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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639)      PDF(pc) (6637KB)(368)       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499)      PDF(pc) (10205KB)(126)       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430)      PDF(pc) (10235KB)(187)       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. 高原夏季风对中国夏季极端降水的影响研究
龙妍妍, 范广洲, 李飞, 段炼, 冯琬, 张永莉, 邓伟, 路平平
高原气象    2018, 37 (1): 1-12.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00010
摘要375)      PDF(pc) (8669KB)(1090)       收藏
利用NCEP/NCAR月平均再分析资料和571站逐日降水资料,探讨了高原夏季风对中国夏季极端降水的影响机制。结果表明:(1)高原夏季风强(弱),东北、黄河河套、华南和四川西部地区夏季极端降水偏少(多),长江流域、南疆、青藏高原东侧边缘地区夏季极端降水偏多(少)。(2)中国东部从北向南呈现出明显纬向带状的"-+-"遥相关型相关分布。(3)中高层环流系统特征、中低层风场特征、水汽输送特征和湿位涡特征是高原夏季风对夏季极端降水影响的物理机制。
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6. 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368)            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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7. 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345)            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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8. 冬春季昆明准静止锋与云贵高原地形的关系
段旭, 段玮, 邢冬, 张亚男
高原气象    2018, 37 (1): 137-147.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00032
摘要337)      PDF(pc) (3382KB)(762)       收藏
利用1961-2010年地面气象观测数据、2008年1月10日至2月15日和2013年12月10-20日ERA-Interim 0.125°×0.125°再分析数据以及DEM地形高度数据,研究了昆明准静止锋(Kunming Quasi-Stationary Front,KQSF)位置、云贵高原地形和锋面附近大气要素三者之间的关系。研究结果表明:(1)云贵高原以乌蒙山脉(103°E)分为东、西两部,云贵高原东部地区昆明准静止锋出现的频次为61.5%,西部地区出现频次为38.5%,大部分冷空气被阻挡在了云贵高原东部地区,仅有少部分较强冷空气能越过乌蒙山脉进入云贵高原西部,高原大地形对冷空气的阻滞作用显著;(2)昆明准静止锋的进退与锋面前后地面温压场关系有较好的相关性,锋后冷气团越强、锋前暖气团越弱,锋面位置越偏西,反之越偏东,其相关的显著性主要体现在云贵高原西部,而在高原东部地区,地形作用降低了锋面位置与温压场的相关性;(3)高原地形阻挡作用使冷空气移动速度缓慢甚至停滞而形成准静止锋,抬升作用使局地近地层形成顺时针的次级环流,导致逆温层的出现,一旦冷空气越过高原,抬升作用减弱,逆温层消失;(4)东西风零线能较好地描述锋面位置和冷气团厚度,体现了KQSF呈准南北向和云贵高原地区的冷空气由东向西路径特征;(5)锋后冷高压的位势高度可表示冷气团的厚度,在云贵高原东部锋面位置取决于冷气团的厚度,当锋面到达云贵高原西部后,地形的阻挡作用显著减弱和消失,锋面位置取决于冷暖气团之间势力的强弱对比。
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9. 近53年四川盆地夏季暴雨变化特征分析
陈丹, 周长艳, 熊光明, 邓梦雨
高原气象    2018, 37 (1): 197-206.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00022
摘要334)      PDF(pc) (2178KB)(818)       收藏
利用1960-2012年川渝逐日降水资料、NCEP/NCAR再分析资料和Hadley海温资料,借助小波变换、合成分析和相关分析等方法,讨论了四川盆地夏季暴雨的时空变化特征,分析了盆地西部和东部暴雨异常时的水汽输送、大气环流和海温异常情况。结果表明,四川盆地暴雨频数和暴雨量在东、西部呈相反变化,盆地西部暴雨呈减少变化,东部呈增加变化,暴雨量和暴雨频数存在十分显著的正相关。盆地西部暴雨量在20世纪60年代和80年代偏多,90年代出现显著减少的变化,21世纪初也明显偏少,20世纪60年代、80年代中期至90年代末主要为显著的6~7年年际周期振荡;盆地东部暴雨量在60年代和70年代明显偏少,80年代、90年代以及21世纪初明显偏多,20世纪70年代初至90年代初主要存在显著的8~9年年际周期振荡和14~15年的年代际周期振荡。副热带高压(简称副高)偏北偏强,有利于西太平洋水汽输送至盆地西部地区,中高纬度槽线发展引导冷空气南下与副高西南侧的暖湿气流在盆地西部汇合,导致盆地西部暴雨偏多;副高偏南,西太平洋水汽向盆地东部输送较多,贝加尔湖西部多阻塞形势,冷空气南下有所偏东,使得冷空气和暖湿空气在盆地东部汇合,导致盆地东部暴雨偏多。西太平洋暖池偏强(弱),ENSO冷(暖)事件时,四川盆地西部暴雨偏多(少);盆地东部暴雨与海温的关系明显弱于西部,主要表现为负相关。
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10. 基于HYSPLIT4的一次新疆天山夏季特大暴雨水汽路径分析
姚俊强, 杨青, 毛炜峄, 韩雪云
高原气象    2018, 37 (1): 68-77.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00031
摘要323)      PDF(pc) (10470KB)(576)       收藏
利用新疆维吾尔自治区105个观测站气象资料、NCEP/NCAR再分析资料,引入拉格朗日混合单粒子轨道模型(HYSPLIT_v4),定量分析了2004年7月17-21日新疆天山山区特大暴雨的水汽输送情况。结果表明,2004年7月17-21日暴雨降水主要以天山山区为主,暴雨过程的水汽主要来自700 hPa,水汽输送路径有3条,其中偏北路径有2条,另1条为偏西路径;暴雨的水汽源地主要有3个,其中超过50%的水汽来自阿拉伯海以北-里海-巴尔喀什湖地区的水汽输送贡献,其次是波罗的海-北冰洋沿岸地区,占到26%,而鄂霍次克海以东地区为21%;伊朗高压北抬与欧洲脊东移形成的乌拉尔脊叠加是暴雨过程的主导系统,中亚低涡东南移动形成强降水。同时,对流层高层的副热带西风急流和低层的偏东低空急流对强降水的水汽输送和辐合有重要影响。
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11. 青藏高原地表感热通量变化特征及其对气候变化的响应
解晋, 余晔, 刘川, 葛骏
高原气象    2018, 37 (1): 28-42.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00019
摘要307)      PDF(pc) (22874KB)(641)       收藏
选取中国气象局在青藏高原(下称高原)地区常规气象观测站点中85个资料连续性较好的站点资料,基于CHEN-WENG感热交换系数方案计算了1981-2014年地表日均感热通量,并用M-K检验法分析了季节平均感热通量和年均感热通量的年际变化特征,结合经验正交函数法EOF(Empirical Orthogonal Function)、Pearson相关法,分析了年均感热通量的时空演变及异常分布特征以及不同地区站点感热通量与气候因子的相关性。结果表明,1981年以来,高原地表感热通量无论在年尺度还是季节尺度上的年际变化都表现为先下降后上升的趋势,其中春季和冬季由下降转变为上升的年份早于夏季和秋季,且夏季上升的幅度是四季中最弱的;1981-2003年间感热通量下降主要与地气温差和平均风速的减小有关,而2004-2014年间感热通量的上升主要与地气温差的显著增大有关。空间上,各站点感热通量的上升或下降并不同步,但存在一定的相互联系,感热通量上升的站点主要位于青海省;感热通量与各气候因子的相关性有明显的时空差异,整体上受地表温度影响显著,与地表温度变化呈正相关;与降水、日照时数、风速等气候因子的相关性在年尺度上存在较大的空间差异,在季节尺度上,感热通量与气象因子的季节相关性较好,尤其是夏季,感热通量与降水呈反相关,与日照时数、风速和气温呈正相关,其次是春季,秋、冬季相关性较差。
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12. 基于多源数据的青藏高原夏季降水与水汽输送的联系
谢欣汝, 游庆龙, 保云涛, 孟宪红
高原气象    2018, 37 (1): 78-92.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00030
摘要304)      PDF(pc) (22815KB)(592)       收藏
利用国家气象信息中心提供的1979-2014年青藏高原(下称高原)地区(26°-N42°N,75°-E105°E)113个站点的逐月降水资料作为基准降水资料,与另外4套格点降水资料(APHRO、CMAP、GPCP、GPCC)和8套再分析的降水资料(NCEP1、NCEP2、MERRA、ERA_Interim、ERA20c、20CRv2、JRA55、CFSR)作对比,可得12套再分析资料中,APHRO能够最好地刻画出高原1979-2007年夏季降水的时空分布形态。GPCP次之,能够较好地刻画其1979-2014年的特征。就气候态而言,水汽主要由南边界输入高原,输入大值区是下层;另外水汽同样从西边界和北边界输入高原,主要的输入层分别是中层和下层;而水汽主要是从东边界中层输出。多套资料比较可知,ERA_Interim和MERRA分别能较好地刻画高原本地和其周围地区夏季水汽输送情况。研究高原东南部降水的年际变化和环流的关系,发现在印度半岛和孟加拉湾处有一异常的纬向反气旋,其北边缘加强的水汽输送导致了高原东南部降水的异常增多。
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13. 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293)      PDF(pc) (30873KB)(193)       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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14. 青藏高原近地表土壤冻融状况的时空变化特征
杨淑华, 吴通华, 李韧, 朱小凡, 王蔚华, 余文君, 秦艳慧, 郝君明
高原气象    2018, 37 (1): 43-53.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00043
摘要288)      PDF(pc) (3339KB)(763)       收藏
利用青藏高原(下称高原)87个气象台站的日最低地表温度和气温资料,通过线性回归和相关分析法,分析高原1980-2015年近地表土壤冻融状况变化趋势及其与气温、海拔和纬度的相关性。利用Mann-Kendall检验对其进行突变分析,并探讨其空间变化特征。结果表明:近36年,高原近地表土壤冻融状况发生显著变化。冻结起始时间推迟约26天,其变化速率为0.72 d·a-1,冻结结束时间提前约14天,速率为0.40 d·a-1;冻结持续时间和冻结天数分别缩短约41天和33天,其变化速率分别为1.13 d·a-1和0.93 d·a-1。高原冻融状况变化整体表现一致,局部地区略有差异。高原中东部地区冻结起始时间较早,结束时间较晚;而在东南部地区则存在相反的变化特征,这是由于该地区海拔较低,且全年土壤温度较高导致。就冻融状况变化速率而言,东部地区变化最快,西部适中,变化较慢的站点零星分布在中部和南部地区。气温对近地表土壤冻融状况有重要影响,但气温对土壤冻融循环存在一定的滞后作用。此外,高原近地表土壤冻融状况与海拔呈极显著相关,随海拔的降低,冻结起始推迟,冻结结束时间提前,冻结持续时间和冻结天数显著减少。
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15. 新疆北部一次暖区暴雪过程锋面结构及中尺度云团分析
刘晶, 李娜, 陈春艳
高原气象    2018, 37 (1): 158-166.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00008
摘要286)      PDF(pc) (11165KB)(677)       收藏
通过对2014年1月29-30日北疆北部地区出现强降雪过程中常规资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料及卫星红外云图的分析研究。结果表明:(1)500 hPa极锋锋区偏西急流与中纬度西南急流交汇,锋区在巴尔喀什湖附近加强并东移进入北疆偏北地区,为此次暴雪天气的发生提供有利的环流形势;高低空急流耦合明显,在地形强迫和锋面抬升下垂直上升运动再次得到增强,是暴雪发生的有利动力抬升条件;(2)中低层暖锋锋生,锋区随高度向东北倾斜,暖湿气团强盛并沿底层冷楔爬坡,推动冷气团向北移动,暴雪区位于暖锋锋区前沿处;(3)巴湖附近带状云系中不断有中尺度云团生成、合并和消亡,暴雪区与中尺度云团边缘TBB等值线梯度大值区有较好的对应关系。
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16. 中国两级阶梯地势区域冰雹天气的环境物理量统计特征
曹艳察, 田付友, 郑永光, 盛杰
高原气象    2018, 37 (1): 185-196.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00044
摘要285)      PDF(pc) (4281KB)(654)       收藏
通过时空匹配2002-2010年逐年3月1日至9月30日中国海拔3 km以下地区671个国家站逐时冰雹观测资料和NCEP(National Centers for Environmental Prediction)FNL(Final Analysis)资料,以海拔1 km作为分界线划分为两个阶梯区域(简称两级阶梯,并把两个区域分别简称为一级阶梯和二级阶梯),对表征中国两级阶梯冰雹天气的水汽、热力和动力环境条件进行了统计分析。考虑气温0℃层高度对形成冰雹天气的影响,首先用0℃层高度对样本进行过滤,然后对两级阶梯冰雹天气的环境物理量特征进行统计和对比分析。结果表明,两级阶梯冰雹环境的水汽、热力和不稳定能量差异显著,一级阶梯冰雹往往出现在具有更不稳定的层结结构、更多不稳定能量、更多水汽含量以及更强的垂直风切变环境中。一级阶梯冰雹的整层可降水量集中在15~41 mm,二级阶梯则集中在6~30 mm,无冰雹出现在整层可降水量超过56 mm的环境中。两级阶梯超过50%的冰雹均出现在最有利抬升指数为负值的不稳定环境中,最优对流有效位能分布则表明,超过75%的冰雹均出现在具有一定不稳定能量的环境中;但当最有利抬升指数大于2.8℃时,两级阶梯均不会出现冰雹天气;两级阶梯超过50%的冰雹均出现在强的垂直温度递减率环境中。多物理量的高概率密度区更显著地揭示了两级阶梯冰雹天气所需的物理量分布差异。这些结果为两级阶梯冰雹天气的主客观潜势预报提供了客观的统计基础和依据。
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17. GLDAS和CLDAS融合土壤水分产品在青藏高原地区的适用性评估
崔园园, 覃军, 敬文琪, 谭桂容
高原气象    2018, 37 (1): 123-136.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00035
摘要274)      PDF(pc) (21085KB)(491)       收藏
利用第三次青藏高原(下称高原)大气科学试验(TIPEX Ⅲ)和高原周边自动土壤水分观测站0~10 cm层次土壤湿度观测资料,通过计算全球陆面同化系统(GLDAS-NOAH)和中国气象局陆面同化系统的融合产品(CLDAS-V1.0)与观测资料之间的相关性和偏差,综合评估了融合土壤水分产品在高原的适用性。结果表明,两种融合资料在安多、那曲、聂荣、Sta-ave区域(小嵩草高寒草甸)4个站点表现较优,而融合资料在班戈(禾草高寒草原)、嘉黎(亚高山常绿叶灌丛)和比如(亚高山常绿叶灌丛)质量较差,阿里站(矮半灌木荒漠)是融合资料与观测相差最大的站点;融合土壤湿度产品的质量存在明显的日变化,并在14:00-20:00(北京时)表现为最差;融合资料的质量2014年整体上优于2013年,其中2013年8月中下旬和10月中旬两种资料质量较差,进一步分析发现当降水强度急剧增强时,融合资料的质量变差;融合产品质量在高原地区由东南向西北方向递减,相对于GLDAS资料,CLDAS在对四川东南地区和新疆地区大部分站点的土壤湿度描述能力上有了较大的改善,两种资料在四川东北部地区有较好的一致性。
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18. 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274)            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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19. 青藏高原不同海拔地表感热的年际和年代际变化特征及其成因分析
于威, 刘屹岷, 杨修群, 吴国雄
高原气象    2018, 37 (5): 1161-1176.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00027
摘要271)            收藏
利用1961-2014年中国气象观测站逐日常规资料,分析了在不同季节和不同海拔上,青藏高原地表感热的气候态特征以及热量拖曳系数和密度对地表感热计算的影响,并研究了高原地表感热在年际、年代际以及趋势变化上的时空分布特征;最后定量研究了表面风速与地气温差在年际和年代际时间尺度上对地表感热变化的相对贡献。结果表明,使用实际密度和常热量拖曳系数的总体动力学公式计算的地表感热最为合理;总体来说高原地表感热随着高度上升而增加,春季最大,秋季与冬季最小;空间分布上,春季高原东南部大北部小,夏季南部小北部大。春季年际、年代际地表感热经验正交函数分解第一模态空间型分别具有高原南北反向分布和高原主体与其东北反向分布的特征,夏季与之相似。高原整体而言,20世纪60-70年代末(春季)或70年代初(夏季),地表感热增加,其后至21世纪00年代初地表感热下降,之后又上升。在显著下降的1979-2003年间,春夏两季地表感热变化趋势分布均呈一致性的减弱,其中南部减弱最为显著。平均而言,在年际时间尺度上,表面风速对地表感热的贡献与地气温差对地表感热的贡献大小相当;而在年代际时间尺度上,表面风速对地表感热的贡献大于地气温差对地表感热的贡献。
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20. 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268)      PDF(pc) (18210KB)(89)       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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21. 青藏高原新增探空资料同化对南疆夏季降水预报的影响
于晓晶, 杜娟, 王敏仲, 徐洪雄, 何清
高原气象    2018, 37 (1): 13-27.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00034
摘要266)      PDF(pc) (49730KB)(492)       收藏
利用第三次青藏高原大气科学试验中青藏高原西部新增3个探空站(狮泉河、申扎、改则)的探空资料,基于中尺度数值(WRF)模式和GSI同化系统,选取2015年夏季南疆两次不同类型(南亚高压双体型和单体型)的强降水过程进行同化敏感试验,以初步评估新增3个站探空资料同化对南疆夏季降水预报的影响。从初始场物理量的增量场来看,同化高原3个站探空资料对两次过程的初始场均有一定改进,对南亚双体型过程的改进较显著,这可能与其偏南气流及上下游效应较强有关。中、高层物理量的增量中心均出现在高原中、西部,分别对应申扎和狮泉河两站,并向周边地区逐渐减小,南疆地区表现为弱的正或负增量。虽然高原探空资料均在600 hPa以上,通过动力调整对低层物理量也有一定影响。同化后低层的散度和湿度增量中心出现在高原西南侧,南疆地区变化较小。随着模式时间积分,各高度上的物理量和降水影响系统调整效果逐渐显著,总体使得200 hPa副热带长波槽有所加深、南疆上空的偏南急流得到加强,500 hPa低值系统强度有所减弱,850 hPa的散度和湿度在南疆地区均有显著调整,但低层散度和湿度在南疆西部强降水中心调整相对较小。从降水预报结果来看,同化高原3个站探空资料后,对两次过程的小量级降水评分显著提高,即对降水落区预报能力有所提高;但对强降水中心结果影响不大,即对局地性强降水的预报能力仍有所欠缺。
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22. 基于C-FMCW雷达的高原夏季对流云垂直结构分析研究
阮悦, 阮征, 魏鸣, 葛润生, 李丰, 金龙
高原气象    2018, 37 (1): 93-105.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00025
摘要265)      PDF(pc) (14169KB)(495)       收藏
第三次青藏高原观测试验中C波段垂直探测雷达于2014年7-8月在西藏那曲地区进行了连续探测,对获取的降水云廓线数据进行处理分析得到37个对流云体,提取包括对流强度CI(大气上升运动与下沉运动差)、云顶高度Hctop、35 dBZ回波区顶高Hz35、最大回波强度Zmax等13个特征参数。运用模糊聚类分析方法对对流降水云体特征参数进行深厚和浅薄对流云分类,其中Hctop和Hz35分类清晰,与CI分类的相似度超过0.8,使用一致性较好的三个特征参数CI、Hctop、Hz35对37个对流降水云进行聚类分析,得到9个深厚对流降水云体和28个浅薄对流降水云体。深厚对流云体中CI最大达到33 m·s-1、Hctop最深为12 km、Hz35高于5 km(距地高度AGL,下同);浅薄对流云中CI平均仅14 m·s-1、Hctop平均为2.5 km。在深厚对流云中0.8~1.5 km高度处常出现类似零度层亮带的回波强度和径向速度加强层,浅薄对流云体此特征不明显。结合天气雷达回波分析,深厚对流云体的水平分布多表现为对流单体嵌入到降水系统中,而浅薄对流云体则表现为孤立的爆米花分布。9次深厚对流累积地面降水量82.7 mm,占7-8月总降水量的28%,多伴有冰雹出现;28次浅薄对流累积地面降水量28.7 mm,降水贡献远小于深厚对流云。
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23. 三种风场再分析资料在辽宁省海岸带的比较与评估
敖雪, 翟晴飞, 崔妍, 周晓宇, 易雪, 沈历都, 赵春雨, 林蓉
高原气象    2018, 37 (1): 275-285.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00029
摘要263)      PDF(pc) (6703KB)(602)       收藏
利用1981-2015年辽宁省海岸带20个气象站常规观测资料与同期ERA-Interim、JRA-55和CFSR三种再分析资料进行对比分析,讨论了风速场再分析资料在辽宁省海岸带的适应性问题。结果表明,三种再分析资料与观测资料的大风相关性均通过显著性检验,ERA资料相关性最好,但ERA的最大小时风速明显较观测资料偏小。三种再分析资料在空间上的偏差有明显的不均匀性,绥中、兴城一带偏差较小,旅顺口站偏差较大;CFSR资料最大小时风速的偏差绝对值小于1的站点最多,适用性较好;ERA资料的大风次数与观测资料最为接近,且14:00(北京时,下同)最大小时风速和大风次数的偏差均较08:00偏小。三个海区最大小时风速平均绝对误差的差别不显著,基本在1.5~3 m·s-1之间,而大风次数的误差较显著,渤海海峡误差相对较大,黄海北部次之,渤海北部误差最小,其中CFSR资料的风速平均绝对误差最小。观测的最大小时风速和大风次数呈显著减少趋势,JRA和CFSR资料呈缓慢减少趋势,而ERA资料呈增加趋势;ERA和JRA资料的年代际曲线波动平稳,不能表现出观测资料的年代际变化趋势,CFSR资料与观测值最为接近,但是变化趋势较观测资料缓慢。在长期变化趋势空间分布上,CFSR资料的可信度相对较好,JRA资料次之,ERA资料差别较大。
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24. 高原涡诱发西南涡伴行个例的环境场与成因分析
高文良, 郁淑华
高原气象    2018, 37 (1): 54-67.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00020
摘要260)      PDF(pc) (49140KB)(602)       收藏
利用NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料、历史天气图、青藏高原低涡切变线年鉴,分析了1998-2013年持续高原涡诱发西南涡结伴而行的观测事实,并对一例持续高原涡诱发西南涡的长时间伴行过程进行天气、诊断分析。结果表明,在持续高原涡与西南涡共同活动过程中,两涡移向较一致的多数是由持续高原涡诱发的西南涡过程造成的,它们的移向多为向东或东北移;持续高原涡诱发的西南涡是在500 hPa上东亚环流经向度减弱,在处在切变流场中的高原涡的环流东南部-西南气流下空生成的;伴行的西南涡受高原涡活动影响大,高原涡加强会影响西南涡加强;高原涡对西南涡的诱发作用是由高原涡移出高原,其伴随的正涡度向下伸,与对流层低层盆地内气流的气旋性弯曲所伴的正涡度叠合,使盆地内气旋性涡度加强而诱发西南涡生成的,西南涡区上空正涡度平流随高度增加的强迫上升作用是高原涡诱发西南涡的又一重要因素;高原涡与西南涡伴行是与高原涡区、西南涡区的正涡度平流及高原涡区、盆地涡区上空正涡度平流随高度增加的强迫上升作用密切相关的。
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25. 青藏高原土壤湿度对一例高原涡影响的数值模拟
章焕, 范广洲, 张永莉, 赖欣
高原气象    2018, 37 (4): 886-898.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00004
摘要259)            收藏
采用NCEP-FNL再分析资料、FY-2E气象卫星的黑体亮温TBB(Temperature of Black Body)数据以及中国自动站与CMORPH(Climate Prediction Center Morphing)卫星的融合降水产品,通过中尺度天气模式WRFV3.8.1对2014年8月16-17日一次高原涡过程进行了控制试验和4组针对高原土壤湿度的敏感性试验,研究了土壤湿度通过地面加热对高原涡影响的物理机制。结果表明,控制试验能较好地模拟出此次高原涡的位置、强度及降水。土壤湿度对高原涡的强度和降水有重要的作用,而对高原涡的性质和移动路径影响不显著。同时,主要考虑土壤湿度通过地表潜、感热通量的变化来影响高原涡。当土壤湿度增大时,地表潜热通量增大,中低层大气不稳定性增强,对流系统活动所需能量得到积累,使得对流降水增加,最终通过增加凝结潜热的释放来加强高原涡强度;反之高原涡强度和降水都减弱。而本文中地表感热通量的变化对高原涡的生成并没有多大影响,因此只考虑其对对流性降水的影响。当土壤湿度增大时,地面温度减小,地表感热通量减小,行星边界层高度PBLH(Planetary Boundary Layer Height)降低,边界层气团的湿静力能增大,使得对流降水增加;反之对流降水减小。
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26. 基于CERES卫星资料的青藏高原有效辐射变化规律
于涵, 张杰, 刘诗梦
高原气象    2018, 37 (1): 106-122.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00045
摘要258)      PDF(pc) (18535KB)(492)       收藏
有效辐射作为地表辐射平衡的重要组成部分,其对大气的加热对辐射平衡,能量平衡以及周边大气环流起着重要的作用。基于2000-2014年的Aqua/CERES卫星产品地表长波辐射及其他相关参数,研究了青藏高原(下称高原)地区全天气和晴天两个不同条件下地表有效辐射的时空分布及其成因。结果表明:在高原地区有效辐射呈现出西部地区较大,东南部较小的空间分布。由于高原有效辐射的变化存在区域性的不同,应用经验正交分解方法将高原分为高原西部边缘(Ⅰ区)、中西部腹地(Ⅱ区)、东北(Ⅲ区)和东南(Ⅳ区)4个气候区。有效辐射与地表向上长波辐射的增加(减弱)趋势基本一致,而大气逆辐射的改变对有效辐射的影响在不同气候分区的不同季节呈现出不同的变化趋势,且云通过增加大气逆辐射进而减小有效辐射。在高原中西部腹地(Ⅱ区)以冷平流为主,相对湿度偏低,而在其他三个地区则以暖平流为主,相对湿度偏高。温度平流和大气水汽等因子均通过影响大气逆辐射进而影响有效辐射。研究结果可为认识高原整体非绝热加热特征及影响机理提供参考。
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27. 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257)            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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28. 海南岛地形对局地海风降水强度和分布影响的数值模拟
王莹, 苗峻峰, 苏涛
高原气象    2018, 37 (1): 207-222.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2016.00135
摘要252)      PDF(pc) (23035KB)(435)       收藏
利用高分辨率模式WRF对2013年5月31日发生在海南岛的一次海风降水过程进行数值模拟,通过不同地形高度及裸土化的敏感性试验,探讨了地形对局地海风降水模拟的影响。结果表明,随着海风环流的不断发展,海风锋与降水落区几乎同相向内陆推进,降水落区主要分布在岛屿西部的黎母岭山前。海南岛海风降水的强度及分布特征与当地四周低平、中间高耸的地形特点密不可分,地形在整个海风降水期间存在动力、热力作用的交替演变。11:00(北京时,下同)-16:00,降水主要由岛屿单侧海风锋引起,由于海风所经之处地形坡度较低,地形对海风的影响以热力增强为主,地形高度越大,驱动海风发展的海陆感热通量差异越大,海风环流发展越旺盛,降水强度也越大。17:00-21:00,降水主要由东南、西北向海风锋正向碰撞造成,随着海风不断向内陆传播,地形的动力阻挡作用越来越强,当地形坡度增加到一定程度时,这种阻挡作用可以迅速削弱海风环流,使降水强度减小。裸土化试验进一步表明,地形高度变化导致的以上影响依赖于下垫面的非均匀特征,地形和植被的共同作用可使地表能量的分配产生更大的差异,进而对局地降水产生较大的影响。
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29. 毫米波雷达反演层状云液态水路径研究
姚志刚, 杨超, 赵增亮, 王磊
高原气象    2018, 37 (1): 223-233.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2016.00127
摘要242)      PDF(pc) (9079KB)(533)       收藏
为了从毫米波雷达观测数据准确反演云中液态水路径,利用中国区域飞机探测资料得到的云粒子谱参数,基于2008年寿县ARM-AMF地基毫米波云雷达观测,针对层状云采用不同的云粒子谱参数假定,由物理迭代法和经验关系法反演云中液态水路径,并与地基微波辐射计的云水产品进行对比,开展了基于地基毫米波雷达的层状云液态水路径反演算法的对比分析。结果表明,反演结果与谱参数的选取以及云的特征密切相关,但物理迭代法总体上优于传统的经验关系法且前者对谱参数假定的依赖性相对较弱;基于中国区域的飞机探测资料得到的谱参数能够得到更优的反演结果;云中可能存在的大粒子是云雷达液态水路径反演高估的可能原因之一。最后,提出了基于云特征的谱参数选择方案,显著改进了云中液态水路径的反演结果。
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30. 青藏高原积雪时空变化特征及年际异常成因
保云涛, 游庆龙, 谢欣汝
高原气象    2018, 37 (4): 899-910.   DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2017.00099
摘要241)            收藏
利用国家气象信息中心提供的日积雪深度的台站观测资料以及JRA55提供的大气环流再分析资料,分析了1961-2013年前冬(11月至次年1月)和后冬(2-4月)青藏高原中东部地区积雪深度(以下简称积雪)的时空变化特征,探究了影响高原中东部整体积雪异常和年际变化的环流形态及水汽条件。结果表明,高原积雪以显著的年际变化和年代际变化为主,在空间分布上具有明显的不均匀性,海拔越高,积雪的年际变率越大。不论前冬还是后冬,高原中东部积雪最主要的变化形势均为全区一致型。1961-2013年前冬和后冬积雪无明显的长期变化趋势,前冬的积雪在1996年以前显著增加,1996年以后转为减少趋势。从高原积雪年际变化的成因来看,前冬积雪很可能同时受北极涛动和高原附近位势高度年际变化的主导,后冬积雪受高原附近位势高度变化的主导,并受北极涛动年际变化的调节。当高原积雪偏多时,阿拉伯海到青藏高原以东地区的位势高度偏低,导致南支槽活跃,高原南侧西风急流加强,槽前携带的水汽增加,副热带高压偏北偏强同时其外围携带的水汽增加;贝加尔湖脊加强有利于引导冷空气南下,冷空气和暖湿空气在高原东部交汇使得高原中东部降雪和积雪增加。
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