高原气象

第35卷 第2期 2016-04-28   

目录

论文

  • 青藏高原及附近水汽输送对其夏季降水影响的分析
  • 林厚博;游庆龙;焦洋;闵锦忠
  • 2016 Vol. 35 (2): 309-317.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00146
  • 摘要 ( ) PDF (2804KB) ( )
  • 利用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)提供的1979-2010年ERA-Interim再分析资料分析了青藏高原(下称高原)及附近夏季水汽输送通量分布情况,并结合基于迄今为止最全面的地面观测数据形成的高分辨率降水资料分析出4条影响夏季高原降水的水汽通道:西风带、阿拉伯海、孟加拉湾北部及南海通道。结果表明:高原夏季降水量高值年(1979、1984、1996、1998、2002、2004、2007年)、低值年(1994、2001、2006年)与孟加拉湾北部通道水汽输送强弱年有较好对应。夏季西风带通道的影响较弱,与其他3条低纬度通道的相关系数较小,是相对独立的水汽通道,主要影响高原西北部从狮泉河至塔里木盆地南侧地区;孟加拉湾北部通道影响高原中南偏东部地区;南海通道则对高原东南部以及中南部那曲、林芝、昌都、玉树等地区有影响;而阿拉伯海水汽通道与其他水汽通道都呈负相关关系,其中与孟加拉湾北部通道相关关系最显著,相关系数达到-0.65,该通道通过调节孟加拉湾北部通道和南海通道的向西水汽输送分量来影响高原中南偏西部地区的夏季降水。
  • 基于GPS资料分析西藏中东部夏季可降水量日变化特征
  • 马思琪;周顺武;王烁;王传辉;孙绩华
  • 2016 Vol. 35 (2): 318-328.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00007
  • 摘要 ( ) PDF (1520KB) ( )
  • 利用中日JICA项目2010-2013年地基GPS探测的逐时大气可降水量PWV资料以及西藏自治区气象局信息中心提供的2011年自动气象站逐时降水资料,分析了西藏中东部地区4个测站(丁青、那曲、隆子和林芝)夏季PWV日变化特征及有、无降水日的差别,并初步讨论了其与累积降水的关系。结果表明:(1)西藏中东部各站PWV存在明显的日变化特征,通常于02:00(世界时,下同)左右达到最低值,此后迅速上升,高值普遍从08:00持续到19:00。各站PWV日变化幅度普遍随测站的海拔升高而减小;(2)各站PWV日平均值随海拔降低而增加,在有降水日PWV要比无降水日高出10.2%~31.3%,且有、无降水日PWV差值随海拔升高而增大;(3)谐波分析表明,各站PWV日变化主要以日循环为主,同时各站PWV日变化也表现出不同程度的半日循环,这种双峰型变化特征在海拔较高的测站较为明显。与有降水日相比,无降水日PWV半日循环信号普遍有所增强;(4)各站累积降水量和累积降水频次的日变化具有较明显的日循环特征,降水主要出现在当地傍晚以后;(5)各站PWV开始上升的时间普遍超前于降水,并在降水结束后出现明显回落,降水量通常在PWV还处于较高值时达到最大。
  • 黄土高原半干旱区雨养农田地表辐射和能量通量的季节变化
  • 陈星;余晔;陈晋北;李振朝;马晨晨;解晋
  • 2016 Vol. 35 (2): 351-362.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00004
  • 摘要 ( ) PDF (2159KB) ( )
  • 黄土高原陇东地区有着特殊的气候背景和下垫面,对这一地区陆气相互作用特征和影响因素的观测分析对改进和发展陆面过程模式以及气候变化研究有重要意义。利用陇东平凉陆面过程与灾害天气观测研究站连续一年的陆面过程观测资料,分析了雨养农田降水量、土壤含水量、辐射、反照率和能量通量的季节变化,以及降水、土壤含水量和农业生产活动对能量分配的影响。结果表明,陇东地区降水量季节分布不均,土壤含水量有明显季节差异,随降水有明显波动;辐射通量的季节变化较为规律,短波辐射的日均值受天气状况影响,波动较大;地表反照率呈明显的季节变化,全年正午反照率最大值为0.83,出现在降雪后,生长季随着作物的生长,反照率下降至0.2以下,农作物收割以后的裸土反照率随降水变化明显,反照率与土壤体积含水量呈明显的线性相关关系;湍流能量通量日循环和季节变化明显,地表能量分配在很大程度上受降水影响,同时农业生产活动也对其有较大影响,主导能量通量有较大的月际波动,潜热通量月平均日变化峰值最大为240.8 W·m-2,出现在5月,感热通量为192.5 W·m-2,出现在4月;在年尺度上,正午净辐射多被感热通量消耗,感热通量约占35%,潜热通量约占32%,低于灌溉农田;在冬小麦快速生长季(3-5月),潜热通量约占34%,远低于灌溉的冬小麦田,研究站点的蒸散发过程受到水分限制。
  • 中国西北干旱区夏季地面加热场强度的气候特征
  • 王昊;李栋梁;王慧
  • 2016 Vol. 35 (2): 363-374.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00032
  • 摘要 ( ) PDF (3794KB) ( )
  • 利用AVHRR-NDVI和MODIS-NDVI卫星遥感资料以及西北地区95个常规气象站地面观测资料,计算得到了1982-2012年历年夏季(6-8月)地面加热场强度序列,并与三套再分析资料进行对比分析,利用数理统计和经验正交函数分解(EOF)等分析方法,研究其空间分布特征和时间演变规律。结果表明:(1)西北干旱区地面加热场强度大值区主要位于阿拉善高原、柴达木盆地及其以北地区、青海东部和河西走廊以东地区。三套再分析资料的地面加热场强度值较计算值整体略偏高,但量级相同。ERA-40再分析值与计算值在空间分布和年际变化上最为相似,计算值更加突出了局地的小气候特征。(2)西北干旱区标准化地面加热场强度的LV1为东-西反向型,PC1反映其年际变化趋势在1995年左右发生转折;LV2为东北-西南反向型,PC2反映西北干旱区东北(西南)部地面加热场强度在20世纪90年代中期以前逐年增强(减弱),随后没有明显的年际变化趋势,维持正常偏强(弱)。(3)以100°E为界,西北干旱区东、西部夏季地面加热场强度在年内和年际变化上存在明显差异:东部地面加热场强度大于西部;东部峰值月份(7月)落后于西部(6月);东、西部夏季地面加热场强度存在相反的年际变化,东(西)部年际变化主要受地面潜(感)热主导,先由弱(强)到强(弱)(1982-1995年),后由强(弱)到弱(强)(1995-2012年)。
  • 基于MODIS遥感产品估算西北半干旱区的陆面蒸散量
  • 王丽娟;郭铌;杨启东;王介民;沙莎;胡蝶
  • 2016 Vol. 35 (2): 375-384.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00158
  • 摘要 ( ) PDF (6661KB) ( )
  • 在中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据产品的基础上,使用MODIS地表温度替代净辐射及蒸散模型中的气温进行计算,并利用兰州大学半干旱气候与环境监测站(SACOL)的实测资料对模型进行修正。将模型修正前后估算的SACOL站和定西干旱气象与生态环境试验站(定西站)的净辐射和蒸散与实测值进行对比。结果表明,MODIS的白天\夜间地表温度与日最高\最低气温之间具有很好的相关性,相关系数都超过0.75,使用其替代气温进行净辐射和蒸散的估算是可行的,且各参数具有明确的物理意义。通过比较模型估算值与地面通量观测站的实测值发现:使用实测资料对模型进行修正后,净辐射和蒸散的估算结果较修正前有了明显的改善。净辐射估算值与实测值之间的均方根误差减小到25.93 W·m-2;修正后模型估算的SACOL站和定西站蒸散更接近于实测值,均方根误差分别减小到0.81 mm和0.68 mm,相关系数都增加到0.6以上,通过了0.01显著性水平检验;且遥感估算的区域蒸散分布特征与地表覆盖特征相符,说明利用修正后模型估算的净辐射和地表蒸散是合理的,由于这种估算净辐射和蒸散的模型不需要任何实时地面资料的辅助,可以为观测资料缺乏地区的辐射及蒸散研究提供一种新的思路。
  • 一次陇东大暴雨的锋生过程及倾斜涡度发展
  • 王伏村;许东蓓;姚延锋;修韶宇;郭萍萍;阙龙凯;韩树浦
  • 2016 Vol. 35 (2): 419-431.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00127
  • 摘要 ( ) PDF (10767KB) ( )
  • 利用探空、地面加密自动气象站、卫星云图、天气雷达和ECMWF (ERA-interim) 0.25°×0.25°再分析资料,从大气环流、云图和雷达回波特征、锋生及倾斜涡度发展等方面对2013年6月20日发生在甘肃陇东地区的大暴雨天气进行了诊断分析。结果表明:高原东北侧低空切变线、副热带高压及冷空气相互作用下,干冷空气和暖湿空气在中低空交汇产生强锋生,使切变线上垂直涡度、辐合快速发展,触发不稳定能量释放产生强对流,导致大暴雨发生。暴雨出现在TBB<-52℃的强对流云带中,雨强随着冷空气的向南侵入和渗透,由北向南在陇东地区逐步增强,进入四川后开始减弱。雷达强回波区高度<5 km,在0℃层以下具有低质心、暖云高效降水回波的特征。降水回波为南北带状,自南向北移动,不断影响同一地区,具有明显的"列车效应"。锋生强度与切变线强度及暴雨强度的增强、维持和减弱变化基本一致。分析锋生函数表明,在暴雨增强阶段,散度项锋生和形变项锋生起主要作用,形变项锋生作用更显著,倾斜项锋生作用相对较小;在暴雨持续阶段,散度项锋生和形变项锋生作用旗鼓相当,倾斜项起锋消作用。通过全型垂直涡度方程建立垂直涡度变化与锋生的直接联系,从而诊断锋生对天气系统强度的作用。锋生使得湿等熵面倾斜,在锋区前侧产生显著的正垂直涡度变化,切变线得到快速发展。
  • 内蒙古一次暴雨过程中尺度特征及成因分析
  • 常煜;李秀娟;陈超;马素艳;仲夏;赵斐;马学峰
  • 2016 Vol. 35 (2): 432-443.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00155
  • 摘要 ( ) PDF (17503KB) ( )
  • 利用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、自动气象站资料、FY-2E逐时云顶亮温TBB资料和闪电定位资料,对2013年7月14-16日内蒙古暴雨过程进行分析。结果表明,此次暴雨过程58%的暴雨站点在2 h、3 h或6 h即达到暴雨量级,强降水造成的中尺度雨团和中尺度雨带是暴雨主要表现特征。强降水是冷锋云系或涡旋云系中不断生消的中尺度对流系统(MCS)直接造成的,在MCS发展和成熟阶段,雨团和地闪密度大值区位于TBB≤-52℃冷云区冷空气流入一侧,但MCS移出区域,也有雨团的出现,是由层状云引发的。地闪密度增加,MCS发展,雨强增强,地闪频次锐减,MCS开始消亡,雨强减弱。阻塞形势稳定、南亚高压东伸和西太平洋副热带高压位置偏北是MCS发生的有利行星尺度背景条件,低空急流日变化是造成强降水集中出现在前半夜至凌晨的主要原因。对流层低层高温高湿、位势不稳定层结和风垂直切变对MCS形成提供了有利环境场。地面中尺度"人"字形切变线形成的扰动机制先于MCS发生,MCS出现在暖式切变线南侧不稳定区,但对流层高层强辐散中心和低层强正涡度中心滞后于强降水峰值出现时刻3~4 h。
  • 与台风“海鸥”相关暴雨过程的水汽和干侵入研究
  • 赵宇;李静;杨成芳
  • 2016 Vol. 35 (2): 444-459.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00061
  • 摘要 ( ) PDF (16293KB) ( )
  • 利用常规观测资料、NCEP/NCAR的1°×1°再分析资料和WRF3.2模式的模拟结果分析了一次由台风"海鸥"与西风槽远距离相互作用产生的山东暴雨过程的水汽和干冷空气活动。结果表明:水汽辐合主要来自南边界的水汽流入,南边界水汽输入的增强主要是台风向北的水汽输送造成的,对流层低层的低涡使水汽在山东中西部地区集中。南北方向水汽辐合的大小与降水量有较好的对应关系。暴雨过程中有明显干冷空气活动,暴雨初期,对流层顶的干冷空气先行侵入降水区,引起高层西风加速和辐散加强,进而导致上升运动发展。暴雨发展期,对流层中层(500 hPa或600 hPa)干冷空气由西北向东南以偏西气流的方式侵入降水区,与暖湿空气以东西风的形式辐合上升。暴雨强盛期,对流层中层不仅有来自中纬度西北方向的干冷空气侵入,而且还有来自高纬的干冷空气侵入。干侵入始终具有高层超前于低层的特点,有利于位势不稳定的发展。干冷空气与暖湿空气活动的加强使山东地区中低层锋生加强,激发非地转垂直上升运动,是上升运动加强的机制之一。暴雨过程中对流性不稳定和条件性不稳定共存,干冷空气侵入使等相当位温面倾斜及强迫暖湿气流沿锋面倾斜上升,有利于条件性对称不稳定的发展。
  • 中国东部夏季极端高温的空间分布特征及其环流型
  • 张英华;李艳;李德帅;尚可政;郑凤魁
  • 2016 Vol. 35 (2): 469-483.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00159
  • 摘要 ( ) PDF (4527KB) ( )
  • 利用1961-2008年中国751个地面观测站气温资料插值而成的CN05格点资料,首先分析了中国东部夏季极端高温日数变化特征。结果表明,中国东部整体夏季极端高温日数有显著增多趋势,以东北、内蒙古中东部和东南沿海增多趋势最明显,而江淮黄淮地区增多趋势最不明显甚至出现减少趋势。极端高温日数年际波动周期以2.5~3.0年为主,江淮地区以5年为主。对极端高温日数进行EOF分解的结果表明,第1典型场主要表现了极端高温日数的线性变化趋势,第2、3典型场分别表现为江淮和东北、华南和华北极端高温日数的两种南北"偶极型"分布特征。合成分析表明,第2典型场正"偶极型"对应江淮地区500 hPa位势高度正异常和东北高度负异常以及西太平洋副热带高压(简称副高)偏北偏强,负"偶极型"则相反;第3典型场正"偶极型"对应华南500 hPa位势高度正异常和华北高度负异常以及西太平洋副高偏南偏强,负"偶极型"则相反。偏相关分析表明,鄂霍次克海阻高与东北和东南沿海极端高温日数正相关显著,与黄淮部分地区呈显著负相关;副高脊线与华北和东北极端高温日数呈显著正相关;副高强度与东南沿海呈显著正相关。
  • 2013年盛夏中国持续性高温事件诊断分析
  • 杨涵洧;封国林
  • 2016 Vol. 35 (2): 484-494.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00130
  • 摘要 ( ) PDF (4727KB) ( )
  • 2013年盛夏(7-8月)中国发生大范围持续性高温事件,其影响范围之广、持续时间之长、强度之强均为历史罕见。通过对此次事件的特征及其对应的大气环流、可能的外部强迫机制进行了诊断分析,结果表明:(1)北半球中高纬度地区AO正位相为此次持续性高温事件的发生提供了环流背景,西太平洋副热带高压(简称副高)持续出现的面积偏大、强度偏强、西伸脊点偏西等,则是导致此次持续性高温事件发生的直接因子,而副高的这种持续异常特征则是多种因素综合影响的结果;高空西风急流带主体显著东伸至华北中南部地区,有利于高温的稳定维持;(2)同期和前期海温对此次高温事件发生、发展均有重要的作用,表现为夏季赤道西太平洋以及赤道印度洋以北海温异常对副高的持续加强西伸有一定的促进作用,而前冬赤道印度洋海温的一致增温则是此次高温事件的主要前兆信号;(3)前冬青藏高原积雪的异常偏少,有效加强对持续性高温事件具有直接影响的关键因子,也是此次持续性高温事件的又一可能的前兆信号。
  • 非冻结水体对气温影响的观测试验与模拟评估
  • 尤媛;郭建侠;陈一枝;沈雪峰;金莲姬;钟朱慧
  • 2016 Vol. 35 (2): 495-506.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00005
  • 摘要 ( ) PDF (11269KB) ( )
  • 为定量评估水体对温度的影响,通过观测试验和数值模拟研究不同尺度水体的影响范围,并进行敏感性试验分析,得到以下主要结果:(1)观测试验表明,冬、春季水体对周围的影响主要表现为夜间增温和白天降温,离水体越近,效果越明显,影响范围小尺度水体冬季可达200 m,春季影响距离减小,大尺度水体可达1 km,水体的增温作用存在背景风速阈值,小尺度水体的阈值为3 m·s-1,大尺度水体的阈值为4 m·s-1,当背景风速小于阈值时,增温作用显著,大于阈值时,增温作用不显著,白天降温作用受风速的影响不大。(2)数值模拟结果表明,不同尺度水体对温度均有白天降温、夜间升温的作用,以0.05℃为标准,小尺度水体对温度的影响范围达到100 m,以0.2℃为标准,大尺度水体的影响范围达到3.7 km左右。(3)对背景风速、初始温度、天气状况的敏感性分析表明,夜间,当风速小于对应阈值时,风速越大,水体对下风向的影响越大,大于对应阈值时,水体的影响不随风速变化而变化;白天,水体对下风向的影响受初始风速的影响不如夜间明显,夜间,温度越高,水体的影响距离越小,白天反之,水体对温度的影响随天气变化显著不同。
  • 新疆北部持续性暴雪过程成因分析
  • 杨莲梅;刘雯
  • 2016 Vol. 35 (2): 507-519.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00161
  • 摘要 ( ) PDF (4944KB) ( )
  • 利用1964-2010年新疆天山及其以北地区(新疆北部)45个气象观测站逐日降水资料和NCEP/NCAR逐日2.5°×2.5°经纬网格客观分析资料,提出了新疆北部持续性暴雪过程客观定义,根据定义1964-2010年共出现36次持续性暴雪过程,按暴雪落区可分为四类暴雪型:北疆型25次、北疆西部北部型9次、北疆沿天山型1次、北疆西部型1次。重点分析了北疆型和北疆西部北部型暴雪过程的大尺度环流背景、关键环流系统配置和水汽输送异常特征。结果表明:(1)北疆型暴雪环流分为经向Ⅰ型、Ⅱ型和纬向型,经向Ⅰ型又可分为极涡偶极与中高纬3波配置型和极涡偶极与中高纬2波配置型;经向Ⅱ型可分为极涡偶极型与中高纬2波配置和极涡单极型与中高纬2波配置;纬向型则表现为高纬极锋锋区波动和中低纬副热带锋区波动汇合于新疆地区引发暴雪。(2)北疆西部北部型暴雪环流分经向型和纬向型,经向型有极涡偶极与中高纬3波配置、极涡单极与中高纬3波配置,纬向型环流表现为乌拉尔山槽和里咸海槽汇合于新疆地区引发暴雪;(3)上述环流型新疆上空均存在300 hPa极锋急流、500 hPa强西风锋区和700 hPa低空西风急流配置,暴雪区处于极锋急流入口右侧辐散区和低空急流出口右侧辐合区的高低空配置。(4)造成新疆持续性暴雪的水汽源地有高纬北大西洋、巴伦支海,中纬地中海、里咸海,低纬红海,环流配置不同水汽输送路径有所差异,但主要以中低纬水汽输送为主。
  • 山东冬半年回流降雪形势特征及相关降水相态
  • 郑丽娜;杨成芳;刘畅
  • 2016 Vol. 35 (2): 520-527.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00055
  • 摘要 ( ) PDF (957KB) ( )
  • 利用2000-2013年冬季回流形势36次降水个例的高空、地面观测资料及济南、青岛的降水资料,研究了山东回流形势的环流特征,并按中间暖层和低层冷层的厚度进行了分型。在分型的基础上,探讨了不同形势下温度、厚度的垂直变化特征,获得了不同降水相态下的温度和厚度预报指标。结果表明:(1)回流形势可分为3种,即:回流Ⅰ型、回流Ⅱ型和浅回流型,其中浅回流型又可分为冷层薄浅回流与暖层薄浅回流。(2)直接降雪时,内陆地区各层的温度阈值为T850≤-4℃,T925≤-2℃,T1000≤0℃或T地面≤1℃;但是沿海地区更要确保地面温度<0℃。(3)无论内陆还是沿海,当T850≤-3℃,T925≤-1℃,T1000≤0℃或T地面≤1℃时,要考虑降水相态由雨转为雨夹雪或雪;(4)直接降雪的厚度指标:回流Ⅰ型与回流Ⅱ型,冷层H850-1000为127~130 dagpm,暖层H500-700为252~256 dagpm;冷层薄浅回流,冷层H925-1000为61~64 dagpm,暖层H500-850为403~413 dagpm;暖层薄浅回流,冷层H700-1000为279~284 dagpm,暖层H500-700为250~260 dagpm。雨转雪时,回流Ⅰ型与回流Ⅱ型,冷层H850-1000为127~130 dagpm,暖层H500-700为255~264 dagpm,浅回流型雨转雪过程个例太少,厚度指标有待以后关注。