西北地区空中水汽输送时变特征及其与降水的关系

利用西北地区25个气象观测站1964～1998年的降水量等多个气象要素资料以及1980～1998年西北地区高空风场资料,分析了西北地区空中水汽分布及其输送的年代际变化特征,并探讨了与降水量变化的关系.结果表明:西北地区上空对流层内的水汽含量具有区域差异,在西北地区东部和西部水汽较丰富,而西北地区中部水汽含量极少,这与西北地区降水的地理分布基本一致;西北地区对流层整层的水汽含量从20世纪60～80年代初有下降趋势,而在20世纪80年代中期以后又开始出现显著增加的趋势.在年际变化上,降水的变化趋势与水汽的变化趋势在部分年份里存在一定差异,这主要因为降水是由多种因素决定的;西北地区水汽输送主要以纬向为主,且水汽输送两个大的通道对应降水的极大值中心;全球变暖对西北地区空中水汽分布有一定影响.     

水汽、降水和逆温层与卫星红外测值的关系分析

为了提高卫星遥感资料的应用水平,利用1996年和1997年南京地区23个主要降雨过程期间的GMS-5多通道资料,运用红外辐射传输的基本原理,在分析多通道亮温差的高度分布特征基础上,讨论了水汽的分布和逆温层的位置对卫星红外测值的影响情况及其成因,并讨论了亮温差与局地降水概率和强度的关系。结果表明,水汽的垂直分布是影响卫星红外测值的重要因子,逆温层的位置与多通道亮温差逆转密切相关。     

近50年夏季西北暴雨特征和水汽轨迹分析

采用中国西北地区19602009年68月常规气象观测站24 h（20:0020:00）降水资料和NCEP/NCAR（2.5×2.5）19602009年再分析逐日4次的850,700,600,500 hPa位势高度、比湿q和U,V风场资料.在分析西北地区降水概况的基础上,通过NOAA HYSPLIT₄水汽轨迹模型和常规诊断分析方法,对2005年7月12日降水过程进行了分析,结果表明:中国西北地区暴雨的主要特点是降水频率低,降水频数有明显的年际变化特征;降水时间相对集中,主要集中在7月和8月;降水持续时间短,且降水时间持续2天（包括2天）以上的过程性降水次数有明显的年代分布特征.西北地区降水的环流形势主要以西低东高型和偏南气流型为主.利用HYSPLIT后向轨迹模型,对2005年7月12日降水过程向前360 h追踪水汽输送轨迹,发现水汽主要来自偏南气流;但是,不同等压面上水汽轨迹并不总是一致的,降水量越大,不同等压面上的水汽输送轨迹越趋于一致.通过物理量的诊断分析,表示水汽来源的水汽通量分布与后向轨迹模型给出的水汽来源一致.因此在本个例中,后向轨迹模型可以作为判断降水过程中水汽来源的方法之一,并且此次降水过程伴随强烈的上升运动和对流层中下层的强辐合及高层的辐散气流.     

华南春旱特征及其与水汽输送的关系

利用1979-2005年华南47个基准站降水资料及由NCAR/NCEP II再分析资料计算所得的水汽输送通量资料,对华南春季降水特征及其与水汽输送的关系进行研究,结果表明:华南春季降水可以110.5°E为界划分为两个区域,以东区域为华南I区,以西区域为华南II区。I区降水具有显著的下降趋势,即干旱趋势显著;而II区降水下降趋势要弱得多,未超过信度检验。此外,I区降水在1994年发生突变,由多雨期突然跃变到干旱期。华南春季水汽主要来源于南海和西太平洋,并经中南半岛转向输送到华南,当南海中北部的偏南水汽输送偏弱(强)时,I区降水偏少(多),I区偏旱(涝),当南海西南部-中南半岛南部的偏南水汽输送偏弱(强)时,II区降水偏少(多),II区偏旱(涝)。     

北疆大气降水水汽源识别及其对地下水补给的指示意义

 大气降水是水循环的输入项,其同位素特征是示踪水汽来源及运动路径的有效工具。利用北疆4个大气降水观测站的同位素数据,结合HYSPLIT模式,重点分析了北疆大气降水同位素特征。区域大气降水线方程δD=7.3δ¹⁸O+3.5,反映了新疆独特的干旱气候环境。受不同降水水汽来源影响,天山及阿勒泰2个地区降水同位素特征表现不同。天山地区受西风带水汽季节性漂移的影响,氘盈余夏季低冬季高,成“V”型;阿勒泰地区常年受北冰洋水汽影响,氘盈余年内变幅不明显。尽管δ¹⁸O均表现为夏季富集、冬季贫化,但多年均值差异明显,该差异也使得利用同位素确定地下水补给来源成为可能。准东盆地东天山附近地下水主要受到来自东天山的大气降水补给,而北侧自流区地下水同位素相对贫化,与阿勒泰站大气降水同位素及氘盈余特征相似,结合地形、水文地质条件等特征,认为该区主要受克拉美丽山大气降水补给。     

1994年前汛期广东区域水汽输送分析

分析了１９９４年前汛期广东区域大气水汽与水汽输送,指出了这段时期水汽含量和水汽输送特征,水汽通量散度时空分布及变化,水汽突变（主要由高空湿层增厚引起）与夏季风建立和“９４６”暴雨的发生的关系．观测研究表明,在暴雨期,在时间尺度上水汽散合是短周期的,在垂直方向上有多个水汽无辐散层．     

MODIS近红外资料反演大气水汽总含量

遥感反演大气水汽总含量对于研究水循环、全球气候变化、天气预报、遥感大气校正等具有重要意义。本文考虑了卫星扫描视场角的影响,实现并改进了用MODIS近红外资料反演大气水汽总含量的两通道比值反演模式,并用辐射传输模式定量讨论了误差。结果表明,反演值和探空均方根误差RMS=0.29 g/cm2,相关系数在92%。对月平均水汽分布的比较显示,反演水汽总含量与MODIS产品的分布是一致的,且更为合理。     

内蒙古西部水汽总量与地面水汽压关系分析

根据2007-2008年内蒙古西部呼和浩特站,二连浩特站逐日08时地面及探空气象观测资料,计算得出两个站点全年水汽总量与地面水汽压值,对水汽总量与地面水汽压的特征及其关系进行了分析。在此基础上利用最小二乘原理对水汽总量与地面水汽压进行了回归分析,分别建立了两站的w-e回归方程,并对回归方程进行了检验。结果表明：水汽总量与地面水汽压之间存在着良好的线性关系,得出的w-e回归方程相关系数均趋近于1,拟合程度较高。此回归方程为不具有探空条件的气象站点提供了利用地面水汽压计算水汽总量的简便方法,具有良好的实际应用价值。     

江淮地区大气中平均水汽含量特征及变化趋势

利用NCEP／NCAR1948～2003年再分析格点资料,研究江淮地区大气中水汽含量的时空分布特征及变化趋势,对比分析了旱涝月份江淮地区大气水汽含量的特征、结果表明水汽含量是形成旱涝的一个内在条件.     

银川平原极值暴雨天气水汽预报着眼点

利用常规气象资料和NCEP／NCAR全球再分析逐日网格点（2．5°×2．5°）资料,对宁夏银川平原地区两次典型极值暴雨天气的水汽条件进行分析,以期总结出银川平原极值暴雨水汽预报着眼点．结果表明：两次区域性极值暴雨均发生在中纬度“两槽一脊”的环流背景和“东高西低”的环流形势下;两次过程水汽的汇集和辐合均表现出突发性,可在过程发生前12h甚至更短的时间内完成;水汽输送通道的移动方向和移动速度分别对暴雨落区和降水强度有较好的指示意义．宁夏南部暴雨天气水汽;15集突发性特征表现不明显,可能的原因是宁夏南部地势较高,南北部海拔高度落差较大和银川平原西侧贺兰山的共同作用,水汽在经过爬坡之后迅速汇聚辐合,导致了这种水汽汇聚的突发性．     

大气水汽探测拉曼激光雷达系统仿真设计

设计了发射波长为532nm测量大气水汽的拉曼激光雷达系统. 结合系统误差理论分析,验证系统夜间测量水汽的高效性和白天测量水汽的可行性. 通过对比不同发射波长的拉曼激光雷达系统的回波信号与信噪比,得出最优系统参数能够实现白天0~4km、夜间0~9km的探测,该系统探测性能优于266nm或355nm的测量系统,特别是夜间探测大气水汽更为高效. 为实现单波长测量大气参数（温度、气溶胶和水汽）提供了一个可行性设计.      

2003年淮河流域持续暴雨的云系特征及环境条件

用常规观测资料、NCEP分析资料与GOES-9卫星云图资料对2003年6月21日—7月22日淮河流域持续暴雨的降水概况、云系特征及大尺度环境条件与水汽来源进行了分析。从降水特征来看,持续暴雨可以划分为3个阶段,降水主要集中在第一阶段（6月21日—7月2日）。从云系特征来看,淮河流域为稳定维持的大尺度梅雨锋云系,在梅雨锋云系上有多个中尺度对流系统活动,红外亮温频率统计表明亮温低于-52℃的强对流是导致淮河流域强降水的重要天气系统。对6月21日—7月22日时段的卫星云图进行普查发现影响淮河流域的中尺度对流系统（MCS）共有34个,其中10个α中尺度对流系统（M-αCS）和24个β中尺度对流系统（M-βCS）;大多数MCS在淮河流域及其邻近地区产生与消亡,并未发现直接来自青藏高原地区的MCS。从水汽来源来看,淮河流域对流层低层有3股水汽输送带,第1股气流为越赤道气流,水汽的输送作用最强;第2股气流来自南海地区,水汽的输送作用最弱;第3股气流来自菲律宾以东的热带太平洋地区。     

GMS-5水汽云图的特点及应用初探

应用辐射传输的基本原理,阐述了日本GMS-5静止气象卫星新增水汽探测通道的特点,分析了水汽云图所包含的气象信息.用红外窗区资料减去水汽资料,得到参数DT,并结合红外窗区云图资料和地面观测资料,讨论了DT与局地降雨过程及降雨量之间的关系.初步分析表明,DT与降雨存在较好的相关关系.     

A method for estimating the contribution of evaporative vapor from Nam Co to local atmospheric vapor based on stable isotopes of water bodies

During the summer monsoon season,the moisture of precipitation events in southern and central regions of the Tibetan Plateau is mainly moisture from the Indian Ocean transported by the Indian monsoon and terrestrial vapor derived from the surface of the Tibetan Plateau.However,the respective contributions of these two types of moisture are not clear.From June to September,the excess deuterium values of precipitation and river water in the Nam Co basin are higher than those for the southern Tibetan Plateau.This reflects the mixing of evaporation from Nam Co and local atmospheric vapor.On the basis of theory for estimating the contribution of evaporative vapor from surface water bodies to atmospheric vapor and relative stable isotopes in water bodies (precipitation,river water,atmospheric moisture and lake water),this study preliminarily estimates that the average contribution of evaporation from the Lake Nam Co to local atmospheric vapor has varied from 28.4% to 31.1% during the summer monsoon season in recent years.     

一次暴雨过程中GPS三维层析水汽场的变化特征

利用小尺度GPS网络, 使用蒙特卡罗GPS水汽层析算法获取高时空分辨率的水汽场, 并通过与探空资料对比验证层析水汽场具有理想的精度。结合GPS三维层析水汽场与天津气象雷达资料, 分析2011年7月29日大暴雨过程, 首次给出小尺度水汽场在强对流过程中连续的变化过程以及精细结构。对于局地的对流过程, 三维层析水汽场能够在降水发生前约20分钟捕捉水汽在空中的富集现象并给出相应位置, 对降水预报具有指示作用。对于大范围强降水过程, 水汽场能够明确地给出水汽输送来源的位置和强度, 与天气形势分析和雷达气象分析的结论一致。     

两涡相互作用下四川盆地暴雨过程的综合分析

 利用NCEP再分析资料、常规观测资料和MM5模式的高分辨率输出资料,对发生在2009年7月29～31日的一次四川盆地暴雨过程进行了数值模拟与诊断分析,结果表明:此次暴雨产生在高原低涡逐渐减弱而西南涡逐渐增强的过程中,暴雨的水汽主要来自南海,这支水汽经广东、广西流入四川盆地;暴雨中心与等熵面上湿位涡的正值中心对应,湿等熵面气压场和散度场在暴雨区有一定的下陷和辐合.由等压面上的湿位涡分析进而得出,高层有MPV₁正值带下传,使暴雨区对流层中低层MPV₁由负值转变为正值控制,而MPV₂的值与MPV₁相反,在对流层中低层由正值转变为负值控制;倾斜上升运动和条件对称不稳定是此次暴雨产生的一种可能触发机制.     

Water vapor image of snow storm process over southern Tibet

The northward movement of the storm over Bengal Bay was the main weather system producing heavy snow over southern Tibet in Nov. 1995. The effect of the Tibetan Plateau on the track of the storm over Bengal Bay and its cloud system was discussed by analyzing the GMS-5 water vapor image. It is estimated from this discussion that the altitude of the Plateau obstruct effect on synoptic system can reach up to 300 hPa.