利用6S模型的自定义气溶胶类型反演北京地区气溶胶光学厚度

选用合理的气溶胶类型能够极大提高气溶胶光学厚度的反演精度,对此本文提出一种基于中分辨率成像光谱仪(MODIS)与地基太阳光度计数据相结合,以确定气溶胶各组分体积百分比的方法,利用该方法得到了北京地区自定义的气溶胶类型。进一步测试了自定义型和两种标准气溶胶类型(大陆型、城市型)下的表观反射率对气溶胶光学厚度的敏感性,结果显示不同的气溶胶类型使红、蓝和中红外波段表观反射率对于气溶胶光学厚度的敏感性有显著差异。使用暗像元法反演北京地区晴空条件下不同气溶胶类型的气溶胶光学厚度,并与AERONET地面观测数据对比进行精度验证。自定义气溶胶类型的反演结果精度最高,且相较于两种标准气溶胶类型的相对误差要低10%以上。城市型气溶胶类型对于光学厚度的反演存在明显高估,不适用于北京地区,这与其煤烟性粒子所占比重较大有关。     

兰州市榆中县城区重气示踪试验的初步分析

“城市气象/示踪试验”在中国西北甘肃省榆中县的城市区域内(3 km×3 km)构建了一个精细化的观测网,对气象场和示踪物浓度场进行了高时空分辨率的观测。利用观测资料初步分析了城区内流场及示踪物的输送扩散特征。结果表明：受不同尺度运动相互作用的影响,城区流场十分复杂;城市冠层顶风场与示踪物浓度场有较好的对应,即浓度高值区基本出现在主导风向下风方向±20?的扇形区域内且呈现出近似为正态分布的特征,同时地面和城市冠层顶示踪物的浓度分布存在明显差异。     

青藏高原安多地区干、湿季的转换及其边界层特征

利用"全球能量水循环之亚洲季风青藏高原实验(GAME/Tibet)"1998年加强期(IOP)安多的观测资料,尤其是GPS探空仪观测的资料,综合分析了安多的干、湿季的转换及边界层特征. 分析结果表明,安多湿季的形成与大气环流密切相关,西风带北移和东南气流对水汽的输送是湿季形成的必要条件. 干季里,安多空气干燥、温度高、大气边界层高度发展,最高可达3550 m左右,地-气能量交换以感热通量为主,并有逆湿现象;湿季里,空气潮湿、温度较低、大气边界层高度很少能发展到2300 m左右,地-气能量交换中潜热通量明显增加.     

3种土壤热通量计算方法对观测数据偏差的敏感性分析

基于干旱区均匀裸土下垫面的辐射观测数据和两组土壤观测数据,分别使用PlateCal法、谐波法和TDEC法计算了地表土壤热通量(G_0),发现不同方法计算的G_0差异达3%～11%.分析了3种方法所需输入数据(长波辐射、土壤温度、土壤含水量和土壤热通量)的观测偏差,其中5 cm土壤含水量的观测偏差较大(约20%～30%),长波辐射的观测偏差较小(约1%～2%).分析不同方法计算的G_0对观测资料偏差的敏感性,结果表明PlateCal法对5 cm土壤热通量和5 cm土壤温度的观测偏差较敏感,而谐波法和TDEC法对5 cm土壤温度的观测偏差最敏感.两组观测数据计算的G_0差异显著,PlateCal法、谐波法和TDEC法的差异分别为11%、20%和16%,主要是由计算方法所需输入物理量的观测偏差和计算方法对各物理量的敏感性共同决定的.     

Nudging资料同化方法对WRF模式模拟西北干旱区域降水过程的影响

应用WRF V3.8.1模式,对在"内蒙古微气象观测蒸发试验"期间的2015年5月19-20日、7月21-22日两次强降水过程进行模拟试验。为了检验牛顿松弛逼近方法(Nudging)在干旱区强降水过程模拟中的作用,本文采用3种不同的再分析资料驱动WRF模式,每种再分析资料设置控制试验、Grid Nudging、Spectral Nudging三个试验,共计18组试验,结合同期的观测数据和外场试验的资料进行对比分析。结果表明:三种再分析资料在经过Nudging之后的试验对气流的轨迹模拟都有着提升,其中Spectral Nudging试验模拟的效果最佳。经过Nudging后,降水落区和量级的模拟有着提高,其中Grid Nudging试验在TS评分上面的提升相比Spectral Nudging试验更大。Spectral Nudging试验对地面10m处的风速也有着明显的改善。     

近地层能量闭合率异常的初步分析

利用"内蒙古微气象观测蒸发试验"和兰州大学半干旱气候与环境监测站的观测资料,对近地层能量闭合比率异常情况进行了初步分析.结果表明:实际观测的近地层能量近似平衡,EBR频数分布在1附近达到峰值.EBR异常负值是异常值的主要部分,异常负值和异常正值频次分布均在日出日落及大气弱稳定条件时达到峰值.EBR异常主要发生在净辐射0,湍流通量-40～40 W/m2,大气处于稳定的情况下.大气湍流结构和地表热通量数值大小不是造成EBR异常的主要原因.     

城市中湍流和能量通量的观测分析:以榆中县为例

利用"城市气象/示踪外场试验"期间(2011年10月1-14日)在兰州市榆中县城区获取的观测资料,分析了城区内的湍流统计特征和地表能量收支状况.结果表明,白天城区内大气为中等不稳定层结,而夜间则接近于中性;计算的无量纲相似关系式与其他城市的结果较为一致;反照率日变化呈现非对称U型结构,日出日落时刻反照率较大,白天较小且接近于常数0.14.白天能量输送以感热为主,感热和潜热占净辐射的比例分别为23%和2%,波文比为11.白天热储量占净辐射的比例高达75%,而夜间两者大小相当.夜间热储量的释放可以抵消甚至超过损失的长波辐射,从而促进城市热岛现象的发生.     

河西地区两种计算粗糙度方法的差异性

利用河西地区18个风塔观测资料,采用两种计算粗糙度方法(风向、风速标准差法),计算了风塔处所代表的下垫面粗糙度,并对两种方法的计算结果用多种统计方法进行了对比分析.结果表明:两种方法计算的粗糙度之间存在着显著差异,且随着下垫面非均一程度增加差异也越来越显著.从整体上看风向标准差法在河西地区计算下垫面粗糙度,具有更好的稳...     

近40 a中国气候变化趋势及其同蒸发皿观测的蒸发量变化的关系

利用中国62个设有太阳辐射观测的常规气象站观测资料, 详细分析了蒸发皿观测的蒸发量与环境因子的相互关系及其对全球气候变化的响应. 结果表明, 近40 a中国西部相对湿度呈上升趋势, 每年最大上升达0.20%/a. 中国东部相对湿度呈下降趋势, 每年最大下降达-0.22%/a; 61%的观测站观测的降水量呈上升趋势, 最大上升达10.52 mm/a²; 79%的观测站观测的总云量呈下降趋势. 全国98%的台站气温呈上升趋势, 最大上升达0.11℃/a; 76%的台站地表温度亦呈上升趋势, 而87%的台站日温差呈下降趋势. 85%的观测站观测的总辐射和77%的观测站观测的10 m风速呈下降趋势. 全国66%的台站蒸发皿观测的蒸发量呈下降趋势, 最大下降达-24.9 mm/a². 蒸发皿观测的蒸发量与许多气象因子之间存在相关, 但与大气相对湿度的相关最好. 各种气象要素呈现的变化是对全球气候变化的响应.     

中国土地利用和植被覆盖度变化对区域气候影响的数值模拟

基于3期土地利用和植被覆盖度资料、高分辨率的驱动场、马赛克的土地利用处理方式,采用区域气候天气研究与预报模式,设计两类试验研究中国土地利用和植被覆盖度变化对区域气候的影响.结果表明:在土地利用试验中,反照率、叶面积指数、发射率和低空云量等影响地表能量及分配,导致土地利用变化对夏季潜热、感热和2 m气温等陆面物理量的影响显著.由于城市地表的不透水性导致城市潜热明显减少,感热和气温增加.土地利用变化对冬季的影响比夏季弱,主要是反照率起作用,尤其是在积雪变化较大的区域.在植被覆盖度试验中,植被覆盖度与叶面积指数一致,后者直接影响植被蒸腾作用和夏季潜热,潜热的变化与植被覆盖度的变化具有较好的空间一致性,感热和气温基本上与潜热变化相反.土地利用和植被覆盖度变化通过改变垂直层温度,影响位势高度,引起风场的异常和降水的变化.