高原气象

第30卷 第2期 2011-04-28   

论文

  • 2008年初中国南方低温雨雪冰冻天气的季节内振荡特征
  • 马宁;李跃凤;琚建华
  • 2011 Vol. 30 (2): 318-327. 
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  • 利用中国气象局国家气象中心750站逐日平均气温和降水资料\, NCEP/NCAR再分析的逐日风场和近地面气温资料\, 以及NOAA逐日向外长波辐射资料, 分析了2008年1月我国南方发生的低温冰冻雨雪天气异常\.结果表明, 这次冰雪灾害伴有异常的季节内振荡特征, 整个过程共包括4次降温\, 降水过程, 这4次降温过程都在近地面气温30~60天振荡的负位相控制下, 而10~20天振荡的同位相叠加使第一、 三次过程的降温更加明显。冰雪灾害前期(第一、 二次过程)我国南方主要受由北向南传播的两种尺度(30~60天、 10~20天)近地面气温季节内振荡的共同影响, 以剧烈的降温天气为主; 后期(第三、 四次过程)主要受近地面气温和风场30~60天振荡的影响导致持续低温, 同时伴有明显的降水, 造成了严重的雨雪冰冻灾害。此外, 热带季节内振荡(MJO)的活动对这次低温冰冻雨雪也有一定的影响, 冰雪灾害前期赤道东印度洋到孟加拉湾一带MJO对流活动受抑制, 西南风和水汽输送不足, 没有为我国南方带来明显的降水; 后期赤道东印度洋MJO对流异常活跃, 对流层低层有暖湿空气流入我国南方, 配合近地面冷空气的持续影响产生大范围的低温冰冻雨雪灾害。
  • 两个不同降水量级的MCC对比分析
  • 井喜;高青云;杨静;屠妮妮;万红卫;井宇
  • 2011 Vol. 30 (2): 328-338. 
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  • 为提高MCC致洪暴雨的预报能力, 利用卫星云图、 MICAPS系统提供的实况资料\, 物理量和NCEP再分析资料, 对2008年5~6月发生在四川东北部和重庆西部的两次MCC降水过程进行了对比分析。结果表明, 大降水MCC, 200 hPa影响系统中尺度特征明显, 大气层结是对流不稳定的, 且邻近上游对流层低层出现的中尺度强下沉运动为不稳定能量的释放提供了触发机制; 而小降水MCC, 大气层结是弱对流不稳定的; 大降水MCC的触发机制不同于小降水MCC的触发机制; 降水强度与云顶红外亮温TBB最大值之间关系不明显, 而与云团北边界TBB梯度有很大关系; 在200 hPa等压面上, 大降水MCC有来自青藏高原的高值湿位涡舌伸向MCC发生区, 并与位于川中的中尺度切变线耦合; 而小降水MCC, 在MCC发生区西北方只看到有伸向西南方向的高值湿位涡扰动; 在300~200 hPa等压面上, 大降水MCC负螺旋度值远大于小降水MCC负螺旋度值。
  • 树轮记录的伊犁地区近354年帕尔默干旱指数变化
  • 陈峰;袁玉江*;魏文寿;喻树龙;赵勇;范子昂;李杨;张瑞波;张同文;尚华明
  • 2011 Vol. 30 (2): 355-362. 
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  • 利用伊犁两个采样点的雪岭云杉树轮样本, 采用X-Ray树轮密度分析方法, 提取出7种树轮宽度和密度参数, 建立了7种树轮参数的年表, 并以其为基础进行气候序列的重建。通过相关分析发现1~8月的帕尔默干旱指数(PDSI)与树轮晚材宽度年表具有良好的相关性, 相关系数达到0.66(建模期, 1970-2005年)。利用树轮晚材宽度年表重建了过去354年来1~8月平均PDSI指数的变化, 方差解释量高达48.6%(全时段, 1940-2005年), 且方程稳定。重建的1~8月PDSI指数序列与中亚广大地区PDSI指数的变化趋势比较一致, 具有很强的空间代表性, 而且西风环流对这一地区的干湿变化有重要影响。重建序列经历了6个偏湿阶段和5个偏干阶段。利用多窗谱分析, 发现重建的伊犁地区PDSI指数序列具有64年(99%)\, 10年(95%)\, 8.3年(99%)\, 6.2年(95%)\, 4.3年(95%)\, 3.3年(95%)和2.1年(95%)的准周期变化。
  • 西北地区近50年气温及降水的时空变化
  • 赵传成;王雁;丁永建;叶柏生;姚淑霞
  • 2011 Vol. 30 (2): 385-390. 
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  • 利用1959-2008年间的实测地面气温和降水资料, 通过计算气候趋势系数和气候倾向率等统计量分析了西北地区气候的时空变化特征。结果表明, 50年来该区气温有明显的上升趋势, 年平均气温以0.32 ℃·(10 a)-1的幅度升高, 全年和四季气温都在上升, 冬季升温最明显, 达0.37 ℃·(10 a)-1, 夏季升温幅度最低, 约0.24 ℃·(10 a)-1。20世纪60年代初气温较高, 60年代后期气温有所下降, 80年代中期显著上升, 90年代以后上升更明显。气温升高程度存在区域差异, 升温幅度最大的地区在青海西北部\, 新疆阿尔泰山地区和内蒙古中部; 增幅最小的地区为青海海南和甘肃西南部。年降水量变化趋势存在显著的区域差异, 西北地区西部和中部降水量呈显著增加趋势, 而东部区域降水呈减少趋势。年降水量增加较显著的地区为新疆塔里木盆地南部、 阿尔泰山和天山、 青海北部和甘肃河西的中东部; 年降水量减少区为青海南部、 甘肃河东(黄河以东)、 宁夏、 陕西及内蒙古西部。
  • 长江中下游两次罕见连阴雨强降水的对比分析和模拟
  • 陈丽芳;陈勇明
  • 2011 Vol. 30 (2): 397-405. 
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  • 利用中尺度数值模式MM5和实况资料, 对比分析了分别发生在2008年秋季和2009年春季长江中下游历史罕见的强连阴雨天气过程\.结果表明, 欧亚地区500 hPa“两槽一脊”型是长江中下游春、 秋季出现强连阴雨过程的典型环流形势。连阴雨过程低空急流异常活跃, 存在风向\, 风速的辐合\.比较该两次过程显示, 2009年春季连阴雨过程低层风速辐合明显, 而2008年秋季则风向辐合明显。两次连阴雨过程都存在宽广而强大的水汽输送带, 其北侧是与之相平行的θse锋区。水汽输送范围越广, 强度越强, θse锋区的强度越强, 越容易在连阴雨过程中产生强对流天气。连阴雨过程的水汽源于孟加拉湾、 南海和西太平洋。该两过程湿层深厚, 中层存在湿中性层结。θse等值线都出现类似于鞍形场的结构, 水汽通量的大值区出现在鞍形场中间部位, 与大降水的发生位置吻合。两次连阴雨过程辐合上升运动明显, 强中心位于600 hPa高度。
  • 无旋转风分量在台风“桑美”急剧增强和急剧减弱过程中的分析和应用
  • 邓涤菲-;周玉淑
  • 2011 Vol. 30 (2): 406-415. 
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  • 利用日本气象厅区域谱模式(RSM)的20 km分辨率再分析资料, 对2006年第8号台风“桑美”在近海急剧增强和登陆后急剧减弱时的高低层辐散\, 辐合特征进行了对比分析\.结果表明, 利用调和—余弦计算方法得到的无旋转风分量较散度场能更明显地反映台风“桑美”在近海急剧增强和登陆后急剧减弱时的风场变化特征。在台风急剧增强过程中, 台风“桑美”的无旋转风分量在850 hPa层上有一个从辐散变为辐合的过程; 而在台风急剧减弱过程中, 高层的无旋转风分量变化不明显, 中低层的辐合层厚度降低, 低层无旋转风分量的辐合大大加强, 辐合最强区从台风外围转移至台风中心, 使得低层辐合大于高层辐散, 并最终导致台风中心逐渐被填塞。对台风“桑美”无旋转风分量变化的分析表明, 无旋转风分量的变化对台风急剧增强和急剧减弱有一定的指示作用。当资料分辨率较高时, 用无旋转风分量的分布来分析台风低层辐合\, 高层辐散的动力结构较以前只用一个标量场(散度)的分析更为清晰, 且分解后的风分量可以直接给出台风中无旋转风和无辐散风分布的结构特点。
  • 气溶胶对冰雹云物理特性影响的数值模拟研究
  • 杨慧玲;肖辉;洪延超
  • 2011 Vol. 30 (2): 445-460. 
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  • 利用RAMS(Regional Atmospheric Modeling System)数值模式, 研究了气溶胶数浓度的改变对半干旱地区春季出现的一次较大范围的降雹天气云微物理特性和降水过程的影响, 模拟结果表明: (1)气溶胶对云中液态含水量垂直分布影响明显。气溶胶浓度改变使云中水成物的空间分布发生调整。(2)清洁大气环境的冰雹云中的冰雹形成主要是通过过冷雨水冻结, 污染云中冰雹的形成主要来源于过冷雨水冻结和霰撞冻过冷云水的转换, 而严重污染的云中冰雹则主要是通过霰撞冻过冷云水形成的。(3)气溶胶浓度增加时, 地面累积降水量减少。(4)在污染云中冰相降水量最大, 冰相降水对总降水的贡献随着污染加重而增加。(5)清洁云和污染云中降雹对冰相总降水的贡献起主要作用, 而严重污染云中霰和雹对冰相总降水的贡献相当。(6)污染云中上升气流速度最大, 但并不是气溶胶浓度越大, 上升气流速度越大。
  • FY-3A/VIRR反演云微物理特征及与TERRA/MODIS反演结果的比较
  • 刘贵华;余兴*;师春香;戴进
  • 2011 Vol. 30 (2): 461-470. 
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  • 利用FY-3A/VIRR多光谱资料反演了云微物理参数, 针对2009年4月18日和5月21日两个个例, 选取深厚积云、 高、 中、 低云作为分析对象, 并与TERRA/MODIS反演结果进行了比较, 分析了FY-3A的可靠性和稳定性\.结果表明: (1)FY-3A反演的云微物理参数形成的可视化RGB合成图, 色彩层次较为丰富, 与TERRA RGB合成图的云外形特征基本一致, 可以定性地应用于云降水特征分析。(2)与TERRA相比, FY-3A可见光反射率偏低5%, 云顶平均温度偏低1~5 ℃, 变化范围减小, 4、 5月个例反映的偏低程度稳定, 基本可以用于定量分析。(3)FY-3A对粒子有效半径(Re)反演的问题较多, 一是同一顶高Re的分布层次少, 反映的粒子大小不充分; 二是Re小值端偏大明显, 有时甚至达8 μm(5~13 μm); 三是Re大值端有时偏大, 有时偏小; 四是5月个例比4月的偏差增大。因此, 在用FY-3A反演的Re定量分析时, 容易造成部分特征不明显, 甚至丢失。
  • 济南地区超级单体强度和流场结构分析
  • 刁秀广;杨传凤;李静;高慧君;孙殿光;朱君鉴
  • 2011 Vol. 30 (2): 489-497. 
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  • 利用济南多普勒雷达资料, 对54个超级单体风暴的最大反射率因子(DBZM)、 单体顶高(TOP)、 最大反射率因子高度(HT)和基于单体的垂直积分液态含水量(C-VIL)等参数及中气旋的底部、 顶部、 最大切变等参数进行了统计分析。结果表明, 孤立类超级单体DBZM、 C-VIL、 HT、 TOP分别比镶嵌类的高出4 dBz、 14.8 kg·m-2、 1 km和1.3 km。连续5个体扫出现中气旋的孤立类超级单体与镶嵌类超级单体风暴参数相比, 前者明显高于后者, 差值分别为5 dBz、 20 kg·m-2、 1.7 km和2.2 km。中气旋形成于中空, 之后底部逐渐下传, 厚度也随着增厚, 后期底部抬高, 厚度变薄。镶嵌类超级单体的中气旋底部和顶部明显低于孤立类。中气旋参数的差异性决定了超级单体风暴结构和天气现象的不同, 中气旋持续时间越长, 厚度越厚, 对风暴长时间维持越有利, 极易造成极端性强灾害天气。两类在气流结构上也明显不同, 孤立类主要是中层入流绕到风暴右后部而产生地面大风天气, 镶嵌类主要是后部下沉气流与下传的中气旋环流叠加而产生地面瞬时大风。
  • 人工触发闪电中的M分量特征
  • 赵阳;郄秀书;陈明理;孔祥贞;张广庶;张彤;张廷龙;冯桂力
  • 2011 Vol. 30 (2): 508-517. 
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  • 利用2005-2008年期间在山东开展的人工触发闪电试验中所观测到的通道底部电流\, 不同距离垂直电场及高速摄像光学资料, 对人工触发闪电10次回击之后的33次M分量电流波形进行了分析\.结果表明, 典型的M分量电流波形具有较对称的结构特征, 峰值电流的几何平均值为743 A(标准偏差为0.55); 波形10%~90%上升时间的几何平均值为241 μs(标准偏差为0.46); M分量的半峰值宽度的几何平均值为318 μs(标准偏差为0.36); M分量持续时间的几何平均值为1.1 ms(标准偏差为0\^24)。人工触发闪电的回击与其后发生的M分量相比, 波形明显偏窄, M分量的幅值明显小于回击。对M分量参数之间的相关性分析表明, M分量的上升时间、 半峰值宽度和持续时间3个参数之间具有很好的相关性, 上升时间与半峰值宽度和持续时间的相关系数分别为0.84和0.73; 持续时间和半峰值宽度的相关系数为0.7。M分量的峰值电流与半峰值宽度、 上升时间和持续时间之间具有负相关性, 相关系数分别为-0.47, -0.45和-0.37。
  • 闪电多参量高速大容量实时数据采集、显示和分析系统
  • 曹冬杰-;田立言;肖瑾;杨静;王俊芳;王东方
  • 2011 Vol. 30 (2): 518-524. 
  • 摘要 ( ) PDF (784KB) ( )
  • 阐述了如何提高系统数据记录与波形显示速度, 快速捕捉闪电快\, 慢电场、 磁场或人工引发闪电的回击电流等参量的亚微秒变化, 以实现对闪电多参量数据的高速大容量实时采集、 显示和分析。基于NI公司的PCI-5105数据采集卡, 采用Labview 8.5图形化编程软件在Windows XP平台上开发研制了闪电多参量高速大容量实时数据采集、 显示和分析系统, 并应用于闪电观测试验。该系统最大采样率可达60 MS·s-1, 可8通道同时采集。程序设计采用多线程编程技术, 文件记录格式采用TDMS格式。将该系统应用于快\, 慢电场多站定位观测, 增加了高精度GPS同步时钟授时装置后, 各子站记录的信号触发时间精度可达到50 ns。2008年和2009年夏季分别在北京、 西藏羊八井地区和东北大兴安岭地区开展了野外观测试验, 获得了大量的快\, 慢电场观测资料。观测试验采用快\, 慢天线闪电电场变化仪对该系统进行了测试, 采样的时间长度达到1 s, 能够完整地记录一次闪电过程, 动态捕捉闪电引起的时域电场变化的精细特征。
  • 唐古拉地区高寒草甸生态系统CO2通量特征研究
  • 赵拥华;赵林;杜二计;刘广岳;岳广阳
  • 2011 Vol. 30 (2): 525-531. 
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  • 采用涡动相关法对青藏高原唐古拉地区高寒草甸生态系统在2007年CO2通量及活动层水热动态进行了连续观测。结果表明, 各月CO2通量日变化均呈单峰型, 日通量峰值一般出现在中午, 最大排放峰值出现在5月, 为0.29 g·m-2·h-1; 最大吸收峰值出现在8月, 为-0.25 g·m-2·h-1, 除7月和8月CO2通量日变化表现出吸收特征外, 其余各月均表现为排放特征。与青藏高原连续多年冻土周边地区相比, 唐古拉地区CO2通量日变化峰值明显偏小。CO2通量季节变化呈双峰型, 表现为春\, 秋季强排放、 夏季弱吸收和冬季弱排放。5月为CO2通量全年最大排放月, 排放量为132.4 g·m-2; 8月为CO2通量全年最大吸收月, 吸收量为-37.7 g·m-2。春\, 秋季, CO2通量与5 cm土壤温度和未冻水含量变化呈显著的正相关关系, 而夏季与5 cm土壤温度变化呈显著的负相关关系, CO2通量对光合有效辐射变化基本没有响应。