中国大地形对冻雨天气云微物理过程的影响

云贵高原的冻雨是中国南方冬季最严重的气象灾害。利用天气研究和预报模式(weather research and forecasting model, WRF),对云贵高原大地形进行了敏感性实验，模拟了不同地形高度对大气环流、云微物理参量及冻雨分布的影响，结果显示：随着云贵高原大地形的抬升，准静止锋的锋线一直维持在24°N附近，但锋面越来越陡，表明高原大地形是形成云贵准静止锋的主要因素，准静止锋长时间滞留在贵州中东部和湖南西部，是该区冻雨高发的原因。随着高原的抬升，从全境的云滴碰并增长逐渐在高原东部出现冰晶融化过程，高原主体上的冻雨以过冷暖雨机制为主，而低海拔的东部地区以融化机制为主。随着高原抬升，高空逆温层及冻雨区均从贵州西北向贵州中部及东部地区移动，逆温层的存在及其冷-暖-冷的垂直结构是冻雨形成非常重要的因子。当云贵高原降至原地形的一半时，冻雨量最大，其后随着高原抬升，冻雨量开始减少。该研究有助于更深入了解云贵高原大地形对冻雨形成、范围和强度的影响机制。     

格尔木地区沙尘气溶胶铁氧化物漫反射光谱分析

格尔木地区沙尘气溶胶漫反射光谱分析显示该地区沙尘气溶胶反射光谱的一阶导数曲线分别在波长430,560 nm处存在两个明显的特征峰值,可用于指示粉尘样品中的赤铁矿和针铁矿的相对含量.红色、橙色和黄色反射率随赤铁矿和针铁矿可见光谱一阶导数特征值增加而增大,而蓝色、紫色和绿色反射率则相应减小,表明赤铁矿和针铁矿是格尔木沙尘的重要致色矿物,对沙尘气溶胶光学特性产生重要影响.格尔木地区沙尘气溶胶中赤铁矿和针铁矿相对含量变化受沙尘过程影响,沙尘天气时赤铁矿和针铁矿可见光谱一阶导数特征值明显增高,指示铁氧化物的相对含量增高.赤铁矿和针铁矿可见光谱一阶导数特征值及两者比值在不同地区粉尘样品中有很大差异,表明赤铁矿和针铁矿可见光谱一阶导数特征值及两者比值具有较强的源区指示意义.     

河西内陆河现代沉积物粒径与流域高程关系研究

应用数量统计学方法研究河西内陆河流域地貌对河流水沙过程的响应,研究证明河西各河流沉积物粒径与流域高差具有非常好的相关性,主峰-样点高差和参数P(即沉积物平均粒径(D)×水平长度(X)/多年平均流量(Q))值的直线、三次曲线相关决定系数分别为R2=0.917和0.949,高原面-样点高差和参数P值的直线、三次曲线相关决定系数分别是R2=0.966和0.976;经过运用直线和曲线相关模拟结果对比,结果表明三次方程曲线拟合具有相对好的拟合效果.这些结论为深入讨论古流域地形地貌演化具有重要的理论意义.     

青藏高原东北缘黄土粒度记录的末次冰期千年尺度气候变化

末次冰期以来, 北半球高纬地区气候变化是否对青藏高原地区高原季风产生影响以及高原季风本身的变化规律是仍未解决的重要科学问题. 22 m厚的青藏高原东北部合作盆地黄土-古土壤剖面高分辨率的粒度记录表明, 末次冰期以来青藏高原冬季风存在明显的可与北半球高纬地区相对比的千年尺度变化, 但对冷事件(Heinrich事件)的响应明显强于对暖事件(Dansgarrd-Oeschger事件)的响应, 表明北半球高纬地区气候对青藏高原冬季风和高空西风同样产生了深刻影响. 在万年尺度上, 高原冬季风存在两个明显不同于北半球高纬地区气候记录的变化, 一是在36 kaBP附近(H4事件)发生了一次明显的突变增强; 二是在43~36 kaBP期间, 高原冬季风显著减弱, 可能指示了高原冬季风在万年尺度上除了受到北半球高纬地区气候系统影响外, 还受到其他因子的影响.     

利用数字光学方法观测分析一次尘卷风的结构特征

利用一种新型光学方法对塔克拉玛干沙漠尘卷风进行观测。通过观测的2014年7月13日一次尘卷风不透明度分析尘卷风结构特征,分析得出以下主要结论:1尘卷风中心部位存在尘卷风眼,且结构上尘卷风具有一定的对称性;2尘卷风中心部位粒子粒径差异小,两侧粒子粒径差异大;3提出尘卷风三维结构模型。     

美国空军气象局冻雨预报系统对三次冻雨事件及电线积冰厚度的模拟

电线积冰是电网正常运行中最大的气象灾害之一,而冻雨是造成电线积冰事故的主要灾害性天气。利用耦合了中尺度天气研究和预报(weather research and forecasting, WRF)模式的美国空军气象局(Air Force Weather Agency, AWFA)冻雨预报系统,对发生在中国南方的3次冻雨事件进行预报,通过威胁指数(threat scores,TS)评分对AWFA系统在中国地区的冻雨预报能力进行了评估,并根据其输出的冻雨参数,用覆冰增长模型对三次冻雨过程中,电线积冰厚度进行了模拟。结果表明:冻雨事件的发生必须同时满足逆温层、空中高液态含水量和地温低于0℃这三个气象条件;AFWA冻雨预报系统对中国冻雨也有一定的预报能力,但预测范围较实际观测的区域偏大,三次冻雨事件预报TS评分在0.30～0.63,平均为0.45;模拟电线积冰厚度的范围与观测的冻雨密集区相当吻合,对明显的冻雨过程有较好的预报能力且能够获得电线积冰厚度的精细化分布。研究结果对中国南方冻雨预报、电线积冰预报有重大的参考价值,并为电网的防灾减灾提供了坚实的理论支撑。     

无霾和有霾情况下大气混合层高度的日变化及其特征—基于河北香河站激光雷达的观测

利用Mie散射激光雷达EZLidar和自动观测站气象资料对河北香河站2006年8月~2007年11月大气混合层高度(MLH)进行了观测研究,得出了灰霾和非灰霾两种天气大气混合层的日变化特征:1 MLH的日变化同温度、风速的变化密切相关,相关系数分别为0.968、0.580,通过了0.01的置信度检验;2春季的MLH明显高于秋、冬两个季节,秋冬两季混合层的发展相似,MLH较低,大体上秋季的MLH高于冬季;3灰霾天气溶胶含量高,阻挡地面长波辐射向外发射,形成了类似的保温效应,灰霾天大气温度要高于非霾天的温度,且随着时间的增加而增加;4灰霾天属于静稳天气,热力引起的湍流非常弱,风速变化对它的影响更大。热力和机械剪切作用共同影响了灰霾天和非灰霾天MLH的日变化。     

青藏高原起沙量数值模拟分析

青藏高原可能是东亚上空沙尘气溶胶的重要源地。利用WRF/chem模式模拟了1961-2015年逐日青藏高原的起沙量,其结果表明:1)起沙源区主要分布在高原西部、藏北高原南部、雅鲁藏布江及其支流河谷和柴达木盆地;2)月起沙量具有双峰型结构,峰值分别出现在4-5月及11-12月;春季及秋冬季排放的沙尘气溶胶大致有以藏北高原为中心向东南方向分布的规律;3)高原年平均起沙量为10.13±1.89Tg,从1961-2015年呈现震荡向上的趋势;4)青藏高原对东亚(不包含青藏高原)月起沙量的平均贡献率为16%,其中冬季均能达到25%以上,1月最大可以达到48%。这一研究表明青藏高原是重要的沙尘源地。     

青藏高原沙尘特征与高原黄土堆积: 以2003-03-04拉萨沙尘天气过程为例

青藏高原是否是一个重要的粉尘源区, 它关系到对青藏高原和远东-太平洋地区粉尘堆积、来源、环境效应认识和青藏高原隆升及全球海-陆-气相互耦合作用的重大科学问题. 2003年3月3～5日拉萨地区强扬沙天气过程的大气动力学和遥感影像跟踪分析, 表明高原具备沙尘暴发生的所有条件, 并有强大的上升运动将不同粒径的粉尘扬升到不同的高度, 使粗粒粉尘在高原东部就近堆积成粗黄土, 而较细的粉尘则被西风急流携带漂移并沉降到远东地区. 高原40年来沙尘暴时空分布表明沙尘暴主要发生在冬季和初春, 有较高的发生频率, 从冬到春由南向北移动并与西风急流的位置密切相关. 同中国大陆其他12个沙尘区相比, 高原因较高的沙尘暴发生频率, 特别是粉尘极易扬升到西风急流区, 成为远程传输中主要的粉尘源地之一.     

阵风估算系统对河南省2018年春季大风的模拟

摘 要：通过对2018年3月15-16日河南省发生的一次春季大风的天气学分析,探讨了大风极值中心出现在豫北地区的原因。在此基础上,利用耦合了WGE方法的WRF模式（WRF-WGE）模拟了研究区风场的空间特征,评估了WRF和WRF-WGE对本次大风天气的模拟效果,得到了如下结论：冷锋过境河南时正值白天,冷锋前后温度差很大,冷锋移速快是河南大风风速高于其他地区的主要原因,豫北地区因叠加了地形的“狭管效应”成为了此次春季大风的核心区。WRF模式和WRF-WGE均对大风有一定的模拟能力,能够模拟出大风的时间、空间分布特征,但WRF模拟的最大风速值远低于观测值,而WRF-WGE模拟的最大风速值与观测更为匹配,其优势主要在于预报大于10m/s以上的大风,表明WGE方法在中国大陆系统性大风的预报中有一定的适用性。