高原气象

高原气象

第36卷 第1期 2017-02-28   

目录

论文

  • 青藏高原沱沱河地区动态融雪过程及其与气温关系分析
  • 周扬;徐维新;白爱娟;张娟;刘晓敬;欧阳建芳
  • 2017 Vol. 36 (1): 24-32.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2016.00013
  • 摘要 ( ) HTML PDF (822KB) ( )
  • 受自然条件和观测数据的限制，对青藏高原腹地高时间频次积雪融雪动态过程的认识与研究仍不足，利用高原中部沱沱河地区野外观测试验场2013/2014年冬半年积雪深度和气温数据，对发生在11月期间的积雪动态融雪过程及其与气温的关系进行了分析。结果表明，高原中部地区融雪过程表现为先缓后急的总体特征，融雪在雪深较小的后期迅速加快。雪深变化与气温存在紧密联系，融雪过程发生之前3 h之内的气温都显著影响雪深变化，雪深变化与超前30 min及同步气温相关最为显著，线性相关系数分别达到-0.3600和-0.3589，通过了0.01显著性水平检验。考虑温度的滞后效应，沱沱河地区雪深下降在温度>-13℃时就可发生，-4~-2℃是主要消融温度区间，这个温度明显低于中国其他山区积雪消融的临界温度。融雪过程主要发生在12:00-18:00期间，且存在12:00-13:30与16:30-18:00两个快速下降时段，值得注意的是，热量状况最好的14:00-16:00雪深下降并不显著。融雪期日照时数与雪深的相关系数为-0.845，融雪前期气温对雪深影响大于日照时数对雪深的影响，融雪后期日照时数对雪深影响大于气温对雪深的影响，均通过0.01显著性检验水平。融雪过程与热量条件及日照时数间的复杂关系表明，青藏高原腹地积雪的消融与日照时数、雪的形态、消融程度、升华过程等均有一定联系。
  • 基于AMSR-E反演青藏高原夏季表层土壤湿度
  • 李哲;王磊;王林;李谢辉;肖国杰
  • 2017 Vol. 36 (1): 67-78.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2016.00085
  • 摘要 ( ) HTML PDF (5078KB) ( )
  • 利用AMSR-E观测的土壤表层亮温资料，采用简化修正的单通道算法模型（Single Channel Algorithm，SCA），反演青藏高原地区夏季2011年6-8月的表层土壤湿度。为对比验证反演结果，利用高原东部和中部的玛曲观测网和那曲观测网CTP-SMTMN（Soil Moisture and Temperature Monitoring Network on the central Tibetan Plateau）的土壤湿度观测数据，以及NASA和VUA-NASA两种均基于AMSR-E的反演土壤湿度产品进行验证。结果表明（1）与VUA-NASA产品和修改后的SCA模型反演结果相比，NASA产品在像元和区域尺度上相关系数较低，MAE（Mean Absolute Error）和RMSE（Root Mean Square Error）较高，明显低估了两个地区的土壤湿度。（2）VUA-NASA产品在玛曲地区表现良好，在那曲地区虽然相关系数较高，但MAE和RMSE同样较高，导致精度较差。（3）对比其他两种产品，修改后的SCA模型反演结果在两个地区表现出较高的相关系数（接近0.800）、较低的MAE（接近0.050 m3·m-3）和RMSE（接近0.060 m3·m-3），有着较高的精度。因此，可以认为修改后的SCA模型可以应用于青藏高原地区土壤湿度动态监测，为研究青藏高原地区的天气和气候变化影响及水循环过程提供了参考和借鉴。
  • 中国中东部三个高山观测站气象要素变化的对比分析
  • 张剑明;叶成志;莫如平
  • 2017 Vol. 36 (1): 107-118.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00103
  • 摘要 ( ) HTML PDF (24208KB) ( )
  • 运用线性回归、小波分析等方法，对中国中东部3个高山气象站（南岳、庐山和黄山）平均风速、气温和降水的气候变化特征进行了对比分析，结果表明（1）3个站年平均风速均呈明显减小趋势，3个站在20世纪60年代末期之后时间变化特征相似。（2）3个站年最大小时风速在20世纪60年代明显减小，之前最大小时风速较大，变化趋势不明显，之后最大小时风速明显减小，且呈显著减小趋势。（3）3个站的风向均存在明显的季节转换，夏半年盛行偏南风，冬半年盛行偏北风。南岳站和庐山站风速呈现“春夏大、秋冬小”，黄山站呈现“秋季小、春夏冬大”。3个站平均风速有比较一致的2~3年、5~7年周期变化，在大周期略有不同。（4）3个站气温均呈明显上升趋势，存在2~3年、5~7年和准15年左右的振荡周期。（5）3个站降水量均呈不显著上升趋势，雨日数在南岳站和庐山站呈显著下降趋势，在黄山站呈显著上升趋势。3个站降水量有比较一致的2~3、5~7年左右的周期变化，在大周期变化有所不同；雨日有比较一致的2~3年、4~7年、准10年周期变化，在大周期变化有所不同。
  • ECMWF集合预报在中国中部地区的降水概率预报性能评估
  • 潘留杰;张宏芳;陈小婷;屈丽玮;袁媛
  • 2017 Vol. 36 (1): 138-147.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2016.00014
  • 摘要 ( ) HTML PDF (7484KB) ( )
  • 利用2013、2014年5-10月ECMWF集合预报系统（EPS）输出的降水预报资料，CMORPH（NOAA Climate Prediction Center Morphing Method）卫星与全国30000余个自动气象观测站的逐小时降水量融合资料，基于Brier评分、Talagrand分布、ROC（Relative operating characteristic）分析等方法，研究ECMWF集合预报对我国中部降水的概率预报性能。主要结论如下（1）模式对小雨具有稳定的预报技巧，但预报概率偏大；对大雨以上量级降水的分辨能力不足，概率预报偏小。（2）Talagrand图整体表现为“U”型，模式对中等强度以上量级降水预报频次偏少；就不同量级降水的预报和观测频次一致程度来看，时效越长预报性能越稳定；第11天模式集合成员的发散度发生明显变化，Talagrand图呈“钟”型分布，预报评分显著下降。（3）预报日数越短，降水概率预报效果越好，平均而言，预报日数超过2天后，模式对12 h（24 h）小于30%（40%）的暴雨概率预报技巧低于气候预测。（4）模式24 h小雨命中率较12 h偏高，空报率偏低，预报技巧优于12 h；对暴雨来说，前6天12 h降水概率预报的ROC面积较24 h表现较好。
  • 感热变化对东亚地区大气边界层高度的影响
  • 万云霞;张宇;张瑾文;彭艳秋
  • 2017 Vol. 36 (1): 173-182.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2016.00001
  • 摘要 ( ) HTML PDF (4605KB) ( )
  • 利用1979-2009年NCEP/CFSR全球大气边界层高度（PBLH）、感热通量月平均资料，运用多种统计方法，探讨了东亚地区大气边界层高度和感热通量的变化特征，并研究了两个要素场之间的相互关系。结果表明夏季大气边界层高度东部增高、西部降低，而冬季则与夏季相反。夏季青藏高原地区感热有减少的趋势，其余地区以增加为主；冬季东部地区及新疆西部感热减少，其余地区感热增加。夏季奇异值分析第一模态表明青藏高原地区的感热通量减少时，相应地区的PBLH降低；内蒙古东部和东北地区的感热增加时，相应地区的PBLH增加。该空间型在一定程度上反映了青藏高原、内蒙古东部及东北地区，PBLH变化主要受地表加热影响，且年代际变化显著。夏季奇异值分析第二模态表明当青藏高原南侧、华北的感热增加（减少）时，相应地区的PBLH升高（降低），该空间型年际变化较显著，一定程度上反映了大气边界层高度及感热在高原主体及其南侧分布的差异。冬季奇异值分析第一模态主要表现为在我国东西部反相变化的分布；冬季奇异值分析第二模态表现为华北和华东地区与其余地区反相相关的分布。冬季两个空间型均具有一定的年代际变化特征。在青藏高原及其南侧和西北干旱半干旱区部分地区，PBLH变化主要受地表加热的影响，而在东部季风区，感热变化仅是影响PBLH变化的因素之一。
  • 甘肃省夏季暴雨日数特征及其与大气环流关系
  • 黄玉霞;王宝鉴;王研峰;黄武斌
  • 2017 Vol. 36 (1): 183-194.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00118
  • 摘要 ( ) HTML PDF (32398KB) ( )
  • 利用1974-2013年甘肃省80个站逐日降水和NCEP/NCAR再分析资料，采用经验正交函数、系统聚类及合成分析方法，对甘肃省夏季暴雨日数分布特征及其与大气环流的关系进行了分析。结果表明，近40年甘肃省夏季暴雨日数在1989年、2002年和2009年经历了3次明显的年代际变化；甘肃省夏季暴雨日数可分为河东强河西弱型、甘岷山区型、陇南陇东型和全省型4种；暴雨日数分布类型与东亚夏季风有密切关系，形成暴雨的水汽多来自于南海地区，河东强河西弱型和陇南陇东型与冷空气活动有关。河东强河西弱型对应贝加尔湖冷涡加强，冷空气南下，季风位置更加偏西北，南海和东海地区的水汽输送偏东。甘岷山区型对应季风位置偏北，南海和孟加拉湾地区水汽输送偏西，在甘南地区汇合。陇南陇东型对应伊朗高压和蒙古低压减弱，冷空气活动减少，季风位置偏东南，南海地区水汽输送偏东南，冷空气回流致陇南陇东地区易形成降水。全省型对应季风位置偏向青藏高原地区，南海和渤海地区水汽输送主要西伸北进，影响甘肃大部分地区。
  • 雷达波束部分遮挡识别应用及效果评估
  • 勾亚彬;汪章维;刘黎平;段艺萍;陈超
  • 2017 Vol. 36 (1): 229-240.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2016.00010
  • 摘要 ( ) HTML PDF (14669KB) ( )
  • 雷达波束部分遮挡是雷达定量降水估测（QPE）算法的重要误差源。利用4次大范围的天气过程，联合上饶、黄山、杭州、金华、宁波、衢州、温州和台州8部天气雷达和浙江省2047个雨量计观测资料，应用金华、衢州和上饶雷达的部分遮挡区域识别结果，从定性和定量分析两个角度，将雷达组网拼图数据划分为部分遮挡区域、无遮挡区域和总数据区域，验证分析了部分遮挡回波订正方案在提高雷达组网拼图质量和提高雷达QPE精度方面的作用。结果表明剔除部分遮挡回波的回波订正方案，在不同天气过程中均可以（1）有效地增强部分遮挡区域内雷达组网拼图和雷达QPE数据场的连续性；（2）显著提高了部分遮挡区域内雷达QPE数据场的精度，降低了因部分遮挡导致的雷达QPE误差，并间接提高了无遮挡区域以及总的数据区域内的雷达QPE的精度；（3）改善了Z-R关系拟合方案和最优插值校准方案的有效性，这是剔除部分遮挡回波后，雷达QPE数据场精度提高的重要原因。
  • 气候校正算法对TMPA 3B42 V7产品精度的影响分析
  • 蔡研聪;徐磊磊;金昌杰;王安志;关德新;吴家兵;袁凤辉;步长千
  • 2017 Vol. 36 (1): 256-267.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00113
  • 摘要 ( ) HTML PDF (4078KB) ( )
  • 遥感降水数据是区域降水研究的重要数据源，尤其在无实测资料区域，可改善对降水格局的认识。然而，广泛使用的TMPA 3B42数据受校正数据空间范围的限制，其最新的气候校正算法在中高纬度地区无法有效实施，造成较大的不确定与误差存在于该区域的TMPA数据中。选取两个气候和地形条件相似的区域，分别位于TRMM卫星观测范围（南北纬38°）内外区域。基于1998-2012年期间多个气象站点的实测降水数据，采用四个统计指标，对比两个区域的数据精度差异与相似性，进而揭示气候校正算法对TMPA降水数据的影响。结果表明年、月、日尺度的TMPA数据在两个地区都高估降水量，尤其对0~10 mm的降水高估较为严重。气候校正算法虽无法消除此高估，但一定程度上削弱了高估程度，辽宁地区的高估程度显著高于山东（2.79%），达到8.87%。从降水变化过程看，TMPA可重现区域的年月降水过程，与实测降水的变化趋势一致。但值得注意的是，冬季期间TMPA数据精度在两个地区都不理想且年变化波动较大。气候校正算法在山东地区的应用，使得该区域两种降水数据集的相关性有所改善，也减弱了TMPA对降水量的高估程度。
  • 2012年宁夏“7·29”大暴雨过程的数值模拟研究
  • 王晖;隆霄;温晓培;田凤;刘燕飞
  • 2017 Vol. 36 (1): 268-281.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2016.00017
  • 摘要 ( ) HTML PDF (23893KB) ( )
  • 利用常规观测资料、雷达回波资料、TBB卫星资料，WRF模式模拟输出的高时空分辨率结果对发生在2012年7月29-30日（“7·29”）宁夏北部地区的一次大暴雨过程的维持和演变进行详细分析。主要结论如下（1）此次大暴雨过程与200 hPa高空急流、500 hPa短波槽及700 hPa切变线发展和变化密切相关。（2）模式结果显示700 hPa低涡及暖式切变线、低空急流形成是大暴雨形成的主要原因之一；低空急流从29日22：00形成，维持近7 h。（3）分析发现高层辐散明显早于低层的空气辐合，在低层空气辐合中心出现之后高空辐散继续加强，高空强辐散和低空强辐合导致明显的上升及700 hPa低空急流形成和发展。（4）诊断分析显示ΔNBE的范围与1 h后强降水的落区有很好的对应关系，对流性降水阶段ΔNBE较大，不平衡特征明显，而在稳定性降水阶段大气质量场和流场之间的不平衡特征相对较小。（5）对此次暴雨的水汽输送分析表明水汽主要由偏南风低空急流输送，净水汽输送强度的变化与对流性降水阶段和稳定性降水阶段较为吻合。

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