高原气象

第26卷 第2期 2007-04-28   

论文

  • P-σ区域气候模式对东亚副热带西风急流的数值模拟
  • 陆艳艳;张耀存
  • 2007 Vol. 26 (2): 213-224. 
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  • 为评估P-σ九层区域气候模式模拟对流层上层东亚副热带西风急流季节变化的能力,比较模式模拟的东亚副热带西风急流季节变化与NCEP/NCAR再分析资料之间的差异及其与对流层中上层大气南北温度差异的关系。结果表明,模式模拟东亚副热带西风急流的能力在洋面上空强于大陆上空,模拟低纬度急流的能力好于高纬度。模拟的东亚副热带西风急流垂直结构、水平结构和季节变化等的主要特征与NCEP/NCAR再分析资料基本一致,但模拟的急流强度全年偏弱。分析急流与对流层中上层经向温度梯度的季节变化发现,急流出现的位置总是对应着经向温度梯度较大区域,急流中心有随气温南北差异大值中心移动的趋势,急流中心与最大温差中心相对应,表明急流中心的位置变化是对气温南北差异季节变化的响应。与再分析资料相比,模拟的经向温度梯度比再分析资料偏小约2K/10纬距,与此相对应的模拟的急流中心风速偏小约10 m·s-1。由于大气温度变化与非绝热加热有关,进一步分析发现,模式模拟的夏季副热带急流偏差与东亚地区的地面感热及潜热等非绝热加热的模拟偏差具有密切的关系。
  • 春夏季转换期东亚地表热通量对温度月际变化的影响
  • 姚素香;张耀存
  • 2007 Vol. 26 (2): 240-248. 
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  • 利用1948-2003年的NCEP/NCAR再分析资料,分析了东亚地区春夏季节转换期间地面气温变化趋势以及地面热通量对温度季节变化的影响。结果表明,东亚地区4~7月地面气温月际变化存在明显的与纬度有关的南北向差异、与海陆分布有关的东西向差异以及大陆上中低纬地区以90°E为分界线的东西向差异,大陆上温度月际变化比海洋上显著。通过对月际变温指数的研究发现,中南半岛以及高原东侧在4~5月月际变温明显,印度半岛及高原西侧6~7月月际变温明显,表明月际最大变温有从90°E以东地区向90°E以西地区推进的过程。研究月际变温与地面热通量关系发现,高纬地区大陆上月际温度变化主要与太阳辐射以及潜热变化关系较大,而中低纬地区大陆上月际变温与感热、潜热以及辐射关系都比较密切,且90°E以东的中南半岛及邻近地区的4~5月的月际变温与地面热通量的相关关系最为显著,90°E以西的印度半岛及邻近地区6~7月的月际变温与热通量相关关系最为明显,此时青藏高原西侧辐射以及感热加热作用显著。对于热通量与地面月际变温显著相关区域的进一步分析表明,地面热通量对于温度场的直接影响主要表现在近地层,在高层,两者之间相关关系复杂。
  • 青藏高原东部雨季OLR与降水变化特征及相关分析
  • 柳苗;李栋梁
  • 2007 Vol. 26 (2): 249-256. 
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  • 利用美国NOAA系列气象卫星观测的1974年6月-2003年12月(其中1978年3~12月缺测)2.5°×2.5°经纬网格月平均射出长波辐射(OLR)资料,以及青藏高原上84个测站同期月总降水量资料,采用EOF方法,取前3个载荷向量及主分量讨论其空间和时间变化特征。结果表明:(1)在雨季(5~9月)降水量的高值中心与OLR的低值中心基本重合,OLR可以较好地反映降水情况。(2)近30年雨季高原台站平均降水量呈增加趋势,高原平均OLR有减小趋势,两者在时间变化上有较好的反相关性。(3)在雨季,高原OLR东南部低,西北部高;降水量的分布则相反,是东南多西北少,OLR低值中心与降水高值中心相对应,在高原主体两者之间的相关系数达到了-0.35以上(通过α=0.05显著性水平检验)。(4)降水与OLR在整体空间特征中呈相反趋势,结合主分量(PC1~PC3)的变化,可以得到高原北部降水减少,南部增加;而OLR则相反,北部增大、南部减小。OLR与降水的空间异常特性呈相反变化分布,这进一步揭示了在高原雨季OLR与降水两者的负相关关系。
  • 黑河流域土地覆盖分类数据的建立及其影响的模拟
  • 刘伟;高艳红;李海英;冉有华;程国栋;FEI Chen
  • 2007 Vol. 26 (2): 278-285. 
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  • 基于黑河流域1:100000土地覆盖分布图,融合了1:1000000植被分类图,按照美国地质调查局(USGS)提出的土地覆盖分类标准,合成了与全球土地覆盖类型分类标准相同的空间分辨率为1 km黑河流域土地覆盖类型分布(简称综合分类)。将综合分类数据与USGS全球土地覆盖类型数据在黑河流域范围内进行对比,发现土地覆盖类型分布变化区域主要集中在流域中游的绿洲区,许多绿洲在全球数据中体现为草地,在综合分类中为灌溉农田,同时综合分类数据中较全球数据增加了许多城镇用地。利用两套土地覆盖类型分布数据对2003年黑河流域中上游大气要素进行了模拟,比较了不同土地覆盖类型分布对气温等大气要素的影响,结果显示,土地覆盖参数中地表反照率和比辐射率的空间分布与近地层大气要素和土壤温、湿场分布的空间相关性高;比辐射率和粗糙度变化对局地大气、土壤要素影响较大,绿洲区土地覆盖类型大多由草地变为灌溉农田,导致了气温升高,其中不排除城市化的影响,无论从特征参数变化与大气要素模拟值变化场的空间相关性还是特征参数变化引起的气温变化的关系看,气温变化与比辐射率变化关系较密切。在黑河流域中上游可以通过增大灌溉农田比辐射率来提高气温模拟的准确性,这一结论还需要更多的观测与模拟的验证。
  • 黑河中游间作农田的辐射收支特征分析
  • 吴锦奎;丁永建;魏智;王根绪
  • 2007 Vol. 26 (2): 286-292. 
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  • 利用布设在黑河流域中游的张掖绿洲区的一套自动气象观测系统在2003-2004年的资料,分析了一个完整年度内春小麦和夏玉米间作农田生态系统的辐射收支及其变化特征。结果表明:太阳辐射Rs年平均为192.9 W&m-2·d-1,冬、春季较小,夏、秋季较大。反射辐射Rr平均为37.8 W·m-2·d-1,在土壤裸露时较大,随着作物覆盖度的增大呈下降趋势。地表反射率平均为0.22,在年内的变化趋势与反射辐射Rr基本一致。地面向上长波辐射Rlu和向下长波辐射Rld年平均分别为353.3 W·m-2·d-1和278.0 W·m-2·d-1,两者在1月份最小,从2月开始增大,到7月达到最大,随后持续降低至12月。有效辐射(Rlu-Rld)在农作物主要生长期的5~9月为70 W·m-2·d-1左右,春末夏初增加较大。净辐射Rn全年日均值为79.8 W·m-2,占太阳辐射量Rs的35%。在作物的主要生长季节(5~9月)Rn日平均达141 W·m-2,在无作物生长的季节(1~2月和11~12月),Rn日均值在8 W·m-2左右。光合有效辐射PAR全年累积值为2580.9 MJ·m-2,日均82.7 W·m-2,占太阳辐射量Rs的42.2%。PAR在年度内变化大。在无作物生长季节,PAR日均值一般在40~50 W·m-2。3月PAR迅速增大,日平均值达到78 W·m-2,PAR在7月达到最大,日均值为128 W·m-2
  • 城镇规划布局对边界层结构影响的数值试验
  • 何晓凤;蒋维楣;郭文利;王晓云
  • 2007 Vol. 26 (2): 363-372. 
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  • 利用南京大学城市尺度边界层模式(UBLM),对方圆20 km的一个小城镇,以100 m水平格距进行了城市气象环境和边界层结构的数值模拟。结果表明,这种规模的小城镇,其边界层气象场分布与大城市最明显的差异就是城乡温差很小,不论白天还是晚上只有0.1~0.2℃的量值,基本不构成城市热岛现象。在日间层结不稳定情况下,主城区、郊区及居民区三类不同下垫面上的湍能廓线、位温廓线存在较大差异;而在夜间稳定情况下,这些要素的廓线分布几乎显现不出下垫面影响的差异。(1)局部下垫面的变化对模拟域内夜间气象环境的影响较小,差异主要显现在日间,且风速分布的变化强于温度变化。(2)当预留地建成稀疏居民区或稠密主城区时,在试验区下风方向的原有城市下垫面上会有气温升高、水平风速减小,垂直速度增大的现象;而当预留地建成平坦机场或水域时,城市下垫面上会有降温、水平风速增大、垂直速度减小的现象。(3)水域对城市气象环境变化的影响最大,它的存在或扩大会导致下风方向城市湍能、湍流扩散系数的明显减小。(4)备用地变成其它几种下垫面类型都对城市气象环境存在一定影响,但是其影响的程度比变成水域带来的影响程度都要小很多。
  • 云南汛期旱涝特征及成因分析
  • 段长春;朱勇;尤卫红
  • 2007 Vol. 26 (2): 402-408. 
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  • 通过Z指数和旋转经验正交函数(REOF)分析等对云南省汛期(5~10月)降水作旱涝等级划分、型态分布和旱涝时空分布特征研究,发现云南省各地汛期降水具有一致性,1980年代以来,汛期旱涝有更频繁发生的趋势,东、西部和东南部地区为云南省全省旱涝多发区。对比分析了云南旱涝年的大气环流特征,发现两者显著差异:涝年500 hPa位势高度距平亚洲区域自西向东为"-+-"波列结构,云南北部低槽活跃,反映出有强冷空气活动的环流背景,伊朗高压及青藏高压活跃,利于与副热带高压形成"两高辐合"的强降水形势;低层850 hPa水汽输送和OLR场特征揭示出低纬度热带海洋具有强烈的水汽输送机制;旱年则反之。并讨论了导致云南汛期旱涝的热带强迫源区主要位于孟加拉湾、南海-西太平洋,可能机制是热带强迫所激发的大尺度准定常波列的传播。