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• 2015 Vol. 34 (3): 0-0. 
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论文

• 西北干旱区夏季强干、湿事件降水环流及水汽输送的再分析
• 蔡英;宋敏红;钱正安;吴统文;栾晨
• 2015 Vol. 34 (3): 597-610.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00049
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• 为深入分析西北内陆干旱区夏季降水的主要水汽源地及其输送通道, 首先, 梳理和评述了过去50年西北干旱区水汽输送的研究进展和问题; 接着, 利用国家气象局信息中心近50年的实测降水及NCEP/NCAR再分析资料等, 挑选更多有代表性的强干、 湿日(月)事件, 再进行环流和水汽输送的对比分析.主要结论如下: (1) 过去西北干旱区各地的干、 湿环流研究共识多, 进展快; 而水汽输送分析依旧众说纷纭.(2) 过去的水汽输送分析联系降水环流不够; 针对西北干旱区降水特点不够; 还应加进数值模拟等分析手段.(3) 在本文诊断分析和先前数值模拟基础上, 指出西北内陆旱区夏季降水的主要水汽源地在东南沿海一带, 它借助西行台风、 西伸了的西太平洋副热带高压及柴达木低压等多个天气系统和西太平洋副热带高压西南侧东南风急流、 西侧南风低空急流及河西偏东风等三支气流的次第密切配合, 首先, 水汽被输送到四川盆地; 接着, 被北输到西北区东部; 继而, 再被接力西输到河西走廊及南疆盆地东部.谓之“三支气流+两个中转站的三棒接力”式水汽输送模型.它是夏季输向西北内陆旱区的主要水汽输送通道.

• 中国持续性暴雨特征及青藏高原热源的影响
• 施晓晖;温敏
• 2015 Vol. 34 (3): 611-620.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00039
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• 利用气象站点逐日降水资料研究了中国1961-2011年5-10月持续性暴雨事件发生次数的空间分布、 时间变化及其季节演变特征, 分析了持续性暴雨事件异常的环流形势, 并讨论了青藏高原大气热源的可能影响.结果表明, 中国5-10月持续性暴雨事件的发生地主要集中在中国东部地区, 逐年发生次数具有明显的年际波动和年代际变化, 且其季节内的变化与东亚夏季风的季节演变进程联系密切.通过对比和相关分析还表明, 青藏高原前期的大气热源偏弱(强), 将导致东亚夏季风偏弱(强), 西南水汽输送亦偏弱(强), 水汽聚集在中国南(北)方地区, 最终使得夏季中国的持续性暴雨事件偏多(少), 初步揭示了青藏高原大气热源对中国持续性暴雨事件的可能影响.

• 青藏高原和四川盆地夏季降水云物理特性差异
• 陈玲;周筠珺
• 2015 Vol. 34 (3): 621-632.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00036
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• 利用20082010年7、 8月的CloudSat资料, 统计分析了青藏高原(下称高原)、 四川盆地及其过渡区域夏季降水云的宏微观物理特性和差异, 并结合FY-2D的TBB和台站降水资料进行个例分析, 深入探讨研究区域云物理特性的差异及其导致的降水差异.结果表明: (1)云宏观特性差异: 在7、 8月, 高原降水云以Cu和Ci主, 低云所占比例大于中云和高云, 过渡区和四川盆地降水云主要为Ns和Ci, 与四川盆地相比较, 高原云底高、 云顶低, 云的厚度薄, 对流较浅薄时便可降水.(2)云微观物理特性差异: 高原降水云以冰云为主, 混合相云次之, 水云最少, 四川盆地混合相云降水比例最大.统计时段多为云发展初期, 高原已有比四川盆地和过渡区云中的冰相粒子有效半径大、 谱宽较宽的趋势, 而数浓度相近, 利于冷云过程的发展, 四川盆地冷云降水过程启动较慢.

• NAO对青藏高原中东部夏季降水双极振荡模态影响的时间尺度厘定
• 刘焕才;李曼;石培宏;刘力;孙建勇
• 2015 Vol. 34 (3): 633-641.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00031
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• 通过对1961-2010年青藏高原中东部66个台站夏季降水的EOF分析, 进一步证实在现代气候背景下南北双极振荡模态是夏季青藏高原最主要的降水空间结构, 并表现出较强的稳定性, 相关分析表明该模态与夏季北大西洋涛动(NAO)存在稳定密切的联系.集合经验模态分解(EEMD)能够根据NAO和青藏高原降水双极振荡模态时间系数序列自身的特点而把原序列中不同时间尺度的信息分离出来, 夏季NAO与青藏高原降水双极振荡模态之间最显著的联系主要发生在以准3~4年为周期的年际信号里, 因此, 以NAO为主的北大西洋大气活动(而非该地区的海温变化)可能是驱动青藏高原夏季降水南北双极振荡模态形成的最主要原因之一.

• 植被根系对青藏高原中部土壤水热过程影响的模拟
• 李凯;高艳红;Chen Fei;许建伟;蒋盈沙;肖林鸿;李瑞青;潘永洁
• 2015 Vol. 34 (3): 642-652.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00035
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• 针对青藏高原中部高寒草甸表层植被根系密集、 土壤有机质含量较高的特征, 利用陆面模式Noah-MP对1998年5-9月安多站水热过程进行模拟, 初步评估了对土壤温度影响较大的物理过程, 对比分析了土壤垂直分层、 有机质和根系对土壤水热、 地表能量模拟的影响.结果表明: Noah-MP模式中地表热交换、 辐射传输等6个物理过程对土壤温度的影响较大; 考虑垂直分层和有机质影响后, 模式对土壤含水量的模拟有所改善, 但浅层仍存在较大干偏差; 加入根系的影响后, 浅层土壤含水量的平均偏差显著减小, 由原来的-0.094 m³·m^-3减少到-0.016 m³·m^-3, 浅层土壤温度在模拟后期偏冷, 但在深层有一定改善; 同时地表感热通量和潜热通量也有明显改善, 平均偏差分别由原来的24.3 W·m^-2、 -22.5 W·m^-2减小到5.9 W·m^-2、 1.2 W·m^-2.

• 多套土壤温湿度资料在青藏高原的适用性
• 刘川;余晔;解晋;周欣;李江林;葛骏
• 2015 Vol. 34 (3): 653-665.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00034
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• 利用青藏高原中部和东部土壤温度和湿度观测资料, 通过计算两套再分析资料(ERA-Interim和CFSR)和六套陆面模式资料(ERA/land、 MERRA/land、 GLDAS-NOAH、 GLDAS-CLM、 GLDAS-MOSAIC和GLDAS-VIC)分别与观测资料之间的平均偏差、 偏差标准差、 相关系数、 标准差比等统计参数, 结合Brunke排名法, 综合评估了再分析资料和陆面模式资料中土壤温湿度数据在青藏高原的适用性.结果表明: 对于土壤温度, CFSR与观测值最接近, 其次是MERRA/land和GLDAS-CLM, 而ERA-Interim和ERA/land与观测值相差较大; 除GLDAS-CLM土壤温度比观测值偏高外, 其他资料土壤温度在大部分站点比观测值偏低, 其中ERA-Interim和ERA/land土壤温度比观测值偏低较多, 部分站点平均偏差超过-20℃.对于非冻结期(5-10月)土壤湿度, GLDAS-CLM与观测值最接近, 其次是GLDAS-NOAH或ERA-Interim; 与观测值相比, CFSR、 ERA-Interim和ERA/land的土壤湿度偏湿, 平均偏差大部分在0.05~0.20 m³·m^-3之间, 而GLDAS-NOAH、 GLDAS-CLM和GLDAS-MOSAIC的土壤湿度偏干.

• ERA-Interim地表温度资料在青藏高原多年冻土区的适用性
• 秦艳慧;吴通华;李韧;谢昌卫;乔永平;陈浩;邹德富;张乐乐
• 2015 Vol. 34 (3): 666-675.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00151
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• 地表温度综合反映了大气和地表植被、 土壤等局地因素相互作用的能量交换状况, 是许多冻土分布模型和寒区陆面过程模式的上边界条件, 对多年冻土分布和活动层厚度估算具有重要意义.为了检验ERA-Interim再分析地表温度资料在青藏高原(下称高原)多年冻土区的适用性, 综合比较了2011年1月1日至2012年12月31日期间高原不同类型多年冻土区3个综合观测场的观测地表温度和ERA-Interim再分析资料之间的偏差、 均方差、 相关系数、 解释方差、 均方根误差和平均绝对误差.结果表明, ERA-Interim再分析资料能较好地再现高原多年冻土区3个综合观测场地表温度的基本特征, 并能较好地描述高原地表温度的季节变化.但ERA-Interim再分析年平均地表温度比观测值偏低, 西大滩、 五道梁和唐古拉站依次偏低1.7, 1.0和0.9℃; 地表温度的再分析值和观测值之间的相关系数和解释方差都较高, 均方差也相近.ERA-Interim再分析地表温度资料对观测站点相对稀少且空间分布不均匀的高原多年冻土区具有较好的适用性, 可以作为地表温度的有效代用资料.

• 青藏高原那曲地区冻融过程的数值模拟研究
• 刘火霖;胡泽勇;杨耀先;王愚;孙根厚;黄蓉
• 2015 Vol. 34 (3): 676-683.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00021
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• 利用中国科学院那曲高寒气候环境观测研究站冻融期(2013年3月1日至6月1日)的气象和土壤观测资料, 通过陆面模式CoLM对那曲地区土壤冻融过程进行了数值模拟.模拟结果表明, CoLM模式对土壤温度、 感热通量和潜热通量的模拟与观测较吻合, 但对土壤湿度的模拟偏差较大, 而模式冻融参数化方案的不足是造成这一较大偏差的主要原因.根据热力学平衡下土壤水势与温度之间的关系以及Clapp-Hornberger经验公式对冻融参数化方案进行了优化, 优化冻融参数化方案后, 模式能够更真实地模拟出土壤冻融过程特征, 尤其是对土壤湿度偏低的现象改进较大.

• 南支槽的客观识别方法及其气候特征
• 林志强
• 2015 Vol. 34 (3): 684-689.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00016
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• 基于槽的客观识别方法, 提出南支槽强度定义, 利用NCEP/NCAR再分析资料500 hPa高度场识别了19532012年冬半年逐日南支槽分布, 利用线性趋势、 Mann-Kendall突变检测和小波分析等分析了近60年南支槽的气候及其变化特征.结果表明: 南支槽年平均活动频次为46.4次, 活动最频繁区位于青藏高原中部南侧(90°E-92.5°E), 强度自西向东减弱; 1月和5月的活动频次最高, 1月和2月的强度最大; 近60年南支槽活动频次有增加趋势, 每年平均增加0.12次, 在1960年前后发生突变, 之前年平均为39.8次, 之后年平均为47.5次; 最显著周期为7年.对南支槽不同位置的整层水汽输送通量合成分析表明, 南支槽前为水汽输送异常大值区, 该水汽输送大值区随南支槽东移而东移.

• 热带印度洋海温与西北地区东部降水关系研究
• 杨建玲;李艳春;穆建华;王素艳;王敏;田磊
• 2015 Vol. 34 (3): 690-699.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00010
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• 利用西北地区东部19612009年99个气象测站逐月降水量资料, 以及Hardley中心逐月海表面温度(SST)资料, 采用最大协方差分析(MCA)、 相关、 回归等统计方法, 考虑扣除ENSO(El Nio-Southern Oscillation)影响后, 分析了西北地区东部降水量和热带印度洋SST之间年际、 年代际变化关系.结果表明: 前期冬、 春季持续异常的热带印度洋海盆模与西北地区东部5月降水异常主模态存在显著正相关关系, 通常超前1~2个季节的暖(冷)海盆模对应5月西北地区东部降水偏多(少), 并且这种显著关系存在年代际差异, 20世纪70年代中期之前两者关系不显著, 之后两者关系加强, 通过了0.05显著性水平检验.热带印度洋海盆模对西北地区东部5月降水的影响可能是热带印度洋海盆模“电容器”效应的一种具体体现.

• 印度洋海盆模影响西北东部降水的大气环流分析
• 杨建玲;郑广芬;王素艳;穆建华;王敏;田磊
• 2015 Vol. 34 (3): 700-705.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00011
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• 利用回归统计方法分析了热带印度洋海盆模影响西北地区东部5月降水异常的大气环流异常分布及可能的物理机制.结果表明: 印度洋暖海盆模可以在亚欧地区大气中引起类似“Matsuno-Gill Pattern”的大气响应, 在对流层中上层形成异常波列, 西北地区东部正好位于新疆—巴尔喀什湖负异常中心和东亚地区正异常中心之间, 处在明显西低东高的高度场异常形势下, 这正是西北地区东部5月降水异常偏多的典型环流形势.对应波列分布, 欧亚范围存在3个明显异常气旋、 反气旋, 对流层高层200 hPa华北到西北地区东部为大片气流异常辐散区, 低层850 hPa为气流辐合, 形成异常垂直上升运动, 有利于西北区东部降水异常偏多.因此印度洋海盆模是通过引起遥相关波列, 在西北地区东部上空形成西低东高的异常环流, 从而影响该地区的降水异常.

• RegCM4模式对云南及周边地区干旱化趋势的预估
• 王美丽;高学杰;石英;Giorgi Filippo
• 2015 Vol. 34 (3): 706-713.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00013
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• 利用50 km×50 km水平分辨率区域气候模式RegCM4.0, 嵌套全球气候模式输出结果BCC_CSM1.1, 模拟了新的温室气体排放情景RCP(Representative Concentration Pathway)下21世纪东亚地区的气候变化, 针对模拟结果中云南及周边地区进行分析.对模拟的当代(19862005年)气候进行了检验, 结果表明, 模式能够模拟出该区域平均气温和降水的季节分布, 但气温模拟存在一定冷偏差, 冷季降水模拟偏多.在RCP8.5情景下, 研究区域未来干季(11月至翌年4月)、 湿季(5-10月)气温将逐渐升高, 同时降水量将减少, 干、 湿季气温和降水变化存在一定的空间差异.以连续干旱日数CDD、 降水与蒸发之差(P-E)、 植物根区土壤贮水量RSW 3个指标进行的干旱性分析表明, 全球变暖背景下未来云南及周边地区的干旱化趋势将持续并加重, 其中干季更明显.

• 植被覆盖度算法对中国区域WRF模拟的影响
• 于丽娟;尹承美;何建军;余晔
• 2015 Vol. 34 (3): 714-721.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00041
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• 利用MODIS NDVI资料, 采用线性(GI方法)和非线性(CR方法)两种方法计算中国区域植被覆盖度, 并利用WRF模式模拟了2006年7月中国区域气象场, 对比分析了这两种植被覆盖度算法对WRF模式模拟结果的影响.结果表明, 在半干旱区, 两种方法计算的植被覆盖度差异较大, 在该区域的模拟结果差异明显; 而在干旱区和湿润区两种算法计算的植被覆盖度差异相对较小, 模拟结果差异也相对较小.采用GI方法计算的植被覆盖度, 模拟的中国区域近地面平均气温和最高气温与观测值的偏差较小, 而采用CR方法计算的植被覆盖度, 模拟的最低气温偏差较小, 同时能更准确的模拟夏季高温天气.与GI方法相比, CR方法能更准确的模拟出降水的平均值、 逐日变化和空间分布特征.不同区域两者模拟性能存在一定差异, 总体上采用CR方法得到的植被覆盖度, WRF模式对温度和降水的模拟效果会有所改进.

• 汛期强降水过程与月内低频降水的联系及其可能机制
• 魏晓雯;梁萍;何金海;穆海振
• 2015 Vol. 34 (3): 722-731.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00184
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• 利用19812010年中国753站逐日降水观测资料、 NCEP/NCAR第二套逐日再分析资料及实况天气图等, 选取长江中下游32次大范围持续性强降水过程, 分析了该类强降水过程与月内(10~30天)低频降水的联系, 并重点讨论了形成该类强降水过程的可能机制.结果表明: (1)长江中下游夏季降水具有显著的月内低频振荡周期.大范围持续性强降水过程基本位于降水低频振荡的峰值阶段.(2)梅汛期(6-7月)月内低频降水峰值位相前期, 西太平洋副热带高压(下称西太副高)西伸北进, 高低空急流发展加强.在强降水过程发生期, 高中低层配置出现垂直方向上的最佳耦合; 而台汛期(8-9月)低频降水峰值位相前期, 西太副高东退南撤, 低空急流逐渐南落至长江中下游东南部, 与高空急流相配合, 为强降水过程的发生提供了有利条件.(3)梅汛期东北亚低频位势高度低值区南下, 与中纬太平洋西传的低频波列在长江中下游汇合.同时西太副高发展加强, 造成了长江中下游降水峰值位相南高北低的低频位势高度分布, 有利于强降水过程的发生; 台汛期伴随从热带西太平洋到日本海低频波列的西北向移动, 菲律宾东北部的低频气旋及其北侧低频反气旋的降水峰值位相分别移至长江中下游和东北亚地区, 导致暖湿、 干冷气流在长江流域交汇, 进而造成强降水过程.(4)菲律宾以东洋面低频强对流可作为梅汛期和台汛期强降水过程发生的前期热带信号, 提前低频降水峰值位相10天左右.

• 一次暴雨过程中两个降水阶段的差异分析
• 陈鹏;刘毅;刘德;何军;陈贵川;廖芷仪
• 2015 Vol. 34 (3): 732-740.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00046
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• 利用NCEP 格点再分析资料和WRF模式输出的高分辨率资料、 自动站降水资料、 雷达资料对2010 年8月1416日发生在重庆的一次大暴雨过程进行了数值模拟和诊断分析.结果表明: 此次暴雨过程分为两个阶段, 降水系统主要有两个: 第一阶段的主要降水系统是低空切变线; 第二阶段的主要降水系统是低空切变线和850 hPa西南低涡, 并且第二个阶段内的降水量较大、 持续时间也较长.风垂直廓线的时间演变表明, 暴雨发生、 发展过程中, 中低层强西南风风速的下传和低层切变辐合的存在对中尺度对流系统的增强有着重要的作用; 数值模拟分析显示, 第一阶段, 弱的冷平流影响暴雨区, 在低空切变线的作用下, 引起气团在水平方向辐合, 触发中尺度对流系统的发生、 发展; 第二阶段, 中高层强的冷空气倾入降水区, 850 hPa低涡生成后东移至重庆东北地区, 其低涡附近的垂直上升运动与700 hPa切变线附近的上升运动相耦合, 强迫抬升中低层暖湿空气并再次触发降水区域的中尺度对流系统.

• 一次阻塞形势下的内蒙古暴雨过程特征分析
• 常煜;韩经纬
• 2015 Vol. 34 (3): 741-752.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00033
• 摘要 ( ) PDF (13585KB) ( )
• 利用常规气象观测资料、 1°×1° NCEP再分析资料、 FY-2E逐时云顶亮温(TBB)资料和1 h降水资料, 对2012年7月24-31日内蒙古全区性暴雨过程进行了分析.结果表明: (1)此次暴雨天气过程发生在南亚高压东伸、 贝加尔湖阻塞形势稳定和西太平洋副热带高压位置偏北的大尺度环流背景条件下.(2)地面辐合以及700 hPa切变和涡旋是暴雨发生的影响系统, 中尺度对流系统(MCS)是暴雨过程中短时强降水的直接制造者, 中尺度雨团出现在MCS边缘TBB梯度最大处冷空气一侧.(3)暴雨发生时南海季风涌活跃, 为暴雨的发生提供了充沛水汽条件, 暴雨发生前对流层低层存在大量不稳定能量, 高空急流入口区右侧与低空急流出口区左侧相叠置耦合, 以及地形的强迫动力抬升机制, 触发了暴雨天气.(4)内蒙古西部地区水汽输送条件较差是该地区较少发生暴雨的主要原因.

• 天山南北坡流域气温时空变化特征
• 蒲红铮;韩添丁;成鹏;李向应;焦克勤
• 2015 Vol. 34 (3): 753-761.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00050
• 摘要 ( ) PDF (3670KB) ( )
• 利用近50年新疆天山南北坡乌拉斯台河和乌鲁木齐河流域不同气象站点气温资料, 对比分析了天山南北坡的气温变化趋势、 入春与入夏时间、 气温年极值、 气温年较差及冬季逆温层变化特征.结果表明: 天山南北坡显著升温时间约为1997年, 北坡的乌鲁木齐气温增加趋势最大, 为0.402℃·(10a)^-1; 南坡的库尔勒比乌鲁木齐入春、 入夏早, 乌鲁木齐主要入春、 入夏时间分别为4月和6月, 而库尔勒分别为3月和5月; 北坡比南坡入春连续5天平均气温约高1℃, 而两者入夏连续5天的平均气温接近; 天山南北坡年最高气温的最大值、 最小值和年平均最高气温随海拔的升高逐渐降低, 而年最低气温的变化南北坡表现不一致, 并且南北坡各站点的气温年较差随着高度的增加而减少; 1月北坡逆温层的厚度大于南坡, 北坡逆温层小渠子和蔡家湖的气温差变化趋势为-0.208℃·(10a)^-1, 南坡逆温层巴伦台和和静的气温差变化趋势为0.236℃·(10a)^-1.

• 树轮宽度记录的川西高原东北部地区7-9月平均温度变化
• 肖丁木;秦宁生;李金建;李媛媛;母灵
• 2015 Vol. 34 (3): 762-770.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00190
• 摘要 ( ) PDF (2440KB) ( )
• 利用采自川西高原热基沟地区的云杉树木年轮样本, 重建了川西高原东北部地区1506年以来7-9月平均温度变化, 通过逐一剔除法证明了重建方程稳定可靠, 重建方程对观测时段(19662010年)的方差解释量为52.0%.重建结果显示, 在过去的505年中, 极端高温年份为69年, 极端低温年份为54年, 且存在7个暖期时段(1511-1526年, 1530-1548年, 1577-1590年, 1612-1659年, 1677-1688年, 1704-1784年和1998-2010年)和9个冷期时段(1549-1576年, 1591-1611年, 1689-1703年, 1785-1828年, 1836-1856年, 1864-1899年, 1902-1931年, 1934-1951年和1962-1997年), 其结果得到了研究区周围其他树轮资料重建的温度序列的验证.同时, 采用经验模态分解(EMD)和小波分析方法对其进行周期信号检测, 发现重建序列主要有2~5年, 7~11年, 12~26年, 3～48年和120年左右的显著振荡周期.

• 1900年前后中国特大旱灾的旱情及其形成的自然因素
• 董安祥;李耀辉;张宇
• 2015 Vol. 34 (3): 771-776.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00129
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• 为了深入认识近代特大干旱事件的成因, 利用中国1900年前后旱涝等级资料、 近500年旱涝分布图集和西北地区近500年旱涝分布图集资料等, 分析了1900年前后中国特大旱灾的旱情及其形成的自然因素.结果表明: (1) 1900年前后的特大旱灾出现在100年来年代际变暖期, 以北方干旱最严重, 且多灾并发.(2) 1900年前后是年代际夏季风最弱的时期, 西太平洋副热带高压位置偏南和西伯利亚高压年代际增强期是特大旱灾发生的直接原因.(3) 强厄尔尼诺事件与太阳黑子相对数的低值期, 也是1900年前后特大旱灾发生的重要原因.

• 交通限行对细颗粒物浓度及其谱分布的影响
• 赵素平;余晔;殷代英;刘娜;何建军
• 2015 Vol. 34 (3): 777-785.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00017
• 摘要 ( ) PDF (2233KB) ( )
• 采用电迁移率粒径谱仪SMPS 3936对颗粒物数浓度及其谱分布进行了实时监测, 对2013年兰州市国际马拉松赛交通管制期间细颗粒物浓度及其谱分布特征开展研究, 并通过多元对数正态分布拟合和主成分分析方法分别对数浓度谱特征及其影响因素进行了分析, 以阐明2013年兰州国际马拉松赛期间交通管制对细颗粒物浓度及其谱特征的影响.气象条件相似的交通限行期间, 交通限行日50~100 nm, 100~200 nm和200~500 nm粒径段颗粒物数浓度均较正常周六有所降低, 特别是50~200 nm粒径段颗粒物表现最为显著, 在此期间, 交通限行日50~100 nm和100~200 nm粒径段平均颗粒物数浓度分别为2567.5±807.4 cm^-3和1567.8±193.8 cm^-3, 分别较正常周六相应时段低60.2%和67.2%.交通限行对颗粒物数浓度的影响主要集中在107 nm为峰值粒径的积聚模态附近, 而气象条件对10~300 nm粒径段颗粒物数浓度均有较显著的影响, 最大影响在80 nm附近.

• 建筑物能量模式的改进及制冷系统人为热排放研究
• 郑玉兰;苗世光;张崎;包云轩
• 2015 Vol. 34 (3): 786-796.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00035
• 摘要 ( ) PDF (3211KB) ( )
• 针对近年来中国城市化进程不断加快, 建筑物制冷系统的排热对城市气候的影响越来越大的现状, 以2010年8月6-7日北京地区夏季典型晴天为例, 开展了对建筑物能量模式(Building Energy Model, BEM)和制冷系统人为热排放的研究.分析发现不同用途建筑物的用电量日变化特征不同, 其与气象因子(主要是气温)之间存在一定的相关性.在此基础上, 改进了BEM模式, 并对制冷系统(空调)能耗和排热进行了模拟.首先, 基于用电量日变化特点模拟不同用途建筑物的排热情况, 表明在建筑物空调制冷系统负荷中, 窗墙传热占60%以上, 人员、 设备产热占30%, 通风设施传热占5%~6%; 其次, 对影响建筑物排热量较大的一些参数进行敏感性试验, 建筑参数中建筑物高度对排热的影响最大, 从18.3 m降低到12 m和6 m, 排热量可分别减少24.3%和49.6%, 紧随其后的是墙体传热系数和新风系数的影响, 而空调设定参数中设定温度从25℃下降1℃, 空调制冷系统排热猛增94.4%; 最后, 根据我国夏季各种类型空调占比情况, 计算出空调排热中感热、 潜热分别为12.69 W·m^-2和45.87 W·m^-2(约占22%和78%), 为建筑物排热对城市气候影响研究奠定了基础.

• 大气气溶胶光学厚度信息在林火检测中的应用研究
• 张婕;张文煜;王研峰;范广洲;韩婷婷;刘海文
• 2015 Vol. 34 (3): 797-803.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00023
• 摘要 ( ) PDF (2252KB) ( )
• 由于现有MODIS火点检测算法对不同区域和不同季节的适应能力有限, 因此需要关注复杂地表条件下对森林火灾伴生烟羽的识别问题, 以提高明火点和低温焖烧火点的检测精度.本文基于烟羽扩散对大气气溶胶分布产生的影响, 通过提取火灾区域的大气气溶胶光学厚度信息来描述区域内潜在火点的烟羽扩散特征, 作为判识火点的辅助手段.利用MODIS资料, 借助暗像元法通过6S模式反演了多个火点及周围区域的气溶胶光学厚度(AOD), 并对明火点和低温火点在不同扩散范围和不同方位角条件下AOD的累积效应对烟羽的敏感性进行实验.结果表明, 利用暗像元法反演出的AOD能明显地表征火灾伴生烟羽的分布特征, 指示烟羽扩散方向及大致扩散范围.当以火点为中心, 取32位方位角, 扩散半径为10 km时, 下风向与上风向的AOD累积效应差异最为显著, 其累积值之比均 >10, 对烟羽检测最为敏感.由此建立烟羽识别条件, 为判识火点提供辅助依据, 有效规避了MODIS火点检测算法对离散火点, 特别是低温火点的漏判.

• 星载雷达与地基雷达数据的个例对比分析
• 王振会;李圣殷;戴建华;李南
• 2015 Vol. 34 (3): 804-814.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00031
• 摘要 ( ) PDF (5923KB) ( )
• 采用几何匹配法将TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission)卫星搭载的测雨雷达(Precipitation Radar, PR)和上海地基雷达(Ground-based Radar, GR)有效照射体积的观测数据进行时空匹配, 得到了2007年下半年3个时次上海地区的降水个例.考虑到PR与GR工作频率的不同, 本文将S波段GR探测到的回波强度值调整为Ku波段PR探测到的回波强度值(称为Ku调整), 进而比较PR和GR测量的反射率因子数值差异, 并分析了不同降水类型和不同高度层的PR-GR偏差.结果表明: (1)PR和GR探测到的降水回波分布型大体一致, 但PR探测到的降水回波强度普遍比GR探测到的大; (2)在零度层亮带以内及以下的PR与GR反射率因子资料具有较好的相关性; (3)由于GR的波束充塞效应及回波衰减, 高层PR-GR平均偏差比低层大; (4)GR和PR的回波强度变化特征一致性在层云降水情况下优于对流降水情况; (5)整体而言, Ku调整使GR和PR数据更接近.

• 垂直探测雷达的降水云分类方法在北京地区的应用
• 黄钰;阮征;罗秀明;嵇磊
• 2015 Vol. 34 (3): 815-824.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00014
• 摘要 ( ) PDF (12052KB) ( )
• 风廓线雷达采用相干累积技术提高雷达探测灵敏度, 用于对降水云体进行垂直探测, 能获取高分辨率的云体返回信号的全谱信息.利用多年降水天气统计资料, 针对北京延庆地区降水特征, 提出了基于风廓线雷达谱参数(回波强度、 速度和谱宽)的降水云分类方案.该方案将降水资料分为浅对流、 浅层状云、 深对流、 深层状云、 混合-排除和混合-包含等六种降水类型.根据该方案, 利用风廓线雷达结合双偏振雷达和自动雨量站观测资料, 对2012年9月1日和2013年6月27日发生在延庆地区的两次降水天气过程进行了分析.结果表明, 风廓线雷达谱参数垂直廓线可以较好的描述降水云体的垂直结构, 回波强度廓线发展趋势与地面降水量趋势吻合较好.当降水存在对流时, 地面降水量出现明显增大, 同时伴随着大速度值区和高空大谱宽值区.利用基于风廓线雷达的分类方案识别降水云, 可以降低降水类型误判的几率.

• 风廓线雷达估测降水云中大气垂直速度的一种方法
• 马建立;阮征;黄钰
• 2015 Vol. 34 (3): 825-831.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00161
• 摘要 ( ) PDF (3276KB) ( )
• 利用UHF频段风廓线雷达垂直波束探测降水云时返回信号功率谱中可能同时出现的大气垂直运动谱和降水粒子谱的双峰谱现象, 对北京延庆445 MHz风廓线雷达(CFL-08)在2009-2011年降水期间的垂直波束探测数据进行了双峰谱识别, 获取的双峰谱数据经过处理, 可得到降水返回信号回波强度Z_R和静止大气降水下降的平均速度W_T数据.采用最小二乘法拟合Z_R和W_T, 发现两者函数关系与返回信号所在高度有关: W_T=3.75H^-0.085Z_R^0.006H+0.066, 为降水时垂直指向的多普勒雷达获取降水中大气垂直平均运动速度V_A提供了有效的方法.

• 台风“莫拉克”登陆过程的闪电活动与雷达回波特征
• 温颖;赵阳;赵果;孔祥贞
• 2015 Vol. 34 (3): 832-841.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.0036
• 摘要 ( ) PDF (9761KB) ( )
• 利用全球闪电定位网WWLLN(World Wide Lightning Location Network)资料和中国气象局热带气旋资料中心最佳路径数据集的台风资料, 并结合福建省气象局新一代天气雷达反射率资料以及NCEP/NCAR的再分析格点资料, 对台风"莫拉克"在中国台湾和福建两次登陆过程中的闪电活动和雷达回波特征进行了分析.结果表明, 闪电多发生在台风的外雨带, 中心区域和内雨带闪电数量较少, 第一次登陆过程中闪电数量较多, 第二次登陆过程中闪电数量较少.6 km高度上, 面积较大的回波后侧或外侧观测到闪电发生, 在回波形成初期闪电数量较少, 在面积和强度较稳定的时期闪电数量增加, 并且闪电数量与回波的最大顶高呈正相关.闪电的发生受到台风自身垂直运动和地形抬升的共同影响, 500 hPa上气旋性风场流入垂直上升区后部的陆地出现闪电密集区, 并且垂直中心的位置与强度对闪电分布的位置与数量有明显影响.

• 双站摄像资料重建闪电三维通道的方法
• 高彦;吕伟涛;陈绿文;马颖;张阳;张义军
• 2015 Vol. 34 (3): 842-849.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00169
• 摘要 ( ) PDF (2672KB) ( )
• 为了满足准确分析闪电通道三维发展特征和闪电先导相互作用的需求, 建立了一种利用双站摄像资料重建闪电三维通道的方法, 从两幅在不同位置拍摄到的闪电二维图像上分别获取通道的坐标序列, 利用空间立体几何原理, 寻找两组序列中互相匹配的坐标, 再由匹配的坐标序列重建出最终的闪电三维通道.通过对一次实际观测个例的重建与分析, 验证了重建算法在实际观测中的可靠性, 并对闪电通道的三维长度和二维长度进行了对比, 发现两者差异可达2倍以上, 充分说明了闪电三维特征分析的重要性.

• 基于不间断闪电波形采集的一次皖北雷暴负地闪特征观测
• 许维伟;李在光;祝宝友;马明
• 2015 Vol. 34 (3): 850-862.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00198
• 摘要 ( ) PDF (4221KB) ( )
• 利用具有不间断信号记录能力系统记录的闪电波形资料, 借助人工识别判定各次地闪的回击过程, 研究了2012年7月9日发生在安徽淮北地区一次夏季雷暴过程的连续负地闪活动特征.该次雷暴3141次负地闪中, 单回击地闪占15.5%, 最大回击次数为18次, 每次地闪平均回击次数为4.2次; 在整个雷暴期间, 单回击地闪比例和每次地闪平均回击次数存在显著的大小变化.负地闪过程平均持续时间为363.7 ms, 相邻回击间隔时间的几何平均为75.3 ms, 雷暴成熟期的回击间隔明显小于其它阶段.总体上后继回击强度远弱于首次回击, 10031例后继回击与首次回击峰值强度之比几何平均为0.49, 但是强于首次回击的后继回击过程并不罕见, 34.8%的多回击地闪至少有一次后继回击强度大于首次回击, 全部后继回击中有19.7%的强度超过首次回击.后继回击强度和回击间隔呈明显的随回击序号的系统性变化特征.约有38.6%的负地闪伴随可辨的双极性脉冲活动, 该脉冲活动与首次回击之间的时间间隔几何平均为23.2 ms.

• 粤港澳闪电定位系统探测效率及精确度评估
• 禹继;杨仲江;陈绿文;黄智慧
• 2015 Vol. 34 (3): 863-869.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00165
• 摘要 ( ) PDF (1257KB) ( )
• 为客观评估粤港澳闪电定位系统性能参数, 将闪电定位资料与广州人工触发闪电试验及高建筑物自然闪电观测试验的观测结果进行了对比分析.结果表明, 2007-2011年期间对真实闪电事件的闪电探测效率和回击探测效率分别为74%和40%, 定位误差的算术平均值和几何平均值分别为2660 m和1500 m; 2012年闪电探测效率和回击探测效率分别为97%和90%, 定位误差的算术平均值和几何平均值分别为950 m和470 m.2008-2011年期间闪电定位系统的回击电流幅值约为真实值的0.7 倍, 而2012年约为真实值的4倍.总体上, 2012年粤港澳闪电定位系统探测子站大幅度增加后, 探测效率和定位精度均有明显提升, 但对回击电流幅值的估算呈现系统性偏大.

• 风观测对障碍物距离要求的定量评估
• 田东霞;郭建侠;关彦华;陈挺;薛筝筝
• 2015 Vol. 34 (3): 870-880.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00052
• 摘要 ( ) PDF (7058KB) ( )
• 为定量评估气象站风观测对障碍物的距离要求, 通过流体力学模式(Computational Fluid Dynamics, CFD)对单体建筑物进行了敏感性试验分析, 并用河北沽源构筑物观测试验对模拟结果进行了验证.结果表明: (1)按照来流风速90%进行风速影响范围评估, 障碍物对风速的影响距离为迎风面上3倍建筑物高度, 背风面为28.5倍建筑物高度; 按风向偏差10°进行风向影响范围评估时, 障碍物对风向的影响距离为迎风面1.4倍建筑物高度, 背风面为6.8倍建筑物高度, 侧风向为2.8倍建筑物高度, 垂直方向上为4倍建筑物高度.(2)对来流风速、 建筑物厚度、 建筑物高度、 建筑物视宽角、 来流风向的敏感性分析表明, 10 m风速、 风向测量对障碍物距高比的要求随背景风速的增大而增大; 随着建筑物厚度的增大, 10 m风速、 风向观测对距高比的要求减小; 当障碍物高度 <6 m时, 对10 m风速、 风向观测影响不明显, 当障碍物高度 >6 m时, 对距高比的要求随障碍物高度的增加而减小; 随着建筑物视宽角的增大, 10 m风速、 风向观测对距高比的要求增大; 来流风向与建筑物呈45° 时, 风速影响区域增大, 风向影响区域水平方向增大、 侧方向减小.