程度最大（暖夜日数增加和冷夜日数减小最显著）；每个指数在大部分区域均有明显的趋势转折，极端高温指数的转折时间基本在1995-1998年之间，而极端低温指数的转折时间在1985-1986年和1995年前后。极端高温指数转折前/后有减小/增加趋势，而极端低温指数正好相反（但极端最低气温除外，转折前/后有减小/增加趋势）。几乎所有区域的极端气温指数均与平均气温呈显著的相关，其中阈值指数与平均气温的相关性最好。
  • 综合分析法在复杂地形气温精细格点化中的应用
  • 陈锋;董美莹;冀春晓
  • 2016 Vol. 35 (5): 1376-1388.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00095
  • 摘要 ( ) PDF (16465KB) ( )
  • 基于高分辨数值模式预报、数字高程模型和区域自动站逐时气温观测资料，以兼具平原、丘陵、盆地、山地、海岛和海洋等复杂地形的浙江省为研究区域，建立了适用于该地区的综合分析方法，并将该方法与反距离加权插值法、普通克里格插值法和考虑高程的反距离加权插值法进行比较。结果表明：综合分析法能给出最优的格点化温度分析场，考虑高程的反距离加权法其次，最后是反距离加权法和普通克里格法。考虑高程的反距离加权插值法和综合分析法对高海拔无测站区域气温的重建有较为明显的优势。综合分析法获取的温度分析场在山地、海岛和海洋等资料稀少或缺测的复杂地形区域仍旧能保持合理的空间分布状态，对复杂地形资料稀少或缺测地区的插补能力有突出优势。温度资料格点化精度随站点数增加而提高，且当站点数达到一定数值后，精度趋于稳定；综合分析法在站点数达到1000个（站点平均间距约16 km）后就趋于稳定，而其余三种方法在站点数增加到1600个（站点平均间距约13 km）后趋于稳定。
  • 行星波活动对不同类型SSW的影响
  • 徐路扬;陈权亮
  • 2016 Vol. 35 (5): 1389-1400.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00051
  • 摘要 ( ) PDF (4463KB) ( )
  • 依据WMO（World Meteorological Organization）对平流层爆发性增温（SSW，stratospheric suddenwarming）的定义，首先将1957-2002年期间的52次SSW事件分为31次强增温事件和21次弱增温事件，然后根据其极涡的形态将31次强增温事件分为20次极涡转移型事件和11次极涡分裂型事件。利用逐日的ECMWF的ERA-40再分析资料，对这20次极涡转移型、11次极涡分裂型强平流层爆发性增温（SSW）过程以及21次弱增温过程分别做了合成分析，研究了这三类爆发性增温期间平流层的变化以及平流层中下层行星波1波和2波的异常。结果表明：极涡转移型强SSW在增温盛期低温中心和极涡都会发生偏移，同时高纬风场反转，极涡分裂型强SSW则在增温盛期低温中心和极涡发生分裂，高纬风场反转，而弱SSW只有低温中心出现偏移，极涡和高纬风场均未出现明显异常；在爆发性增温前期，1波都会出现异常增幅，在波振幅到达最大值以后发生爆发性增温。当增温开始以后，极涡转移型和弱SSW的1波振幅在到达极值后，会维持6~8天，而极涡分裂型1波振幅增温开始后开始减小；极涡转移型和弱SSW期间2波也较为相似，在增温前期波动振幅也会出现一定程度的增幅，在增温后开始减小，而极涡分裂型会在增温后出现2波振幅的增幅。1波和2波EP通量的分析表明，极涡转移型和弱SSW期间1波EP通量会在前期和盛期有较强的上传，2波EP通量上传较弱，而极涡分裂型2波EP通量上传则较强。

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