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1. 东亚与太平洋地区热力差异对东亚季风的影响
许田田 范广洲 张永莉 赖欣 王炳赟
高原气象   
2. 青藏高原冬春积雪异常和中国东部夏季降水关系的诊断与模拟
李燕, 闫加海, 张冬峰
高原气象    2018, 37 (2): 317-324.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00040
摘要811)      PDF(pc) (6637KB)(401)    收藏
使用1980-2010年水平分辨率为25 km的遥感积雪深度资料和0.5°×0.5°降水观测资料分析了青藏高原(下称高原)冬春(12月至翌年5月)积雪异常和中国东部夏季(6-8月)降水的关系,然后通过区域气候模式RegCM4.1在高原冬春季、春季积雪异常强迫下的试验结果进行对比,进一步验证了高原积雪异常影响中国东部夏季降水的机理。遥感积雪深度和格点降水资料诊断分析表明高原冬春少雪,中国东部夏季降水从北向南呈"-+-+"分布;冬春多雪,降水从北向南呈"+-+-"分布。数值模拟试验结果表明,高原冬春积雪异常影响中国东部夏季降水异常,高原冬春少雪,中国东部夏季降水从北向南呈"+-"分布,高原春季少雪,中国东部夏季降水从北向南呈"+-+"分布;高原冬春季以及春季多雪情形下,中国东部夏季降水异常呈相反的空间分布。同时,数值模拟结果表明高原冬春或春季少(多)雪,东亚夏季风偏强(弱),中国东部夏季降水异常。
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3. 那曲高寒草地上四种地表通量计算方法的对比
严晓强, 胡泽勇, 孙根厚, 谢志鹏
高原气象    2018, 37 (2): 358-370.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00067
摘要693)      PDF(pc) (10205KB)(144)    收藏
利用中国科学院那曲高寒气候环境观测研究站2013年9月至2014年8月自动气象站(AWS)和涡动相关系统(EC)的观测资料,基于空气动力学法、地表能量平衡组合法、总体输送法以及涡动相关法,计算了高寒草地下垫面的湍流通量,并对不同方法计算结果间的一致性和差异性进行了分析。结果表明,不同方法计算的湍流通量特征具有明显的差异。地表能量平衡组合法满足能量平衡关系,但在早晨和傍晚层结转换期间,计算的湍流通量出现异常不稳定值;空气动力学法计算的湍流通量在整个观测期与涡动相关法计算的湍流通量相关性最高,但在大气稳定度参数接近0,计算结果不稳定;总体输送法计算的通量数据在地气温差为负值时发散明显,但该方法原理简单,适合在只有常规观测项目的业务气象站或在气象观测项目不全的野外台站使用。空气动力学法和地表能量平衡组合法与涡动相关法的湍流通量的平均偏差相对较小,而总体输送法平均偏差相对较大。研究方法和结果除了为这些方法的使用提供参考外,也为建立长时间通量序列提供了一个较为合理的依据,有助于深入了解高原地气相互作用。
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4. 青藏高原云和大气对被动微波遥感积雪雪深的影响
刘进军, 傅云飞, 李锐, 王雨, 符玉云, 胡继恒
高原气象    2018, 37 (2): 305-316.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00050
摘要556)      PDF(pc) (10235KB)(200)    收藏
利用AMSR-E(Advanced Microwave Scanning Radiometer-EOS)观测的2002-2011年青藏高原上空大气顶上行微波亮温(TBTOA),经过辐射传输计算,对水汽和非降水云进行订正,推算出相应的高原地表上行亮温(TBSRF)。并用这两组亮温估算了青藏高原地区的雪深SDTOASDSRF。通过个例和近10年统计研究发现,低频18.7 GHz亮温几乎不受影响,而大气顶处36.5 GHz亮温明显高于相应的地表亮温。不考虑这一效应,忽略大气的影响将造成青藏高原雪深反演低估(SDTOA < SDSRF)。这种低估在多个个例中出现,在多年平均尺度上也很显著,不可忽略。直接用大气顶微波亮温反演雪深,将造成绝对误差2~3 cm。在青藏高原雪深较浅的区域,相对误差很大,为50%~80%。而在高原雪深较深的地区,相对误差较小为10%~20%。该误差(SDTOA-SDSRF)和云水路径呈较强的负相关(R=-0.45),敏感性为-0.047 cm·(g·m-2-1,该误差对冰云的敏感性较低,和水汽的相关性更弱。通过与MODIS雪盖产品比较发现,用地表出射亮温反演的雪深SDSRF与MODIS雪盖产品吻合得更好。
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5. 青藏高原地面加热场年际变化特征及其与西风急流关系研究
樊威伟, 马伟强, 郑艳, 杨智敏
高原气象    2018, 37 (3): 591-601.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00062
摘要416)      PDF(pc) (12775KB)(16)    收藏
利用ERA-Interim地表热通量再分析资料(包含感热通量及潜热通量数据)分析了1979年3月至2009年2月青藏高原地区(下称高原)地面加热场的时空分布特征及其年际变化趋势。突出青藏高原地面加热场与西风急流的联系,分别探讨了青藏高原春季感热及潜热变化的可能影响机制。结果表明:(1)高原感热空间分布大体呈现为自西北向东南递减的特征,潜热与感热呈反相的空间格局,自西北向东南逐渐增强。(2)相比于夏、秋、冬三季,春季高原地表热通量年际变化特征较为突出,其中感热通量显著减少,潜热通量显著增加[分别为-1.83和0.79 W·m-2·(10a)-1],该趋势和全年平均热通量年际变化情况一致。(3)就年际变化而言,春季感热通量与潜热通量之间存在明显的负相关(相关系数为-0.69),表明可能存在某一气候因子使得春季感热减弱而使潜热增强。进一步分析发现,高原地面加热场与西风急流存在密切的联系,春季西风急流的减弱在影响高原感热强度的同时,对高原潜热也具有较大影响。其可能影响机制如下:受高原上空西风急流减弱的影响,高原地表风速减弱从而导致感热通量显著减少;春季西风急流的减弱导致印缅槽的增强,在孟加拉湾上空形成一异常气旋环流,使该地区对流增强、水汽上升异常,同时气旋中北向暖湿气流将水汽携带至高原南侧,并通过影响高原降水量改变其潜热通量。
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6. 中国西北旱区暴雨水汽输送研究进展
钱正安, 蔡英, 宋敏红, 吴统文, 周建琴, 栾晨
高原气象    2018, 37 (3): 577-590.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00032
摘要415)      PDF(pc) (6116KB)(37)    收藏
为突破中国西北旱区水汽输送分析分歧大、难深入的瓶颈,本文在梳理、剖析以前工作的基础上,先重点分析、评述了西北核心旱区夏秋季及晚春暴雨的水汽源地、水汽输送路径和模型的研究进展,也指出仍存在的问题。主要结论如下:(1)西北区范围大,地形分隔明显,不同季节各地的降水环流变化也大,各地的水汽源地等差异大是合理的,应分区分季节分别研究。(2)先就西北区东、西部分别简洁地总结了该两区夏季主雨、主干旱的盛行组合环流型。(3)在夏秋季我国东部、河西走廊地区先后相继出现副热带高压(简称副高)西伸、偏东风等特定有利流型下,台海水汽能借助西伸副高南侧的东南风急流等三支急(气)流,沿一逆“之”字形路径,被接力输送到西北核心旱区,再与北方槽冷空气交绥致雨。即核心旱区的主要水汽源地在台海区,其水汽输送动态过程详图也被构建。那是核心旱区夏秋暴雨水汽输送的主要型态之一。(4)在春季,特别是晚春,若孟湾、我国东部及河西分别相继出现孟湾西南气流、晚春南下弱冷高压阻挡及河西偏东风流型背景下,孟湾水汽亦能借助孟湾西南急流等三支急(气)流,沿环绕高原东边缘的半圆形路径,被“三棒接力”输送到核心旱区致雨。即:孟湾也是影响西北核心旱区春季,特别是晚春暴雨的另一重要水汽源地。
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7. 一次六盘山两侧强对流暴雨中尺度对流系统的传播特征
赵庆云, 张武, 陈晓燕, 苟尚
高原气象    2018, 37 (3): 767-776.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00068
摘要379)      PDF(pc) (23528KB)(39)    收藏
2016年8月24日19:00至25日08:00(北京时)在500 hPa副热带高压控制下,甘肃中东部、陕西关中出现强对流暴雨,19个乡镇出现大暴雨,最大降水量达158.7 mm,小时最大降水量达79.1 mm,且伴随雷电天气,呈现典型的强对流天气特征。利用卫星、雷达、地面加密资料、ECMWF细网格资料、NCEP再分析资料和常规观测资料,重点分析造成短时强降水的中尺度系统的发生、发展以及中尺度对流系统传播特征。结果表明,大暴雨主要由2个中尺度对流系统产生;中尺度对流系统的发生、发展与中尺度地面辐合线有密切关系;低层动力场的切变扰动在六盘山两侧形成东西向的辐合线,雷暴单体在辐合线附近强烈发展,整体随辐合线向偏南方向移动;六盘山以西的辐合线影响甘肃中部,六盘山东侧的辐合线在移动中分裂为两段:东段继续向偏南方向移动,影响甘肃陇东;西段移到关中西部时,沿峡谷进入关中西部的偏北风,受地形影响转为西北风,使辐合线由东西向转为南北向,雷暴单体随辐合线沿地形走向自西向东移动,影响关中;有利的动力、热力因素,对六盘山东侧中尺度对流系统的加强和传播方向的改变起到重要作用。
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8. 两种类型短时强降水形成机理对比分析——以甘肃两次短时强降水过程为例
许东蓓, 苟尚, 肖玮, 孟丽霞, 沙宏娥, 狄潇泓, 石延召
高原气象    2018, 37 (2): 524-534.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00056
摘要364)      PDF(pc) (30873KB)(217)    收藏
利用"2014·06·18"和"2013·06·19"两次短时强降水过程的实况资料及NCEP 1°×1°再分析资料,对比分析了发生在甘肃省中南部地区相同季节、相似气候背景下的不同类型短时强降水过程实况特征、天气形势配置、动力热力特征、云图及雷达特征。结果表明:两次过程雨强均较大,但"2014·06·18"降水过程分散性强、持续时间短,且伴随冰雹、雷暴大风等多种强对流天气,而"2013·06·19"降水过程区域性强、持续时间长。前者是发生在中低层冷暖空气强烈交汇,并伴有明显温度锋区和锋生,地面有冷锋活动形势下,是斜压锋生类短时强降水。后者是发生在低层强烈发展的暖湿平流中,暖湿平流对建立热力不稳定起了主导作用,是暖平流强迫类短时强降水。不稳定指数显示前者不稳定能量大于后者,且存在一定的对流抑制能量,有利于强对流的发展。暖平流强迫类短时强降水湿层厚度高于斜压锋生类,而斜压锋生类短时强降水高层垂直风切变表现得更强。"2013·06·19"暖平流强迫类短时强降水云图特征为沿暖湿气流迅速发展北上的带状云系。"2014·06·18"斜压锋生类短时强降水则表现为与低空"人"字形切变相对应的逗点云系,云系的发展变化与形势场变化密切相关,是降水落区及其发展变化的重要原因。雷达反射率因子显示"2013·06·19"是积状云为主的混合性降水回波,回波梯度小,质心低。"2014·06·18"是层积云中分散着块状对流单体回波,回波梯度大,回波质心发展较高,回波强度可发展到很强。当50 dBz强反射率因子核心区接近8 km高度,达到-20℃层高度,回波顶高也达到12 km时,有冰雹产生。
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9. 基于BGM的对流尺度集合预报试验及其检验
马申佳, 陈超辉, 何宏让, 李湘, 李毅
高原气象    2018, 37 (2): 495-504.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00073
摘要364)      PDF(pc) (18210KB)(106)    收藏
基于增长模繁殖法,考虑对流尺度高度非线性特征和精细化预报要求,对一次强飑线天气过程进行了集合预报试验,引入概率匹配平均法对集合预报结果进行对比分析,并通过偏差和公平技巧评分对降水进行了预报效果检验。试验结果表明,BGM法应用到对流尺度集合预报中能够生成代表大气不确定性的快速增长扰动。集合预报结果相比控制预报更加准确,传统集合平均对较小降水强度的预报更加准确,概率匹配平均法对大量级降水的预报能力明显占优。降水评分检验表明,集合平均对小量级降水的预报技巧最高,概率匹配平均法对极端降水事件的预报技巧有明显优势。对流尺度集合预报能够提高降水预报技巧,并对高影响对流天气事件的预报有指导意义。
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10. 新疆阿勒泰地区短时强降水流型及环境参数特征
庄晓翠, 赵江伟, 李健丽, 李博渊, 谢秀琴
高原气象    2018, 37 (3): 675-685.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00061
摘要312)      PDF(pc) (12554KB)(26)    收藏
利用新疆阿勒泰地区(简称阿勒泰地区)自动气象站逐时降水、常规及EC细等资料分析研究了2010-2016年59月45个短时强降水过程的环境流型、温度对数压力(T-logP)图形态和关键物理参数,并与中国中东部对比。结果表明,该地区短时强降水天气主要由中亚槽前型、中亚低涡型、西西伯利亚低槽(涡)型造成,前2种型6月发生最多,后者7月最多,并给出各天气型的高低空流型配置。大多数过程T-logP图温湿廓线呈上干冷下暖湿的“漏斗”状,对流层中低层或低层水汽较好,对流有效位能CAPE呈“瘦弱”的梭形,抬升凝结高度较低。总结出该地区短时强降水发生前主要天气型的关键环境参数平均值和阈值;该地区大多数环境参数阈值小于中国中东部地区,说明该地区比中国中东部地区更有利于触发短时强降水的发生。
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11. 一次高原切变线过程的数值模拟与阶段性结构特征
罗雄, 李国平
高原气象    2018, 37 (2): 406-419.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00046
摘要287)      PDF(pc) (31463KB)(234)    收藏
利用非静力中尺度数值模式WRF并结合NCEP-FNL分析资料、常规气象观测资料、FY-2F卫星TBB数据以及CMORPH降水资料,对2014年6月29日至7月1日的一次高原横切变线过程进行了数值模拟并分析了其演变过程中降水、热力、水汽和动力的结构特征。结果表明,WRF模式较成功地模拟了此次高原切变线过程的降水量和落区。在高原切变线活动期间,不同阶段结构特征存在明显差异。切变线附近通常对应TBB < -20℃的云区;随着切变线的发展,TBB值降低,在云区内有多个TBB < -60℃的对流活动中心,对应主要降水期;在切变线减弱阶段,TBB值升高,降水趋于结束。高原切变线存在"南暖北冷"的热力结构,在切变线发展维持阶段呈现高层稳定、低层不稳定的垂直分布特征;高原切变线也是水汽的聚集带,水汽通量散度的转变对高原切变线的发展具有一定指示作用。在切变线初生阶段和维持、发展阶段,垂直方向上存在正涡度中心和辐合中心,呈现对流层低层正涡度和高位涡中心相耦合的动力结构;气旋式切变有利于高原切变线上正涡度的维持;散度场上的低层辐合、高层辐散的结构特征有利于切变线上垂直上升运动的发展;高原切变线上的辐合带先于正涡度带开始减弱、消失是高原切变线减弱的一种特征信号。
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12. 青藏高原及周边地区垂直温度梯度特征及其成因分析
程译萱, 范广洲, 张永莉, 赖欣
高原气象    2018, 37 (2): 333-348.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00057
摘要282)      PDF(pc) (34440KB)(206)    收藏
利用1980-2015年ERA-Interim全球0.25°×0.25°月平均再分析温度场、风场、垂直速度场资料,分析了青藏高原(下称高原)上空垂直温度梯度(TG)特征及其成因。结果表明:(1)高原主体地区温度随高度升高而降低的程度要比周边地区大,东西两侧的温度随高度升高而降低得慢;(2)对流层中下层高原边缘陡峭地形区的TG变化程度比周边地区大,对流层中上层各层TG呈水平均匀分布;(3)非高原地区温度随高度升高而降低的程度略大于高原地区;在冬春季,两个区域的TG对外界因素变化的反应都很灵敏;(4)初步成因分析显示,对流层中下层高原边缘地区,非绝热加热(冷却)作用越强时,TG越小(大),温度随高度升高而降低的程度就越小(大);对流层中上层,高原部分区域非绝热加热(冷却)作用越强,TG越大(小),温度随高度升高而降低的程度越大(小);在高原整层大气中,非绝热加热(冷却)作用是引起温度随高度升高而降低得慢(快)的主要因素。
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13. 自动与人工观测霾日、雾日序列连续性分析
任芝花, 余予, 韩瑞, 冯明农
高原气象    2018, 37 (3): 863-871.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00007
摘要281)      PDF(pc) (15612KB)(12)    收藏
由原始观测数据统计显示,2014年全国雾霾(包括雾、轻雾和霾)日数偏高,尤其霾日数是2000-2013年均值的4.2倍。依据2014年雾霾现象保留人工观测或采用自动观测,将全国2 400余个国家站分为人工站和自动站,分别就两类站2014年雾霾现象日数与其历史序列进行了对比分析。结果表明,人工站2014年平均雾霾日数与其2000年以来平均状况及2013年平均雾霾日数接近;而自动站2014年平均雾霾日数明显偏高,成为2000年以来之最,且明显高于2013年统计结果。通过对比分析自动与人工观测方法表明,雾霾现象自动观测采用瞬间观测记录,是造成2014年全国雾霾日数异常偏高的主要原因。基于霾现象持续性特征,针对自动观测霾数据,研究确定了1天至少6个连续时次“现在天气现象”有霾记录,“连续天气现象”方记霾现象的订正方法。统计结果表明,订正前全国2014年平均霾日数为59天,而订正后下降为31天,基本与2013年持平。进一步分析表明,2000年以来我国霾发生频率呈增加趋势,尤其2013年和2014年,霾发生频率成为2000年以来之最。
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14. 近10年青藏高原中东部地表相对湿度减少成因分析
谢欣汝, 游庆龙, 林厚博
高原气象    2018, 37 (3): 642-650.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00091
摘要274)      PDF(pc) (13381KB)(17)    收藏
利用青藏高原(下称高原)71个站点地表气温和相对湿度的观测资料分析了高原在2000年之后相对湿度和地表气温的变化特征,并结合欧洲中期天气预报中心(ECMWF)提供的1979-2014年ERA-Interim再分析资料分析了相对湿度在近10年的减弱原因。结果表明:高原地表气温呈现持续增温趋势,而地表的相对湿度却在2000年之后迅速减小。对高原及周边风场和整层水汽输送通量的变化分析可以看出,高原的南边界是主要的水汽输入边界,2000年之后随着风场的减弱导致由孟加拉湾携带水汽穿过南边界进入高原的动力减弱,致使高原整体的水汽输送减弱,进入高原的水汽量减少。最后根据Clausius-Clapeyron方程,解释了相对湿度减弱的原因:高原地表空气温度持续增加,空气中所能容纳的水汽能力增强,而此时外界向高原提供的水汽并没有相应增加反而呈现减弱的态势,这样实际存在的水汽占所能容纳水汽的比值逐渐降低,即相对湿度呈现减少的趋势。
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15. 气候变暖背景下西藏高原雪灾变化及其与大气环流的关系
黄晓清, 唐叔乙, 次旺顿珠
高原气象    2018, 37 (2): 325-332.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00038
摘要269)      PDF(pc) (5125KB)(212)    收藏
利用西藏高原高海拔牧区1979年10月至2013年4月19个气象站逐日积雪资料、月降水量和月平均温度资料,依据积雪深度和积雪持续日数组合的雪灾指标,分析了不同等级雪灾的气候变化特征及温度和降雪对雪灾变化的影响。结果表明,11月至翌年2月是西藏高原雪灾多发期且灾害程度重,全年发生中度以上雪灾的概率大,占总站次的54%;1979年以来雪灾变化总体呈现减少趋势,但存在着年代际变化,即1980-1997年代表现为波动性上升,1998-2007年呈显著减少趋势,此后略有回升,突变点在1999年和2008年;温度与雪灾相关性比降雪更高,温度具有显著增暖而降雪变化不明显,温度对雪灾气候变化起着决定性作用。分析了大气环流系统与雪灾变化关系得出:西风带南支槽活跃和东半球极涡偏强、东亚大槽和副热带高压偏西时雪灾易发生,反之则然;西风带南支槽和东半球极涡的变化趋势及突变点与西藏高原雪灾的变化趋势和突变点非常一致,是西藏高原雪灾变化的一个可能原因。
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16. 近实时卫星降水数据对南京“20170610”极端性强降水过程的监测分析
李伶杰, 胡庆芳, 黄勇, 王银堂, 崔婷婷, 曹士圯
高原气象    2018, 37 (3): 806-814.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00080
摘要258)      PDF(pc) (11175KB)(23)    收藏
以高密度的地面雨量站网观测数据为基准,综合分析了TRMM 3B42RT V7、IMERG Early、IMERG Late、GSMaP NRT、GSMaP NRT Gauge共5种近实时卫星降水数据对南京及周边地区2017年6月10日一次破历史记录的极端性强降水过程的监测能力。结果发现,在累积雨量方面,2种GSMaP数据有比较明显的低估,但基本再现了雨量中部高、南北低的空间分布格局;而3B42RT V7和2种IMERG对累积雨量的主要空间分布特征的辨识性较差。在降水强度时序变化方面,所有卫星数据均能正确探测到南京全市与江宁区的“20170610”降水过程,但在区域和网格尺度上对降水强度变化的动态跟踪能力明显不足,定量误差比较突出。5种数据中,GSMaP NRT的综合精度相对较高,而2种IMERG数据的表现尚不及3B42RT V7。总体上,近实时卫星降水数据对中小尺度极端性强降水过程的监测已展现了一定的积极效果,但捕捉降水落区及追踪降水动态变化的能力尚需大力改进。
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17. 再分析土壤温湿度资料在青藏高原地区适用性的分析
丁旭, 赖欣, 范广洲, 文军, 袁源, 王欣, 王作亮, 朱丽华, 张永莉, 王炳赟
高原气象    2018, 37 (3): 626-641.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00060
摘要252)      PDF(pc) (30972KB)(22)    收藏
利用2010-2016年中国科学院西北生态环境资源研究院青藏高原土壤温度与湿度监测网观测数据在不同气候区和植被条件的4个地区(阿里、狮泉河、那曲和玛曲)对8套土壤温湿度再分析产品(ERA-Interim、CFSR、CFSv2、JRA-55、GLDAS-NOAH、GLDAS-CLM、GLDAS-MOS和GLDAS-VIC)进行对比分析,使用相关系数、均方根误差、平均偏差、无偏均方根误差和标准差比等统计参数综合比较各土壤温湿度产品对观测值的模拟性能,寻找适用于青藏高原地区的长时间大尺度土壤温湿度产品。结果表明:对于土壤温度,GLDAS-CLM产品在大部分站点能够合理再现两层(0~10 cm和10~40 cm)土壤温度随时间的动态过程和变化细节,虽然结果略高估观测土壤温度值,但在数值上与观测值较为接近,并且与观测值呈显著正相关关系。对于土壤湿度,土壤冻结期再分析产品不能表现土壤湿度的动态变化特征;非冻结期GLDAS-NOAH和GLDAS-CLM产品能够较好的刻画各地区两层土壤湿度随时间变化的动态过程特征,不论在误差统计量还是相关性方面都表现为最优值。GLDAS-MOS、GLDAS-VIC、ERA-interim和CFSv2产品虽然在一定程度上能够展现部分地区土壤湿度的变化趋势,但对观测值的刻画效果并不理想,而JRA-55产品无法描绘各地区土壤温湿度变化。
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18. 太阳辐射和水汽压差对黄河源区高寒湿地潜热通量的影响研究
谢琰, 文军, 刘蓉, 王欣, 贾东于
高原气象    2018, 37 (3): 614-625.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00063
摘要244)      PDF(pc) (2179KB)(18)    收藏
利用2014年6月1日至8月31日中国科学院麻多黄河源气候与环境综合观测站(下称麻多站)陆面过程观测试验资料,将大气和地表因素之和作为环境因子探讨其对潜热通量的影响,分析了太阳辐射和水汽压差对黄河源区高寒湿地下垫面潜热通量的影响,并对其进行了定量化评估(即控制参量)。结果表明:(1)太阳辐射和水汽压差对潜热通量的相对大气因素控制平均为0.98和0.02,即太阳辐射是影响潜热通量的相对大气因素控制的主要因子,水汽压差的影响可忽略。(2)太阳辐射和水汽压差对潜热通量的相对地表因素控制平均为0.12和-0.31,前者早晚大,中午小,后者绝对值早晚小,中午大。(3)太阳辐射对潜热通量的绝对总控制平均为0.22,相对总控制平均为1.10。水汽压差的绝对总控制平均为-0.06 W·m-2·Pa-1,相对总控制平均为-0.29。(4)太阳辐射主要是通过直接作用(大气因素)影响潜热通量;而水汽压差则主要通过改变湿地地表阻抗的间接作用(地表因素)影响潜热通量。(5)高寒湿地下垫面地-气退耦因子(Ω)平均为0.38,表明高寒湿地与大气间的耦合程度较差,实际情况亦是如此,太阳辐射是影响高寒湿地下垫面潜热通量的主要因子。本研究为气候变化背景下的潜热通量参数化及其蒸散发研究开辟一条新的研究思路。
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19. 南亚高压伊朗高压型与新疆夏季降水的联系
赵勇, 王前, 黄安宁
高原气象    2018, 37 (3): 651-661.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00049
摘要242)      PDF(pc) (16294KB)(27)    收藏
基于1979-2013年新疆88个站点逐日降水资料和ERA-Interim再分析资料,揭示了南亚高压伊朗高压型(简称伊朗高压型)与新疆夏季(78月)降水的联系。结果表明,伊朗高压型是南亚高压近35年来夏季出现最多的模态,对新疆北部和东部夏季降水具有重要影响。当伊朗高压型中心偏西时,新疆大部降水偏多,反之偏少;当伊朗高压型中心南北移动时,对降水的影响类似,说明高压中心经向移动对降水的影响要大于纬向。伊朗高压型的“南北振荡”,具体指伊朗高压中心偏西,脊线南北变化与新疆夏季降水的联系。当脊线偏北时,新疆上空受气旋环流控制,低纬热带海洋水汽沿青藏高原东侧绕流进入新疆上空,对应新疆大部地区夏季降水偏多,偏南降水偏少;当伊朗高压型中心偏东时,脊线变化对降水影响有限。伊朗高压型中心经向移动主要受青藏高原和伊朗高原加热影响,而纬向移动与帕米尔高原和阿拉伯半岛加热密切联系。
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20. 广西“4·20”暖区飑线的形成及结构
翟丽萍, 农孟松, 赖珍权, 祁丽燕, 刘日胜
高原气象    2018, 37 (2): 568-576.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00058
摘要233)      PDF(pc) (20137KB)(212)    收藏
为深入了解暖区飑线的形成机理,利用多种观测资料对2016年4月20日暖区飑线过程的环境条件、形成及飑线的结构进行深入分析。结果表明:(1)高空槽前滞留的冷温槽利于产生强的对流不稳定,飑线发生前期低层强烈暖湿平流对建立静力不稳定起主导作用;(2)探空显示广西南部的环境条件更有利于对流的强盛发展和组织化加强;(3)近地面冷池出流与低层环境风场相互作用是飑线发展和维持的主要机制,飑线朝着其前方1 h负变压中心发展。此次飑线是具有前导对流线和尾随层状云区的飑线系统,以离散性传播为主。
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21. 高原低涡东移加深过程的结构分析
杨颖璨, 李跃清, 陈永仁
高原气象    2018, 37 (3): 702-720.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00054
摘要233)      PDF(pc) (56308KB)(28)    收藏
利用NCEP再分析资料、常规观测资料和FY-2E黑体亮温(TBB)资料对2010年7月21-26日一次成熟阶段垂直厚度大于500 hPa的深厚高原涡的结构和演变特征进行了综合分析,探讨了此次深厚型低涡的发生发展与高层环流的关系。结果表明:(1)深厚型高原涡生成阶段,低涡内辐合弱,下沉运动强,动力辐合作用不是该低涡发展至对流层高层的原因。南亚高压北侧、东侧高空急流的下沉支流将高层高位涡、高动量的空气向下输送,促使该低涡生成、发展。深厚型高原涡的演变与南亚高压联系密切,南亚高压东部脊线北抬,形成“东北西南”向,其东南侧的东北气流引导深厚型低涡向西移动。(2)浅薄型高原涡500 hPa上暖心明显,其上为冷性结构。深厚型高原涡在热力结构上分层明显,时空演变较为复杂,低涡在250 hPa上与南压高压具有相同的暖性结构,250 hPa以下为冷性结构,冷性结构的转变过程在不同高度上存在差异。(3)对比不同阶段深厚型高原涡与浅薄型高原涡的动力差异发现,低涡形成前期,深厚型高原涡有强辐合和上升运动,而浅薄型高原涡辐合较弱,以下沉运动为主;在消散期,深厚型高原涡主要减弱因子是水平涡度平流,而垂直涡度转换成水平涡度是造成浅薄型高原涡垂直涡度下降的主要原因。
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22. 单双参云微物理方案对华北“7·20”特大暴雨数值模拟对比分析
康延臻, 靳双龙, 彭新东, 杨旭, 尚可政, 王式功
高原气象    2018, 37 (2): 481-494.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00026
摘要229)      PDF(pc) (17380KB)(100)    收藏
在2016年7月19-21日华北特大暴雨过程初步分析的基础上,采用中尺度数值模式WRF3.6.1中16种微物理参数化方案对该过程进行了数值模拟,并分为单参和双参两组对结果进行评估分析。结果表明,该过程为伴随低涡发展的强对流降水,持续时间长、范围广、总量大。大部分微物理方案对降水的分布模拟效果较好,能够再现此次特大暴雨过程;随模拟时间延长,方案间的差别变大,且单参方案对各量级降水的模拟差别比双参方案显著,方案间雨水混合比、固态水凝物以及垂直速度的差别均大于双参方案,整体效果不如双参方案。综合来看,SBU_YLin方案对于此次特大暴雨过程模拟效果最好,对降水量级和落区的模拟都接近实况。
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23. 内蒙古地区多年大气可降水量及其转化效率研究
王慧清, 付亚男, 包福祥, 孟雪峰
高原气象    2018, 37 (3): 786-795.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00077
摘要223)      PDF(pc) (5996KB)(9)    收藏
利用1961-2015年NCEP/NCAR再分析资料和内蒙古119个国家站月降水资料,对大气可降水量、水循环次数、水汽通量及其散度的时空分布特征进行分析。结果表明:(1)内蒙古地区四季平均大气可降水量均值为8~14 mm,自南向北、自东向西递减,65年的年际变化上总体呈减少趋势,受锋区活动及大气环流季节突变影响,4月、6月分别出现了2次突然增长,1011月出现1次突然减少;(2)水循环次数夏季最高,春、秋季次之,冬季最低,呈自东北向西南递减,年际变化呈增加趋势,受纬度影响量值及变率均明显不同;(3)内蒙古地区水汽输送以偏西风为主,但夏季偏南风输送的加强直接导致大气可降水量及水循环次数的增加;(4)各季水汽输入量均小于水汽输出量,导致内蒙古地区长期处于水汽收支失衡状态;(5)水汽通量散度的空间分布即水汽的辐合辐散与水循环次数的空间分布较为一致,说明水循环次数能够客观反映大气可降水量的转化情况。
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24. 高原切变线形态演变过程中的个例研究:结构特征
赵大军, 姚秀萍
高原气象    2018, 37 (2): 420-431.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00066
摘要220)      PDF(pc) (7711KB)(154)    收藏
利用逐6 h 1°×1°的NCEP/NCAR FNL资料、中国气象局地面降水实况数据和青藏高原低涡切变线年鉴图集资料,分析了2010年7月16-17日S1019高原切变线由竖切变线转变为横切变线的形态演变过程中动力、热力结构特征及其演变。结果显示,在动力结构特征方面:在其生成发展期,高层200 hPa受南亚高压控制,中低层相对涡度大值区在范围和强度上均出现迅速发展特征,垂直方向上呈现"干湿相间、冷暖相间"的斜压结构特征。在其减弱消亡期,高层200 hPa南亚高压有所减弱,中低层相对涡度大值区发生断裂,大值区主体随西风槽和西南涡逐渐移出高原地区。在热力结构特征方面:在其生成发展期,高层300 hPa附近呈明显的"暖心"和"湿心"结构特征,伴随着降水的发生发展,视热源Q1和视水汽汇Q2在垂直方向上均加强,Q1的大值中心从400 hPa抬升至300 hPa,Q2的大值中心从300 hPa下降至600 hPa。在其减弱消亡期,高层总体偏湿偏冷,当降水趋于结束,视热源Q1和视水汽汇Q2均迅速减弱。
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25. FY-2G云量产品与地面观测云量对比分析
李娅, 郭建侠, 曹云昌, 周粲, 陈一枝
高原气象    2018, 37 (2): 514-523.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00027
摘要215)      PDF(pc) (10459KB)(113)    收藏
为推动地面云观测自动化,利用2015-2016年全国范围内不同时段FY-2G卫星观测云覆盖率和总云量反演产品与同时段地面气象站人工观测总云量资料进行对比分析,评估卫星观测与地面人工观测的一致性和偏差。结果表明,FY-2G卫星观测云产品较地面观测偏低,总云量较云覆盖率偏低明显。定义晴天、少云、多云、阴天四种不同云量等级,进一步分析卫星数据,结果显示不同云量等级下云覆盖率与总云量与地面人工观测的一致性和偏差有所不同,晴天和少云状态下总云量产品一致性较好,阴天时云覆盖率一致性较好。从分布上分析发现西部和西南部观测偏差较大,且根据云量等级呈现不同的状态。因此在云观测自动化布局中,卫星观测不能完全替代地面云量观测。地面观测应在西部和西南部,以及天气状况较为复杂的区域加强观测。
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26. 塔克拉玛干沙漠腹地夜间稳定边界层观测个例分析
张建涛, 何清, 王敏仲, 金莉莉
高原气象    2018, 37 (3): 826-836.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00030
摘要214)      PDF(pc) (5882KB)(18)    收藏
利用塔克拉玛干沙漠腹地2016年7月13-14日和26-27日GPS探空和地面气象观测资料,分析了塔克拉玛干沙漠夏季晴天夜间各气象要素垂直廓线特征。结果表明:夜间(21:00至次日08:00,北京时,下同)稳定边界层的厚度达到240 m。残余混合层最大厚度与前一天对流混合层厚度相当,随时间推移其厚度到10:15损耗近三分之一,残余逆温层顶盖厚度达到400 m;在残余逆温层顶盖和稳定边界层顶附近有风速极大值出现,而07:15稳定边界层顶附近有低空急流发展,其最大风速达到10.8 m·s-1;夜间低空处比湿的变化趋势是先增后减小再增大的过程,其最小值为2.95 g·kg-1,出现在04:15的稳定边界层顶附近。残余混合层内比湿随高度略微增大;夜间逆温层对水汽通量有阻挡和聚合的作用,使其在稳定边界层顶和残余混合层顶附近出现极大值,并于07:15达到最大值。垂直水汽通量于04:15在残余混合层中下部做下沉运动、上部和残余逆温层顶盖中做上升运动;同时,夜间陆面过程中,存在较强的辐射冷却和较小的摩擦速度,这也是形成较为浅薄的夜间稳定边界层主要的热力因素和湍流动力因素。
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27. 基于SPEI和SPI指数的西江流域干旱多时间尺度变化特征
张立杰, 李健
高原气象    2018, 37 (2): 560-567.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00013
摘要204)      PDF(pc) (2919KB)(157)    收藏
利用1959-2016年西江流域34个国家气象站的月降水和月平均气温资料,计算了西江流域近57年来不同时间尺度(1个月、3个月、6个月和12个月)的标准降水指数(Standardized Precipitation Index,SPI)和标准降水蒸发指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI)。在此基础上,对比分析了干旱的时空演变特征及干旱指数的表征差异。结果表明:(1)在12个月尺度上,近57年来西江流域大部分地区干旱强度呈现极显著的加重趋势,干旱频率也呈现极显著的上升趋势。(2)在3个月尺度上,西江流域春旱和秋旱较为频繁,影响范围广,而夏旱和冬旱频率低,影响范围小。在12个月尺度上,2000年以后,干旱频率最高,影响范围也更广。(3)干旱频率高、易旱区范围最广的时期为20世纪80年代,其次分别为20102016年、20世纪60年代和21世纪00年代,在20世纪70年代和90年代易旱区影响范围较小,干旱频率较低。在12个月的尺度上,SPEI和SPI指数旱涝评价结果整体比较接近。(4)在1个月、3个月和6个月的尺度上,SPEI指数整体上低于SPI指数。尤其在冬季和春季各月SPEI指数远远低于SPI指数。
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28. 1958—2015年敦煌及周边地区极端降水事件的时空变化特征
李培都, 司建华, 冯起, 赵春彦, 王春林
高原气象    2018, 37 (2): 535-544.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00055
摘要203)      PDF(pc) (10741KB)(137)    收藏
敦煌阳关南临祁连山,每年汛期都会受到来自肃北、阿克塞和当地洪水的影响,2~3年就有一场特大洪灾,同时洪水携带的泥石流不仅污染了当地赖以生存的唯一水源,还造成水资源的严重破坏。基于敦煌及周边邻近1958-2015年6个气象站点全年逐日降水资料(祁连站资料为1958-2013年),采用Manner-Kendall突变检验、小波分析和Kriging插值等方法分析了敦煌及周边地区地区极端降水事件的变化趋势、周期特征及空间分布特征。结果表明,极端降水频次除了马鬃山呈现减少趋势外,敦煌、瓜州、酒泉、玉门和祁连均呈现增长趋势,极端降水频次的年倾斜增率分别为-0.063,0.127,0.072,0.138,0.104和0.638 d·(10a)-1;在极端降水强度突变分析中,UF统计量呈倒"V"型变化趋势,即发生了先增加后减少的变化趋势,发生变化的时间点为1980年左右;根据极端降水强度小波方差分析可知,在研究时段内敦煌、瓜州、酒泉、马鬃山、玉门和祁连控制极端降水强度的主控周期有53,22,36,56和58年时间尺度,日最大降水量、极端降水总量和极端降水强度都呈现出从西到东的梯度增加趋势空间分布特征。
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29. 中国结冰现象序列的建立及气候变化分析
余予, 任芝花, 孟晓艳
高原气象    2018, 37 (2): 553-559.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00071
摘要202)      PDF(pc) (7104KB)(120)    收藏
基于全国2 400余个国家级地面站1954-2015年观测的天气现象提取得到结冰现象序列,进行了气象要素内部一致性检查,特别是对中国1981年前部分台站由于简化观测任务不记录结冰现象,和部分台站漏记该现象的情况进行了检测和质控。结果表明,1954-1979年间共有662个台站累计6 328年实际未观测和记录结冰现象,1981年前有839个台站累计1 453年存在明显漏记结冰现象情况。基于质控后数据统计表明,1961-2015年全国年结冰日数呈减少趋势,约为-1.5 d·(10a)-1。基于我国35°N以北708个地面台站,统计了1971-2015年结冰期变化。北方平均结冰期为149天,且呈现下降趋势,约为-2.1 d·(10a)-1。288站结冰期显著减少,且155个台站的结冰起始日期推迟,141个台站的结冰终止日期提前。
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30. 青藏高原东北部一次罕见强对流天气的中小尺度系统特征分析
朱平, 俞小鼎
高原气象    2019, 38 (1): 1-13.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00070
摘要199)      收藏
2016年8月17-18日青藏高原东北部出现了罕见的大冰雹、短时暴雨、雷暴大风等强对流天气。运用常规观测资料、NCEP再分析资料、葵花静止气象卫星、多普勒天气雷达等观测资料分析了此次强对流过程的大气环境场和中小尺度对流系统的发生发展和对流传播机制。结果表明:西太平洋副热带高压北抬明显,属于低层暖平流强迫型。水汽输送主要来自南海。维持较长时间的弱冷锋是强对流的地面触发机制;对流云团逐渐演变为MCC,对流传播整体具有沿着河谷往层结不稳定区的正向和往低层入流风的反向传播的特征。河谷地形是影响对流移动和传播路径的关键;强对流风暴单体生命史均较长,强降雹单体为类超级单体和普通多单体,强降水回波属于多单体线状对流。降雹单体整体比降水单体发展得更强,变化幅度更大,尤其是垂直累积液态水含量的变化更剧烈。强对流开始前单体垂直累积液态水含量均是先增后降;几处局地雷暴大风是由雷暴云团内弱降水在较厚的环境干层蒸发而显著降温所产生的较大负浮力或由线状对流中强降水拖曳导致的强下沉辐散气流造成,雷达回波具有质心急剧下降或中层径向速度辐合特征。
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