高原气象

高原气象

第29卷 第5期 2010-10-28   

论文

  • 青藏高原积雪日数与高原季风的关系
  • 徐丽娇-;李栋梁*;胡泽勇
  • 2010 Vol. 29 (5): 1093-1101. 
  • 摘要 ( ) PDF (1141KB) ( )
  • 利用青藏高原50个气象台站1960-2004年的积雪日数、 NCEP/NCAR再分析资料、 青藏高原地面加热场强度距平指数和高原季风指数资料， 采用EOF、 滑动t检验以及相关分析等方法分析了近60年来青藏高原季风的变化特征和近45年来青藏高原积雪日数的变化特征以及二者之间的关系； 分析了青藏高原季风与青藏高原高度场和青藏高原地面加热场之间的相关性。结果表明： 当初冬（11月）青藏高原地面加热场强度强时， 隆冬（12月~1月）的青藏高原冬季风弱， 次年春季（4~6月）的青藏高原地面加热场强度弱； 当青藏高原夏季风强（弱）时， 有利于唐古拉山地区积雪日数的增加（减少）， 班戈地区和青海东北部积雪日数的减少（增加）； 当青藏高原冬季风强（弱）时， 有利于青海北部和西藏南部积雪日数的减少（增加）， 喜马拉雅山和唐古拉山积雪日数的增加（减少）。
  • 青藏高原低涡群发性与10~30天大气低频振荡关系的初步研究
  • 张鹏飞;李国平;王旻燕;白爱娟
  • 2010 Vol. 29 (5): 1102-1110. 
  • 摘要 ( ) PDF (1187KB) ( )
  • 通过统计1998年和2003年5~9月500 hPa高原低涡出现的时空位置和频数， 确定出1998年和2003年的低涡群发期， 着重讨论1998年夏季500 hPa相对涡度场、 射出长波辐射（OLR）的10~30天低频振荡特征。结果表明： 高原低涡的发生具有群发性特点， 低涡群发期的出现具有周期性特征。低涡群发期与10~30天大气低频振荡有密切联系， 尤其是10~30天振荡对低涡的群发具有重要影响。绝大多数高原低涡出现在10~30天大气低频振荡的正位相（气旋性）位相期和对流扰动的负位相（对流性）位相期， 高原低涡群发期几乎都对应相对涡度10~30天振荡的气旋性位相期。10~30天大尺度正涡度的扰动为高原低涡的发生和维持提供了气旋性旋转的动力条件， 促使高原低涡在扰动正位相期频繁发生， 大气相对涡度的10~30天振荡对高原低涡的群发性具有重要的调制作用。青藏高原地区对流活动10~30天振荡的对流性位相是以低涡的群发为主要特征， 高原低涡在对流位相期反复、 连续地发生\, 发展, 促使对流扰动活跃发展。
  • 中国冬季降水与AO关系的年代际变化
  • 帅嘉冰-;郭品文;庞子琴
  • 2010 Vol. 29 (5): 1126-1136. 
  • 摘要 ( ) PDF (1351KB) ( )
  • 利用NCEP/NCAR再分析资料、 AO指数序列、 全球SST资料以及全国160站月降水量资料， 分析了1951/1952-2007/2008年我国冬季降水与AO指数的相互关系及其年代际变化。结果表明, 我国冬季降水与AO的相关关系在1978/1979-1989/1990年非常显著。通过回归分析得出， 1978/1979-1989/1990年AO与500 hPa东亚大槽密切相关， 当AO偏强时， 东亚大槽偏弱， 西伯利亚高压偏弱， 冬季风偏弱， 低层我国东北地区有一异常反气旋， 异常环流西南侧偏南、 偏东风分量增强， 有利于从西北太平洋和孟加拉湾向我国中部、 东部输送水汽， 影响冬季降水。东赤道太平洋SST可能对我国冬季降水与AO关系年代际变化有影响， 当降水与AO的相关关系偏强时， 降水与SST的相关关系则偏弱； 1951/1952-1977/1978年和1990/1991-2007/2008年， SST与500 hPa副热带高压密切相关， 当SST偏高时， 副热带高压偏强， 低层我国东部沿海、 南海地区南风分量偏强， 有利于向我国东南地区输送暖湿气流， 影响东南地区冬季降水。
  • 陇中黄土高原地表能量不平衡特征及其影响机制研究
  • 李宏宇-;张强;赵建华;王胜;史晋森
  • 2010 Vol. 29 (5): 1153-1162. 
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  • 利用兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)2008年夏季的观测资料， 分析了陇中黄土高原地表能量不平衡特征及其影响机制, 计算了地表和5 cm深处土壤热通量板之间的热储存， 并对地表能量不平衡特征重新进行了计算和评价。当把土壤热储存作为地表能量收支的一部分考虑后， 不平衡差额绝对值平均降低了23 W·m-2， 能量不闭合度平均减小了0.104， 利用最小二乘法(OLS)进行线性回归得到的平均不闭合度减小了0.085。从白天和晚上的能量不闭合度频率分布也能够看出， 土壤热储存对地表能量收支平衡有很大改善。但即使考虑了土壤热储存项， 地表能量不闭合仍然很明显。除了土壤热储存， 边界层大气不同形式的输送能力作为对地气能量通量交换过程中的重要因素， 对能量不平衡也会产生深远影响。结果显示, 地表能量不闭合度分别与垂直速度w\, 水平风速u和对流速度尺度w*有较密切的关系。涡动相关法通量计算中常通过坐标旋转强迫垂直速度变为零， 然而非零的垂直速度和垂直平流是真实存在的， 忽略垂直平流热量输送是产生地表能量不平衡的重要原因。
  • WRF模式对金塔绿洲效应的数值模拟
  • 文小航;吕世华;孟宪红;文莉娟-;李万莉;马迪
  • 2010 Vol. 29 (5): 1163-1173. 
  • 摘要 ( ) PDF (1560KB) ( )
  • 利用美国NCAR中心的天气研究与预报模式WRF， 对金塔绿洲的温度场、 环流场、 能量场的结构及其日变化特征进行了较为细致的模拟研究\.结果表明， WRF模式能较好地模拟出非均匀下垫面上绿洲和戈壁的近地面温度、 风场、 净辐射、 感热和潜热等要素的变化特征及日变化规律， 较为完整地呈现出绿洲\!冷岛效应\"， 模拟的近地面风向和观测值吻合较好。通过对能量场的时空分析， 发现下垫面的植被类型、 土壤类型和土壤湿度对绿洲白天感热、 潜热、 土壤热通量和净辐射等有很大影响， 绿洲白天净辐射峰值比戈壁大， 潜热通量比感热通量大； 白天大气向地面传输热量， 绿洲地表获得的热通量大； 而夜间地表向上传递热量， 绿洲释放的热通量比戈壁大。更加细致地研究这些现象对深入了解绿洲气候的形成和维持机理具有重要的意义。
  • 北京地区一次典型大雾天气过程的边界层特征分析
  • 刘熙明-;胡非;邹海波;曹晓彦;窦军霞
  • 2010 Vol. 29 (5): 1174-1182. 
  • 摘要 ( ) PDF (1059KB) ( )
  • 利用中国科学院大气物理研究所325 m铁塔15层风、 温、 湿梯度观测资料和3层超声资料， 对2002年12月1~4日发生在北京地区的持续大雾天气过程进行近地面层大气边界层特征分析。结果表明， 近地面大气边界层较大的相对湿度（>70%）、 较小的风速（<3.0 m·s-1）和风速垂直切变（<0.02 s-1）、 稳定的层结结构以及较低的气温是北京持续大雾天气形成的主要原因。冷空气的侵入使得边界层相对湿度迅速减小， 风速和风速垂直切变增大， 破坏近地面大气边界层的结构， 导致大雾的消散。分析还发现， 大雾的维持与消散主要受风场等动力因素的影响， 热力层结是大雾维持和消散的必要条件。冷空气的侵入自上而下影响平均风场， 而对湍流风场的影响则是自下而上的。尺度分析结果表明， 大雾期间， 近地面边界层内中尺度动量通量和感热通量都大于湍流尺度的， 中尺度动量通量与平均风速基本呈反相关； 冷空气的侵入使得湍流通量显著加强， 是导致大雾天气消失的主要原因。
  • 两次滇黔准静止锋锋区结构的对比分析
  • 杜小玲;蓝伟
  • 2010 Vol. 29 (5): 1183-1195. 
  • 摘要 ( ) PDF (1824KB) ( )
  • 利用常规观测资料和NCEP 1°×1°格点再分析资料， 对滇黔准静止锋上的低温雨雪冰冻天气（简称08冻雨过程）及阴雨天气（简称09阴雨天气）的锋区结构特征及准静止锋的形成和维持进行了对比分析。锋区结构共同点表现在： 在水平方向上， 准静止锋在850 hPa的水平温度梯度大， 是等温线密集区； 锋后低空逆温显著， 平均逆温强度达2～8℃， 逆温中心位于贵州东部-湖南西部之间。在垂直方向上， 锋区表现为等θse的密集区， 锋区在经向上向北倾斜， 向上伸展高度接近600 hPa附近； 准静止锋天气一旦持续， 锋区在850 hPa上表现为正的涡度带以及水平风的辐合区； 与准静止锋锋生密切相关的锋生函数为正值。不同点表现在： 近地面温度场垂直结构的差异是导致准静止锋降水属性不同的重要原因； 在08冻雨过程中， 温度场在垂直方向不仅具有“冷暖冷”的结构特征， 还具有较深厚的“一层模式”结构特征。在09阴雨天气中， 低空温度场存在冷中心， 但温度高于0℃。在锋区结构上， 08冻雨过程表现为宽而平缓且向北倾斜， 09阴雨天气在750 hPa以下表现为狭窄而陡峭， 并在16°~17°N之间存在副热带锋区。造成锋区结构特征差异的重要原因在于， 锋生函数的水平辐合项和变性项对准静止锋的贡献存在差异。
  • 2008年初中国南方低温雨雪冰冻事件的等熵位涡分析
  • 黎惠金-;李江南*;肖辉;蒙伟光;王安宇
  • 2010 Vol. 29 (5): 1196-1207. 
  • 摘要 ( ) PDF (1962KB) ( )
  • 利用等熵位涡理论对2008年初发生在我国南方的低温雨雪冰冻事件进行了诊断分析， 结果表明, 这次低温雨雪冰冻天气事件第一阶段的强冷空气主要来自新地岛以东洋面的平流层下部和对流层上部， 从第二到第四阶段除了新地岛以东洋面外， 还有来自北欧和拉普帖夫海、 地中海的高位涡强冷空气补充。伴随着高层高位涡向南传播, 高位涡气块在垂直方向强烈向下伸展、 对流层顶动力异常， 引起高位涡区气块旋转加强、 正涡度增加及其前方低层正涡度的产生， 而其后方, 因绕高位涡中心气流沿等熵面下沉, 地面高压迅速发展， 低位涡气块则相反。过程期间， 由于巴尔喀什湖高位涡中心和地中海高位涡主体（低涡）的存在和维持， 孟加拉湾上空正相对涡度输送频繁， 使得南支槽不断生消; 而乌拉尔山低位涡带（高脊）和贝加尔湖高位涡中心（低涡）由于低、 高位涡空气的不断注入， 发生一次次的替换和发展， 在引导冷空气持续南下与孟加拉湾北上的暖湿气流长时间在我国华南上空汇合的同时， 还导致地面西伯利亚高压反复增强并分裂小高压数次南下， 地面强冷空气不断补充， 最终造成华南低温雨雪冰冻天气的长时间持续。
  • 干侵入对一次东北冷涡过程的作用分析
  • 吴迪-;姚秀萍-;寿绍文
  • 2010 Vol. 29 (5): 1208-1217. 
  • 摘要 ( ) PDF (1550KB) ( )
  • 以2006年7月20~24日一次东北冷涡过程为研究对象， 利用NCEP/NCAR再分析资料、 FY-2C卫星资料及常规气象观测资料， 通过卫星水汽图像和大气动力场相结合的方法揭示东北冷涡过程中干侵入的特征及其对冷涡发生、 发展的作用机制。结果表明， 此次东北冷涡过程中干侵入特征明显， 卫星水汽图像上的干侵入暗区与对流层高层的下沉运动、 高值位涡、 高空急流以及干冷区相对应； 因干冷空气叠加在暖湿气流之上， 在低层冷涡中心上空出现了对流不稳定层结， 为冷涡的增强创造了有利的条件； 同时， 沿冷涡中心的经向垂直剖面中， 高空急流入口区北侧产生的下沉运动对对流层高层低湿、 高位涡的干冷空气起动力下传的作用； 500 hPa绝对涡度的演变与同时刻水汽图像上干侵入区的走向、 范围、 强度变化相一致， 由于干侵入使得冷涡中心绝对涡度增大， 冷涡加强发展， 因此干侵入是激发冷涡发生、 发展的动力条件之一； 而等熵面上各要素场的演变也能够反映出干侵入的活动特征及其对冷涡的作用。
  • 一次海风锋触发的强对流天气分析
  • 尹东屏;吴海英;张备;曾明剑;王啸华;喜度
  • 2010 Vol. 29 (5): 1261-1269. 
  • 摘要 ( ) PDF (1524KB) ( )
  • 利用自动气象站、 多普勒天气雷达等各种观测资料， 分析了2009年 6月5日江苏出现的罕见大范围强对流天气， 同时利用WRFV3模式对这次海风锋的发生、 发展过程进行了模拟。结果表明, 由于地面加热不均和海陆温湿差异导致的变形场锋生所形成的海风锋, 是造成这次强对流天气过程的主要中尺度激发和强化系统。对流云团进入锋区后在切变线的辐合作用下发展， 并随平均风向向前传播。海风锋在雷暴高压下沉出流的推动下， 移动路径偏离主回波， 在移动过程中其后部不仅激发出对流单体， 还组织新的MCS发展。海风锋起到了加强和触发强对流天气的作用， 对流单体进入海风锋后发展剧烈， 垂直速度和低层辐合明显加大。另外， 在有利的温湿条件下， 雷暴高压的出流能加强海风锋的上升气流。
  • “2.28”云南罕见春季强对流雷达回波特征分析与数值模拟
  • 尤红-;肖子牛;曹中和;白学文;马锋波;赵如文
  • 2010 Vol. 29 (5): 1270-1279. 
  • 摘要 ( ) PDF (1522KB) ( )
  • 利用常规观测、 红外云图、 水汽图像、 CINRAD-CC多普勒天气雷达观测、 NCEP 1°×1°再分析资料和WRF模式， 对2008年漏报的“2.28”云南罕见春季强对流中冰雹、 雷打雪雷达回波特征进行分析和数值模拟研究。结果表明， 此次过程是由强西南低空急流和地面冷空气引起, 过程中昆明雷打雪上空为向高层扩展增强的逆风区， 近地层零速度线呈“S”型暖平流形式， 有钩状、 块絮混合条状或片状回波对应， 45 dBz的钩状回波强中心带在5～7 km处并向高层偏东方向伸展； 玉溪强冰雹由“弓”型回波前部中-γ尺度中气旋活动所致， 回波强度、 零速度线自南向北呈汇合型和发散型的典型超级单体回波特征， 60 dBz最强中心在5 km高度， 雹云中>50 dBz回波经历柱状、 倒“V”和钩状, 并与有界弱回波BWER相伴。WRF较好地模拟了整个强对流过程中的回波强度、 形态和移动方向， 验证了实况中冰雹、 雷打雪云中存在强倾斜上升气流和冰雹云中倾斜上升气流, 以及垂直上升运动大于雷打雪云中的事实。
  • 新疆北部冬季暖区大降雪过程中尺度云团特征分析
  • 赵俊荣-;杨雪;杨景辉-
  • 2010 Vol. 29 (5): 1280-1288. 
  • 摘要 ( ) PDF (1106KB) ( )
  • 利用1997\_2006年深秋到冬季新疆阿勒泰地区出现的17次暖区大降雪天气过程的卫星云图资料、 常规观测资料和地面降雪量资料， 并选取其中3次典型的暖区大降雪过程， 对暖区大降雪天气过程的中尺度云团演变特征进行了详细分析， 进一步揭示暖区大降雪天气的成因。结果表明： 500 hPa极涡是造成新疆北部阿勒泰地区暖区大降雪过程的天气尺度影响系统， 极涡中心南部或东南部分裂出的中尺度短波是造成暖区大降雪天气的直接影响系统； TBB≤-60℃的中-β和中-α尺度系统云团是造成暖区大降雪天气的主要系统。暖区大降雪的TBB≤-60℃的中-β和中-α尺度系统云团是在绕极涡移动的高空锋区短波槽前和暖平流输送区形成， 并位于极涡中心南部或东南部的低层到高层强锋区中， 在随着天气尺度云系移动的同时， 绕极涡中心逆时针旋转， 移速缓慢或稳定少动， 移动中逐渐加强或合并， 其多表现为椭圆形或圆形， 暖区大降雪发生在TBB≤-60℃的中-β和中-α尺度云团边缘TBB等值线梯度最大处。中-β和中-α尺度云团面积越大、 生命史越长, 造成的暖区大降雪范围就越大、 强度也越强； TBB≤-60℃的中-β和中-α尺度云团在阿勒泰地区上空维持数小时可造成阿勒泰地区暖区大降雪天气。
  • 中国北方春季沙尘暴频次的多要素线性拟合
  • 李万源-;吕世华;董治宝;王式功;田文寿;余晔;沈志宝;陈玉春;郭勇涛
  • 2010 Vol. 29 (5): 1302-1313. 
  • 摘要 ( ) PDF (1224KB) ( )
  • 利用1953-2005年地面风速及地温（5 cm和40 cm深处）等18个气象要素的春季标准化资料对我国北方97个测站的标准化春季沙尘暴频次进行了线性拟合， 结果表明： 无论对单要素拟合还是对多要素拟合， 要素与沙尘暴频次间的（平均）相关程度决定着其对后者的拟合效果， 相关程度越高， 拟合效果越好。若与实际级别相同的拟合沙尘暴频次视为准确， 则全区约有33％的测站， 其拟合准确率≥50％； 53年间约有39.6％的年份， 其拟合的准确范围≥50％； 对所有年份和所有测站而言， 约45.6％的沙尘暴频次能够被准确地拟合, 拟合的沙尘暴频次略低于实际频次。根据线性拟合方程中各要素前的系数可断定， 18个要素中风速和蒸发量是沙尘暴的正影响因子， 而水汽压、 相对湿度和最低气温等则是沙尘暴的负影响因子， 其他一些因子对沙尘暴的影响方式具有明显的区域性差异。
  • 1961-2005年东北暴雨气候特征分析
  • 邹立尧-;丁一汇
  • 2010 Vol. 29 (5): 1314-1321. 
  • 摘要 ( ) PDF (1006KB) ( )
  • 利用东北地区232站夏季(6～8月)逐日降水资料， 分析了近45年（1961-2005年）东北地区暴雨的变化特征。结果表明, 东北地区暴雨主要发生在辽宁东部地区, 东北地区年平均大暴雨日数分布形态与暴雨日数基本一致。EOF分析表明， 东北地区暴雨量大部分区域基本呈一致的变化， 第二模态反映出东北地区暴雨量呈西北-东南的反向变化。暴雨主要分为4个分布形态： 东北中部型、 东北南部型、 东北西北部型、 东北东部型。东北大部分地区暴雨强度除黑龙江北部地区外均呈弱上升趋势（均没有通过0.05显著性水平检验）, 在东北西北部地区暴雨强度上升趋势最为显著， 为0.19 mm·（d·(10a）-1)-1; 东北中部、 东北南部、 东北西北部在1990年代之后表现出暴雨强度增强的趋势。东北地区暴雨初日整体提前， 而暴雨终日除东北中部地区延后外， 其他地区均有所提前。在1987年之后东北地区暴雨发生的频率明显多于前期， 其中东北西北部这种变化最为明显， 其次是东北南部， 东北东部变化最弱。
  • 湖南主汛期旱涝与大气环流及春季海温的关系
  • 罗伯良;张超
  • 2010 Vol. 29 (5): 1322-1330. 
  • 摘要 ( ) PDF (1256KB) ( )
  • 利用1960\_2006年NCEP/NCAR逐月再分析资料、 NOAA月平均海表温度资料和湖南月降水资料等， 在计算分析湖南主汛期旱涝变化特征的基础上， 对湖南主汛期旱涝大气环流及其与春季海温的关系进行了分析。结果表明， 湖南主汛期洪涝指数增大趋势显著， 1990年代以来处于洪涝多发期。洪涝指数具有20年、 9年和3~4年的周期； 干旱指数存在22年、 10年和2~4年周期。湖南主汛期旱涝与西太平洋副热带高压、 中高纬度环流、 南亚高压、 低层流场、 水汽输送等持续异常有关。当西太平洋副热带高压面积偏大， 强度偏强， 脊线偏南， 西伸脊点偏西， 鄂霍次克海地区多阻塞活动， 南亚高压主体位置较常年偏西， 来自南海的水汽输送较常年强， 低层湖南大部分地区处于辐合气流控制之下， 湖南主汛期易洪涝； 反之， 当西太平洋副热带高压面积偏小， 强度偏弱， 脊线偏北， 西伸脊点偏东， 鄂霍次克海地区少阻塞活动， 南亚高压主体位置较常年偏东， 来自南海的水汽输送较常年弱， 低层湖南大部分地区为辐散气流控制， 湖南主汛期易干旱。春季印度洋、 赤道中东太平洋和黑潮海温是湖南主汛期旱涝变化的重要短期气候预测信号， 春季印度洋和赤道中东太平洋海温偏高（低）有利于湖南主汛期降水偏多（少）， 黑潮海温偏低湖南主汛期易少雨干旱。
  • 中国区域秋季旱涝特征预测
  • 柯宗建;王永光;贾小龙;高辉;颜京辉
  • 2010 Vol. 29 (5): 1345-1350. 
  • 摘要 ( ) PDF (1949KB) ( )
  • 利用国家气候中心综合气象干旱指数（CI）， 以干旱日数为预报对象， 以前期500 hPa高度场为预报因子， 结合最优子集回归（OSR）方法建立回归预报模型， 对1971-2007年期间中国区域秋季干旱形势进行交叉检验预报。针对秋季华西秋雨与华南干旱特征， 分别建立以华西洪涝站数与华南干旱站数为预报对象的预报模型， 研究OSR方法的预报技巧。研究表明： OSR预报方法对秋季中国区域的干旱日数具有较高的预报技巧， 距平相关系数（ACC）在全国大部地区均通过α=0.05的显著性水平检验， 中国东部地区整体预报水平高于西部地区， ACC在中国区域平均达到0.45。对于秋季华西洪涝站数与华南干旱站数， OSR方法也体现出较好的预报能力， ACC分别达到0.71和0.55。此外， 对华南区域干旱站数的独立预报检验表明， 模型能较好地预报出2003-2007年秋季华南地区偏旱的趋势， 但对干旱范围的预报有所低估。

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