论文

• 全球增温减缓期间北半球暖季气温的变化特征
• 罗雯;管晓丹;何永利;郭瑞霞;李兆麟;曹陈宇
• 2020 Vol. 39 (4): 673-682.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00031   
• 摘要 ( ) PDF (3197KB) ( )
• 利用CRU提供的1901 -2015年北半球格点月平均气温数据, 借助线性趋势和集合经验模态分解方法对全球增温减缓期间北半球陆地暖季气温的时空特征进行分析。结果表明, 在全球增温减缓时期, 北半球陆地暖季的气温持续上升, 与冷季呈相反的变化趋势。暖季气温变化存在区域性差异, 北美北部和欧洲东南部增温显著, 而欧亚大陆中部为大范围降温区。尺度分析表明, 上述三个区域暖季气温的变化差异是长期趋势和不同冷暖位相的多年代际变率协同作用的结果。多年代际变率与大气环流场密切相关, 同一时期, 北美北部和欧洲东南部的位势高度升高, 相应的阻塞事件增多, 引发极端高温事件导致局地气温加速升高, 欧亚大陆中部则相反。因而, 大气环流场的变化特征可能造成了增温减缓时期北半球暖季气温的区域性差异。

• 近56年中国极端降水事件的时空变化格局
• 卢珊;胡泽勇;王百朋;秦佩;王丽
• 2020 Vol. 39 (4): 683-693.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00058   
• 摘要 ( ) PDF (6119KB) ( )
• 基于中国693个地面观测站1961 -2016年的逐日降水资料, 全面分析了全国和各分区极端降水事件、 连续性极端降水事件及其起止时间的时空分布和变化特征。结果表明, 近56年, 全国极端降水事件明显增多, 极端降水量和极端降水日数呈增加趋势的站点占总站数的68%, 且主要集中在东南沿海和西部地区。华东地区是全国极端降水量增长幅度最大的地区, 增速达18.2 mm·(10a)^-1, 西北地区的极端降水日数增速最快, 每10年增加0.37天。全国平均的连续性极端降水事件表现为不显著的增加趋势, 其中仅西北地区的连续性极端降水量和降水频次的增加趋势达到0.01显著性水平, 华北和西南地区的连续性极端降水事件表现为不显著的下降趋势。全国平均的极端降水事件的开始时间和结束时间分别呈现出明显的提前和推迟趋势, 西北、 青藏和东北地区极端降水事件的开始时间显著提前, 西北地区的结束时间显著推迟, 受其影响, 西北地区的极端降水事件持续期增长幅度最大达到10.4 d·(10a)^-1。

• 1961 -2017年青藏高原暖湿季节极端降水时空变化特征
• 冯晓莉;申红艳;李万志;汪青春;段丽君;李红
• 2020 Vol. 39 (4): 694-705.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2020.00029   
• 摘要 ( ) PDF (5220KB) ( )
• 基于1961 -2017年5 -9月青藏高原99个地面气象观测站点的逐日降水资料, 选取10个极端降水指数, 采用线性倾向估计、 累积距平、 相关分析、 尺度分离等方法, 分析青藏高原暖湿季节极端降水的时空分布及变化特征。结果表明: 近57年来, 青藏高原暖湿季节降水强度、 1日最大降水量、 连续5日最大降水量显著增加, 进入21世纪后降水向强雨量雨日更多、 强度更强、 极值更大、 时间更集中的方向发展; 极端降水指数普遍存在3年、 4~8年、 10~11年、 20~30年以及更长时间尺度的周期变化, 准3年周期振荡对极端降水的贡献最大; 各极端降水指数之间联系密切, 中雨以上天数与暖湿季节降水总量的相关性最好; 降水总量、 强度、 强雨量雨日、 极值均由西向东、 由北向南增强增多, 降水强度、 大雨以上天数还随海拔高度的增加而显著减弱和减少, 最长连续有降水日数自北向南、 由低向高递增, 最长连续无降水日数由西向东递减; 东北及西南部极端降水事件增加最显著, 持续指数倾向率空间差异大, 其中最长连续无降水日数倾向率自西向东、 由高向低递增; 北大西洋多年代际振荡（the Atlantic Multidecadal Oscillation, AMO）和厄而尼诺南方涛动（El Ni?o-Southern Oscillation, ENSO）对青藏高原暖湿季节极端降水增多增强有一定影响。

• 青藏高原表层土壤热通量的时空分布特征
• 杨成;吴通华;姚济敏;李韧;谢昌卫;胡国杰;朱小凡;郝君明;倪杰;李祥飞;马雯思;温阿敏;尚程鹏
• 2020 Vol. 39 (4): 706-718.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2020.00022   
• 摘要 ( ) PDF (3765KB) ( )
• 利用青藏高原（简称高原）9个站点的实测数据分析了表层土壤热通量G₀的季节变化、 日变化特征, 然后利用MODIS数据（MOD13Q1和MOD09CMG）、 中国西部逐日1 km空间分辨率全天候地表温度数据集和同化数据（ITPCAS-SRad和ITPCAS-LRad）, 借助G₀遥感估算模型Ma模拟了高原四期（2014年7月12日和10月16日, 2015年1月1日和4月7日）的G₀空间分布特征。结果表明: G₀振幅随季节变化, 夏季较大, 冬季最小, 站点之间振幅不同可能与下垫面有关, 下垫面植被覆盖度越高, 振幅越小; G₀在春、 夏季以及全年整体为正, 而秋、 冬季G₀则为负。高原G₀呈现倒立的“U”型的日变化曲线, 夜晚的变化相对白天而言比较平缓; G₀日变化曲线为正值的时长存在明显季节差异, 四个季节的顺序是夏季>春季>秋季>冬季; 高原G₀的空间分布特征与高原地表温度的空间分布有较好的正相关, 站点数据显示地表温度每增加1 ℃, G₀随之增大2~5 W·m^-2。

• 若尔盖高寒湿地-大气间水热交换湍流通量的日变化特征分析
• 陆宣承;文军;田辉;杨越;杨奥莉
• 2020 Vol. 39 (4): 719-728.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00073   
• 摘要 ( ) PDF (6373KB) ( )
• 湿地近地面水热交换对陆面过程乃至天气气候变化有着显著影响, 准确量化湿地与大气间的水热交换通量具有重要意义。本文利用中国科学院西北生态环境与资源研究院若尔盖花湖湿地陆面过程与气候变化观测场（下称花湖观测场）2017年3月至2018年3月涡动相关系统的观测数据, 各季节选取3个典型晴天, 分析了若尔盖湿地近地面的感热通量和潜热通量日变化特征, 并与鄂陵湖和玛曲草原的观测值进行对比, 同时计算了湿地下垫面的能量闭合率。结果表明: 若尔盖高寒湿地-大气间的水热交换过程存在着明显的日变化特征。感热通量和潜热通量的日变化过程都为单峰型, 在14:00（北京时, 下同） -15:00达到最大值, 感热通量最大值可达101.7 W·m^-2。潜热通量最大值可达412.6 W·m^-2。寒冷干燥季节的感热通量日平均值比温暖湿润季节大18.0%; 而温暖潮湿季节潜热通量日平均值比寒冷干燥季节高68.7%。本文还将湿地水热交换过程与玛曲草原以及鄂陵湖湖面的观测数据进行了对比发现: 夏季, 若尔盖湿地近地面与鄂陵湖湖面向大气输送的感热和潜热总量相当, 但湿地日变化幅度远大于湖面, 通常为湖面的4~7倍。玛曲草原夏季感热通量日变幅约为若尔盖湿地的1.5倍, 而湿地夏季潜热通量总量约为草原的1.2倍。在地表向上的通量中, 能量不平衡所占的比例: 春季27.7%, 夏季22.7%, 秋季15.7%, 冬季19.4%。湿地全年主要以潜热的形式向大气输送能量, 夏季潜热通量占有效能量的比例可达58.0%。

• 黄土高原塬区近地面层重力波的辨识及其特征研究
• 张署林;陈晋北;余晔;赵素平;贾伟
• 2020 Vol. 39 (4): 729-739.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2020.00010   
• 摘要 ( ) PDF (3257KB) ( )
• 利用平凉陆面过程与灾害天气观测研究站2012年5 -7月夜间近地面层观测资料, 针对黄土高原塬区夜间不同风速和下垫面粗糙度条件, 辨识塬区重力波, 揭示重力波的频段, 并对比研究了风速和粗糙度变化对该频段的影响。结果表明, 平凉站塬区的夜间近地面层易于产生重力波, 且即使整体Richardson远小于0.25时, 也可以观测到重力波。受塬区下垫面特征影响, 重力波的波动周期主要集中于60~110 s, 同时随着观测高度的降低, 重力波波动周期只存在10 s左右的变化。

• 积雪覆盖对高寒草甸土壤温湿及地表能量收支的影响
• 张海宏;姜海梅;陈奇;肖建设
• 2020 Vol. 39 (4): 740-749.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00072   
• 摘要 ( ) PDF (5895KB) ( )
• 利用青海玛沁微气象观测站降雪过程的观测数据, 探讨了积雪覆盖对土壤温度, 土壤体积含水量、 土壤热通量及地表能量交换的影响。结果表明: 积雪覆盖对浅层土壤温度的影响较为显著, 而对深层土壤温度的影响十分微弱。地表有积雪覆盖时, 浅层土壤温度日平均值升高, 日变化幅度减小, 日最低值升高, 温度梯度绝对值减小。土壤完全冻结状态下土壤体积含水量几乎不受积雪覆盖影响, 土壤融化状态下积雪覆盖会导致浅层土壤体积含水量日变化幅度减小, 而对深层土壤体积含水量没有影响。积雪覆盖会减小浅层土壤热通量的日变化幅度。在总辐射相同的晴天条件下, 当地表有积雪覆盖时, 由于积雪的高反照率导致向上短波辐射增加, 净辐射减小, 同时感热通量减小而潜热通量增加, 感热占比（H/Rn）下降, 潜热占比（LE/Rn）升高。

• 不同云微物理方案对弱天气尺度强迫下一次强对流的模拟
• 任星露;张述文;汪兰;石瑞
• 2020 Vol. 39 (4): 750-761.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2020.00026   
• 摘要 ( ) PDF (8905KB) ( )
• 针对2016年7月26日发生在江苏北部的一次弱天气尺度强迫下强对流过程, 选用WRF（Weather Research and Forecasting）模式中具有一定代表性的5种云微物理参数化方案进行模拟。结果表明, 只有NSSL 1-momlfo方案能够较好地再现回波的位置、 强度及层云区, 其余四种方案模拟的回波与实况存在不同程度的差异。原因是不同方案模拟的热动力结构、 水成物及相变潜热的空间分布存在差异, 其中NSSL方案模拟的上升气流更强劲, 冷池范围也更集中; 水成物集中在一个狭窄的水平区域, 雨水在中低层较多, 雪粒子和霰粒子在中高层较多; 与此相应, NSSL方案相变潜热释放最多, 进一步加强了上升运动。

• 1991 -2018年新疆夏季小时极端强降水特征
• 杨霞;周鸿奎;赵克明;唐震;赵逸舟
• 2020 Vol. 39 (4): 762-773.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00114   
• 摘要 ( ) PDF (8170KB) ( )
• 利用1991 -2018年夏季逐小时降水资料， 基于百分位阈值法分析了新疆地区小时极端强降水的空间分布特征和长期变化趋势， 为进一步认识干旱、 半干旱地区极端降水的发生规律提供了有益参考。结果表明： 北疆的小时极端降水量和降水频次都多于南疆； 但南疆的小时极端降水量对其夏季总降水量的贡献率大于北疆。小时极端降水强度在北疆和南疆沿天山南麓地区为西部大于东部， 在南疆沿昆仑山北麓地区则为东部大于西部。小时极端降水量和降水频次在北疆7月最多； 南疆6月最多。北疆西北部和北部的小时极端降水强度7月最强， 北疆沿天山中部6月最强； 南疆西部和东南部8月最强。北疆伊犁河谷平原地区、 天山北坡西部、 东部和南疆西部、 东部降水量呈增加趋势， 其中南疆东部增加趋势显著。降水频次与降水量的变化趋势类似。降水强度在北疆伊犁河谷南部山区和南疆南部呈显著减弱趋势， 其余地区呈不显著的增强趋势。南北疆小时极端降水量和降水频次的高值时段均在下午至前半夜， 低值时段北疆在05：00(北京时， 下同) -14：00， 南疆在13：00 -17：00， 南北疆06：00 -08：00小时极端降水量的变化趋势相反， 19：00和20：00二者的变化趋势一致。全疆平均的逐时极端降水量在12：00 -20：00以减少趋势为主； 降水频次变化趋势与降水量类似； 降水强度在多数时次呈增强趋势。

• 乌鲁木齐两类暴雨的中尺度影响系统和大气垂直结构分析
• 曾勇;杨莲梅
• 2020 Vol. 39 (4): 774-787.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00070   
• 摘要 ( ) PDF (15933KB) ( )
• 利用常规观测、 FY-2G、 多普勒天气雷达、 风廓线雷达、 地基微波辐射计资料和NCEP/NCAR（1°×1°）再分析资料对2015年6月9日、 6月27日和2016年10月2 -3日乌鲁木齐三次典型暴雨过程（分别简称为过程1、 过程2和过程3）的中尺度影响系统和大气垂直结构进行分析。结果表明: 降水历时短且有短时强降水出现的过程1和过程2为强对流型暴雨, 分别产生在高压脊前西北气流和低值系统前部西南气流中; 历时较长且相对平稳的过程3为平稳型暴雨, 出现于槽前偏西气流中。强对流型暴雨的大气层结不稳定性更强、 低层大气更湿, 对暴雨中短时强降水的出现更为有利, 此类暴雨是由相对孤立、 尺度小、 生成和发展迅速且生命史短的β-中尺度对流云团及尺度小、 生消快、 移动迅速的γ-中尺度对流单体直接造成, 且伴有中低层风速辐合和低层辐合高层辐散; 平稳型暴雨则是由持续时间长且尺度大的层积混合云团、 雷达回波及切变线直接造成。风廓线雷达水平风场资料和地基微波辐射计相对湿度资料分别能够细致刻画和监测乌鲁木齐两类暴雨过程水平风场和大气相对湿度演变特征。暴雨开始前, 低层风场和高层风场随高度分别出现顺时针和逆时针旋转, 低层暖平流和高层冷平流增强了大气的不稳定性; 暴雨临近前0.5~1 h, 不同高度上风速的明显增长和相对湿度的剧烈发展可作为暴雨即将开始的预警; 暴雨过程中垂直风切变明显且水汽饱和区以波动形式发展; 强对流型暴雨水平风场和相对湿度变化更为剧烈, 同时, 水汽饱和区发展到暴雨过程中最高位置时, 短时强降水产生。

• “列车效应”诱发的一次河套地区致灾暴雨成因
• 张桂莲;杭月荷;付丽娟;张璐;包福祥
• 2020 Vol. 39 (4): 788-795.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00122   
• 摘要 ( ) PDF (7017KB) ( )
• 利用内蒙古自治区气象信息中心提供的全区785个自动气象站24 h和1 h降水量资料以及内蒙古河套地区鄂尔多斯（CINRAD/CB型）多普勒雷达资料， NECP的FNL（1°×1°）逐6 h再分析资料以及全球地形（1°×1°）资料， 对2018年7月18 -19日内蒙古河套地区致灾暴雨进行成因分析。结果表明， 副热带高压成带状稳定少动， 其西北侧500 hPa高空槽、 中低层700~850 hPa“人”字型切变线和低空急流是暴雨发生的主要背景条件; 暴雨期水汽条件表现为强西南支水汽输送和垂直辐合上升运动， 水汽通量强度中心发展至700 hPa， 水汽通量散度垂直辐合上升至500 hPa， 有利于高效率强度大的短时强降水产生; “列车效应”即：由于阴山山脉的地形强迫作用导致的扰动不断输送至暴雨区且在雷达回波特征上表现为显著的东西向带状回波分布形势， 是导致暴雨不断发展的重要动力过程， 并且暴雨区表现出正涡度中心和负散度中心重合的准正压不稳定结构加剧了对流不稳定的发展。

• 山西不同历时强降水的统计特征及趋势变化
• 苗爱梅;王洪霞;武捷
• 2020 Vol. 39 (4): 796-807.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00069   
• 摘要 ( ) PDF (7427KB) ( )
• 利用山西省109站1981 -2018年的短历时强降水资料, 采用趋势系数、 归一化、 中尺度天气分析等方法, 对1 h、 3 h、 6 h、 12 h短历时强降水的极值、 频次、 日、 月以及年代际等趋势变化和主要影响系统进行统计分析。结果表明： （1）极值空间分布具有山区大于盆地、 南部大于北部, 时效越短, 极值分布的局地性越强等特点。（2）12 h内不同历时强降水出现频次具有“南高北低、 山区高于盆地、 东部山区高于西部山区、 东南明显集中”的空间分布特点。（3）不同历时强降水集中出现在每年的7 -8月, 其中, 1 h≥20 mm的短历时强降水出现频次最高。（4）1 h雨量≥20 mm、 3 h雨量≥30 mm以及12 h雨量≥50mm强降水发生频次日内分布均为单峰型, 6 h雨量≥50 mm强降水发生频次日内分布为双峰型。（5）1 h、 3 h和6 h短历时强降水年发生次数的变化趋势为山西省东南部的增长速率最大; 12 h短历时强降水年发生次数的变化趋势为山西省的东部和西部山区最大。（6）6 h和12 h与1 h和3 h短历时强降水的主要影响系统有明显差异, 61%的6 h和12 h短历时强降水个例为系统性降水与多个中尺度强降水的组合造成。

• 一次东北冷涡过程的结构特征与降水关系分析
• 齐铎;袁美英;周奕含;韩冰
• 2020 Vol. 39 (4): 808-818.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00078   
• 摘要 ( ) PDF (14017KB) ( )
• 利用FNL1°×1°逐6 h再分析资料、 常规实况观测资料对近10年来一次最强典型东北冷涡区域性暴雨过程在东北冷涡环流演变不同阶段中的动力、 热力、 水汽条件及不稳定能量与降水的关系进行诊断分析。根据冷涡系统的环流特点, 将冷涡过程划分为初生、 发展、 成熟和减弱等阶段。冷涡初生阶段, 降水主要分布在垂直运动较强的位置, 降水强度不大; 发展阶段, 斜压性较强, 冷涡前部有大范围高层干冷平流、 低层暖湿平流叠加, 降水主要分布在冷涡前部切变辐合最强的位置, 降水强度与低层辐合中心强度及垂直速度成正比; 成熟阶段, 冷涡演变为准正压结构, 垂直上升运动的强度和范围都达最大, 广泛分布在冷涡中心及前部, 降水中心向冷涡中心移动, 强度与发展阶段接近, 该阶段降水与不稳定能量分布及中高层干冷空气入侵关系更为密切, 但与动力因子相关程度下降; 减弱阶段, 降水变得分散, 强度迅速减弱, 与环流及物理量之间关系的规律不再显著。在冷涡演变的整个过程中, 偏南、 偏西及偏东的水汽通道对水汽的输送和集中是此次强降水得以发生发展的必要条件, 其中偏南气流带来的水汽净流入是此次降水过程的主要水汽来源, 降水区水汽净收入与降水强度之间存在明显的正相关关系。

• 卫星降水产品在太行山区的适用性初步评估
• 俞琳飞;张永强;张佳华;杨永辉
• 2020 Vol. 39 (4): 819-829.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2020.00007   
• 摘要 ( ) PDF (3825KB) ( )
• 以地面雨量站的观测数据作为基准, 采用连续统计指标（相关系数R、 均方根误差RMSE、 偏差率β、 变化率γ、 综合评价指标KGE'）以及分类统计指标（命中率POD、 误报率FAR、 临界成功指数CSI）, 在不同时间尺度（1, 3, 6, 12和24 h）, 基于不同降水强度（小雨、 中雨、 大雨、 暴雨、 大暴雨）范围, 综合评价了3种卫星降水产品（CMORPH CRT, TMPA TRMM 3B42和GPM IMERG）在太行山区的适用性。结果表明: 在精度表现上, 当降水累积到3 h之后, 各产品的精度表现逐渐平稳, KGE'值基本保持不变, 但总体精度较低。在降水探测表现上, 3种产品的POD随时间积累而升高, 波动范围在0.5~0.8, CRT和3B42产品的FAR随时间的累积而下降, 波动范围在0.5~0.75。在不同降水强度范围的进行精度分析, 发现卫星观测降水和地面实际降水呈弱相关（R<0.4）, RMSE随雨强的增大而增大, POD随雨强的增大而减少, 范围大致在0.4~0.65, FAR随雨强的增大而升高, 范围大致在0.6~0.85。IMERG产品在各时间尺度下都低估了<0.1 mm降水事件, 而对 降水≥0.1 mm事件的观测则不同程度地偏高。CRT产品在1, 3, 6和24 h时间尺度上的大雨和暴雨事件存在高估现象, 3B42产品在不同时间尺度上都更为接近实际降水情况。

• 基于ECMWF模式的定量降水客观订正方法
• 郑婧;夏侯杰;陈娟;孙素琴
• 2020 Vol. 39 (4): 830-839.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00116   
• 摘要 ( ) PDF (4765KB) ( )
• 基于ECMWF高分辨率数值模式物理量诊断产品, 利用逻辑回归法开展江西定量降水客观预报试验, 并进行检验和改进。结果表明: （1）初始方案中直接提取预报因子单站建模所得到的预报结果较数值模式原始输出降水改进效果有限, 但在经过降水分区优化、 多倍数暴雨样本扩充、 本地气候频率降水订正等改进步骤后, 各等级降水预报均较初始方案TS有不同程度的提高。（2）2018年降水试验结果表明, 改进方案的晴雨、 各等级降水预报TS均高于EC模式降水和预报员, 其中大雨、 暴雨以上量级相对数值模式以及预报员的订正提高率达到1/4~1倍。（3）本方案预报产品对强天气尺度强迫下、 落区相对集中的暴雨天气有较好的识别能力; 而在暖区暴雨、 盛夏副热带高压边缘暴雨、 高架对流等强降水落区分散且范围较小的情况下, 或是当模式对天气形势、 主雨带预报有明显系统性偏差时, 无法有明显改进。

• 西北地区东部气候的转折性变化
• 马鹏里;杨金虎;卢国阳;朱　飙;刘卫平
• 2020 Vol. 39 (4): 840-850.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00093   
• 摘要 ( ) PDF (7281KB) ( )
• 过去半个世纪, 西北地区东部经历了暖干化趋势, 21世纪以来, 这种趋势是继续维持还是发生了变化？针对这个问题, 本文基于最新资料对西北地区东部的降水和平均温度的变化特征进行再分析, 结果表明, 对于降水而言, 近58年来西北地区东部仍呈减少趋势, 但21世纪初以来却呈显著增加趋势, 特别是近8年的增加幅度更大。对于平均温度而言, 近58年来整个西北地区东部仍呈显著的变暖趋势, 但是36°N以南和以北区域变化特征并不完全一致, 21世纪初以来, 36°N以北地区由于出现了阶段性变冷, 使得变暖特征明显减缓, 而36°N以南地区虽然继续呈现变暖特征, 但变暖幅度同样明显减缓。因此自21世纪初以来西北地区东部的降水和平均温度发生了转折性变化。初步分析发现这种降水增多、 增温减缓甚至阶段性变冷的转折性变化可能与PDO从暖位相转换为冷位相有关。

• 1880年以来地球陆地-海洋温度指数中的太阳黑子活动周期研究
• 郭纪君;郭治龙;王宁练
• 2020 Vol. 39 (4): 851-858.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2020.00038   
• 摘要 ( ) PDF (2729KB) ( )
• 地球表面气温波动存在多种周期, 太阳辐射是地球气候系统的外部驱动力, 其对地球表面气温具有一定的调制作用。利用Morlet复值小波变换法分析了1880以来地球陆地-海洋温度指数的周期特征, 识别出地球陆地-海洋温度指数具有22年周期。在周期、 相位、 振幅等基础上, 对地球陆地-海洋温度指数和太阳黑子的22年周期分别进行正弦函数拟合, 得出地球陆地-海洋温度指数的22年磁周期与太阳黑子数量的22年周期呈正相关关系; 进一步分析表明, 太阳黑子数量的22年磁周期可能是地球陆地-海洋温度指数22年周期的驱动力。在99%置信水平下, 太阳黑子数量22年周期的振幅约为0.21 ℃, 对全球变暖的评估具有重要影响, 为定量研究全球气候及其驱动机制提供了新的证据。

• 矿物沙尘与盐尘典型区气溶胶光学特性的对比分析
• 陈怡璇;王天河;韩颖;乔瀚洋;孙梦仙;黄忠伟
• 2020 Vol. 39 (4): 859-869.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00048   
• 摘要 ( ) PDF (6389KB) ( )
• 选取塔里木盆地（矿物沙尘源）、 伊朗高原（矿物沙尘传输区）和咸海地区（盐尘源）三个典型代表区, 结合近10年（2007 -2016年）的主动（CALIOP/CALIPSO）和被动（OMI/Arua）卫星遥感气溶胶产品, 对比分析了沙尘与盐尘气溶胶光学特性的异同。结果表明: （1）柱气溶胶光学厚度具有相似的逐月变化规律, 塔里木盆地和咸海地区最大值出现在4月, 而伊朗高原出现在夏季; （2）塔里木盆地和咸海地区的气溶胶最大出现频率均接近近地面, 而伊朗高原主要集中在海平面以上2~3 km; （3）伊朗高原传输型沙尘与咸海地区盐尘的不规则程度均小于塔里木盆地源区沙尘, 且盐尘的粒径大小明显小于矿物沙尘, CALIOP将其主要识别为污染沙尘; （4）咸海地区盐尘的光学吸收性与塔里木盆地源区沙尘相当, 略大于伊朗高原的传输型沙尘。

• 区域海气耦合模式RIEMS2.0-POM2K模拟的黑碳气溶胶对东亚春夏气候的影响
• 罗敏;吴涧
• 2020 Vol. 39 (4): 870-888.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00064   
• 摘要 ( ) PDF (5644KB) ( )
• 黑碳气溶胶的辐射强迫及其对东亚的气候效应仍有较大不确定性, 同时在黑碳气溶胶气候效应的研究中对海洋的关注较少。为了量化分析黑碳气溶胶直接辐射效应和分析其通过海气相互作用对东亚夏季风的影响, 用区域海气耦合模式进行黑碳气溶胶离线模拟的敏感试验。试验结果表明: 东亚晴空大气顶和地面的净辐射强迫在春季分别为1.58 W·m^-2和-2.75 W·m^-2, 在夏季分别为1.68 W·m^-2和-2.62 W·m^-2。受黑碳气溶胶辐射效应影响, 大气变暖, 大气热力稳定度增加, 云量减少。春季黑碳气溶胶的“热泵效应”引起华南降水增加和夏季风提前爆发。夏季孟加拉湾海表降温, 南支槽加深, 引起华南降水增加; 另外中纬度附近经向温度梯度增大, 进而增强冷空气势力和水汽辐散, 引起华北降水减少。华南降水正异常和华北降水负异常有利于“南涝北旱”。黑碳气溶胶辐射效应能通过海气相互作用增加热带海表温度, 减小经向温度梯度和海陆热力差异, 进而减弱夏季风。此外, 黑碳气溶胶辐射效应也能增强局域哈德莱环流及北风, 进而减弱夏季风。

• 四川雅安三种主要大气污染物浓度与气象条件的关系及其预测研究
• 吴亚平;张琦;王炳赟;王式功;邵平
• 2020 Vol. 39 (4): 889-898.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00115   
• 摘要 ( ) PDF (2345KB) ( )
• 基于四川雅安城市空气质量预报和大气污染防控的需求以及冬季以颗粒物（PM_2.5和PM₁₀）污染为主、 夏季以臭氧（O₃）污染为主的特点, 本文利用雅安市2015 -2018年空气污染监测数据以及同期气象观测资料, 重点分析雅安市空气污染物PM_2.5、 PM₁₀和O₃浓度变化特征的基础上, 利用灰色关联度方法对上述污染物浓度与气象要素的相关关系进行了细致分析；通过BP神经网络进行两者的数学建模, 构建了雅安市空气质量短期预报模型, 并进行了试预报检验。研究表明: 雅安市2015 -2017年期间污染物O₃、 PM_2.5、 PM₁₀浓度呈上升的趋势, 空气质量达标率自2015年的92.7%降低到2017年的82.2%, 2018年达标率略有上升为88%, 但仍出现了9天中度污染和1天重污染。污染物浓度与气象要素变化相关密切, 其中, 降雨量和气压与PM_2.5和PM₁₀污染关联最大, 表明雅安作为四川盆地的“雨城”, 其降水对颗粒物的湿清除效应是很显著的；而气温和风速与O₃污染关联最大, 恰好反映了高温和由高温所隐含的强辐射对O₃生成的促进作用。由BP神经网络所建立的雅安O₃预报模型, 其准确度较稳定, 各季7天平均相对误差都<19%, 并且预报效果排序为夏季>冬季>秋季>春季；由BP神经网络所建立的雅安PM_2.5预报模型, 其在春季和夏季预测准确度较好, 两季7日平均相对误差都<16%, 秋季相对误差略高一点, 其四季预报准确度排序为夏季>春季>秋季>冬季。此研究结果可为当地空气质量预报业务的开展提供技术支持。