高原气象

高原气象

第38卷 第5期 2019-10-28   

目录

论文

  • 1961—2010年青藏高原气候变化特征分析
  • 徐丽娇;胡泽勇;赵亚楠;洪潇宇
  • 2019 Vol. 38 (5): 911-919.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00137
  • 摘要 ( ) HTML PDF (6122KB) ( )
  • 利用1961-2010年青藏高原及其周边地区158个气象站温度（包括平均温度、最低和最高温度）、降水和风速资料，对青藏高原的气候变化特征进行了分析。结果表明：（1）1961-2010年青藏高原主体正在变暖变湿，但是高原东侧部分地区正在变暖变干，同时高原整体风速都在减小。（2）升温主要是夜间的最低温度贡献的。不同地区升温速率有差异，中部地区高于东部地区；平均温度和最高温度分别在1994年和1997年发生突变，突变后升温速率明显加快；三种温度都存在准8年周期震荡，其他短周期及更长周期震荡表现不一致。（3）降水量空间分布上表现为从东南向西北逐级减少，并且出现过多次突变，突变时间分别为1965年、1977年和1995年，突变前后降水的变化速率明显不同，降水存在准4年和准10年周期震荡。风速存在18~20年周期震荡。（4）青藏高原平均温度、最低温度及最高温度EOF分解的第一载荷向量均表现出全区一致的正值，中心区位于94°E97°E一带，说明青藏高原腹地是平均温度、最低温度及最高温度变化最敏感的地区。（5）平均温度、最低温度及最高温度EOF分解的第二载荷向量大体表现出高原主体与东部以及北部边缘地带变化趋势相反，即高原主体升温（降温）时，东部及北部边缘地带是降温（升温）的。
  • 青藏高原积雪对陆面过程热量输送的影响研究
  • 王婷;李照国;吕世华;姚闯;马翠丽
  • 2019 Vol. 38 (5): 920-934.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00026
  • 摘要 ( ) HTML PDF (22998KB) ( )
  • 利用1979-2016年中国区域长时间序列逐日雪深资料，分析了青藏高原积雪深度与积雪日数的分布及变化特征，并将积雪期划分为三个阶段（积累期、鼎盛期和消融期），结合ERA-Interim月平均再分析资料，分析了积雪与地表热状况（气温、地表和土壤温度）和能量输送量（地表净短波辐射、地表净长波辐射、感热通量、潜热通量、地表热通量和土壤热通量）的相关关系，初步探讨了积雪在高原陆面过程中的作用。结果表明：研究时间范围内青藏高原积雪（深度和日数）主要呈减少趋势，仅在黄河源区及高原边缘地区为增加趋势，积雪鼎盛阶段（12月）的减少趋势最显著；高原积雪对地表主要起降温作用，深层土壤温度对积雪的响应存在滞后性，积雪的减少抑制了土壤向上的热量输送进而不利于冻土的发育；高原积雪与地表感热和地表热通量主要呈现负相关关系，潜热通量与积雪也呈负相关特征但比感热通量的相关性小。由于ERA-Interim资料对高原积雪深度的描述与本研究使用的卫星遥感积雪深度存在较大偏差（包括空间分布、气候倾向率、年际变化以及绝对大小等），导致本研究中积雪与地表热状况和热通量的相关度不高，需要通过陆面模式模拟做进一步探讨。
  • 青海湖夏秋季局地气候效应数值模拟研究
  • 苏东生;文莉娟;赵林;李照国;杜娟
  • 2019 Vol. 38 (5): 944-958.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00125
  • 摘要 ( ) HTML PDF (4228KB) ( )
  • 由于水陆热力性质差异，湖泊对局地天气气候具有显著影响，占中国湖泊总面积一半以上的高原湖泊对区域天气气候的影响不可忽视，但目前对高原湖泊局地气候效应的研究依然存在不足。本研究利用WRF-FLake动态耦合模式，设计了有湖与无湖两组实验，对高原最大湖泊青海湖的局地气候效应进行了整年的模拟研究。结果表明，耦合模式的模拟性能良好，青海湖在16月使得区域气温降低，而712月使得区域气温升高，且青海湖的存在降低了19月的日最高气温，增加了612月的日最低气温，使得气温日变化减小，白天青海湖为冷湖效应，而夜间青海湖为暖湖效应。26月青海湖轻微减少区域降水量，712月明显增加了区域降水量，且8月增加量最显著。青海湖对局地年降水量的贡献率在湖面上最大可达50%~60%，而在周边陆地为10%~30%，夏季青海湖增加的降水量最多，而秋季青海湖对总降水的贡献率最大，青海湖增加的降水在20：00（北京时，下同）至次日02：00最多，而14：0020：00最少，夏季增加的对流性降水较多，秋季增加的对流性降水较少。白天青海湖的冷湖效应使湖面产生下沉辐散气流，抑制对流的发展和水汽的扩散，导致湖泊降水效应减弱，而夜间青海湖的暖湖效应使湖面产生辐合上升气流，促进对流的发展和水汽的扩散，导致湖泊降水效应增强。
  • 近60年来祁连山极端气温变化研究
  • 吕越敏;李宗省;冯起;李永格;袁瑞丰;桂娟;李宗杰;张百娟
  • 2019 Vol. 38 (5): 959-970.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00135
  • 摘要 ( ) HTML PDF (5353KB) ( )
  • 利用24个气象站点1961-2017年逐日最高、最低和平均气温资料，采用CCl/CLIVAR气候变化检测监测和指数专家小组（ETCCDI）所推荐的12个极端气温指数，分析了祁连山区极端气温指数的时空变化及其原因。结果表明：极端气温暖指数以祁连山中部和东部为较小变暖幅度区，向外围递增，极端气温冷指数的空间分布由南向北递减。相较暖指数，冷指数变暖幅度更大；夜指数变暖幅度大于昼指数，这与气温日较差显著减少具有一致性；生长季长度明显延长；冰冻日数、霜冻日数显著减少，减少幅度较大的区域集中在祁连山南部。1985年后尤其在20世纪90年代期间祁连山加速变暖，2000年后变暖趋势有所减缓，2010年后变暖幅度大幅增加。海拔越高，极端气温指数的变暖幅度越大，高海拔区（>2500 m）极端气温冷指数变化明显，低海拔区（< 2500 m）极端气温暖指数变化明显。北大西洋年代际振荡（Atlantic Multidecadal Oscillation，AMO）、热带北大西洋指数（Tropical Northern Atlantic Index，TNA）、热带南大西洋指数（Tropical Southern Atlantic Index，TSA）、北热带大西洋海表温度指数（North Tropical Atlantic Index，NTA）、加勒比地区海温指数（Caribbean Index，CAR）对祁连山极端气温暖指数的影响强于极端气温冷指数，中热带太平洋海温（Nino 4）主要影响极端气温冷指数，南海夏季风（South China Sea Summer Monsoon Index，SCSSMI）主要影响极端气温暖指数。
  • 沙颍河流域一次基于高分辨资料的降水相态分析
  • 武威;胡燕平
  • 2019 Vol. 38 (5): 983-992.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00128
  • 摘要 ( ) HTML PDF (8097KB) ( )
  • 利用常规气象资料、NCEP 0.25°×0.25°分析资料以及微波辐射计、风廓线雷达等高分辨率资料，采用诊断和统计方法，对2017年2月21日沙颍河流域一次雨雪过程中降水相态进行分析。结果表明：在高空低槽与东路冷空气共同作用造成雨雪天气的背景下，925 hPa及以下冷高压底部的偏北冷空气造成低层持续降温，导致降水相态变化。过程前期700 hPa以下为强暖平流，冷平流在900 hPa以下且较为浅薄，温度层结为冷层-暖层-冷层-暖层，冰晶粒子下落融化形成雨滴。降水中后期冷平流发展强烈导致温度迅速下降，整层温度变为冷层，导致相态为雪；即使下游局部地区仍有暖层，但暖层浅薄、低层冷层深厚，相态也为雪。雨雪转换时0℃层高度下降明显，降雨阶段0℃层在抬升凝结高度以上，降雪阶段0℃层降到抬升凝结高度以下；0℃层亮带回波在相态转换时出现明显变化，其亮带高度逐渐降低。微波辐射计的温湿廓线、云底高度以及液态水等在雨雪转换中均有显著变化，液态水含量在雨雪转变时迅速增大。风廓线风场定性反映了冷空气持续南下，低层冷垫增厚，导致相态转变以及降水强度增加；风廓线速度定量反映出降雨和降雪之间的差异，降雨速度范围为1.5~7.0 m·s-1，降雪速度范围在0.25~1.5 m·s-1；雨雪转换时下落速度明显减小，可用于相态转变的监测和预报。
  • GPM卫星降水产品在台风极端降水过程的误差评估
  • 肖柳斯;张阿思;闵超;陈生
  • 2019 Vol. 38 (5): 993-1003.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00143
  • 摘要 ( ) HTML PDF (10818KB) ( )
  • 以雨量站观测数据为基准，利用相关系数（CC）、相对偏差（RB）、均方根误差（RMSE）以及分级评分指标（探测率POD、误报率FAR、临界成功指数CSI），对全球降水计划GPM多卫星融合产品4.4版本准实时产品IMERG_ER（简称IMERG）在2017年接连登陆广东的3个台风"天鸽"、"帕卡"和"玛娃"极端降水过程性能进行评估。广东省内"天鸽"、"帕卡"和"玛娃"的CC分别为0.80，0.68和0.47，RB为-12.00%，-47.06%和-29.10%，RMSE达33.00，40.03和26.40 mm。雨区的CC分别为0.59，0.48和0.33，RB为2.21%，-43.58%和-25.94%，RMSE为44.34，51.04和40.64 mm。IMERG低估了"天鸽"、"帕卡"、"玛娃"的总体降水强度，主要源自于对雨区的低估。从散点分布来看，IMERG高估了强降水，低估了弱降水的强度，对极端强降水的估测能力存在较大的不稳定性。降水量时序变化特征表明，IMERG较好体现了降水峰值和谷值的数量及变化趋势，但时间和强度有偏差。误差来源于复杂地形、PMW观测时间分辨率不足和IR反演降水准确度不足对卫星估测降水的影响。分级检验结果显示，相同量级内，雨区的POD更大，FAR更小，CSI评分更高，IMERG对雨区的反演能力更强。IMERG对"天鸽"估测效果最好，POD较高，FAR较小，CSI较高；"帕卡" POD较低，暴雨及以上的FAR较高，CSI下降显著；"玛娃" POD比"帕卡"高，但FAR也高，CSI中等。可见IMERG对小量级降水具有较好的估测能力，强降水估测显著偏高，暴雨及以上的降水误差起了主要贡献。
  • 一次伴有高原低涡和热带气旋活动的持续性暴雨过程分析
  • 何光碧;肖玉华;师锐
  • 2019 Vol. 38 (5): 1004-1016.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00131
  • 摘要 ( ) HTML PDF (11628KB) ( )
  • 为了进一步考察持续性暴雨发生机制，针对2010年7月下旬川、陕、甘地区的一次持续暴雨过程，应用MICAPS资料，FY-2E辐射亮温资料，TRMM卫星降水资料，NCEP每6 h 1°×1°分辨率的分析资料，主要分析了暴雨发生的环流背景，暴雨直接影响系统-高原低涡、热带气旋、中尺度对流系统、冷暖平流等对持续性暴雨的影响。结果表明：（1）本次持续性暴雨过程发生在对流层高层南亚高压由纬向型转为经向型，对流层中层副热带高压东退西进，热带气旋登陆西行，高原低涡东移受阻，中尺度对流系统不断生消的有利条件下。（2）高原低涡与热带气旋相互作用使两者移速减缓，涡区切变流场加强，正涡度平流输送使低涡加强与维持。（3）低涡为暴雨发生提供了有利的抬升条件，使降水期间涡区呈现较强的正涡度和辐合上升运动，降水最大值出现时间对应辐合上升运动最强时，降水过程中对流层中低层为垂直正螺旋度，有利于低涡系统维持和降水持续，垂直正螺旋度大值区及出现时间对强降水发生及落区有一定的指示性。（4）对流层低层暖平流输送使暴雨区能量持续积累，同时也使暴雨区中尺度对流系统生肖不断，降水得以发生和持续。
  • 一次罕见的山东半岛西部海效应暴雪过程的特征及机理研究
  • 郑怡;杨成芳;郭俊建;张磊;焦艳
  • 2019 Vol. 38 (5): 1017-1026.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00140
  • 摘要 ( ) HTML PDF (29380KB) ( )
  • 利用高时空分辨率MODIS和HIMAWARI-8卫星云图，多普勒天气雷达，风廓线雷达，加密自动站、浮标站及常规观测等多种观测资料，结合NCEP/NCAR逐日6 h再分析资料和ERA_Interim再分析资料，对2015年11月2526日山东半岛西部和北部海效应暴雪过程的降雪特征和形成机理进行了分析。结果表明：（1）此次过程中高空冷涡位置异常偏西偏南，对应地面等压线气旋式弯曲异常偏西，冷空气强盛，为半岛西部产生暴雪提供了有利的大尺度背景条件。（2）此次海效应暴雪过程存在多条降雪云带并有云带合并发展现象，每条云带内部可能存在多个云团（线），云带的位置和发展强度对降雪落区和降雪量具有良好的指示性。（3）对应强降雪时段，渤海海面海气温差为14℃左右，半岛西部存在不稳定层结，地面辐合线提供动力触发机制，前期水汽积累和后期强水汽辐合提供了充分的水汽条件，低层辐合区长期维持使降雪云带强烈发展并产生"列车效应"，是导致此次半岛西部产生暴雪的主要原因。（4）此次暴雪过程中，山东半岛西部在能量和水汽方面优于半岛北部，且动力维持机制与半岛北部不同，其低层900 hPa以下存在西北风和偏北风的辐合。
  • 东亚、北非干旱半干旱区边界层高度的特征研究
  • 徐潇然;赵艳茹;黄山;毛文茜;郭燕玲;张文煜
  • 2019 Vol. 38 (5): 1038-1047.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00144
  • 摘要 ( ) HTML PDF (3725KB) ( )
  • 采用再分析资料ERA-20C对东亚、北非干旱半干旱区一百多年边界层高度（Boundary Layer Height，BLH）的时空变化特征进行比较研究，结果揭示了两个地区不同气候区BLH空间分布和时间变化的差异性。结果表明，BLH的空间分布与气候干湿程度密切相关，同时受海拔以及河流、湖泊分布等的影响；干旱区、半干旱-半湿润过渡区的BLH在东亚和北非均为升高趋势；极端干旱区、干旱-半干旱过渡区、半干旱区的BLH在东亚为升高趋势，在北非为降低趋势；极端干旱区对干旱半干旱区整体BLH年际变化贡献最小，东亚为11.05%，北非为3.68%；东亚半干旱区年际变化贡献最大23.74%，北非半干旱-半湿润过渡区年际变化贡献最大28.89%。两个地区BLH的变化均包含周期为60年、30年、10年、5~7年和2~4年的振荡，在长时间尺度的周期变化中，两个地区的BLH基本呈反位相关系，在短时间尺度的周期变化中，呈反位相、同位相交替转换的关系；BLH的长期变化趋势，东亚各季节均为升高趋势，北非只有冬季为升高趋势；BLH年际变化，夏季占主导地位，东亚年际变化贡献率是58.50%，北非年际变化贡献率是57.52%，北非秋季年际变化贡献率是东亚地区的2倍多。
  • 青海中北部边界层高度与不同灾害天气的关系
  • 马元仓;李岩瑛;杨吉萍;曾婷;张爱萍;张春燕
  • 2019 Vol. 38 (5): 1048-1057.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00136
  • 摘要 ( ) HTML PDF (2439KB) ( )
  • 利用2013-2017年逐日07：00（北京时，下同）高空压温湿常规资料，19：00每隔50 m高空气温、气压、湿度和风速等加密资料，分别采用T-logP法和5点平滑位温梯度法计算了青海省茫崖、格尔木、都兰和西宁4个高空站的边界层高度，结合地面2006-2017年逐时、日资料，进一步分析其影响因子及其与灾害性天气的关系。结果表明：在研究区边界层高度西北高于东南，春季35月较高，4月茫崖最高达4500 m以上；边界层高度主要与最大地气温差、极大风速、气温日较差和降水有关，高原上地气温差越大、风速越大，湿度越小，边界层高度越高。浮尘边界层高度3月较高，为3578 m；其他风沙边界层高度均为4月较高，达3800~4000 m。沙尘暴持续时间越长，边界层高度越高；高原沙尘暴主要集中在下午到夜间，46月较高，夜间45月为3100~4200 m。降水对边界层高度有很大影响，随着降雨强度增强，边界层高度也随之降低，发生小、中、大雨时的边界层高度分别为3354，1855和1300 m；相应的边界层气压分别在480~640，590~720和650~710 hPa。高温边界层高度6月最高达5210 m，78月达3600 m以上；而雷暴边界层高度4月较高，达5050 m，56月在2100 m左右，79月降低至1100 m左右。由于510月95%以上雷暴伴有降水，因而雷暴边界层高度较低。
  • 两次长寿命孤立超级单体风暴结构差异性分析
  • 张玉洁;苑文华;张武
  • 2019 Vol. 38 (5): 1058-1068.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00055
  • 摘要 ( ) HTML PDF (20542KB) ( )
  • 利用山东济南和河北石家庄的多普勒天气雷达资料，并结合天气实况和探空观测资料，对2013年9月15日和2018年5月12日分别发生在鲁中山区南部及河北邢台地区的两次严重致灾超级单体风暴（分别简称0915风暴和0512风暴）演变特征、环境参数及气流结构进行了分析。结果表明：0915和0512风暴均产生于较强西北气流环境背景下，具有强的不稳定和中等强度以上垂直风切变。旺盛阶段风暴参数存在明显差异，0915风暴的风暴参数基于单体的垂直累积液态水含量（Cells-Vertical Integrated Liquid，C-VIL）、最大反射率因子（Maximum Reflectivity，用DBZM表示）和强中心高度（Height Top，HT）平均值明显大于0512风暴。旺盛阶段0915风暴中气旋旋转强度明显大于0512风暴。对流有效位能（Convective Available Potential Energy，CAPE）和垂直风切变的差异性是导致风暴参数和气流旋转强度差异性的关键因素，0915风暴过程CAPE大于0512风暴，决定了其风暴内部最大上升气流速度大于0512风暴，0915风暴过程具有的更强的垂直风切变，使其上升气流旋转强度明显大于0512风暴，强的旋转上升气流利于风暴核的悬垂与维持，从而产生较强的冰雹天气。
  • 基于WRF/Chem模式天津地区重污染天气成因分析
  • 蔡子颖;韩素芹;邱晓滨;姚青;张敏;刘敬乐;吴彬贵;王雪莲
  • 2019 Vol. 38 (5): 1108-1119.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00123
  • 摘要 ( ) HTML PDF (2570KB) ( )
  • 基于WRF/Chem数值模式，以CO为示踪物分解水平输送、湍流混合和垂直运动对近地面大气污染的影响，研究2014-2017年天津地区重污染天气成因。研究表明：基于上述方法可实现重污染天气水平输送、湍流混合和垂直运动影响的定量描述，完成重污染天气成因数值归因分析。如2017年1月26日的重污染天气湍流混合能力下降是其重要的影响因素，2017年2月12日重污染天气混合层厚度下降对其影响显著，2017年2月16日重污染天气水平输送对其有重要影响，2015年12月21日重污染天气是下沉气流、湍流混合能力下降和混合层降低共同导致。在分析中，可通过湍流混合导致地面CO质量浓度每小时下降速率小于40%，垂直运动使得CO质量浓度每小时上升速率大于等于1.4%，混层层厚度小于250 m，水平扩散导致地面CO质量浓度上升等指标表征气象条件易于重污染天气形成。2014-2017年99次重污染天气符合上述条件之一或者多个条件，覆盖所有重污染过程的85%，即使未满足上述条件，99%的过程也可以通过重污染天气成因分析标准予以解析。分析显示2014-2017年天津116次重污染过程，58%的过程由两个或者三个气象因素共同影响所致，且影响因素与天气类型密切相关，如高压后部型与水平输送、北部弱高压型与下沉运动影响等。相比水平输送和湍流混合能力下降，下沉运动带来的近地面大气污染物质量浓度上升往往会被忽略，但在部分过程中，下沉运动也会导致近地面质量浓度快速增加，成为重污染天气形成的重要影响因素，如2014年1月1011日。湍流扩散系数KZ和湍流混合导致地面CO质量浓度每小时下降速率β与近地面PM2.5质量浓度呈现较好的幂指数关系，其相关系数分别为0.57和0.73，可以在重污染成因分析和预报中发挥积极作用。

新闻公告下载中心更多+更多+

学科动态视频资讯更多+更多+

友情链接 电子书 更多+ 更多+

官方微信

QQ群聊

本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发 技术支持：support@magtech.com.cn