利用探空资料对对流层-平流层热力结构的分析

利用16个探空站近6年的高分辨率探空资料,采用经验正交函数和数值积分等方法,分析了对流层、对流层顶和平流层下层的温度层结特征,主要得出以下结论:①对流层顶温度年变幅最小,对流层上层和平流层下层(包括对流层顶)与对流层中低层具有相反的温度变化趋势.②不同地区对流层顶高度表现为随纬度升高而降低的规律,平均每升高1°对流层顶高度下降44 m,同纬度高原地区对流层顶高度高于平原地区.③各站对流层平均温度总体表现为单峰型结构,与地面温度的季节变化特征相同,只是年较差小于地面.④对流层顶高度与对流层平均温度具有显著的正相关关系,对流层增温时对流层顶高度升高,对流层顶高度主要取决于对流层热力状况.     

全球对流层顶温度场演变的气候学特征分析

 利用经验正交函数分解(EOF)方法对57 a(1948~2004年)NCEP/NCAR全球对流层顶月平均温度场进行分析,并讨论了57 a的主要特征向量空间分布及其对应的时间系数的演变,结果分析表明:第1模态的时空分布特征能够较好地反映对流层顶温度场结构的分布状况,且具有明显的季节变化;南北半球的温度场的空间分布结构不太一致,南半球纬向分布较为平稳,而北半球经向和纬向活动都比较强,且有明显的温度槽脊结构;南北半球的极地对流层顶温度结构在不同的季节有不同的变化趋势;南北半球热带对流层的第1模态温度场全年具有整体一致型分布;温度场各个季节的时间系数变化具有明显的多时间尺度特征.     

对流层顶大气臭氧的季节变化研究

 采用季节划分和季节突变的概念、理论及方法,对44a(1958~2001年)的大气臭氧资料及对流层顶气压场资料进行了计算,并分析了对流层顶大气臭氧的季节变化.结果发现对流层顶大气臭氧的季节变化在全球大部分区域中的突变性都比较明显,表明对流层顶大气臭氧的季节变化受到上对流层和下平流层中多种因素的影响.通过分析还发现,利用曾庆存所定义的参数R_W(t)及有关的一些概念和方法确能很好地反映对流层顶大气臭氧的季节变化.     

全球对流层顶气压场和温度场的时空演变结构特征

 利用1948~2004年共57年的对流层顶气压场和温度场资料,对全球对流层顶平均温压场的空间分布结构、年际和年代际变化以及季节变化进行了分析.结果表明:①热带对流层顶和极地对流层顶的平均气压场的空间位置和热状况大致吻合,并存在空间波动性,两半球对流层顶的温压场具有显著的非对称性;②对流层顶的纬向气压与温度距平场都具有不同尺度的年际和年代际变化,两极地区对流层顶的温压场最不稳定,两半球中纬度地区的时间演变尺度存在明显差异.对流层顶断裂带及其对应温度的时空波动存在反位相关系,20世纪70年代末温度出现突变现象,此时对流层顶断裂带迅速向南部空间移动;③不同季节对流层顶的温压场都将进行空间结构的调整,两者之间存在着季节变化的协调性,但北半球较南半球的演变过程复杂;④对流层顶温压场纬向距平的季节变率可划分为5个位相不同的时空波动区域,构成了气压场和温度场的经向型相关结构.北极地区气压场变化有超前于温度场变化的趋势,对流层顶断裂带的温度季节变化存在着双峰波动结构.冬半年断裂区的地理位置较夏半年稳定,气压场和温度场的最大季节变程均发生在南极.     

大气对流层顶的臭氧时空分布变化

 利用1958~2001年的臭氧垂直分布和NCEP资料,计算出全球对流层顶的气候场,并对其空间分布、季节、年际和年代际演变进行了分析.结果表明:①对流层顶臭氧质量比呈纬向分布的特征明显,南北半球中纬度和南极为高值区,赤道和北极为低值区,且与对流层顶高度和温度场有对应关系;②从400~70 hPa的温度和臭氧质量比垂直经向剖面中,显现出对流层顶的上层和下层由于具有不同的物理和化学过程导致垂直分布存在差异;③对流层顶臭氧质量比纬向距平场的年代际变率具有不同位相的时空演变尺度,南半球的时空差异比北半球大,南极最不稳定,低纬和赤道地区幅度变化较小,但时间尺度较大;④极地各季节对流层顶的臭氧分布和高度场特征相似,低纬则与温度场分布较一致;⑤对流层顶断裂带中臭氧质量比最大值出现在春季,秋季为最小值,其对应的纬度存在明显的季节空间经向波动,夏季达到最高纬度,冬季到达最低纬度;⑥对流层顶臭氧质量比纬向距平的季节变率表现出准半年变化趋势,且两半球变化趋势相反.     

大气对流层顶位温与高度的变化分析

 利用1948~2006年共59 a的NCEP/NCAR温度场、气压场、位势高度场的逐日资料,对全球对流层顶的位温及其高度进行计算,并对其结果进行了分析.结果表明:①对流层顶位温的变化在310~380 K,其中副热带位温最高,而两极位温最低.大陆上空对流层顶位温的空间尺度较小,海洋上空为较大的空间尺度.②1948~2006年的59 a里对流层顶位温,总体上呈现出大陆区域位温下降,海洋区域位温上升的变化趋势,且在6~8月青藏高原及其以东的大陆区域和南极洲对流层顶位温下降趋势明显,12月至次年2月在30°S附近南印度洋和南太平洋海域对流层顶位温上升趋势明显.③全球对流层顶高度在10~17 km范围内,两极最低.两半球的高度升高与降低均同步.两半球存在准半年的位相差异.热带对流层顶多呈现上升趋势,极地对流层顶则多呈现下降趋势.与位温相同的是,陆地上的对流层顶高度下降,海洋上的对流层顶高度上升.     

大气对流层顶热量收支变化的时空结构研究

 利用1948~2006年NCEP/NCAR的温度场、风场和对流层顶气压场的逐日资料,对全球对流层顶热量收支及其方差进行了计算.通过对计算结果的分析发现:①南北两半球对流层顶断裂区附近以及青藏高原是对流层顶热量收支变化的显著区域,南半球纬向平均加热率随纬度的波动比北半球剧烈;②赤道附近对流层顶的热量收支处于相对的准平衡态,而加热率突变性最强的区域位于海陆交界的洋面上空;③全球对流层顶的平均热量收支是处于大气冷却为主的热力学状态结构中,而且平均加热强度的主要年代际演变呈现出整体降低的趋势,年际变化则具有显著的QBO现象;④南北半球对流层顶正负加热率存在着随季节变化的空间波列结构,夏季加热率的经向梯度较弱,而冬季经向梯度增强并具有多样性;⑤对流层顶断裂带所在区域为加热率方差常年显著的带状区域,方差的高值带随着季节的转换存在着南北向的移动和东西向的伸缩现象,冬季是对流层顶空间热量收支变化最活跃的季节.     

穿越东亚不同定义对流层顶质量和臭氧通量的分析

选取动力学和热力学定义的对流层顶作为平流层和对流层之间的分界,并利用等熵坐标下的Wei公式对东亚地区穿越对流层顶的质量和臭氧通量进行了分析,结果发现对流层顶的选择对于研究平流层与对流层交换方面的作用至关重要.东亚地区质量和臭氧通量交换在整体上具有明显的年代际变化特征,1958～2001年近44a的通量交换距平变化可以分为3个比较稳定的时段:即1958～1971,1972～1985和1986～2001年.在这3个时段中,通量交换距平分布表现为"负正负"的变化趋势,说明在东亚地区质量和臭氧净通量交换情况为先增强后减弱.东亚地区平流层和对流层之间质量和臭氧交换正距平区在东北平原和华北平原附近经历了一个逐渐增强的变化过程,表明这些区域在东亚地区平流层和对流层之间的质量和臭氧通量交换中扮演着越来越重要的角色.     

利用卫星数据和全球大气化学传输模式研究中国东部大城市对流层NO2季节变化原因

利用卫星观测数据(GOME和SCIAMACHY)分析了1996年3月至2008年3月中国地区对流层NO₂的分布特征和选定地区对流层NO₂的变化趋势,并结合大气化学传输模式（MOZART-2）对中国东部大城市上空对流层NO_2显著季节变化的原因进行了分析。研究发现：1）中国地区对流层NO₂高值区主要分布在京津冀地区、长江三角洲和珠江三角洲;中国东部污染地区对流层NO₂呈现显著的增长趋势,年平均增长值达到0.9×1015cm_-2。2）中国东部大城市上空对流层NO_2存在明显的季节变化,原因是OH对于对流层NO₂的有效清除机制,对流层NO₂在冬季出现高值,夏季迅速降低至一年中最低值;在以自然排放源为主的中国西部背景地区,对流层NO₂则呈现明显的夏季高冬季低的特征。     

利用GPS掩星数据分析青藏高原对流层顶结构变化

应用GPS无线电掩星数据研究青藏高原上空对流层顶变化.首先，对CHAMP和SAC-C掩星温度廓线一致性进行对比分析，进一步与匹配的无线电探空数据对比，验证高原地区掩星温度廓线的准确性.选用2001年5月至2004年12月CHAMP及SAC-C数据，分析了75°-105°E，25°-40°W青藏高原及105°-135°E，25°-40°W对比区域，对流层顶高度及温度随时间及空间的变化.分别根据最冷点及递减率对流层顶定义，分析了区域内季节变化特征.     

惠州城市热岛效应变化特征

基于惠州城市和乡村1962-2008年逐日定时和2005-2008年逐日逐时的气温资料,利用统计分析软件SPSS和突变检验方法Mann-Kendall统计分析了惠州城市热岛效应的变化特征及对城市气温变化的影响。结果表明:(1)惠州城市热岛强度具有明显的季节、月和日变化特征,无明显的周变化特征;上半年城市热岛强度明显低于下半年,四季中秋季最高、春季最低;日间一般为负值而夜间为正值,城市热岛强度最大出现在秋冬季节的夜间,最小出现在冬季的午间。(2)惠州年和四季平均城市热岛强度呈逐年显著上升的趋势,城市热岛效应对城市气温上升具有明显作用,城市热岛效应是城市年平均气温日较差呈下降趋势的一个重要原因。     

我国1961-2009年气温变化规律分析

利用我国730个气象站1961-2009年逐月平均气温数据,采用Mann-Kendall法检验了该时段我国全年和四季气温空间和时间变化规律.结果显示,1961-2009年我国地面观测温度普遍升高,但四季和全年平均气温变化规律不一致:全国年均气温升高比单季平均气温升高明显;青藏高原和滇西南地区无论四季还是全年均是升高最明...     

深圳PM2.5浓度变化趋势及其月尺度预测方法

基于深圳市环境监测站的PM2.5浓度数据以及深圳市国家气候观象台发布的月度气象监测公报,研究了2012年至2019年深圳市PM2.5浓度的变化规律,分析了PM2.5浓度与月尺度气候要素的关系,并利用多元线性回归分析法建立了PM2.5月均浓度的预测模型。结果表明：2012年至2019年深圳PM2.5浓度呈明显下降趋势,PM2.5浓度有季节性特征,干季(1~3月及10~12月)PM2.5浓度比较高,也是PM2.5污染防控的重要时段。月降水日数、月降水量以及月平均温度与PM2.5浓度的负相关较明显,偏北风频率与PM2.5浓度呈显著正相关,可一定程度上帮助预判月均PM2.5浓度。与前人研究结果相反,月平均相对湿度与PM2.5浓度呈显著负相关。包含气象因素项以及PM2.5浓度项的月平均PM2.5浓度预报模型拟合度较高,偏北风频率、月平均相对湿度是对月平均PM2.5浓度影响最大的气象因素。利用深圳市2020年数据对模型进行检验,结果证明方程对于月平均PM2.5浓度的预报有一定适用性,可较好预报PM2.5浓度月增量。     

基于CASA模型的广西植被NPP季节变化研究

植被净初级生产力（Net Primary Productivity，NPP）是判定陆地生态系统碳汇/源的关键要素，不仅直接代表了自然环境条件下植被群落的生产能力，还体现了陆地生态系统的质量水平。本文基于陆地生态系统碳汇模型（CASA模型），利用2019年中分辨率成像光谱仪（MODIS）归一化植被指数（NDVI）数据和其他气象数据，对月、季节、年尺度上的广西植被NPP的空间变化进行估算，分析其时空变化特征，并探讨不同植被类型、气象因子和地形地貌对其的影响。结果表明：2019年广西整体区域的植被NPP平均值为880.56 g C·m^-2·a^-1，植被NPP空间分布呈内陆中心向四周递增、东北部向西南部递增的特点。月植被NPP在时间序列上总体呈现正弦曲线的变化特征，1-8月的植被NPP呈上升趋势，在8月达到峰值，而且9月仍然维持较高值；之后至12月，植被NPP逐步下降。广西植被NPP的季节变化明显，冬季的植被NPP整体最低，区域差异性不突出；夏季的植被NPP整体最高，区域差异性突出。常绿阔叶和混交林分布面积广且其光能利用率较大，对广西植被NPP贡献较大。从月尺度上来看，月植被NPP与月累计降水量主要呈负相关关系，与月平均气温主要呈正相关关系；月平均气温与月植被NPP的偏相关性比月累计降水显著，月平均气温是广西月植被NPP的主要影响因子。在中海拔地区（700-1 300 m），植被NPP并不受喀斯特地质环境背景的影响，喀斯特地区和非喀斯特地区植被NPP相差不大且随着海拔高度的上升趋于稳定。在全球变化背景下，分析广西植被NPP的时空演变规律及其与环境要素之间的关系，可为广西生态环境监测与管理、生物多样性保护、生态服务评估等提供科学参考。     

基于信息熵的武汉市近110年气温变化特征研究

利用1906-2015年武汉市逐月平均气温数据,采用Shannon熵、Renyi熵和Tsallis熵等方法分析了不同时间尺度下武汉市气温的变化特征;利用边际熵分析了月时间尺度气温变化特征,季节年代分配熵和年份年代分配熵分析气温年代(10a)的季节和年际变化特征.结果表明:(1)武汉市近110a2月的月均温最稳定,变异性最小;5月的月均温最不稳定,变异性最大.(2)武汉市近110a夏季均温在8个年代稳定性最差,变异性最大;春季均温在3个年代稳定性最差,变异性最大,5个年代稳定性最好,变异性最小.(3)武汉市近110a的年均温变异性呈周期性变化,变化周期为30年,未来10a武汉市年均温将趋于稳定.     

近30年河南省度假气候指数变化特征分析

利用河南省111个国家气象观测站近30年(1991—2020年)的地面气象资料,包含逐日最高气温、平均相对湿度、降水量、风速、云覆盖率等气象要素,分析河南省度假气候指数的时空变化特征。结果显示:河南度假气候指数1—12月份达到“适宜”及以上等级,月变化呈现双峰型,在4—5月和9—10月最高,达到“特别适宜”等级;度假气候指数在季节变化上,春秋两季最高、夏季次之、冬季最低;空间分布上年内呈现“北高南低”的特点,季节分布上呈现明显的区域特点和一定的维度特点。