高原气象

第38卷 第6期 2019-12-28   

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论文

  • 近10年青藏高原及其周边湍流通量变化的数值模拟
  • 李茂善;阴蜀城;刘啸然;吕钊;宋兴宇;马耀明;孙方林
  • 2019 Vol. 38 (6): 1140-1148.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00145
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  • 应用改进地表粗糙度的中尺度模式WRF模拟青藏高原及其周边地区2004-2013年地表湍流通量的变化特征,结果发现,自2004-2013年以来,青藏高原中部和东南部地区感热通量增加,分别增加了9.952 W·m-2·(10a)-1和14.595 W·m-2·(10a)-1;青藏高原其他区域感热减小,减少了-4.473 W·m-2·(10a)-1;青藏高原周边东南部横断山脉增加了9.928 W·m-2·(10a)-1,云贵高原地区增加了9.868 W·m-2·(10a)-1和江南丘陵地区增加了15.177 W·m-2·(10a)-1;其他周边地区感热减小,减少的量级为-10.26 W·m-2·(10a)-1。青藏高原东部地区潜热有较弱的增加[1.175 W·m-2·(10a)-1],青藏高原其他区域都减小[-3.762 W·m-2·(10a)-1];青藏高原东侧四川盆地、南侧孟加拉湾附近以及周边北部地区减弱,分别为-0.27,-2.416和-2.287 W·m-2·(10a)-1;周边其他地区潜热通量都有不同程度的增加,我国东南部江浙地区有较强的增加[11.385 W·m-2·(10a)-1],印度半岛增加的幅度不大[2.988 W·m-2·(10a)-1],云贵高原以东缅甸增加[9.287 W·m-2·(10a)-1]和黄土高原增加[1.160 W·m-2·(10a)-1],但云贵高原是减少的[-2.705 W·m-2·(10a)-1]。
  • 雷达反演资料的Nudging同化对华南暴雨过程短临预报的影响
  • 张兰;徐道生;胡东明;张宇飞;李怀宇;梁之彦;田聪聪
  • 2019 Vol. 38 (6): 1208-1220.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00147
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  • 基于1 km分辨率的华南区域短临预报模式,利用松弛逼近法Nudging同化由雷达观测反演的风场和水物质,选取两次华南前汛期降水过程进行试验,目的在于研究调整初始风场和调整初始水物质场对于短临模式降水预报的不同影响。首先对反演结果进行了初步验证,结果表明试验中反演结果是基本合理的。进而将雷达反演结果Nudging同化到模式预报中,和控制试验(test-ctl)进行比较可以看出:(1)仅Nudging同化水物质试验(test-qcqr)可以比较有效地改进0~7 h降水预报,特别是对于0~2 h降水偏少的现象改进最为显著。(2)仅Nudging同化风场试验(test-uv)对3~7 h预报有一定的改进,但总体来说改进的幅度很小。(3)同时Nudging同化水物质及风场试验(test-qcqr-uv)的结果最优,它对于0~10 h降水预报都有比较明显的改进。从微物理量的垂直分布来看,前期模式降水主要来源于Nudging同化到初始场中的水物质信息,所以test-qcqr和test-qcqr-uv对前期降水预报的改进都比较明显。Nudging同化雷达反演风场资料可以迅速的调整初始场中低层辐合线存在的偏差,但是它对降水的影响必须配合水物质的调整才能比较明显地体现出来。总的来说,Nudging同化水物质对于短临降水预报影响最为显著,而在此基础上Nudging同化雷达风场对于3 h之后的降水预报会有更好的改进。
  • 基于BCC第二代短期气候预测模式系统的中国夏季降水季节预测评估
  • 张丹琦;孙凤华;张耀存
  • 2019 Vol. 38 (6): 1229-1240.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00149
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  • 利用BCC第二代气候预测模式系统1996-2015年提前1~3个月的回报试验结果,评估了模式在季节尺度上预测中国夏季降水空间分布和降水异常的能力,分析了模式预报效果的年际差异,并探讨了模式预测误差产生的可能原因。结果表明,模式对中国夏季降水的季节预测具有一定的技巧,西南至长江中下游南部、黄淮平原西部、东北北部及藏北高原等地区季节预测技巧较高,同时,模式对降水距平预报效果整体较好,其中在长江中下游、黄淮地区、华南地区、西北地区及东北北部距平符号一致率较高。而模式对降水季节预测的偏差主要表现为我国东部降水量强度预测偏小,对夏季降水异常的预报技巧有限,且不同年份模式的预测效果差异较大。模式对夏季西太平洋及印度洋高海温区范围预测偏小,对副热带高压和东亚地区低层水汽辐合的强度预测偏弱,从而导致风场与环流场的配置与观测不一致,使得模式对我国东部夏季降水预测显著偏少。从模式预测效果年际差异来看,当华南地区实况降水量偏多、长江中下游及东北地区降水量偏少时,模式具有较高的预测技巧,反之,模式的预报技巧较低。分析中国东部降水与海温的相关关系发现,夏季西北太平洋、热带西太平洋和北印度洋是影响中国东部夏季降水的关键区域,模式中西北太平洋海温偏低对模式预报技巧具有重要影响,海温场、高度场、风场及水汽通量散度场不同的相互配置导致中国东部夏季降水的分布及强度差异,而模式不能合理把握各物理量场间相互作用过程,从而影响模式的预报效果。因此,改进模式对外强迫因子与降水异常相关关系的预测能力是提高我国夏季降水季节预测技巧的主要途径。
  • 基于MODIS时间序列的内蒙古城市热(冷)岛效应研究
  • 苏玥;玉山;都瓦拉;林泓锦;SHAGDARGantiganbold
  • 2019 Vol. 38 (6): 1263-1271.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00156
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  • 基于MODIS遥感卫星数据,反演地表温度,研究内蒙古各城市昼夜城市热岛空间分布和季节变化特征。结果显示:(1)白天内蒙古西部地区城市热岛效应弱;中部地区除集宁外,城市热岛出现概率呈对半趋势,没有东部地区城市热岛效应强;东部地区城市热岛效应出现概率最多,以赤峰和通辽尤为显著。夜间全区城市热岛出现的概率比白天大,有些城市达到了100%的现象。(2)内蒙古城市热岛并没有表现出统一季节变化规律,白天,冬季出现城市热岛的有锡林浩特、海拉尔、集宁和通辽;夏季为热岛的城市有呼和浩特、乌兰浩特。夜间,呼和浩特全年热岛,基本全年热岛(除个别月份)的有集宁、通辽、乌海、乌兰浩特和锡林浩特;春季为热岛的是临河;秋季为热岛的有赤峰和东胜;热岛有季节变化规律的是巴彦浩特、海拉尔、包头。(3)呼和浩特夏季6-8月呈现热岛效应;冬季12月依旧表现为热岛,且夜间城市热岛更严重。(4)集宁除5月、7月、12月为冷岛,其余月份为热岛;7月白天为弱冷岛,夜间为热岛,城郊温差较小;冬季12月白天集宁市区为热岛效应,夜间集宁市区呈现弱冷岛效应。
  • 2016年8月甘肃省持续性高温过程及其异常大气环流特征
  • 叶培龙;刘新伟;赵文婧;杨晓军;李艳;刘卫平
  • 2019 Vol. 38 (6): 1283-1292.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00006
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  • 利用1960-2016年甘肃省81个测站的逐日气温资料、NCEP/NCAR再分析资料,对2016年8月发生在甘肃省的高温天气基本特征及高温期间异常环流特征进行了分析研究。结果表明:(1)2016年夏季高温日数甘肃东部地区大部分站点比气候平均值多5天左右;尤其是7月底至8月下旬的高温天气过程,不论是高温天气强度,还是高温天气范围,均为历史罕见。(2)高温发生期间,南亚高压中心较同期偏北5~10个纬距,且中心略向东偏移,造成冷空气不易南下;副热带西风急流中心覆盖面积明显扩大,急流核的位置偏北3~5个纬距,急流中心区向东明显移动,且分布形态由纬向型转为经向型,对高温天气的发展维持有重要作用。(3)受南亚高压、副热带西风急流的影响,大陆暖高压异常强大稳定,同时,乌拉尔山阻塞高压出现天数达10天以上,抑制西风带槽脊系统的东移,甘肃境内难以形成有效的降温降水天气。(4)甘肃境内水汽含量虽较往年偏多约20%,尤其是甘肃西部地区,但水汽辐散偏强,不易形成降水;此外,下沉气流异常偏强,高层空气下沉增温,有利于高温天气的发展与维持。
  • 多年冻土区土壤蒸散发对气候变化的敏感性分析
  • 李元寿;贾晓红;齐艳军;成龙;王根绪
  • 2019 Vol. 38 (6): 1293-1299.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00077
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  • 由于不同区域蒸散发对气候变化的敏感性各不相同,为摸清多年冻土活动层陆面过程中冻土-气候变化-水文循环之间的相互关系,选择青藏高原风火山区域的典型多年冻土区,依据气象站观测资料,应用Penman-Monteith公式计算了典型多年冻土区土壤蒸散发和蒸散发气候敏感系数,分析了多年冻土区土壤蒸散发对气候变化的敏感性。结果表明:多年冻土区土壤蒸散量对相对湿度的敏感性最高(-1.291),其次为风速(0.658),对空气温度的敏感性最低(0.248);土壤完全融化的植被生长期,蒸散发对各气象因子的敏感性最高,土壤完全冻结的植被枯萎期,蒸散发对各气象因子的敏感性都最低;年内尺度,蒸散发对气温、相对湿度和风速的敏感性均在8月最高,在1月或12月最低;蒸散发对气温和相对湿度的敏感性变化与植物生长变化过程高度一致,而蒸散发对风速的敏感性则较为复杂,与土壤的冻融过程相关,分别在土壤逐渐融化的植物生长前期和土壤完全融化的植物生长期敏感性较高。
  • 基于地形差异的闪电频数与雷达回波关系分析
  • 孙玉婷;赖安伟;王明欢;王志斌;朱传林;孙京
  • 2019 Vol. 38 (6): 1320-1331.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00146
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  • 利用2014-2018年SWAN雷达三维拼图产品和闪电定位资料,分析华中地区闪电活动与雷达回波特征的关系,并建立山区和平原区的闪电代理回波(lightning proxy reflectivity)拟合公式。结果表明,闪电频数和面积与40~45 dBZ、45~50 dBZ强回波面积和最大回波强度均有显著的相关性,而与≥ 50 dBZ回波面积的相关性不大。在山区与平原区两种地形条件下,闪电频数与垂直柱最大雷达回波存在较好的S形曲线拟合关系。13 km网格分辨率下平原区的S形拟合曲线明显高于山区的拟合曲线,两者均高于美国同化系统GSI中原线性、非线性经验曲线,增长率与GSI的线性曲线接近。3 km的S形曲线平原区略高于山区。采用S形曲线拟合关系和GSI经验关系估计雷达回波,经检验,S曲线闪电代理回波与闪电高频区、实测强回波区一致,其中13 km网格的代理回波比GSI经验关系转换的回波强度大,且比其更接近观测值,但不如3 km网格代理回波拟合效果准确。若不考虑地形差异,闪电代理回波将出现高估或低估现象。
  • 京津冀地区一次雾霾过程的污染分布及来源分析
  • 沈新勇;陈逸智;郭春燕;李小凡
  • 2019 Vol. 38 (6): 1332-1343.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00157
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  • 利用气象与化学模块在线耦合的模式WRF-Chem V3.5(Weather Research and Forecasting Model coupled to Chemistry Version 3.5)对2016年11月3-6日的一次京津冀污染过程展开了数值模拟,设计进行了包含人为排放源的实验,运用有效的模拟结果对过程进行分析。结果表明:大气稳定度指数能有效量化反映污染过程中的大气稳定状况,且K指数和TT指数相较其他两种指数的指示效果更为准确,是讨论雾霾发生发展原因的有力依据。本次污染高值中心有三个,分别为北京天津一带、河北东北部以及河北南部。PM2.5、PM10以及SO2污染物水平分布有明显日变化特征,CO和NO2则变化不明显,污染从3日开始发展至6日结束,除NO2外各项污染物都明显受到冷空气的影响,在6日浓度骤降。北京和天津地区的污染是主要来源于河北南部的工业和交通排放的外源型污染,而河北东北部和河北南部的污染则是主要受本地排放影响的内源型污染。污染物主要化学成分为CO,污染物颗粒PM2.5和PM10量级相当且浓度差别不大,均对本次污染有较大贡献。

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