高原气象
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高原气象
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2017年 36卷 6期 刊出日期 2017-12-20

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2017 Vol. 36 (6): 0-0 [摘要] ( 65 ) [HTML] [PDF 469KB] ( 133 )
综述
1433 世界干旱气候研究动态及进展综述(Ⅰ):若干主要干旱区国家的研究动态及联合国的贡献
钱正安, 宋敏红, 吴统文, 蔡英
为回顾和评述过去70年来世界干旱气候的研究动态及进展,本综述系列文章(Ⅰ)首先从横向评述了世界若干主要干旱区国家的研究动态和联合国专业机构的贡献。其要点如下:(1)20世纪世界出现了两大干旱事件,即20世纪30年代美国的"沙尘暴干旱"和1968-1999年的北非持续干旱。它们灾情重,警示作用强,推进了世界干旱气候研究。(2)作为当今世界科技强国,美国的干旱气候研究起步早,在干旱气候的每一分支领域都起了引领作用,特别是在干旱指数和判据的提出和应用、干旱气候成因及气候模式的模拟方面。(3)中国作为发展中大国,中蒙干旱区是世界独特的中纬度干旱区,我国的干旱气候研究起步虽晚,但中国西北地区水流输送\,西北干旱气候成因及中蒙地区春季沙尘暴等方面的研究也取得了令人鼓舞的成果。(4)其他国家如澳、英、日本及联合国等也对世界干旱气候研究、遏制全球增暖及应对全球气候变化等方面作出了重要贡献。
2017 Vol. 36 (6): 1433-1456 [摘要] ( 99 ) [HTML] ( ) [PDF 1394KB] ( 342 )
1457 世界干旱气候研究动态及进展综述(Ⅱ):主要研究进展
钱正安, 宋敏红, 吴统文, 蔡英
作为世界干旱气候研究动态及进展综述的续篇(Ⅱ),本文将进一步从纵向评述世界干旱气候在干旱指数、干旱区划分及分布、干旱气候变化、成因及预测等5核心内容的主要研究进展。要点如下:(1)各国先后共已提出了几十种有效的干旱指数;例如美国的Palmer干旱强度指数PDSI、标准化的降水指数SPI及卫星植被指数NDVI,特别是最前者,它们已在国内外获广泛应用。(2)当代划分干旱区时,已更多使用有效湿度判据P/PET;在近10种已有的世界干旱区划图中,以Meigs及Hulme and Marsh的图更接近实际,使用者更多;特别是后者。世界干旱半干旱区占全球陆地总面积的35%左右,可分北非、澳大利亚及中蒙等8大干旱区。(3)近千年(特别近百年)的全球气候变化是以全球气温一致变暖,降水气候则更多时、空间变化为主要特征的;近百年全球平均增暖了0.56~0.92℃;全球增暖主要归因于温室气体CO2等排放量增加;过去60年全球干旱变化甚微;各干旱区的温、湿气候变化在年际/年代际尺度上常有增暖变干及增暖变湿两组合型。(4)世界干旱气候成因主要可分为热带海温及地形影响两大类,北非及中蒙干旱区分别是该两类的代表;全球海温(特别是热带各海区的暖海温)及土地的过度利用分别是南撒哈尔大旱的主要及次要成因;而青藏高原等地形及环流则分别是中蒙干旱形成的主要及次要成因。(5)干旱气候预测重点要抓年代际干旱的预测,其预测仍要走天气学、统计学及动力学延伸预测相结合之路。
2017 Vol. 36 (6): 1457-1476 [摘要] ( 86 ) [HTML] ( ) [PDF 6103KB] ( 198 )
论文
1477 青藏高原近30年降水变化特征分析
韩熠哲, 马伟强, 王炳赟, 马耀明, 田荣湘
利用中国地面气候资料月值数据集信息化资料中青藏高原地区具有代表性的20个站点所记录的降水日数和降水量资料,采用曼-肯德尔检验分析方法(MK检验)和小波分析的方法对青藏高原地区降水日数和降水量进行了时空分布特征的分析,并对其演变规律进行了初步的探讨。结果表明:在1980-2013年之间,我国青藏高原的年降水量与降水日数的变化趋势相反,即:年降水量随时间的推移而升高,年降水日数则随着时间的推移而减少。从1980-2013年以来的34年间,青藏高原降水日数的波动变化存在8年的周期,其年降水量存在5年和11年的波动周期;青藏高原地区降水分布由西北向东南逐渐增加,且降水日数与降水量在地区分布上呈相同的变化趋势,即降水量多的地方降水日数也大。此外,西藏地区年均降水日数与青海地区相比较大,其年均降水量也大于青海地区。
2017 Vol. 36 (6): 1477-1486 [摘要] ( 116 ) [HTML] ( ) [PDF 4571KB] ( 239 )
1487 一个新的青藏高原热力指数的构建及其应用
贲海荣, 周顺武, 乔钰, 单幸, 李强
利用1979-2014年ERA-Interim再分析月平均温度资料,分析了对流层中上层(500~150 hPa)温度纬向偏差的分布特征,并将青藏高原(下称高原)对流层中上层温度纬向偏差进行垂直积分后,尝试构建一个新的表征高原热力指数(Plateau Heating Index,PHI),并分析该指数的季节演变特征及其与东亚大气环流的关系。结果表明:(1)对流层中上层纬向温度偏差的暖中心存在着季节性的移动,即春季暖中心由西太平洋迅速移至高原,而秋季则快速东移到西太平洋;(2) PHI在年进程上呈现出明显的单峰型变化特征,在11月至翌年2月为负值,其余为正值;(3)各季PHI与纬向西风的显著相关区大致以30°N为界,呈现出北正南负的反向分布。当PHI增强时,高原北(南)部西风增强(减弱),副热带西风急流增强,反之亦然;(4)各季PHI与200 hPa位势高度的显著正相关均出现高原上空,表明高原对流层加热有利于其上空位势高度的增加。当夏季PHI偏强(弱)时,对应着南亚高压偏强(弱)。
2017 Vol. 36 (6): 1487-1498 [摘要] ( 74 ) [HTML] ( ) [PDF 4311KB] ( 160 )
1499 乌拉尔山阻塞与北大西洋涛动的关系及其对中国冬季天气的影响
肖贻青
通过对2008年1-2月中国南方一次严重低温雨雪冰冻天气的分析,发现期间的两次乌拉尔山阻塞过程都对其有重要影响,且均伴随着北大西洋涛动正位相事件(North Atlantic Oscillation+,NAO+),但由于其发展演变位置的不同对中国的温度和降水造成了截然不同的影响。因此利用ERA-Interim再分析资料计算了1979-2014年冬季乌拉尔山阻塞的平均活动中心,将NAO+相关乌拉尔山阻塞根据位置变化分为偏北型、偏南型、偏东型和偏西型四类阻塞,研究其对中国冬季天气的影响。结果表明,偏南型和偏东型的乌拉尔山阻塞更容易引起中国冬季的异常降温;研究还发现与NAO+相关的乌拉尔山阻塞的发展演变总是滞后NAO+事件3~6天,其位置的变化主要受前期NAO+期间的纬向风异常分布及急流位置和强度的影响;另外,对1979-2014年冬季乌拉尔山阻塞和NAO的统计结果显示,绝大部分的乌拉尔山阻塞发生时伴随了NAO事件,NAO+期间比NAO负位相(North Atlantic Oscillation-,NAO-)期间更容易产生乌拉尔山阻塞,但伴随NAO-事件的阻塞强度更大,引起中国冬季的降温也更明显;进一步研究表明,单一的NAO事件期间引起中国冬季温度的变化非常微弱,因此,乌拉尔山阻塞可以作为NAO事件影响中国寒冷天气的媒介。
2017 Vol. 36 (6): 1499-1511 [摘要] ( 79 ) [HTML] ( ) [PDF 45137KB] ( 149 )
1512 春季西南低涡年际和年代际变化特征分析
李黎, 刘海文, 吕世华
利用1979-2013年春季一日四次的ERA-Interim再分析资料,使用趋势分析和合成分析等方法,对35年来春季(3-5月)西南低涡进行了统计分析。结果表明,1979-2013年春季西南低涡共出现262次,平均每年7.5次,其出现次数具有明显的下降趋势,并且具有显著的年际和年代际变化特征。年际时间尺度上,在春季西南低涡偏多年,影响西南低涡出现次数多寡的大气环流易在青藏高原(下称高原)南北部形成"北低南高"以及在贝加尔湖和日本海附近形成"东高西低"型的位势高度,而这样型态的位势高度分布,非常有利于高原南部的异常西风气流和高原东部的异常南风气流在高原东部四川盆地附近形成气旋性环流;在年代际时间尺度上,贝加尔湖附近位势高度出现正的年代际差值和乌拉尔山附近位势高度出现负的年代际差值,非常不利于北边的冷空气侵入我国四川附近,加之高原附近正的位势高度差值中心的存在,也不利于西南低涡出现次数的偏多,这两者是导致春季西南低涡在1989年发生年代际减少的重要原因。
2017 Vol. 36 (6): 1512-1520 [摘要] ( 85 ) [HTML] ( ) [PDF 4432KB] ( 142 )
1521 四川省暴雨洪涝灾情特征及主汛期环流背景分析
邓国卫, 孙俊, 阮贵宾, 马振锋
利用1984-2010年四川地区暴雨致灾经济损失调查表以及1981-2010年6-9月四川地区逐日降水资料和NCEP再分析资料,研究了近30年的暴雨洪涝致灾特征,得出了洪涝年主汛期四川地区致灾暴雨的环流背景。结果表明,暴雨洪涝引起的四川受灾人口总体呈现增加趋势,特别是1999年以后,受灾人口上升趋势越来越明显;成都市的暴露度指数高但脆弱性指数低,甘孜/阿坝州的各项暴露度指标都排在全省最末。人口脆弱性和经济脆弱性存在明显的2年震荡周期。四川省暴雨中心的绵阳和巴中受暴雨洪涝灾害的影响将进一步加剧。人口脆弱性和经济脆弱性指标位居全省前列的均是川东地区。洪涝年主汛期的环流背景特征是,南亚高压呈现"西部型",且较常年偏弱;洪涝年7月开始副热带高压有明显的准双周的震荡周期,对流层中高层东亚中高纬大气环流出现20~30天的低频振荡,高原低涡具有22天的震荡周期。低纬度西南气流多次向中高纬输送。
2017 Vol. 36 (6): 1521-1532 [摘要] ( 86 ) [HTML] ( ) [PDF 11815KB] ( 132 )
1533 近55年来中国西北地区降水变化特征及影响因素分析
刘维成, 张强, 傅朝
利用1961-2015年中国西北地区128个站的降水观测资料和NCEP再分析资料,分析了年、季降水量与降水日数变化总趋势及其区域分布特征,并采用与平均温度、气候指数相关性来分析和讨论其所受的影响因素。结果表明:(1)西北中西部年降水量呈增加趋势,增加趋势位于0.1%·(10a)-1~10.0%·(10a)-1;西北东部年降水量呈减少趋势,减少趋势均小于5%·(10a)-1;春季、夏季和秋季西北西部大部分地区降水量是以增加趋势为主;东部主要为减少趋势,但是在冬季几乎所有站点的降水量呈增加趋势;(2)西北西部降水日数以增加趋势为主,东部地区降水日数以减少趋势为主,大部分站点年降水日数在冬季呈现增加趋势,其他季节则基本表现为西北西部增加、西北东部减少;(3)河西走廊西部、青海高原边坡、西北东部年降水量与年平均气温呈负相关,青海高原年降水量与年平均气温呈正相关,西北地区大部分年降水日数与年平均气温呈负相关;(4)北疆、南疆和西北东部37°N以南地区年平均降水量变率与年平均温度变率呈现负相关,且相关系数较大,而其余地区为正相关;(5)西风带影响西北大部分地区年降水量,东亚季风和南亚季风主要影响西北地区中北部和南部的年降水量。
2017 Vol. 36 (6): 1533-1545 [摘要] ( 96 ) [HTML] ( ) [PDF 12761KB] ( 178 )
1546 高寒山区面降水量获取方法及影响因素研究进展
王磊, 陈仁升, 宋耀选
主要总结了高寒山区面降水数据的获取方法、影响因素及时空分布的研究进展,并指出了面降水量数据获取可能的解决途径。通常地面观测及空间插值、大气数值模式估算、遥感反演是面降水数据的主要获取方法,但应用于高寒山区都有一定局限性:地面观测点稀缺限制了各种空间插值方法的精度;大气数值模式,不能有效地模拟高寒山区复杂地形下的局地降水空间分布;地基遥感(多普勒雷达)受地形遮挡和自身条件的限制,空基遥感数据的精度受限于卫星搭载降水雷达的性能、卫星过境频率及空间分辨率等因素;对降水分布的估算存在很大误差。水汽源、坡向、海拔与下垫面地形是影响高山区降水量及其时空分布的主要因素。为此,在黑河上游祁连高山区,已进行的小范围加密观测、基于遥感空间格网的矩阵观测及大范围撒网式观测,仍是了解高寒山区降水量时空分布规律的基础;有待提高精度和时空分辨率的卫星数据,以及有效的地面-卫星遥感数据同化方法的研究,也将成为获取高寒山区精确的面降水量的有效途径;大气数值模式的降尺度研究也是一种途径,有待进一步研究。
2017 Vol. 36 (6): 1546-1556 [摘要] ( 85 ) [HTML] ( ) [PDF 2200KB] ( 154 )
1557 连年干旱背景下洱海流域降水的精细化特征
徐安伦, 李育, 杨帆, 苏锦兰, 董保举, 孙绩华
利用2010-2015年洱海流域22个自动气象站资料,分析了连年干旱背景下洱海流域降水的精细化时空分布特征。结果显示,(1)洱海流域降水在时间上分布不均匀,年内降水主要集中于夏、秋两季,而且夜雨特征明显;日内降水量、降水强度和降水小时数分别在06:00(北京时,下同),04:00和06:00出现峰值,分别在13:00,23:00和11:00出现谷值;长历时降水事件对累计降水量的贡献率最大,中历时的贡献率次之,短历时的贡献率最小。(2)在空间上分布差异比较显著,洱海湖区年均降水量西部多东部少,沿着点苍山山脚一线,春、夏、秋、冬四季和全年的降水量、降水小时数以及不同量级的降雨日数均偏多,一般在银桥镇双阳出现大值中心,此大值区域处于盛行风(东风)、次盛行风(东东南风)的上风向和第三盛行风(西西北风)的下风向。(3)洱海流域降水分布与低纬高原季风气候、洱海流域复杂地形以及盛行风效应等因素紧密联系。
2017 Vol. 36 (6): 1557-1566 [摘要] ( 76 ) [HTML] ( ) [PDF 5311KB] ( 139 )
1567 上海地区短历时强降水致灾阈值探索
贺芳芳, 杨涵洧, 穆海振, 徐卫忠, 徐家良
采用SCS-CN模型,通过对城市降雨径流过程的模拟,结合上海地区径流曲线系数和排水能力分布,以淹没5 cm深度作为致涝阈值,反演上海市短历时强降水1 h致灾临界面雨量,接着选取4个110积水报警较多和造成灾害较重短历时强降水典型个例,根据4个典型强降水过程逐时雨量与报警点的空间分布及逐时最大雨量与积水报警数的关系,验证分析上海地区短历时强降水引起积水灾害时的小时雨量。综合反演计算结果和验证分析,确定上海地区短历时强降水致灾阈值:当雨量达30~40 mm·h-1,在上海市区和郊区大部分地区,就会出现淹没灾情和积水报警;当雨量大于等于50 mm·h-1,淹没区域增加到郊区一些新建城镇灾情加重,积水报警也明显增多;当雨量大于等于70 mm·h-1,上海市各个地区都有可能出现淹没现象灾情严重,全市都会出现积水报警且密集出现。短历时强降水致灾阈值的研究结果可为上海城市制定有效预防强降水积水淹涝灾害措施提供可靠的科学依据。
2017 Vol. 36 (6): 1567-1575 [摘要] ( 84 ) [HTML] ( ) [PDF 8562KB] ( 134 )
1576 2009年冬季北半球平流层爆发性增温的个例分析
李亚飞, 胡景高, 任荣彩
利用1979-2015年的NCEP/NCAR逐日再分析资料,分析了2009年冬季北半球平流层强爆发性增温事件(Stratospheric Sudden Worming,SSW)爆发期间的环流演变、动力特征以及增温事件爆发前对流层的前期信号。结果表明,平流层极夜急流于1月中旬开始快速减弱,同时,平流层极区温度快速上升,10 hPa极夜急流核心纬度带(60°N-70°N)纬向平均纬向风于1月24日转变为东风,标志着此次强SSW的爆发。对行星波活动异常的诊断表明,从增温事件爆发前10天开始,中高纬度10 hPa平流层2波分量快速增强,同时1波分量出现减少;Eliassen-Palm(EP)通量2波分量在SSW爆发前5天达到最强,表明此次SSW是典型的2波主导的极涡分裂型增温事件。此次强事件引起2009年冬季平均2波EP通量异常,此异常几乎是37年来最强的。对对流层500 hPa环流的分析表明,增温事件爆发前,位于东北太平洋-北美大陆西部的正位势高度异常与气候态定常波的阿拉斯加高压脊呈同位相叠加,从而有效加强了对流层行星波2波向平流层中高纬地区的传播,成为指示此次增温事件爆发的最强的对流层前期信号。
2017 Vol. 36 (6): 1576-1586 [摘要] ( 73 ) [HTML] ( ) [PDF 11768KB] ( 123 )
1587 中国大陆东部相对湿度变化与海陆热力差异的关联性初探
齐庆华, 蔡榕硕
相对湿度是制约雾与霾形成和转换以及影响能见度的最关键环境气象参数。而海陆热力差异是影响我国东部及沿海雾霾天气的重要气候背景。立足于中国大陆东部和沿海地区所处的地理环境,综合海陆热力差异这一要素,从低层大气环流变化及水汽输送等角度,对相对湿度多时空尺度的变化及其热动力成因和机制进行了尝试性分析。结果表明,50多年来,中国东部冬季海陆热力差异主要形成于我国长江以南地区和黑潮(包括源区黑潮和东海黑潮)以东海域。由此构建的海陆温差指标显示,该纬向海陆热力差异存在显著的准7年和准4年的年际变化以及准17年的年代际变化,同时还有明显的长期增强趋势,其主要与我国长江中游地区-黄淮流域-华北地区及以东沿海一线(负相关区)和华南地区(正相关区)的相对湿度变化密切关联。其中,冬季纬向海陆热力差异的减弱(增强),主要造成低空季风环流的西南风(东北风)异常,进而调控源自孟加拉湾东部和我国南海海域(东中国海及以东海域)的水汽向我国大陆东部的输送,并可通过制约水汽输送和降水等形式影响以上地区相对湿度的变化。纬向海陆热力差异的增强很可能引起华北等地区相对湿度的减小,而导致华南地区相对湿度的显著增加,反之亦然。此成果可为明确重点区域相对湿度变化与雾霾发生发展的关系和未来演变等研究工作的深入开展,以及为有关雾霾天气的预测预警报服务提供必要的科学依据和保障。
2017 Vol. 36 (6): 1587-1594 [摘要] ( 61 ) [HTML] ( ) [PDF 10409KB] ( 228 )
1595 2013年夏季长江中下游地区高温干旱的大气环流特征及成因分析
王文, 许金萍, 蔡晓军, 孙畅
利用1981-2013年长江中下游地区90个气象观测站的逐日气温和降水资料、NCEP/NCAR逐日再分析资料及ERSSTv4海温资料,对2013年夏季发生于长江中下游地区的异常高温干旱事件基本特征及其可能影响机制进行了讨论。结果表明:(1)降水量较同期偏少49.43%,7月中、下旬出现旱情并逐步发展,8月上、中旬旱情最为严重,整体呈现中到重旱,局部地区达到特旱,气温偏高5℃以上;(2)受负EAP/PJ(东亚太平洋型/东亚日本型)遥相关型影响,西太平洋副热带高压(下称西太副高)面积偏大、西伸脊点异常偏西、强度偏强,长期控制长江流域,是诱发此次高温干旱的直接成因;东亚夏季风偏强、副热带西风急流偏北,致使长江流域暖湿空气偏强而冷空气不足,加之下沉气流影响,不利于形成降水。(3)8月第1候至第2候,受负"Silk Road"(丝绸之路)遥相关型影响,源自北大西洋的Rossby波沿急流波导区向东频散至东亚-太平洋地区,加强了负EAP/PJ遥相关型中高纬度两个高度异常中心,对其形态的维持与发展起着重要作用,将西太副高的异常发展推向鼎盛时期;(4)西太平洋暖池区海温异常偏高是负EAP/PJ遥相关型长期维持的重要原因;而7月北大西洋海温异常偏高与西风急流异常偏北密切相关,是影响东亚季风系统各成员配置的又一可能成因。
2017 Vol. 36 (6): 1595-1607 [摘要] ( 67 ) [HTML] ( ) [PDF 20971KB] ( 135 )
1608 利用再分析与探空资料对0℃层高度和地面气温变化特征及其相关性的分析
曹杨, 陈洪滨, 李军, 苏德斌
利用北京多年ERA-Interim再分析资料和探空观测资料分析地面气温及0℃层高度特征,对比再分析资料和探空资料的差异,并利用北京和寿县资料分析0℃层高度与地面气温的相关性,拟合0℃层高度与地面气温的线性关系,另外,利用未参与公式拟合的观测资料进行验证。结果表明:地面气温与0℃层高度存在明显季节变化;与探空观测值相比,无论是全年还是分季节,再分析资料的地面气温和0℃层高度值都偏低,地面气温平均偏低2℃,0℃层高度平均偏低200 m;再分析与探空资料的相关性较好,相关系数都大于0.89;地面气温与0℃层高度的变化趋势一致,再分析资料和观测资料地面气温与0℃层高度的相关系数均大于0.9,20:00大于08:00(北京时),都通过了0.01的显著水平统计检验,且观测资料获得的线性关系优于再分析资料;线性拟合得到的地面气温与0℃层高度的线性关系,可为天气雷达判别0℃层和预报降水等应用提供辅助信息。
2017 Vol. 36 (6): 1608-1618 [摘要] ( 79 ) [HTML] ( ) [PDF 5550KB] ( 160 )
1619 基于CMIP5的2006—2015年中国气温预估偏差分析及订正
张蓓, 戴新刚
依据NCEP/NCAR格点气温资料,分析了三种RCPs情景下24个CMIP5模式集合对2006-2015年中国气温的预估偏差,并对RCP4.5情景下的气温偏差进行订正。结果表明,各模式对东部气温预估的一致性高于西部,大部分地区模式气温预估均偏低,西部偏差较东部大;夏季偏差小于其他三季,冬季模式气温偏低现象明显增强。高排放情景加剧了模式气温偏低现象,且对西部影响明显。气温偏差的年际差异较小,仅在东北较大,El Niño和La Niña年差异与此相似。经地形校正后模式气温偏差约减少20%,尤其地形复杂地区偏差约减少3℃。此外,EOF分解显示模式气温偏差存在气候漂移现象,且与地形偏差等关联,去除漂移部分可消除地形及插值的影响,模式年气温偏差约减少72%,且西部订正效果明显优于东部。在大部分地区模式气温预估偏低现象仍然存在,但幅度减少至±1℃内。此法对夏季东部和冬季西部订正效果较差,说明偏差小的区域易受偏差变率的影响。因此,除气候漂移外,更细致的订正方案必须考虑偏差的时间演变特征。
2017 Vol. 36 (6): 1619-1629 [摘要] ( 61 ) [HTML] ( ) [PDF 16642KB] ( 116 )
1630 蒸散发模型结合微气象数据模拟陆面蒸散发研究进展
高冠龙, 冯起, 张小由, 鱼腾飞
蒸散发是水循环和能量平衡过程中的重要组成部分。通过归纳总结蒸散发模拟研究中最常用的模型,汇总分析了各模型的结构、参数意义、适用条件、改进与应用等方面。结果表明:Penman(P)模型适用于计算潜在蒸散发;Penman-Monteith(P-M)模型没有区分土壤蒸发和植被蒸腾的不同过程,不适于计算稀疏植被蒸散发。对于模型中冠层阻力rc的估算,目前最常用的方法是基于Katerji-Perrier(K-P)模型和Todorovic(T)模型计算求出;Priestley-Taylor(P-T)模型虽然结构简单,但是通过对参数α进行校准,其模拟精度往往较高;McNaughton-Black(M-B)模型是基于冷杉林这一特定植被类型提出的,且未考虑空气动力学阻力(ra)对蒸散发的影响,因而该模型的应用受到限制;Shuttleworth-Wallace(S-W)模型适用于稀疏植被覆盖条件下的蒸散发模拟,近年来学者们通过对S-W模型进行改进,以期提高模型模拟精度。然而,模型结构及所需参数数量均未得到优化;改进的双源(S-S-W)模型与S-W模型相比,从模型结构及参数数量方面都得到了改进,但是其适用性目前还未得到广泛验证;Clumping(C)模型的结构极其复杂,所需参数很多,一定程度上限制了其应用。未来蒸散发模型的发展方向应该是针对不同的环境条件、植被类型和下垫面状况,以更高精度的测定仪器为前提,在原有的模型基础上进行修正,或者通过模型之间的耦合,提出结构更加简单、参数更少的模型。
2017 Vol. 36 (6): 1630-1637 [摘要] ( 64 ) [HTML] ( ) [PDF 481KB] ( 133 )
1638 黄河中游地区初春与盛夏MCC结构特征比较分析
赵桂香, 王晓丽, 王一颉
利用气象常规观测资料、自动站加密资料、NCEP 1°×1°再分析资料以及卫星资料,对2015年4月1日和8月2日黄河中游地区的两个MCC结构特征进行了对比分析。结果表明:(1)春季MCC形成阶段发展快、成熟期慢,具有前向传播的特点,降水较为稳定,雨团移动慢,暴雨主要由降水持续时间长造成;盛夏MCC形成慢、发展迅速,为后向传播,以对流性降水为主,雨团移动性强,暴雨主要由短时强降水造成;在不同生命阶段,小时最大雨量出现在不同区域。(2)春季MCC生成于整层为西南气流、大气斜压性较强的背景下,散度场表现为垂直的空间结构特征,而盛夏MCC生成于500 hPa平直西风环流、200 hPa反气旋前沿、大气斜压性弱的背景下,散度场为倾斜的空间结构;在它们的后期发展过程中,水汽、热力和动力结构均存在显著差异。(3)两个MCC均形成发展于条件不稳定、对流不稳定和对称不稳定共存的区域,但MCC的形成与不稳定度和不稳定能量大小有关,它们的发展则与不稳定能量的持续增大和对称不稳定度持续增强关系更密切,盛夏尤其如此。(4)中高层干冷空气侵入、曲率涡度造成的整层辐合上升运动持续加强以及对称不稳定是春季MCC的重要触发机制,而切变涡度引起的低层中尺度辐合上升、对称不稳定和重力波传播是盛夏MCC的主要触发机制。
2017 Vol. 36 (6): 1638-1654 [摘要] ( 72 ) [HTML] ( ) [PDF 16220KB] ( 142 )
1655 基于CloudSat资料的中国地区深对流云物理特征研究
杨冰韵, 吴晓京, 郭徵
利用2007-2010年和2013-2014年CloudSat卫星资料,分析了中国11个地理区域的深对流云发生率、冰/液态水路径、冰/液态水含量等分布特征及其季节变化。结果显示,深对流云发生率整体呈现从东南到西北递减的趋势,高值区主要集中在西北地区东南部、西藏东南部、西南地区东部和南部、黄淮西部和南部、江汉、江淮、江南和华南等地,就各个地区不同季节而言,江南地区夏季的值最大,达到10.34%。在垂直高度上,深对流云发生率分布在18 km以下,最大值为11.31%,出现在江南夏季4.08~4.56 km高度上。深对流云中冰水路径最大值出现在华南夏季,液态水路径最大值出现在黄淮秋季,西藏地区的深对流云中冰水路径的比例明显高于液态水路径。冰水含量在垂直高度上存在两个高值区,分别位于6~8 km、14~18 km,最大值发生在江南夏季19.44 km左右高度上,达到1 018.87 mg·m-3,季节差异较大的高度位于14~18 km。液态水含量最大值发生在江淮冬季,达到411.50 mg·m-3,高度在9.36 km左右,垂直高度上最大值在2~6 km上均有出现。该结果可以更好地揭示深对流云的气候特征,并为人工影响天气以及数值模式中对深对流云物理量的模拟提供一定的参考依据。
2017 Vol. 36 (6): 1655-1664 [摘要] ( 74 ) [HTML] ( ) [PDF 9082KB] ( 125 )
1665 苏南三部地基雷达反射率因子一致性和偏差订正个例研究
韩静, 楚志刚, 王振会, 徐芬, 李南, 朱艺青, 张晗昀
中国新一代天气雷达可以进行较大范围降水的定量估测,但相邻站雷达之间的资料可能存在不一致性而影响组网应用效果。将热带降雨测量卫星TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission)上携带的降水雷达PR(Precipitation Radar)作为统一的参照,针对2010年5-8月份长江中下游降水天气期间PR与苏南三部(南京、常州、南通)雷达的7次匹配事件的资料进行一致性分析,并利用经质量控制后得到的比较适宜于对比分析的数据集建立订正关系,进行偏差订正,分析订正效果,并详细比较其中两次事件订正前后地基雷达数据之间的差异。结果表明:(1)南京雷达反射率因子强度比常州雷达低3.5 dB左右,常州比南通低0.9 dB左右,3 km高度的回波强度拼图存在明显不连续;(2)将TRMM PR作为参照,利用预处理后的雷达观测数据样本,计算得出南京、常州、南通各地基雷达与PR的差值,并进行偏差订正后,南京与常州、常州与南通之间的反射率因子差值减小成为0.3和0.2,拼图效果也明显改善。
2017 Vol. 36 (6): 1665-1673 [摘要] ( 70 ) [HTML] ( ) [PDF 10849KB] ( 114 )
1674 北京夏季一次罕见偏南大风天气的成因分析
于波, 荆浩, 孙继松, 张文龙
利用自动站观测资料、NCEP/NCAR再分析资料、多普勒雷达资料和多普勒雷达四维变分分析系统资料,对北京盛夏时节出现的一次大风天气进行研究分析。结果表明,2014年7月14日午夜,在弱天气尺度强迫的背景下,北京大部分地区出现了持续数小时的6~8级偏南风,造成此次大风天气的成因是:(1)前期(14日20:00-23:00,北京时)河北东南部-山东北部的局地强降水导致该地温度骤降、气压升高,形成冷池出流;冷池北部为弱北风和暖空气,另外受地形影响,出流气流向北推进形成偏南风;(2)偏南风与北京东北部平谷地区出现的局地强降水形成正反馈,偏南风的辐合作用有利于降水的发生;同时伴随着偏南气流的发展,北京上空的上升气流也随之增强,因此降水区的入流抽吸作用进一步促进了偏南风的加速。
2017 Vol. 36 (6): 1674-1681 [摘要] ( 88 ) [HTML] ( ) [PDF 13013KB] ( 183 )
1682 1972—2013年河北省大气环境容量的气候变化特征分析
许启慧, 范引琪, 井元元, 杜康云, 张金龙, 刘金平
基于河北省79个气象站地面风速、云量和降水资料,采用A值法计算了相应行政区域的大气环境容量,分析了其气候分布特征和长期变化趋势;用MK和MT法对全省大气环境总容量做了突变检验,通过EOF分解对大气容量时空分布特征进行了分析。结果表明,大气容量的年、季气候平均值的地理分布特征基本一致,均表现为张家口和承德西北部较高,中南部平原普遍低于周围山区和东部沿海区域,一年中从春到冬大气容量呈现由高到低的变化特征;1972-2013年全省大部分地区年、季大气容量呈显著下降趋势;各季大气总容量存在明显突变点,春、夏、秋、冬季分别为1983,1998,1998和1988年;EOF分析得出,年、季前两个模态反映出1972-2013年大气容量时空分布的主要格局,其中第1模态的方差贡献率占43%以上,反映出全省各区域的同相变化,对应的时间系数则表明全省大气容量存在年代际减弱的变化趋势。
2017 Vol. 36 (6): 1682-1692 [摘要] ( 64 ) [HTML] ( ) [PDF 11422KB] ( 117 )
1693 基于器测能见度的霾天气判断标准的探讨
石春娥, 张浩, 马井会, 吴必文, 王兴, 陈汝龙, 杨元建
利用2015年安徽6个地级市的器测能见度、相对湿度、降水等资料,结合环保部门公布的逐时细颗粒物(PM2.5)质量浓度资料,通过对PM2.5质量浓度与相对湿度关系的分析,初步给出了四个霾的诊断方案,然后利用上述方案进行回算,探讨了基于逐时器测能见度资料确定霾天气的客观标准。结果表明,"排除降水,临界相对湿度(RHc)取90%,器测能见度不超过5 km"作为小时霾的判据,6 h连续为霾算作一个霾日,得到的霾日数较为合理且具有历史延续性。另外,根据该方案得到的各级霾天气也具有较好的空气质量指示意义,因此,该方案是可取的。
2017 Vol. 36 (6): 1693-1702 [摘要] ( 80 ) [HTML] ( ) [PDF 2538KB] ( 152 )
1703 雷暴单体中降水退屏蔽作用和正地闪之间的关系
石海峰, 郭凤霞, 王昊亮, 陆干沂, 刘祖培, 鲍敏, 李雅雯
为了验证雷暴单体中是否会由于降水退屏蔽作用导致正地闪的发生,建立了典型的雷暴云三极性电荷结构模型,利用现有的闪电放电参数化方案,通过改变中负和下正电荷区的高度和电荷密度进行的对比试验,对雷暴单体中降水退屏蔽作用和正地闪发生之间的关系进行研究。结果表明,在雷暴单体中发生降水时,引起的雷暴云中负和下正电荷区高度下降以及电荷密度的减小会使雷暴云中电场和电势的分布发生变化。当中负和下正电荷区的高度降低时,模拟域内最大电场强度降低,最大电场强度处电势增大,最大电场强度处和地面之间电势差增大,使正先导更容易发展到地面形成正地闪。当中负和下正电荷区的电荷密度减小时,模拟域内最大电场强度降低,最大电场强度处电势的绝对值先减小后增大,在电势增大过程中最大电场强度处和地面之间电势差增大,正先导也更容易发展到地面形成正地闪。因此,雷暴单体中降水退屏蔽作用对正地闪的发生是有利的。
2017 Vol. 36 (6): 1703-1712 [摘要] ( 69 ) [HTML] ( ) [PDF 6940KB] ( 110 )
1713 太阳能资源典型年挑选方法的适用性对比研究
常蕊, 申彦波, 郭鹏
以中国现有辐射观测资料为基础,综合利用近30年(1985-2014年)的风速、气温、湿度和露点温度等资料,通过综合气象条件相似分析技术,构建了太阳能资源评估典型年挑选方法——Sandia法。以我国9个代表观测站为例,重点对比分析了Sandia法、正态拟合法和频率最大法在典型年挑选方面的适用特点。结果发现:(1) Sandia法和正态拟合法挑选的典型年水平面年总辐射曝辐量接近,而频率最大法的挑选结果则偏离较大;(2) Sandia法和正态拟合法挑选的典型月辐射曝辐量之间的差值存在较明显的波动,且这种波动与天气复杂程度有关;(3) Sandia法对典型大气环境具有较好的代表性,但在应用中需要大量气象观测数据的支撑;(4)正态拟合法仅需要引入太阳辐射曝辐量的观测值,便于快速有效地应用,但所选典型年缺少气候代表性。此结果可为太阳能资源的科学评估提供依据,也在光伏电站及其他太阳能相关工程的最优设计和后评估中具有较好的应用价值。
2017 Vol. 36 (6): 1713-1721 [摘要] ( 74 ) [HTML] ( ) [PDF 5163KB] ( 153 )
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