对流层与平流层大气气溶胶微粒子的激光散射特性

根据Mie散射理论, 计算大气气溶胶主要微粒子的光散射光学截面和散射强度分布. 结果表明, 对流层和平流层中的微粒子在不同波段和粒径下, 对光的散射能力不同. 并模拟了散射场传播形成的彩色环, 衍射彩色环包含了粒子的尺寸和光学特性信息.      

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.     

平流层极地臭氧损耗影响对流层气候的研究进展

大气平流层臭氧的严重损耗将导致到达地面的太阳紫外辐射增加已经是公共社会普遍关切的问题。最近几年,平流层臭氧损耗能否对对流层大气环流和气候产生重要影响也引起了广泛的重视,并且已成为大气科学的一个热点问题。观测研究表明近二三十年来在两极臭氧严重损耗的季节,地表气温有明显的变暖趋势,也就是欧亚大陆1—3月份和南极半岛12—5月份的地面温度呈现显著增温。这些增温趋势很可能是平流层两极的严重臭氧损耗造成的。当然,这些增温并非是由臭氧损耗的辐射效应直接造成的,而是通过波－流相互作用以及平流层－对流层相互作用等动力学过程实现的。大量的数值模拟工作也对此问题进行了研究,一些模拟结果与观测结果基本一致,另一些则发现平流层臭氧损耗的强迫作用较弱,也有模拟工作认为其他外界强迫如温室气体增加和热带海面温度升高也非常重要。作者综述了这一研究领域在近几年的最新研究进展,总结有关的观测分析和数值模拟结果,阐述平流层极地臭氧损耗可能影响地面温度的物理机制,以及澄清各种争论要点。     

石河子地区气温差异影响分析

本文通过对1989～2018年石河子与莫索湾30年气象资料进行分析,受古尔班通古特沙漠影响,莫索湾纬度高于石河子但夏季温度逆势高于石河子.     

全球平流层、对流层质量交换的季节变化特征

用1958年到2001年44 a ECMWF资料,P坐标系下Wei公式诊断了全球对流层、平流层交换的季节变化.结果表明:印尼、孟加拉湾以及南美中西海岸附近是物质由对流层向平流层输送的主要通道.中高纬度地区同时存在向上、向下的通量,大尺度槽区伴随着平流层向下的输送.一年中,秋、冬季向下的输送强,春、夏季较弱.东亚地区存在很强的平流层向下的输送,且中心位置移动不大;只占北半球5.6%面积的东亚,其多年平均质量净交换量却占到北半球的15.83%,这说明东亚地区对流层与平流层之间的质量交换对北半球乃至全球对流层、平流层交换研究的重要性.从1958年到2001年,穿越对流层顶的空气都是更多地从平流层进入对流层,这与同化数据本身存在系统性偏差以及对流层顶高度44a来始终升高有关.南、北半球质量交换量以及质量交换通量对所占纬度带的贡献都是从赤道向两极逐渐增大,且北半球的贡献比南半球要大得多.高纬度地区单位面积上的质量交换量以及质量交换通量比低纬度要大,说明高纬度地区质量交换的效率要比低纬度更高.     

呼和浩特市80余年气温序列的小波分析

利用小波变换时域局部性的特点,对呼和浩特市1915～2000年冬季和全年的平均气温时间序列资料进行了小波分析。研究了呼和浩特市在不同时间尺度上的气温状况,指出气温变化的阶段性、周期性和突变性等特征,揭示了长期的气温变化规律,呼和浩特市冬季气温时间序列主要存在7年左右和2～3年左右的周期振荡,在较大的时间尺度上,较为明显的气温突变点位于1933年、1955年、1975年和1993年左右;全年平均气温时间序列主要存在13年左右和5年左右的周期振荡,在较大的时间尺度上,气温突变点位于1930年和1970年左右,有一个明显的偏冷期。预测呼和浩特市冬季和全年气温在较大的时间尺度上将继续维持偏暖的趋势。     

近57年锡林浩特市气温与降水量变化的小波分析

使用Morlet小波分析法,对1953～2009年锡林浩特市平均气温和平均降水量的变化特征进行分析.结果表明:不同时间尺度平均气温所反映的冷暖结果存在一定差异,在57a尺度上,平均气温主要存在50a、35a、20a和15a左右的震荡周期,在30a尺度上,平均气温主要存在23a、13a和10a左右的震荡周期;不同时间尺度平均降水量所反映的降水多少存在一定差异,在57年尺度上,平均降水量主要存在50a、40a、30a和15a左右的震荡周期,在30a尺度上,平均降水量主要存在20a和5a左右的震荡周期;水热组合表现出湿热-干热-湿热-干热-湿热-干热交替出现的规律,植被的分布情况为多-少-多-少-多-少,平均气温在波动中升高,平均降水量在波动中减少,在21世纪初期表现最明显;干燥度随时间的变化呈波动减小趋势,大致出现了2种变化形式,多以中等干旱为主,严重干旱主要发生在20世纪80年代以后,21世纪初期表现得最为明显.     

开封市近半个世纪极端气温变化趋势的小波分析

统计整理了河南省开封市近50年极端最高温度、极端最低温度等气候要素变化情况.运用滑动平均算法和小波算法结合分析,揭示了开封地区极端温度多时间尺度的复杂结构,并分析了极端温度变化的周期.得到以下结论: 开封市极端最高温度变化具有5年、13年左右的显著周期,而极端最低气温则以7年左右的周期最显著.研究还发现:年极端温度气候的变化特征具有地域特殊性,与全球变暖的趋势不一致.极端高温在年际尺度上均表现出以降温为主要特征的变化趋势,年极端最低气温则表现出升温为主要特征的变化趋势,气温在比以前更小的范围变动.     

基于小波相关性的对流层延迟改正数据分析

针对信号的非平稳性,根据小波相关性在分析两列信号相互关系方面的有效性,结合山东地壳运动GPS观测网络部分监测站的数据,利用GAMIT软件解算CASH、JIMO、RIZH、WUDI的对流层延迟改正.结果表明:两两站间的相关延迟量比较接近,没有出现较大的浮动,最小相关延迟发生在CASH-RIZH之间,最大相关延迟发生在RIZH-JIMO之间.     

北京自动气象站与人工观测气温的差异分析及其订正

本文选用了北京2006年6个台站的自动站和人工站气温平行资料,对两个观测系统间平均气温、最高/最低气温进行对比差值和原因分析,并建立人工观测与自动观测气温之间的回归方程。结果表明：台站系统性偏差较明显,朝阳、观象台和海淀人工观测气温系统性偏低,丰台、石景山和延庆则系统性偏高;但两系统间气温相关系数在0.99以上,偏差稳定。研究认为,自动站型号及温度传感器的不同和天气变化对气温偏差影响较大。人工与自动观测气温之间的回归分析表明,可用自动站气温值对人工站气温值进行订正和推算。     

基于综合视角的近55 a青藏高原气温变化分析

基于青藏高原73个气象站点1961-2015年的逐日最高气温、最低气温和日平均气温资料,从趋势、波动特征和极端事件3个维度,利用最小二乘回归分析、Mann-Kendall突变检验及Pearson相关分析等方法全面剖析该地区近55 a气温的趋势变化、波动变化与极端事件变化.结果表明,时间上,1961-2015年青藏高原气...     

夏季青藏高原与东亚及热带的降水廓线差异分析

利用热带测雨卫星上测雨雷达的探测结果,考察了青藏高原与东亚及热带地区降水廓线的异同.结果表明高原深厚弱对流降水为高原上最主要的降水类型,占降水总样本近90%,而对总降水量的贡献超过70%,其雨顶高度接近海拔13 km,最大降水率出现在近地面.高原与陆面(非高原地区)及洋面的降水廓线差异主要表现在:①高原上缺少陆面和洋面上的层云降水;②高原深厚对流降水云团在垂直方向上只有2层,难以从平均廓线中辨认深厚降水云团中的冰水混合层和冰晶过冷水层;③高原深厚强对流降水在垂直方向的厚度受到了"压缩",平均最大厚度约10 km,显著小于陆面及洋面地区的平均厚度;④高原深厚弱对流降水平均廓线斜率大于其他地区对流降水平均廓线斜率,表明8 km以上的降水率垂直变率大,由此将释放出更多的潜热,造成显著高于周边地区的对中高层大气的加热.     

青藏高原地面加热场与春季川渝地区气温的关系

应用奇异值分解(SVD)技术,研究了青藏高原地面加热场与东亚地区上空500hPa高度场及其东侧川渝地区春季气温场的时空联系和冷暖异常成因.结果表明:前期冬季青藏高原地面加热场与后期春季高度场的第1模态代表了两场间的主要耦合特征,具有显著的时空相关;前期冬季青藏高原地面加热场通过影响后期春季500hPa高度场,导致未来春季大气环流变化,是造成川渝地区春季气温异常的重要原因.       

平流层验证飞艇的建模与分析

描述了工作于平流层中的一类轻于空气(LTA)的飞艇运动及受力情况。在以体积中心为原点的机体坐标系中,建立了完整的六自由度非线性模型。在此基础上,采用小扰动方法将原始的非线性微分方程线性化,并将线性化后的方程分为纵向和横侧向两组。结合实验数据对飞艇纵向运动的开环响应进行仿真,结果表明,只有将舵面控制与发动机转速控制相结合才能达到良好的控制效果。     

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.     

1975-2008年青藏高原冬季气温变化

利用青藏高原及周边地区89个气象台站33年冬季月平均地表气温观测资料以及NECP/NCAR再分析资料,用统计学方法对该地区冬季气温变化作了分析研究,得到其整体变暖的变化趋势,该区域升温的线性趋势是0.6℃/10a。此外,由于高原台站分布不均匀,又分别从垂直方向和水平方向对高原冬季气温变化做了初步的分析。结果表明:青藏高原冬季气温整体变化趋势在增暖的同时个别区域也存在降温的趋势,600 hPa温度以及温度梯度随纬度增加而增加,而且随海拔高度的增高,增温趋势减小,到达一定海拔高度出现降温趋势,高原海拔高度较低的近地面层气温变化最明显。     

基于OMI数据分析青藏高原周边对流层低层臭氧的分布特征

提出一种利用地形海拔落差以及臭氧总量差来估算对流层低层大气臭氧浓度的方法.根据搭载于美国宇航局Aura卫星上的臭氧监测仪(OMI)提供的臭氧总量日观测数据,利用该方法计算出青藏高原与其周边地区四川盆地及印度北部的地形海拔落差及臭氧总量差,进一步分析了该地区低层大气臭氧的分布特征.结果表明:青藏高原周边地区对流层低层大气臭氧分布呈明显的季节变化,且低层大气臭氧分布有南北差异,南部臭氧含量高于北部.     

合作人工与自动气象站气温观测差异分析及订正方程研究

自动气象站已成为今后我国地面气象观测的发展主流,将逐步取代人工观测。人工观测与自动观测之间不可避免的存在着观测差异,这种差异对历史气象资料的连续性提出了挑战。因此,对比分析两个观测系统之间的差异及两个序列间订正方程的建立是非常必要的。结果表明,合作气象站两种观测数据序列中,自动站日最高和最低气温系统性偏低于人工观测值,平均气温则反之。在分析两个数据序列差异的基础上,建立了各季的气温订正方程。订正后两个序列的差值明显减小,效果良好。     

青藏高原定日—木孜塔格峰地区重力场小波分析

目的探究青藏高原的深部结构。方法对定日—木孜塔格峰地区的重力场资料进行小波分析,重点对比分析四阶、五阶的小波逼近异常和细节异常。结果拉轨岗日—康马变质核杂岩带在四、五阶小波细节异常图上表现为近东西向重力低,在四、五阶小波逼近异常图上均表现为梯级带;雅鲁藏布江缝合带在四、五阶小波细节异常图及四阶小波逼近异常图上主要表现为重力高,在五阶小波逼近异常图上表现为梯级带;冈底斯岩基花岗岩带在四阶、五阶小波逼近异常和细节异常图上均表现为重力低;班公湖—怒江缝合带在四、五阶小波细节异常图及四阶小波逼近图上主要表现为近东西向重力高,在五阶小波逼近图上为梯级带;龙木错—双湖缝合带在布格异常图,四、五阶小波逼近异常图及五阶小波细节异常图上均表现为重力异常分界。结论拉轨岗日—康马变质核杂岩带只存在于浅层;雅鲁藏布江缝合带重力高带的场源存在于中深度层次及以上;冈底斯重力低除了反映浅部大规模的花岗岩带外,还可能反映了深部存在的热熔融体;班公湖—怒江缝合带重力高带的场源存在于中深度层次及以上;龙木错—双湖缝合带是重要的构造分界线。     

青藏高原公路路面结构水热差异变化分析

通过对青藏高原北麓河地区大气降水以及沥青路面和砂砾路面下部浅层土体水热变化的连续监测,分析路面结构中降水、地温以及水分变化之间的关系.结果表明,在降雨时段,5 cm深度土体水分增加,沥青路面下部土体的水分增量约为砂砾路面的2倍.砂砾路面20 cm及以下深度范围水分增加,而沥青路面下部水分变化量小于0.3%.砂砾路面下部土体间存在良好的水力联系,沥青路面结构中的隔水层阻隔了层中水热交换.面层中水分的波动与降水密切相关,基层水分变化受地温控制.路面结构的隔水层增加了面层的蒸发量,同时造成层下水分的大量聚集和路基储热量的增加,表现为基层地温明显高于面层.水热交换的差异是造成沥青路面热效应的重要原因之一.