2007年海气热通量影响南海夏季风爆发数值试验

本文利用RegCM3区域气候模式对2007年季风爆发前后南海海气热通量进行了数值模拟试验,探讨海气热通量对南海地区季风爆发以及相应变量场的影响得出以下结论：（1）RegCM3对南海降水、地面气温、500hPa位势高度场以及850hPa风场模拟整体偏弱,但是对各变量场的空间分布形势具有较好的模拟能力。（2）潜热、感热通量的变化对季风的爆发以及相应的变量场有重要影响,当去除潜热、感热通量后,南海低层基本受较强偏东风控制,500hPa位势高度有所偏高,副高偏西偏强,季风爆发严重偏晚,不利于南海地区水汽辐合抬升,使得降水大幅减少,大片海域甚至无降水出现;当潜热、感热加倍后,南海低层120°E以西基本受偏西风控制,风速明显加大,同时500hPa位势高度明显偏低,副高偏东偏弱,季风爆发偏早,有利于水汽在南海地区辐合,造成降水显著增多。     

城市不同下垫面湍流通量的观测和分析

利用榆中县2011年10月2-15日外场实验的湍流观测资料,结合天气背景,对比分析了城市同一区域内不同下垫面的动量通量、感热通量、潜热通量和CO2通量的差异特征.结果表明:草地下垫面和混凝土下垫面之间动量通量的差异较小;混凝土下垫面的感热通量整体大于草地下垫面,且在日间差异较大,差异的最大值达109.29 W/m2;草地下垫面的潜热通量在日间明显大于混凝土下垫面,差异的最大值达153.8 W/m2,夜间两下垫面潜热通量差异较小;CO2通量在排放源附近较大.     

基于不同气象要素的全球陆地干湿化评估

为了解全球陆面土壤干湿变化的规律,基于1979—2018年NCEP-R2再分析多要素资料,对全球陆面干湿程度进行了全面分析.结果显示：土壤湿度、潜在蒸发、感热通量、潜热通量以及降水量的变化趋势均表明全球大陆整体呈现“干变干,湿变湿”的趋势,其中北非、西亚和中亚3个区域的“干变干”与北美中部和南美洲西部的“湿变湿”更加显著;中国西北地区东部、澳大利亚西部和南美洲部分地区出现显著“干变湿”趋势;巴尔喀什湖南部、澳大利亚东部以及北美洲西端等地区出现显著“湿变干”趋势.“干变湿”和“湿变干”的逆转可能会对大陆生态变化造成较大的影响,其形成原因值得深入研究.     

基于WRF中国境内土壤湿度-降水耦合强度的诊断

借助中尺度模式WRF,以粗分辨率GLDAS资料统计出的强耦合2000年和弱耦合2005年夏季为代表时段进行高时空分辨率的模拟.结果表明,在周时间尺度内,土壤湿度-降水耦合强度在时间尺度为6 h时最强,除部分区域外,耦合强度随着时间的增加逐渐减弱.较强耦合区基本位于半干旱和半湿润区,包括山东、山西、河北、天津、北京、内蒙古中南部等,与统计结果一致.2000年夏季耦合强于2005年,但强耦合出现的月份以及空间分布均不固定,内蒙古中南部地区始终为中国夏季土壤湿度-降水共同强耦合区.由于时空分辨率的增加,发现一些零星分布的较强耦合区,而GLDAS统计结果中并没有出现.     

1961-2010年云南省极端降水时空变化特征

基于云南省1961-2010年0.25°×0.25°的逐日气象格点数据,包括日平均温度、日最高温度、日最低温度以及日降水量,通过STARDEX Diagnostic Extremes Indices Software计算出57个极端气候指数,并选取其中的7项主要极端降水指数,运用Mann-Kenddall秩次检验方法和Arcgis 10.1进行空间制图比较分析云南省极端降水在时空上的变化特征.结果表明:云南省日降水量强度和较强降水阈值、最大5日降水量、湿日平均降水量的空间分布由南向北逐渐减少,表现出非常显著的空间差异;滇西、滇西南及滇南边沿地区日降水量强度、较强降水阈值、最大5日降水量和湿日平均降水量均达到云南省较大值,较强降水日数也较多,最长连续干日数较短,而滇西北东南部地区日降水量强度、较强降水阈值、最大5日降水量和湿日平均降水量均为云南省最低值,较强降水日数最少,最长连续干日数较长;总体来看,近50年来云南省日降水量强度在大部分地区呈不明显的下降趋势.     

基于CLM模型的植被覆盖变化对黄土高原气温和降水的影响研究

黄土高原位于我国第二阶梯,地理环境复杂,生态环境脆弱。本文结合GIMMS/NDVI遥感数据与气象站点观测资料开展诊断分析研究,并将其与模型模拟试验相结合,通过这种方法来研究黄土高原地区植被覆盖与气温和降水之间的作用关系。研究结果表明,黄土高原地区的NDVI、气温和降水量均具有明显的季节变化特征;1982—2006年,区域滑动平均NDVI、气温和降水的线性变化斜率分别为5E-04/10a、0.061℃/10a和-0.492mm/10a;研究区域内NDVI与气温和降水的同期滑动平均相关系数分别为0.459和-0.23,且均存在较明显的空间差异。应用CLM陆面过程模型的模拟结果表明,植被覆盖增加后,植被覆盖发生变化地区的净短波辐射有所增加,净长波辐射有所减少,导致地表吸收净辐射有增加趋势;研究区域内的感热通量和潜热通量均有所增加,且潜热通量的增加更为明显,这可能对植被覆盖增加后气温的降低产生一定影响;研究区域内的土壤含水量和地表蒸散均呈增加变化,这可能导致降水增加。但是,植被覆盖增加对区域气温降低和降水增加的影响作用有限。     

济南市降水特征时空演变规律分析

以济南市为研究对象,采用中国区域高时空分辨率地面气象要素驱动数据集中的降水数据,基于Mann-Kendall检验法和Sen‘s坡度法,对济南市各区域1979-2015年城区、山区及平原区域降水特征的时空演变规律进行了分析.结果表明: 1)1979-2015年济南市年平均降水量为643.4mm,丰水年与枯水年常交替出现,年际变化幅度大,年平均降水量呈波动型增长,但增长趋势并不明显; 2)济南市年降水量空间分布呈由西南向东北阶梯型递减的特征,且其分布特征与地形关系密切,南部山区降水普遍大于北部平原地区,空间分布极不均匀; 3)济南市夏季降水集中,约占全年降水量的60%以上,且紧邻主城区的南部山区夏季降水量高达494.6mm,故主城区遭受山洪灾害的风险较大; 4)近37年济南市平原区和主城区汛期降水量呈增加的趋势,山区汛期降水量有所减少,但降水量变化程度不显著.      

G2京沪高速公路沿线降水特征分析

利用G2京沪高速公路2008-2015年中国自动气象站和CMORPH融合逐时降水量0.10网格数据集,采用统计学、天气气候学等方法,分析了G2高速公路的降水时空分布特征.结果表明,G2高速公路年平均降水量和降水次数存在南多北少的空间差异;冬春季降水以山东临沂公路点为分界,夏秋季降水无明显分界;降水日变化在空间上大致以淮河为界.相比北方公路,南方公路各等级降水全年持续时间长、降水次数多,小雨量各月差异较小,中雨、大雨和暴雨量各月差异大.春、夏、秋季北方公路降水峰值多出现在凌晨和晚上,南方公路降水峰值多出现在下午和清晨,冬季南北方公路降水日变化均不明显.短时强降水一般出现在00:00-08:00和16:00-23:00.     

福建省降水空间插值方法比较与区域分布特征研究

选取福建省70个气象站点(其中10个为检验站点)1960—1990年的多年平均降水量作为数据源,基于Arc GIS10.1平台,采用了反距离权重加权法(IDW)、克里金法(Kriging)和趋势面法(Trend)三种空间插值方法,对降水的最优插值方法进行探究.结果表明,克里金法取得较好的效果,并对空间插值结果进行分析得出结论:福建省降水存在较大的空间变异性,并深受地形的影响,地区降雨量呈现出由东南沿海向西北内陆逐渐递增的趋势.而在德化、九仙山以及平和地区降水量呈现异常偏大情况,分析原因主要是由于在区域高大山脉的影响下,暖湿气流在地形抬升的过程中形成了大量降水.     

安徽省分地形小时极端降水气候分布特征

使用安徽省1979—2015年国家级站点小时降水量资料,对安徽省小时极端降水的气候分布特征进行分析.结果表明:①安徽省极端降水阈值由东北向西南呈现出"+-+"三极分布,淮北北部地区的极端降水阈值较大,但发生概率稍低;而大别山区和江南西部山区极端降水频次和极端降水量均较强;②安徽省各站年均极端降水频次为4.25次/a,单站年均极端降水量为127 mm/a,极端降水频次、极端降水量和极端降水比率有明显的上升趋势;③将安徽省站点分为山地区域、山地北部过渡区以及平原和丘陵区域.其中,极端降水频次在山区最高,平原和丘陵地区最少;而小时极端降水量在平原和丘陵地区最高,日变化幅度大;④安徽省极端降水大多发生于午后至晚间,过渡带地区极端降水频次集中度最高,日变化最显著.不同地形区域内,极端降水较少的时段差异较大,自南向北极端降水减弱且单日内的时段逐渐后移.     

两种统计降尺度模型在滦河流域的降水预估

选择滦河流域为研究区域,利用自动统计降尺度模型(automated statistical downscaling,ASD)和统计降尺度模型(statistical downscaling model,SDSM)对研究区域内未来3个时期(2011—2040年,2041—2070年,2071—2100年)的降水变化进行预估.结果表明:在未来时期,滦河流域的降水将发生明显变化,年均降水量整体呈上升趋势;ASD模型模拟的降水量大于SDSM模型的模拟值;降水量的变化幅度在不同季节差异较大,秋冬季节变化幅度大于春夏季节;降水量在空间分布上差异较大,滦河流域北部和西南部有明显增加趋势,中部地区变化较小,而东南部地区有减少趋势.     

基于精细化观测的永春县降水分布特征研究

应用2009—2017年永春县22个数据质量较好的自动气象站降水数据,分析了永春县降水的分布特征。结果表明,2009—2017年永春县年平均降水量在1288.1~2515.1mm之间,存在"一大、一小"两个年平均降水量大于1700mm的高值区,面积较大的高值区位于戴云山脉附近,面积较小的高值区位于永春南部一隅;年平均降水量空间分布不均,受地形地势影响明显,总体上呈"北多、南少、西多、东少"特征。永春县季节降水的地理特征分布明显,夏季降水量空间分布最不均匀,冬季降水量空间分布差异相对较小;春季降水总体表现为西部、中北部多,东部、南部和中西部少;夏季为南、北部多,中、东部少;秋季为西、北部多,中部、东部少;冬季为西、南部多,中部、东部少。永春县年内降水分布不均匀,呈双峰双谷型分布,双峰值出现在6月和8月,双谷值出现在7月和12月;降水年内分布季节性特征明显,基本上呈春季、夏季和初秋多,冬季及秋季中后期少的特点。     

华山地区近60 a 6-9月降水特征及环流成因分析

运用滑动平均、回归分析和Morlet小波分析法,用华山站60 a(1956-2015年)的逐日降水资料,对华山地区降水较多的6-9月的降水进行了不同时间尺度的特征和趋势分析,对可能影响降水的环流因子进行了统计分析.结果表明,华山地区月降水呈单峰分布,降水量、降水日数与最大日降水量的峰值均出现在7月. 6-9月的降水量对年降水量贡献很大,占全年58%以上,其中大雨及以上量级降水出现频次占比超过50%.华山地区降水存在比较明显的周期,年内周期主要表现为在6-9月存在4 d左右的准单周季节内振荡,年降水量在1973-1992年存在5 a左右的显著主周期.影响华山地区6-9月旱涝的环流形势差异较大,在涝年主要表现为高空通常有气流辐散,地面有气流辐合,垂直上升运动更强,西太平洋副热带高压位置更西更北,沿副热带高压西侧到达华山地区的低层水汽条件更好,中低纬度冷空气较弱,冷暖空气在华山地区交汇;旱年形势则大致相反.利用大尺度环流因子定量化指数统计验证发现,对于华山地区6-9月汛期降水影响较大的气候因子主要为北半球副热带高压和西太平洋副热带高压北界及脊、北半球副热带高压强度、印缅槽和北半球极涡中心强度,这些因子与华山汛期降水量的相关系数达到-0.13～0.28,且均通过了0.05的显著性水平检验.     

红河流域降水量的时空变异特征

 利用红河流域52个观测站的43a日降水资料,针对年、湿季和干季降水量和降水倾向率等统计量,采用ArcMap的反距离加权插值法进行插值与分类处理,生成了红河流域年、湿季和干季降水量的空间分布图,实现了气候趋势特征指数的空间化处理.对红河流域年、湿季和干季降水量等的时空分异特性进行综合分析得出:43a来,红河流域年降水呈现上升趋势,空间上主要表现为除了元江干流中下游、盘龙河北部和东北部有下降趋势外,其它地区都呈上升趋势;湿季和干季间降水量变化趋势差异较大,相对于年降水量空间分布而言,湿季具有下降趋势的地区扩大到整个流域中部,而干季降水量在整个流域几乎都呈上升的趋势;因出现在干季降水量有所增加,而在雨季的降雨量有所减少,因而降低了干旱和洪灾的发生机率.     

山西省土壤湿度时空分布及与气候因素的耦合

为了解山西省土壤湿度状况变化规律,进而为农业旱情监测提供科学依据。利用2017年3月到2018年2月山西省土壤湿度数据、降水量数据和气温数据,通过趋势分析和相关分析等方法研究山西省土壤湿度的时空变化以及土壤湿度对气候变化的响应。结果表明:山西省的平均土壤湿度分布特征为南高北低,东高西低,呈现出东南向西北递减的趋势;在季际-月际时间尺度分布下,土壤湿度在秋季达到高峰,且各区域表层土壤湿度与空气温度有着显著的负相关关系,而与降水量有着显著的正相关关系。可见山西省农业旱情受到区域地形、温度和降水等多方面因素的影响。     

长江流域年降水量的空间特征和演变规律分析

为获取长江流域年降水量的时空变化特征,对长江流域年降水量进行了空间分区和时间演变分析.根据长江流域146个气象站点1960~2005年的逐年降水量资料,采用经验正交函数和旋转经验正交函数对长江流域年降水量的空间变化特征进行分析,并计算了1960~2005年年降水量的线性演变规律,利用奇异谱分析方法来检测区域降水量发生突变的情况.结果表明,长江流域年降水量主要有3种空间分布型、8个降水变化敏感区域.8个敏感区域中,汉江流域、岷江-嘉陵江源区、乌江流域南部年降水量呈减少趋势,其中岷江-嘉陵江源区减少最为显著,年降水量每10年减少27.1 mm;洞庭湖-鄱阳湖地区、鄱阳湖流域南部、太湖流域、金沙江流域中部、云南地区年降水量呈增加趋势,其中金沙江流域中部年降水量显著增加,年降水量每10年增加17.7 mm.存在降水突变的地区有5个,下游的太湖流域发生最早,时间为1977年,上游云南地区最晚,为1998年.长江流域年降水量有比较明显的空间区域特征,各个区域年降水量的时间演变规律也不一致.     

准噶尔盆地东南缘盐生荒漠生态系统的凝结水输入

凝结水输入是干旱地区生态系统重要水分来源之一.文中分析了采用涡动相关法测定的2005年准噶尔盆地东南缘盐生荒漠灌木群落凝结水输入数据,并对其在一年中的输入量、时间分布规律和在全年降水中的比重进行了探讨.2005年凝结水全年输入总量为24.9 mm,占全年总降水量的17.5%;全年325天有凝结发生,平均日输入量为0.077 mm.总体看来,该地区凝结水输入有稳定性高、发生频率高和在干旱季节里比重大的特点.对一次降水过后凝结水的成因分析表明,空气接近露点而导致水汽直接凝结的情形并未发生,驱动夜间向下潜热通量除了地气逆温(地温低于空气露点温度)外,还有白天地表急剧升温、土壤表层过分干燥导致的夜间恢复性吸湿.由于干旱区环境的特殊性,夜间恢复性吸湿是最易发生的主导机制.     

基于Schmidt-Appleman标准的中国地区凝结尾数值模拟分析

为了解中国地区凝结尾发生的时空分布特征和环境特征,按照Schmidt-Appleman标准,建立凝结尾发生模型,并基于中国大气探空数据,统计分析了2001～2017年中国地区凝结尾特征。结果表明,近年来凝结尾的发生数量呈增长趋势,其与年平均湿度呈正相关,相关系数达0. 96;大兴安岭地区、陕北地区、青海东南和川北地区以及天山地区是中国凝结尾高发地区,华南地区是凝结尾发生数量最少的地区;凝结尾发生数量季节差异明显,春夏多,秋冬少;凝结尾发生时环境的平均温度为-35. 2℃,平均湿度为50. 4%。高度7 000～12 000 m范围内凝结尾发生数量占总次数的79. 5%;凝结尾在不同高度层发生的概率不同,调整航空器的飞行高度层,可使凝结尾发生数量平均减少24. 9%。     

嫩江流域降水特征时空分布分析

基于嫩江流域17个气象站点1959—2010年逐日降水数据,选取降水量、降水日数和降水强度作为代表性指标,采用Mann-Kendall趋势检验法和线性回归法系统研究了嫩江流域降水的时空变化特征。结果显示:近51年来,①嫩江流域平均年降水量、夏季和秋季降水量分别以6mm/(10a)、4mm/(10a)和5 mm/(10a)的速率呈下降趋势,而春、冬两季降水量分别以2mm/(10a)和1mm/(10a)的速率增加;空间上,年降水量和季节降水量在流域上游多于下游。②嫩江流域平均年、夏季和秋季降水日数分别以1.5d/(10a)、1.1d/(10a)和1.2d/(10a)的速率下降,且上游下降较明显;春、冬两季降水日数则以0.1d/(10a)、0.7d/(10a)的速率呈增加趋势,且中游增加趋势明显;流域降水日数在年和季节尺度上均表现出上游多于下游的空间特征。③嫩江流域平均年降水强度、夏季和秋季降水强度分别以-0.018mm/(d·10a),-0.007mm/(d·10a)和-0.105mm/(d·10a)下降,而春、冬两季降水强度分别以0.051mm/(d·10a)和0.047mm/(d·10a)上升;空间上,年和春、夏、冬3个季节降水强度表现为流域上游弱于下游,而秋季降水强度在嫩江中游干流附近较大,其他地区降水强度较小。结果表明,在全球气候变化下,嫩江流域年和季节的降水特征在1959—2010年间均有不同程度改变,并呈现出明显的空间分布特征。     

1967-2016年云南高原中部城市群降水时空变化特征分析

以1967-2016年云南高原中部城市群42个站点逐日降水数据为研究对象,采用M-K突变检验、小波分析法和克里金插值法等方法对云南高原中部城市群近50年降水时空变化特征进行分析.结果表明:春、夏、秋季以及年降水量均呈下降趋势,冬季降水量则呈上升趋势;年与四季降水量存在一个或者多个突变点;冬季降水量主周期为12 a,其他三季降水量与年降水量主周期均为34 a;年降水量与夏季降水量均呈现出西部和北部降水量偏少,东部和南部降水量偏多的空间分布特征;春季降水量由东南向西北呈带状递减的空间分布特征;秋季降水量表现为自东向西和北部减少的空间分布格局;冬季降水量地域差异最大,呈现出空间分布极为不均匀与地域性极强的双重特征.