高原气象

第32卷 第6期 2013-12-28   

论文

  • 近13年青藏高原切变线活动及其对中国降水影响的若干统计
  • 郁淑华;高文良;彭骏
  • 2013 Vol. 32 (6): 1527-1537.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2012.00149.
  • 摘要 ( ) PDF (2420KB) ( )
  • 利用1998—2010年逐日08:00、 20:00(北京时)500 hPa高空图、 日雨量和青藏高原(下称高原)低涡切变线年鉴, 分别对近13年冬、 夏半年高原切变线的活动情况及其对中国降水的影响进行了天气诊断和统计分析。结果表明, 冬、 夏半年高原切变线是以横切变线为主, 且以东部切变线占绝大多数。冬半年高原切变线主要出现在 3、 4月, 4月有五分之一能移出高原; 夏半年高原切变线主要出现在5-9月, 8-9月有五分之一能移出高原。冬半年, 24 h以上活动时间的高原横切变线与12 h以上活动时间的竖切变线可造成高原中雪天气。夏半年, 高原切变线随着活动时间的增长, 影响高原和中国其他地区的降水范围和强度在增大, 24 h以上活动时间的高原竖切变线可造成高原暴雨及其周边地区出现小雨以上的降水; 还有一半以上年份, 每年有1次可影响到中国中部并产生中雨到大暴雨。48 h以上活动时间的高原横切变线在高原上可造成暴雨以上的降水, 甘肃、 四川盆地中雨以上的降水; 绝大多数年份每年有1~3次移出高原的横切变线, 可影响到中国西南部、 中部产生暴雨以上的降水, 有的可影响到华东、 华南及华北产生暴雨或大暴雨。
  • 青藏高原东侧一次低涡暴雨过程地形影响的数值试验
  • 何光碧;屠妮妮;张利红;陈功
  • 2013 Vol. 32 (6): 1546-1556.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2012.00150.
  • 摘要 ( ) PDF (6923KB) ( )
  • 由于模式地形与实际地形存在不同程度偏差, 而地形对降水有着重要作用, 利用WRFV3.1模式, 引入气象站海拔改变模式局地地形方法,  针对2008年7月20-22日四川盆地一次强降水过程, 分析了地形对数值模式预报效果的影响。结果表明, 模式中引入更真实地形使得降水强度增大、 强降水中心位置和发生时间有所改善, 对流层中低层上升运动和气旋切变显著增加, 低涡位置有所改善, 由此带来更强的降水和落区改善; 改变单点地形高度后, 其上空气象要素较周边地区都有所变化, 随着模式地形高度的改变其幅度不断增加, 气象要素变化也更为显著; 引入更真实地形使得降水中心增湿、 增温和降低高度特征非常明显, 气象要素的变化有利于地形改变后低值系统的加强和降水强度的增强。单点地形高度改变可引起初始时刻局地气象要素的微小偏差, 但随着积分时间增长, 偏差则进一步加大。在保证模式积分稳定的前提下, 提出了通过一些关键点引入实际地形高度, 从而改进模式的预报效果, 特别是降水预报效果的一种地形处理思路。
  • 近60年青藏高原地区地面感热通量的时空演变特征
  • 王学佳-;杨梅学;万国宁
  • 2013 Vol. 32 (6): 1557-1567.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2012.00151
  • 摘要 ( ) PDF (6685KB) ( )
  • 利用NCEP/NCAR地面感热通量再分析格点资料, 分析了1951-2010年青藏高原(下称高原)地区地面感热通量的基本气候特征、 年际与年代际变化及其空间分布, 采用滑动t检验和小波分析研究了高原年平均感热通量变化的突变特征, 并分析了影响高原感热变化的因素以及探讨了高原感热的变化对东亚、 南亚夏季风的影响。结果表明, 就全年平均而言, 高原感热通量大部分地区为正值, 说明高原为热源; 冬季是全年感热通量最小的季节, 为负值; 其余季节感热均为正值, 即由地面向大气输送感热。近60年高原的感热通量出现了不同程度的减少, 春、 夏季呈现出不显著的下降趋势, 秋、 冬季和年平均感热通量的下降趋势比较显著, 分别为0.94, 0.50和0.49 W·m-2·(10a)-1。感热线性趋势的空间分布具有季节性和区域性差异。由于1969年前后的突变, 导致高原感热在1970-1981年的下降趋势显著。高原感热的变化与气温呈负相关, 与风速和地温呈正相关, 与降水的关系不明显。年际尺度上, 春季、 年平均高原感热的减弱(增强)区域和东亚、 南亚夏季风指数有很好的正(负)相关, 其显著变化可能会在某种程度上影响东亚、 南亚夏季风。
  • 珠穆朗玛峰地区若干气象要素的垂直特征
  • 郭建平;薛红喜;马兆岩;邓敏君;王鹏祥;除多
  • 2013 Vol. 32 (6): 1568-1579.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2012.00152.
  • 摘要 ( ) PDF (9173KB) ( )
  • 利用2007年珠穆朗玛峰(珠峰)北侧地区定日站一日两次的实测探空资料, 分析了珠峰地区的气温、 湿度、 风速、 风向在垂直方向上的结构特征, 分析了逐日和空间尺度(20 m垂直分辨率)上的平均变化特征并解释了其可能原因。同时, 根据对流层顶的定义计算了不同对流层顶出现的高度。结果表明, 在垂直方向上, 气温常在18 km高度的时候降到最低。珠峰地区夏季风速小、 风向以东南风为主, 而在其他季节风速偏大、 风向以西风为主。相对湿度在低海拔的地方全年均存在逆湿现象, 水汽混合比值高值中心也出现在夏季近地面到8 km范围, 这与该地区降水高值中心时空高度相吻合。第一对流层顶全年可见, 夏季以单对流层顶为主, 冬季以多对流层顶结构居多。第一和第二对流层顶的高度均与该对流层顶的温度成反比, 而第三对流层顶几乎不随高度变化, 因此, 推断该稳定层结为平流层大气。这些发现为深入理解该地区对流层和平流层物质、 能量交换以及区域气候变化提供了重要参考数据。
  • 高原低涡客观识别方法及其初步应用
  • 林志强;周振波;假拉
  • 2013 Vol. 32 (6): 1580-1588.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2012.00153
  • 摘要 ( ) PDF (2403KB) ( )
  • 利用2009年NCEP/NCAR再分析资料讨论了再分析资料在分析青藏高原(下称高原)低涡识别中的应用, 利用天气学和计算几何学知识, 根据高度场和风场资料定义了闭合低涡、 面积、 连续、 区域、 垂直结构及气旋性旋转等高原低涡的识别标准, 讨论了高原低涡的客观识别方法; 利用低涡中心位势高度值与环境高度场平均高度值定义了新的高原低涡强度指数; 利用最大移动距离判定和最小环境气流—低涡移动矢量差相结合的连接高原低涡连续移动路径。结果共识别出53个低涡, 对低涡的源地、 季节差异、 强度、 持续时间和路径进行了分析; 对客观识别结果与2009年高原低涡年鉴进行了对比, 除了环流转换季节4月和10月外, 两者的低涡个数较为一致; 客观识别结果的低涡生成位置较年鉴结果偏西, 低涡活动路径更为细致。该识别方法可以实现客观、 定量地分析高原低涡的活动特征; 与以往高原低涡天气图的分析方法相比, 客观识别方法可以减轻分析高原低涡的工作量。
  • JICA综合观测与卫星数据在高原地区三维云和水汽场构建中的应用
  • 刘瑞霞;徐祥德;刘玉洁
  • 2013 Vol. 32 (6): 1589-1596.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2012.00154
  • 摘要 ( ) PDF (5364KB) ( )
  • 了解青藏高原(下称高原)云和水汽的时空变化, 尤其是三维空间分布和变化, 对于进一步认识高原复杂的气候系统以及对高原下游乃至全球气候诊断和模拟均具有重要意义。借助美国国家海洋和大气管理局(NOAA)发展的局地分析和预报系统(LAPS), 通过将日本国际协力机构(JICA)高原大气科学试验获取的地面、 探空和全球定位系统(GPS)水汽综合观测数据以及中国FY-2C静止气象卫星数据进行融合分析, 构建了高原地区高分辨率的三维云场和水汽场, 为高原云、 水汽及高原气候的研究提供了数据基础。通过分析JICA综合观测数据和卫星数据在三维云场和水汽场构建中所起的作用, 得到高原综合观测数据对构造大气底部客观云量场起主要作用, 卫星资料为大气高层云量分布的信息获取做主要贡献。通过将融合获得的云量空间分布与卫星云图实况进行对比, 证明了在高原三维云量场构建中, 高原综合地面观测数据和卫星资料均非常重要。另外, 将JICA高原观测GPS总水汽数据融合进入LAPS水汽分析模块, 并将融合GPS总水汽数据前后获得的三维水汽场进行了对比, 表明高原综合观测GPS总水汽数据对构建高原三维水汽场产生了修正作用。
  • 云南极端干旱年春季异常环流形势的对比分析
  • 郑建萌;张万诚;万云霞;段旭
  • 2013 Vol. 32 (6): 1665-1672.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2012.00143
  • 摘要 ( ) PDF (4293KB) ( )
  • 利用1961-2010年NCEP/NCAR全球逐月资料, 对云南4次极端干旱年春季(3-4月)的大气环流特征与多雨年春季的大气环流特征进行了合成对比分析。结果表明, 云南极端干旱年春季与多雨年春季的大气环流特征有明显的差异。干旱年, 500 hPa高度距平场上欧洲、 亚洲以40°N为界北负南正, 南支槽偏弱, 地面西伯利亚高压偏弱; 700 hPa中纬度为西风距平, 西风带偏强\, 气流平直, 以纬向环流为主, 低纬地区孟加拉湾、 中南半岛有异常反气旋环流, 整个对流层为下沉运动。降水偏多年, 500 hPa高度距平场上欧亚中高纬西低东高, 亚洲以38°N为界北正南负, 南支槽偏强, 地面西伯利亚高压偏强; 中纬度为东风距平, 西风带偏弱, 环流经向度较大, 低纬地区中南半岛北部到云南为异常气旋环流, 对流层中低层为上升运动。水汽通量的多年平均表明, 影响云南的水汽是南支西风水汽输送带和西太平洋副热带高压外围的水汽输送带在云南上空交汇。干旱年, 两支水汽输送带上的水汽通量辐合弱, 云南上空水汽含量减少; 降水偏多年, 两支水汽输送带上的水汽通量辐合强, 特别是西太平洋副热带高压外围的水汽输送带辐合强, 云南上空水汽含量增加。干旱年, 中高纬的冷空气难以影响到云南, 低纬下沉气流和水汽通量辐合弱, 使云南产生降水的动力条件和水汽条件均不足; 而多雨年则相反, 产生降水的动力条件和水汽条件均有利。同期AO指数与云南春季气温呈负相关, 与降水呈正相关\.AO为负位相时云南高温少雨, 易出现春旱, 有利于极端干旱的发生。
  • 近46年西南地区晴天日照时数变化特征及其原因初探
  • 符传博-;丹利;吴涧;杨富强;;郭俊-
  • 2013 Vol. 32 (6): 1729-1738.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2012.00162
  • 摘要 ( ) PDF (5033KB) ( )

  • 利用1960-2005年西南地区93个气象站晴天日照时数资料, 对西南地区晴天日照时数的时空分布特征进行分析。结果表明: (1)西南地区晴天日照时数呈现盆地地区低\, 中部山区高的分布, 夏季高于冬季, 冬季盆地最低值可降到5 h·d-1以下。(2)近46年晴天日照时数呈现阶段性的下降趋势, 其中年平均、 夏季和冬季的趋势系数分别为-0.82, -0.86和-0.79, 均通过了0.001的显著性水平检验。(3)西南地区大\, 中\, 小城市晴天日照时数的变化特征与整个地区的平均结果基本一致, 而且大城市晴天日照时数下降幅度比中小城市要大, 年平均日照时数的回归系数分别为-0.25, -0.19和-0.08 h·d-1·(10a)-1。(4)西南地区大城市散射辐射与晴天日照时数有较好的对应关系, 年平均、 夏季和冬季的相关系数分别为-0.726, -0.818和-0.555, 均通过了0.001的显著性水平检验。(5)西南地区年平均气溶胶指数呈现盆地地区高\, 四周低的分布特征, 这与晴天日照时数的分布基本一致, 而且气溶胶指数在过去27年来主要呈现一个逐年上升的变化趋势, 与同期晴天日照时数基本一致。(6)晴天日照时数与同期西南地区GDP存在一定的相关性。
  • 山西一次大暴雨过程云图及环境场的特征分析
  • 赵桂香|赵建峰|杨东|彭爱国|张朝明
  • 2013 Vol. 32 (6): 1747-1757.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2012.00163
  • 摘要 ( ) PDF (5060KB) ( )
  • 利用卫星资料、 自动站资料、 L波段探空秒数据和常规探测资料, 对2011年7月2-3日发生在山西中南部的一次大暴雨过程的云图及环境场特征进行了分析。结果表明:  (1)此次大暴雨过程发生在500 hPa两槽一脊、 副热带高压稳定, 200 hPa反气旋的大尺度环流背景下; 高能高湿、 高层辐散\, 低层辐合以及较强的上升运动是云团初生的基本环境场特征, 但其动热力结构和强度的差异以及中尺度环境的不同, 决定了云团后期的发展; 4个区域的大暴雨是由不同性质的云团造成的, 其降水性质和特征差异明显。(2)L波段探空秒数据分析显示, 云系分层现象消失, 云顶高度降低, 湿层厚度加大, 凝结高度降低, 0℃层降低, 逆温层消失, 均有可能是 MCC形成的先兆信息。(3)此次大暴雨过程中, 低空急流变窄、 急流分支消失, 同时高空西北风急流减弱、 低层偏北风加强, 干冷空气下传,  大气不稳定度增大; 地面锋面南侧暖区里, 水汽的突然增大和气压的持续增强, 均有可能是MCC发展的重要信号。(4)低层比湿和南北风分量诊断分析表明,  MCC是在湿度锋的强迫抬升下, 由于干冷空气的侵入而在湿中心附近生成的对流云团发展加强而成的。
  • 西宁地区污染气象条件的数值模拟研究
  • 马明亮;申红艳;张加昆;魏鸿业;孔维强
  • 2013 Vol. 32 (6): 1765-1773.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2012.00145
  • 摘要 ( ) PDF (8652KB) ( )
  • 采用非稳态三维拉格朗日烟团输送模式(CALPUFF)对西宁地区的污染气象条件和扩散规律进行了数值模拟。结果表明, CALPUFF模式能较好地模拟出西宁市环境空气的污染程度及其变化趋势, 数值模拟结果和监测结果有较好的一致性; 西宁市高浓度污染日多出现在10月-次年3月; 出现高浓度污染时, 受地形影响, 北川河谷和湟水河谷地区风速较小, 不利于污染物的扩散; 在典型气象条件下, 受风场影响, 污染物在北川河谷和湟水河谷中不利于扩散, 加之450 m高空内出现逆温层结或温度随高度变化不明显, 混合层高度较低, 也不利于污染物在垂直方向的扩散, 造成污染物在西宁河谷地带堆积和滞留; 西宁地区在春、 秋、 冬三季污染物浓度的分布与两条河谷走向基本一致, 呈“十”字形分布, 而夏季污染物PM10和NO2主要分布于市区以西和北川河谷地区, SO2只分布于湟水河谷偏西地区, 模拟的市区污染物季节内平均浓度依次为冬季>秋季>春季>夏季。
  • 重庆市城市高温变化特征分析及对策初探
  • 何泽能;左雄;白莹莹;杨世琦
  • 2013 Vol. 32 (6): 1803-1811.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2012.00167
  • 摘要 ( ) PDF (2617KB) ( )
  • 利用1951-2011年重庆市主城区沙坪坝气象站气温资料, 分析了重庆市61年的城市高温变化特征, 并对其影响因素和缓解措施进行了探讨。结果表明, 61年间重庆市主城区年平均气温经历了相对偏暖期、 相对偏冷期和相对偏暖期三个变化阶段, 其变化趋势为先降低、 后升高, 总趋势已转变为增暖, 倾向率达0.8℃·(100a)-1; 气温的变暖趋势在年平均最低气温上表现最明显, 倾向率达1\^4℃·(100a)-1。重庆市主城区近年来夏季平均气温的增暖趋势不明显, 与年平均气温相比具有一定的滞后性。高温日数经历了低—高相间的变化过程, 近年来其变化趋势逐步与全球变暖趋势步调相一致。重庆市城市高温具有高温日数多、 年际变化大、 持续时间长、 每年首次出现时间早、 高温出现时间跨度大、 高温日集中等特点。重庆市城市高温由所处的地理环境和区域气候背景决定, 受全球变暖大背景的影响, 因城市热岛效应而加重。缓解城市高温的措施主要有: 加强城市规划促进自然通风, 保护利用河谷风和山谷风; 重视城市绿化, 增加水域面积; 控制人口密度及大气污染, 减少人为热释放; 开展雨雾喷淋降温, 调节城市小气候等。