高原气象

第29卷 第3期 2010-06-28   

论文

  • 青藏高原及附近区域穿越对流层顶的质量和臭氧通量研究
  • 王卫国;梁俊平;王颢樾;樊雯璇
  • 2010 Vol. 29 (3): 554-562. 
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  • 利用等熵坐标下的Wei公式对青藏高原及附近地区穿越动力学和热力学定义下对流层顶的质量和臭氧通量的时空分布变化进行了计算分析。结果表明, 采用这两种定义下的对流层顶时, 穿越对流层顶的质量和臭氧通量都表现出在热带纬度带为TST通量, 到了副热带则转换为STT通量。由于热力学定义下的对流层顶位置稍高, 造成了穿越热力学对流层顶的质量和臭氧通量变化幅度大于动力学对流层顶的情况。另外, 还发现在所研究的区域穿越对流层顶质量和臭氧通量交换具有明显的年代际变化特征, 在1958\_2001年时段内交换是先减弱后增强。青藏高原南部及南侧地区向上的质量和臭氧输送经历了逐渐减弱过程, 青藏高原北部地区向下的质量和臭氧通量交换也表现为逐渐减弱的过程, 这些区域作为通量输送的通道作用是在减弱的。而接近青藏高原西北侧的塔里木盆地附近的向上输送则是逐渐加强的, 表明这一区域交换通道作用在青藏高原及附近地区的质量和臭氧交换过程中起着越来越重要的作用。
  • 西藏地区近期植被变化的遥感分析
  • 卓嘎-;李欣;罗布;王彩云
  • 2010 Vol. 29 (3): 563-571. 
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  • 利用2000-2007年的归一化植被指数, 分析了近期西藏地区植被的分布状况及变化趋势, 从气候条件、 人类活动及其他因素等3个方面讨论了典型区域(那曲地区)植被减少的原因。结果表明, 植被覆盖最好的区域是林芝及山南南部, 其次是昌都、 拉萨及那曲东部; 不同地区的植被有显著的季节差异.近年来西藏部分地区的植被状况有所改善, 植被覆盖减少最严重的区域位于那曲中东部, 就全区平均而言, 植被覆盖明显减少时段出现在2003-2006年之间; 降水量增加(减少)、 风速减少(增加)基本对应着植被覆盖的增加(减少).近期那曲地区气温升高、 降水量减少, 可能导致植被覆盖减少; 人口增长, 城市化加剧, 过度放牧, 有毒植物增多, 中草药的挖掘, 地下矿产资源的开采以及严重的草地鼠害、 虫害等都导致了那曲地区植被覆盖的减少。
  • 川渝盆地夏季旱涝变化特征及成因分析
  • 陈权亮-;倪长健;万文龙
  • 2010 Vol. 29 (3): 587-594. 
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  • 利用川渝盆地18个观测站1955\_2008年的月平均降水资料, 分析了川渝盆地东\, 西部夏季降水的年代际变化特征; 通过NCEP/NCAR再分析资料、 NOAA OLR资料, 分析了川渝盆地东\, 西部多雨年和少雨年的环流形势, 结果表明: (1)川渝盆地东\, 西部夏季区域平均降水量呈负相关关系, 且川渝盆地东\, 西部夏季降水的长期变化周期也有一定的差异。(2)在川渝盆地西部多雨年, 500 hPa高度上北半球欧亚地区两脊一槽型环流发展, 孟加拉湾的低气压有利于水汽从西南方向输送到我国, 同时南亚高压西部增强, 使得川渝盆地西部和我国河套地区降水偏多。而在川渝盆地东部多雨年, 东亚高纬度地区经向环流有利于我国东部冷空气南下, 配合副热带高压西伸, 南亚高压东部减弱, 我国中部地区和川渝盆地东部降水偏多。(3)前期春季OLR场特征对后期夏季川渝盆地夏季降水的预测有一定的指示意义。在川渝盆地西部多雨年, 印度洋到孟加拉湾整个地区前期春季OLR减小, 印度洋和孟加拉湾地区的对流活动增强, 有利于水汽输送到川渝盆地西部地区。而川渝盆地东部多雨年, 从南海向我国的水汽输送增强, 盆地东部地区降水偏多。
  • 中国不同干湿区蒸发皿蒸发和实际蒸发之间关系的研究
  • 刘波-;肖子牛;马柱国
  • 2010 Vol. 29 (3): 629-636. 
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  • 利用降水量将中国划分为干旱、 半干旱、 湿润和半湿润4个区域, 开展不同区域中蒸发皿蒸发和多个模式模拟的实际蒸发的集成结果对比研究, 探讨和分析在不同干湿背景下蒸发皿蒸发和利用观测的气象数据驱动的陆面过程模型模拟的实际蒸发之间的关系, 并对导致这种关系的原因进行了分析, 表明结果: (1)实际蒸发在中国整体上表现为下降趋势, 这与湿润和半湿润区的变化趋势一致, 而在干旱和半干旱区, 实际蒸发表现为上升的变化趋势; (2)对比不同干湿区域的结果发现, 在干旱和半干旱区, 蒸发皿蒸发和实际蒸发表现为相反的变化趋势, 在半湿润和湿润区, 蒸发皿蒸发和实际蒸发表现为相同的变化趋势, 在中国整体上蒸发皿蒸发和实际蒸发在总体上也具有一致的变化趋势; (3)单站分析的结果表明, 中国东南大部分站点蒸发皿蒸发和实际蒸发表现为相同的变化趋势, 而在西北地区大部分站点两者之间是相反的关系, 这与区域平均的结果是一致的; (4)蒸发皿蒸发和实际蒸发之间在各个地区存在不同的关系主要是由于不同的干湿背景下实际蒸发变化的主要制约因子不同造成的。
  • “准拉格朗日法”和“欧拉法”的数学一致性与三次插值函数算法时间积分方案
  • 辜旭赞
  • 2010 Vol. 29 (3): 655-661. 
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  • 从预报方程组通式和欧拉算符出发, 用泰勒级数展开, 推导出时空间微商余项为二阶、 四阶完全预报方程组。可以证明, 同阶时空间微商余项的准拉格朗日法和向前差分欧拉法时间积分方案, 具有相同的物理意义和数学一致性, 相比之下, 传统中央差欧拉法时间积分方案是“简单格式”与“增大不可预测计算误差”并存。进而讨论用“三次插值函数”实现二阶时空间微商余项准拉格朗日法、 或同阶向前差分欧拉法(可“二选一”), 它们应该分别替代“双线性插值”准拉格朗日法和传统时空间中央差欧拉法, 因前二者时空间微商余项及计算精度高于后二者。所以, 三次插值函数算法可将准拉格朗日法和欧拉法时间积分方案、 以及CFL判据统一起来。由于三次插值函数具有对原函数“变量场”的数学定律“收敛性”和二阶可导“最优性”, 且一次“三次插值函数”运算, 即具对网格变量场二阶可导拟合“等价性”: 不仅拟合变量场斜率、 还拟合其曲率和挠率。并因周期“三次插值函数”, 可作全球变量场“三次插值函数”二阶可导拟合, 实现全球“三次”数值模式, 并且可按变量场曲率判断, 作变量场局域或单点平滑, 保持“三次”模式时间积分的稳定性。
  • 夏季南亚高压的气候变化特征及其对中国东部降水的影响
  • 朱玲;左洪超;李强;陈伯龙;王丽娟
  • 2010 Vol. 29 (3): 671-679. 
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  • 根据我国1961-2008年气温、 降水量的地面观测资料, 1971-2000年高空观测位势高度资料及NCEP再分析资料, 研究了南亚高压的气候变化特征及其与东部夏季降水异常的相互关系。结果表明: (1)NCEP再分析资料的气温和位势高度与实际观测值在整个中国地区具有相同的变化特征, 适用于中国地区气候年际变化特征的研究。(2)南亚高压具有明显的年际和年代际变化特征, 南亚高压面积指数和东伸指数的气候变化特征几乎相同, 对中国降水的影响作用也几乎一致。(3)根据奇异值分解和相关分析发现, 当南亚高压面积指数偏大、 位置偏南时, 长江中下游降水量偏多; 当南亚高压面积偏小、 位置偏北时, 长江中下游降水量则偏少\.造成这种影响的物理机制是当南亚高压偏大、 位置偏南时, 中国南部及西太平洋洋面受反气旋环流异常的控制, 有利于暖湿气流向长江流域输送, 且长江中下游为一气流辐合区, 造成该地区降水量偏多; 当南亚高压偏小、 位置偏北时, 水汽输送条件较差, 且长江中下游为一辐散区, 不利于长江中下游降水量的产生。
  • 中国东部不同气候带近60年冬季最低气温变化特征及环流分析
  • 周伟东;孙国武;董广涛;梁萍
  • 2010 Vol. 29 (3): 680-687. 
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  • 使用中国东部1951-2007年冬季最低气温资料和NCEP/NCAR再分析资料, 分析了中国东部热带、 副热带、 温带地区冬季最低气温的年际、 年代际变化及其大气环流特征。结果表明: 中国东部热带、 副热带、 温带地区冬季最低气温均呈上升趋势, 其中温带最显著, 趋势倾向率为0.62℃·(10a)-1。3个气候带冬季最低气温在1980年代中期和1990年代初发生了突变, 突变后热带、 副热带、 温带地区最低气温分别比突变前上升了0.99, 1.37和2.29℃。3个气候带冬季极端低温日出现频率均呈显著的下降趋势, 其中温带下降趋势最为明显, 趋势倾向率为2.3%·(10a)-1。500 hPa环流形势、 海平面气压场以及青藏高原地面风特征表明, 冷年东亚大槽比暖年深, 西伯利亚高压比暖年强, 高原偏北风比暖年频次高、 风速大。700 hPa风场上, 中高纬北风风速及低纬南风风速变化存在差异, 从而在一定程度上影响了3个气候带冬季最低气温的变化特征。
  • 微秒时间尺度脉冲活动是K过程的一个必要特征吗?
  • 祝宝友;吕凡超;马明;周鹤林
  • 2010 Vol. 29 (3): 688-695. 
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  • 为了澄清微秒时间尺度脉冲活动是否属于K过程的一个必要特征, 分析了16次地闪和12次云闪后期对应电场K变化期间的VLF/LF(磁场)脉冲活动和VHF辐射特征。结果显示, 微秒时间尺度脉冲活动是K过程的一个必要特征: (1)绝大多数K过程其VLF/LF脉冲活动表现为一个密集的小幅度脉冲簇, 脉冲间隔从几微秒到十几微秒不等, 其幅度比同期地闪回击幅度弱一个数量级, 偶尔上面叠加了与地闪回击幅度可以比拟的大脉冲; (2)另有一部分K过程VLF/LF脉冲活动则类似于地闪或者云闪初始击穿过程的大双极性脉冲列。K过程同时伴随了准连续的Q噪声形态和分立脉冲形态的VHF辐射, 这些VHF辐射倾向于与VLF/LF脉冲活动同时在K阶梯电场变化一开始即启动并伴随着K阶梯电场变化, 但是二者之间并不存在固定的强度对应关系。K过程放电期间, 这些VLF/LF脉冲源的入射方位演变特征表明, 它们产生于一个云内不断扩展的源。K过程微秒时间尺度脉冲活动和VHF辐射特征以及它们与K变化之间的时间对应关系支持K过程是云内流光过程的结论。
  • 大连地区一次区域暴雪的特征分析和数值模拟
  • 梁军;张胜军;王树雄;张彩凤;黄振
  • 2010 Vol. 29 (3): 744-754. 
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  • 利用多普勒雷达资料和GTS1型数字式探空仪探测资料, 分析了2006年2月6~7日大连地区暴雪过程的回波演变和要素分布特征。结果表明, 降雪期间, 多普勒雷达显示为20~25 dBz的层状云, 回波高度不超过3 km, 对流层中下层的高空冷暖平流是产生强降雪的主要原因。采用中尺度非静力模式MM5对暴雪过程进行了数值模拟, 模式较好地模拟了这次过程强降雪中心的强度、 位置及强降雪的变化时间。这次降雪的主要影响系统是高空槽和地面华北气旋。诊断分析了强降雪的动力和热力特征及降雪期间的中尺度特征和云物理过程。高空槽前的西南暖湿气流提供了有利的水汽条件, 高空辐散和低层辐合相叠置及高空正涡度的下传, 有利于垂直上升运动的加强和地面华北气旋的发展。降雪前的增暖增湿与北方冷空气的楔入使大连位于θse能量锋区和水汽辐合区内, 有利于强降雪的产生。中尺度气旋性涡旋系统的形成和发展是强降雪产生和维持的有利因素, 中尺度系统维持时间相对短暂。降雪期间, 云中水成物的相态分布与温度密切相关, 这次降雪过程只有气、 固两相粒子作用。冰相粒子主要维持在600~300 hPa, 其下部与雪区相对应。冰相粒子发展加强, 地面降雪增大; 冰相粒子减弱消失, 降雪减小停止。
  • 蒙古冷涡影响下的北京降雹天气特征分析
  • 王在文;郑永光;刘还珠;沃伟峰;黄卓
  • 2010 Vol. 29 (3): 763-777. 
  • 摘要 ( ) PDF (2312KB) ( )
  • 蒙古冷涡是诱生北京地区冰雹天气的一种主要天气系统, 通过对近8年几例冰雹天气过程的分析, 得出在蒙古冷涡影响下, 北京地区产生的冰雹天气与其他天气类型相比, 具有分布范围广、 局域性强的特点。对蒙古冷涡影响下的天气形势进行详细分析, 可以进一步将其分为两类, 一类是蒙古冷涡后部强冷空气与前部暖湿气流交绥, 地面强冷锋造成的对流天气; 另一类是主冷锋后, 蒙古冷涡后部不断南下的冷空气, 与增温\, 增湿的地面低涡或切变线系统而形成不稳定大气层结造成的对流天气。同时该两类天气也有许多共同特征。如对流层低层的能量锋, 大气的斜压性和层结的条件对称不稳定激发了能量锋前蕴酿已久的湿有效能量得到了有效的释放, 导致对流不稳定天气的发展。对流层中层干冷空气的侵入, 正的差动假相当位温平流加剧了大气层结的不稳定, 强的风垂直切变更促使对流上升运动的发展。尽管这两类冰雹的各项特征的强弱程度不同, 所产生的冰雹天气强弱也有差别, 但都表现了有利于冰雹天气发生和发展的动力、 热力特点。与其它个例比较, 可以综合提出蒙古冷涡影响下冰雹天气的预报着眼点, 为北京地区强对流天气潜势预报和临近预报提供理论依据。
  • 南京及周边地区一次严重烟霾天气的分析
  • 孙燕;张备;严文莲;陈曲;赵凯
  • 2010 Vol. 29 (3): 794-800. 
  • 摘要 ( ) PDF (1073KB) ( )
  • 利用南京市空气污染资料、 常规气象观测资料和NCEP再分析资料, 对2008年10月28~29日南京、 镇江、 扬州、 泰州、 盐城等地区出现的一次大范围烟霾天气过程的空气污染状况、 大尺度环流背景、 微观气象要素特征以及影响天气系统的热力和动力场结构等进行了综合分析研究, 并且运用Hysplit-4模式反演了这次过程影响南京地区污染物的扩散轨迹。结果表明: 焚烧秸秆物引起的空气中高颗粒物浓度是造成这次大范围烟霾天气的直接原因; 有利的环流和风场条件, 加上稳定的大气层结, 是烟霾维持和加强的重要条件; 在未达到饱和情况下, 适当增加湿度有利于霾的形成, 且吸湿粒子吸湿凝结增大会使得能见度更加恶化, 烟霾更加严重\.在这次烟霾天气中, 南京地区的污染物源头来自扬州、 镇江、 泰州一带, 最严重时期的污染物主要来自泰州南部。