高原气象

第29卷 第1期 2010-02-28   

论文

  • 冬季蒙古高压的时空变化和突变特征研究
  • 王力群;李崇银-;谭言科;严冬
  • 2010 Vol. 29 (1): 23-32. 
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  • 利用Hadley中心的155年全球月平均海平面气压资料(1850年1月-2004年12月), 研究了冬季蒙古高压的振荡周期和突变特征。在定义冬季蒙古高压指数的基础上, 通过EOF展开, 分析了冬季北半球海平面气压的时空变率分布; 应用奇异谱分析的方法重建了冬季蒙古高压主要周期振荡序列, 并着重分析其年际和年代际变化特征。根据Mann-Kendall气候突变检测法, 检测了冬季蒙古高压存在的气候突变点。研究表明: 冬季蒙古高压具有显著的年际和年代际变化, 主要存在准两年和3~4年的年际变化周期, 以及13~14年、 20~21年和35~36年的年代际变化周期, 而且准两年周期的振幅也存在显著的年代际变化; 蒙古高压20~21年的周期与阿留申低压变化的位相不甚一致, 35~36年的周期与阿留申低压变化的位相极为相似\.经突变检测, 发现冬季蒙古高压在1927年前后为明显的气候突变点。
  • 中蒙干旱半干旱区降水的时空变化特征(Ⅰ): 年降水特征及5~9月降水的REOF分析
  • 陈豫英-;陈楠;王式功;钱正安-*;穆建华
  • 2010 Vol. 29 (1): 33-43. 
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  • 此系姐妹篇文章的上篇, 利用中蒙地区106站1954-2005年间的实测降水资料, 使用EOF及REOF等统计方法, 整体地分析了中蒙干旱半干旱区降水的时空变化特征。结果表明: (1)中蒙干旱区的降水分布很不均匀(我国西北区尤甚), 从该区东南侧最湿的陕南向南疆盆地东端极端干旱区过渡, 年雨量从922 mm锐减到25 mm以下, 最干的托克逊仅6.9 mm; 蒙古国以中北部最湿, 年雨量达400 mm以上, 到南部仅100 mm左右, 再到西南角仅30 mm左右。(2)该区降水分布受不同尺度地形影响大, 降水的年及年际变化也大。约80%的降水集中在夏半年(5~9月), 南疆盆地东端干中心区的年降水相对变率最大, 接近0.80, 远高于蒙古国和我国其他地区, 也高于全球明显增暖前。其干旱程度及降水变率居世界8大干旱区前列\.(3)该区降水异常分布的局域特征明显。区内夏半年的降水异常分布常出现河东、 南疆、 汉中关中、 北疆、 蒙古国中北部、 河西阿拉善, 以及柴达木等7个模态。(4)过去50余年来,中蒙地区东北部的降水总体呈线性减少趋势, 而西南部则呈增加趋势。
  • 黄土高原低值对流有效位能区中β尺度大暴雨综合分析
  • 井宇;井喜;屠妮妮;刘志刚;牛淑贞
  • 2010 Vol. 29 (1): 78-89. 
  • 摘要 ( ) PDF (14429KB) ( )
  • 为了提高对黄土高原中β尺度暴雨的预报和预警能力, 利用中国气象局气象资料综合处理MICAPS系统提供的资料及多普勒雷达资料, 对2007年8月28日黄土高原在低值对流有效位能区发生的一次中β尺度暴雨天气过程进行了大尺度环境场和物理量的诊断分析以及三维流场结构分析。结果表明: 这次黄土高原中β尺度大暴雨主要是由3次中β尺度强对流单体活动造成的; 地面风速脉动、 地面能量比高值舌配合上下游能量比大梯度区的生成, 是中β尺度暴雨触发机制之一; 对流层低层倾斜涡度的发展、 纬向双次级环流圈的形成, 为暴雨的发生、 发展和维持提供了动力机制; 列车效应是形成降水时间长、 累积雨量大的重要因素; 在多普勒雷达径向速度场上看到, 暴雨区上游从对流层中层到对流层高层气旋性环流的发展和暴雨区对流层中高层西南急流的发展和稳定, 也是形成暴雨的动力机制之一。
  • 江南春雨形成机制的数值模拟
  • 李超-;徐海明;朱素行;何金海
  • 2010 Vol. 29 (1): 99-108. 
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  • 利用美国夏威夷大学国际太平洋研究中心的区域气候模式(IPRC-RegCM)进行了一系列的数值试验, 研究了青藏高原大地形和海陆热力差异对江南春雨的影响。在控制试验中, 模式较好地模拟了3~4月江南春雨雨带及低层大气环流特征, 由于受高原绕流作用产生的西南气流和西太平洋反气旋环流西北侧的西南气流的共同影响, 在我国的江南地区形成大范围的降水雨带, 即江南春雨。当在模式中去除青藏高原大地形后, 高原东南侧的西南气流显著减弱, 江南春雨雨带强度明显减弱, 但由于受到西太平洋反气旋西北侧弱西南气流的影响, 我国江南地区仍然维持一个较大的降水雨带。在模式中人为地将110°E以东, 20°~35°N纬度带的海洋设置为陆地, 即人为地减少海陆热力差异后, 模式模拟的江南春雨明显减少。在模式的另一组试验中将海温提前61天, 即人为地将海陆热力差异季节转换推迟, 模式模拟的江南春雨雨带强度也明显减弱。以上模式模拟结果表明, 我国江南春雨的形成不仅与青藏高原大地形有关, 而且与东西向海陆热力差异有关。
  • 夏季副热带大气系统的多尺度振荡分析
  • 刘莉红-;郑祖光;琚建华;刘晓玲
  • 2010 Vol. 29 (1): 115-127. 
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  • 应用经验模态分析方法(经验模态分解(EMD)和Hilbert谱), 对夏季副热带大气系统在周期态和振荡态下的流函数数值解序列进行本征模态函数(IMF)及其Hilbert谱的分析。结果表明: (1)周期态下的流函数分量时间序列一般由1个IMF构成, 而且其周期就是该流函数的周期。对周期性的IMF分量使用Hilbert变换得到的瞬时频率和振幅都不随时间变化。(2)振荡态下的流函数分量时间序列一般由2个以上的IMF构成, 其中有的IMF分量具有显著的周期性, 相应的瞬时频率和振幅都不随时间变化; 有的IMF分量则没有显著的周期性, 相应的瞬时频率和振幅有变化, 而且随着振荡态复杂程度的增大, 瞬时频率和振幅的变化也趋于复杂。(3)瞬时振幅有明确的物理意义, 表示IMF振荡的能量; 振幅的局部相对大值对应着原序列(IMF)的强振荡, 小值则对应着弱的变化。瞬时频率的显著增大, 表示原序列有大的变化。
  • 南亚高压活动特征及其与我国东部夏季降水的关系
  • 胡景高-;陶丽;周兵
  • 2010 Vol. 29 (1): 128-136. 
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  • 利用1979-2007年NCEP/DOE 2再分析资料, 结合国家气象信息中心提供的595个测站逐日降水资料, 分析了近30年平均的南亚高压脊线的纬度位置和东脊点的经度位置的逐日变化特征及其变化与我国东部夏季降水异常的联系。结果表明, 南亚高压脊线北进过程中在5月第3候存在突变, 其发生时间平均提前于南海夏季风爆发1候; 同时南亚高压脊线在向北推进过程中于4月下旬出现稍南撤现象; 4月后期到6月初高压脊线中段比其东段的脊线位置要偏北, 北进更早, 8月中期以后高压脊线中段又比其东段位置偏南。6月中旬到7月初是南亚高压东进最明显的阶段, 高压东脊点存在时间尺度为一周的周期振荡。相关分析结果显示, 对华南地区和江淮流域的夏季降水, 南亚高压东脊点东西位置更能作为高压特征参数表征南亚高压, 而对黄河下游地区的夏季降水, 高压脊线更具有代表性。由合成分析可以看到, 南亚高压东脊点偏东(西)年, 高压强度增强(减弱), 江淮流域、 东北部分地区偏涝(旱), 华南地区偏旱(涝)。
  • 一次降水天气过程的GPS掩星资料在GSI同化系统中的应用
  • 郝民;郭英华;马再忠
  • 2010 Vol. 29 (1): 164-174. 
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  • 为了探索全球定位卫星观测系统无线电掩星技术(Global Positioning System /Radio Occultation, 简称GPS RO )在业务数值预报模式中的应用效果, 以美国NCEP(National Centers for Environmental Prediction)业务同化系统为平台, 对有/无COSMIC(Constellation Observing System for Meteorology, Ionosphere and Climate) GPS无线电掩星观测资料进行了一次降水过程的详细的同化对比试验。试验中GPS RO观测算子主要采用了相对简单但计算省时的局地(Local)同化技术。该个例试验表明: COSMIC GPS掩星观测对分析影响较大的地区是常规观测资料较稀缺地区(如洋面), 因此在这些地区GPS RO资料可以被看作是对常规观测很好的补充。同时还注意到COSMIC GPSRO资料在对流层下层对湿度场分析和预报的影响显著, 在对流层中上层对风场分析也产生正面影响\.这证实GPS RO资料在业务数值天气预报中应用的有效性, 为我国数值预报未来开展业务GPS掩星观测资料同化提供了有益的科学参考依据。
  • 一次β-中尺度暴风雪的成因及动力热力结构
  • 易笑园-;李泽椿;朱磊磊;孙晓磊;李培彦
  • 2010 Vol. 29 (1): 175-186. 
  • 摘要 ( ) PDF (9974KB) ( )
  • 利用多普勒雷达、 地面加密自动站监测资料、 常规观测资料、 4DVAR雷达风场反演和中尺度数值模式WRF模拟结果, 对华北东部一次β-中尺度暴风雪的成因和影响天气系统的热力\, 动力结构及演变进行了分析。结果表明, (1)造成暴风雪的天气系统是回流形势下的冷锋锢囚锋, 其在形成过程、 生命史、 尺度范围等方面均与温带气旋锢囚锋不同。(2)暴风雪过程分为东路弱冷锋降雪、 锢囚降雪、 西路强冷锋降雪3个阶段。降雪回波顶高在3~4 km, 回波强度均在35 dBz以下。降雪量集中在锢囚降雪阶段。(3)风廓线(VWP)下层东风层和上层西南风的厚度在降雪各阶段不同, 东风急流和西南风急流的变化和配置与降雪量关系密切。锢囚降雪阶段, 地面和低层水平风场具有β-中尺度气旋性环流, 是造成降雪回波旋转且长时间维持的动力。“人”字状回波的形成是因为风向或风速辐合线的作用。(4)锢囚锋的垂直结构和锢囚过程表明, 西路冷锋比东路冷锋陡峭且势力强大, 暖湿气团被东西两侧冷锋夹挤、 抬升; 锢囚时, 两侧锋面形成冷式锢囚; 锢囚消失时, 大风首先在900 hPa高度附近出现, 进而下传到地面。
  • 夏季江淮区域对流云合并的基本特征及影响
  • 胡雯;黄勇;汪腊宝
  • 2010 Vol. 29 (1): 206-213. 
  • 摘要 ( ) PDF (4219KB) ( )
  • 利用2001-2006年夏季(6~8月)GMS 和FY-2气象卫星资料, 分析了江淮流域对流云合并的基本特征和规律, 以及合并对云体发展的影响。结果表明: (1)夏季江淮流域对流云合并频发, 具有典型的时空分布规律, 并与夏季雷暴的气候特征有很好的对应关系。首先, 江淮流域对流云合并分布与中尺度地形之间有很好的一致性, 在区域内有3个高发区: 大别山区\, 皖南山区及洪泽湖-皖东丘陵区域, 发生概率分别为28%, 23%和16%。其次, 对流云合并通常发生在6月末至8月初, 并在7月末出现一个峰值。在日变化中, 在对流云产生2 h后的06:00(世界时, 下同)出现一个峰值。(2)在划分的4种合并类型中, 两云团或多云团的简单一次合并最多, 占87%。(3)对流云合并能明显影响云的发展, 80%以上的对流云合并过程中, 云团在合并后面积和强度都得到发展, 且生命史更长, 平均持续时间达6.2 h。实况分析表明, 对流云合并是引发强降水和强对流天气发生\, 发展的重要过程。
  • 秋季南疆沙漠塔中边界层O3浓度及影响因子分析
  • 何清-;金莉莉-;杨兴华-;刘新春-;李振杰-;刘强-;刘佳-
  • 2010 Vol. 29 (1): 214-221. 
  • 摘要 ( ) PDF (2553KB) ( )
  • 利用2008年10月11~17日的系留气艇探空资料, 分析了塔中边界层O3浓度的变化特征及其与气象因子的关系。结果表明: 塔中秋季边界层O3浓度均值为 48.7×10-9。在边界层内中午O3浓度随高度升高几乎没有变化; 深夜和清晨O3浓度从地面随高度的升高逐渐增大; 傍晚O3浓度最大, 随高度的升高缓慢减少, 达到一定高度后变化均很小。O3浓度随高度变化明显, 从1 m到700 m高度的O3浓度变化分为不稳定型, 过渡型和稳定型。根据廓线变化方式分为深夜清晨型、 中午型、 傍晚型。分析表明, 秋季O3浓度与温度、 相对湿度、 比湿、 风速有关。在深夜和清晨出现逆温层, 在逆温层内O3浓度较低。O3浓度与相对湿度呈负相关, 02:00和08:00的相关性最显著。在深夜和清晨比湿与O3浓度基本上是呈反相的关系。O3浓度与风速的相关性除了深夜相对较高外(R=0.699, n=33, p<0.001), 其余时间均不太明显。
  • 不同大气污染物监测密度对CMAQ源同化修正效果影响的模拟
  • 程兴宏-;徐祥德;丁国安;李德平
  • 2010 Vol. 29 (1): 222-229. 
  • 摘要 ( ) PDF (2405KB) ( )
  • 采用(美国环保部的MODEL-3系统的)CMAQ源同化模型及4种不同空间分辨率的SO2、 NO2实测资料, 反演得到中国不同尺度的同化修正排放源, 利用新一代中尺度气象模式WRF与多尺度空气质量模式CMAQ, 模拟分析了中国不同观测信息密度对SO2、 NO2源同化反演及其浓度预报的影响, 重点分析了华北地区SO2、 NO2浓度加密观测对改善SO2、 NO2排放源和空气质量预报的重要影响。结果表明, 采用不同分辨率的实测资料时, SO2、 NO2的趋势预报效果改善程度有一定差异; 采用较高分辨率的实测资料进行SO2、 NO2源同化修正时, 可明显减小SO2、 NO2浓度的预报误差。华北地区较高分辨率的观测信息对于改进源同化修正效果及SO2、 NO2浓度的趋势预报十分重要, 尤其是对SO2浓度的预报尤为重要; 采用经高分辨率的实测资料同化修正的排放源时, WRF-CMAQ模式对北京城市尺度SO2、 NO2浓度的变化趋势、 浓度水平和空间分布特征具有较好的预报效果。高分辨率的观测资料和区域源同化反演方法对于区域污染物浓度预报及排放源清单具有显著的改进作用。