西藏东部大气可降水量5月和12月气候变化对比分析

利用欧洲中心1979-2012年ERA-interim再分析数据,通过计算西藏东部地区大气可降水量的季节和气候变化特征,分析西藏东部地区5月和12月大气可降水量的不同气候变化特征。结果表明,在季节变化上,西藏东部地区大气可降水量由冬至夏均存在一个大值中心,且在春季西藏东部地区大气可降水量就开始增多,而在西藏西部地区,仅在7-8月存在一个大气可降水量的大值中心;在气候变化上,西藏东部地区大气可降水量在5月显著增加,在12月显著减少,这与降水的气候变化相一致,5月西藏东部地区大气可降水量的增加主要与西藏南侧地面到500hPa的大气可降水量和水汽输送显著相关,而12月西藏东部地区大气可降水量的减少与西藏西南侧地面到300hPa的大气可降水量和水汽输送显著相关。     

欧亚大陆冬、春积雪的时空变化特征分析

利用美国冰雪资料(NSIDC)中心提供的Historical Soviet Daily Snow Depth Version2(HSDSD)逐日积雪深度,研究了欧亚大陆1961-1990年间冬、春积雪雪深的时空变化特征,主要结论如下:(1)冬、春积雪的雪深的空间分布大体为相似,主要高值区在欧亚大陆高纬度的中西伯利亚附近,以及它的东部地区;(2)欧亚大陆中高纬度的雪深在冬、春季节主要的表现是东部雪深和西部雪深的反向变化特征,冬春雪水当量在20世纪80年代末期发生年代际变化,80年代之前雪水当量是偏多的,末期雪水当量逐渐再减少,欧亚大陆东部与西部的雪水当量变化相反;(3)欧亚大陆冬、春季雪深的年际变率大体为相类似,积雪年际变率的最高值,主要出现在高纬度的东欧平原的西北部、西西伯利亚的北部以及中西伯利亚的北部,大高加索山脉附近的变率有减少趋势。     

青藏高原积雪变化及其影响

青藏高原积雪具有特殊的自然属性,是"亚洲水塔"的重要组成部分,其空间分布特征与变化不仅是天气和气候变化的产物,也会对全球和区域变化产生显著的影响。文章通过多种遥感数据分析了青藏高原积雪时空分布及变化特征,并探讨其水文与气候效应。结果表明:(1)青藏高原积雪主要分布在山区,其中唐古拉山和念青唐古拉山积雪最丰富,多年平均积雪日数在120天以上,年平均雪深超过10 cm;高原腹地平坦地区及柴达木盆地积雪属于瞬时积雪,多年平均积雪日数小于15天,年平均雪深小于1 cm。(2)1980—2018年,青藏高原积雪呈下降趋势,尤其在2000年以后,积雪覆盖日数和雪深明显下降。(3)高原内积雪较多的山脉地区可以产生较大的积雪辐射强迫,最大可超过15 W m~(-2),其反照率反馈机制对气候系统的影响至关重要。(4)青藏高原是多条大江大河的发源地,积雪融水是春季土壤水分和河川径流的重要补给。(5)受天气过程产生的雪灾频次有所增强,建立早期预警和防护措施是减少牧区雪灾损失的重要手段。     

1961年至2008年新疆北疆地区积雪的时空演变特征

利用新疆北疆地区51个地面站1961年-2008年逐日积雪深度资料,重点分析了年和冬季最大雪深及其均值和24h≥10cm积雪日数均值和最大值的空间分布和周期特征。结果显示：①北疆地区最大雪深和≥10cm积雪日数空间分布局地差异显著,多雪区具有沿山脉分布的空间特征,集中在北部阿勒泰和富蕴、青河一带、中天山博格达峰、塔城盆地和西天山伊犁河谷;②多雪区内,24h≥10cm年均和年最大日数分别为20～25d和65～75d;③多雪区内,最大雪深的周期特征显著,同属暖区降雪的阿勒泰地区和塔城盆地最大雪深具有7a左右和11a左右的第一和第二主周期。属冷锋降雪的伊犁河谷具有11a左右和7a左右的振荡周期;④塔城盆地和阿勒泰地区的第一、第二周期一致,而伊犁河谷周期分布与之相反,这主要与气候背景、环流形势及影响系统不同有关,其次是与地理位置、地形有关。     

河西走廊东部大到暴雨特征分析

本文结合河西走廊东部地区降水特点,定义该地区大到暴雨的概念.然后利用河西走廊东部5个地面气象观测站1961年-2012年5月-9月的逐日降水资料,分析了河西走廊东部大到暴雨的气候变化特征,最后利用1990年-2012年NCEP时间间隔为6h的1°×1°格点资料研究该地大到暴雨的环流特征.其结果表明:由于受海拔高度、地理位置以及影响系统的影响,河西走廊东部大到暴雨日数分布从东南向西北递减,而暴雨强度由于暴雨的局地性以及测站布点稀少等原因,最大中心出现在了凉州,最小出现在乌鞘岭.河西走廊东部大到暴雨具有单站暴雨多,成片的、大范围的暴雨较少,局地性强,且具有夜发性的特点,都出现在5月-9月,主要集中在7月-8月,出现的日数占到总日数的69.7％;近52a河西走廊东部大到暴雨日数呈上升趋势,且存在6a、9a左右的周期反映,但未出现明显的突变现象.河西走廊东部大到暴雨日数与西太平洋副高脊线的南北进退有密切关系,其典型环流形势为西北气流型、西风气流型、西南气流型.     

影响西藏暴雨雪天气的孟湾风暴基本特征

利用2000~2013年影响西藏暴雨雪天气的北印度洋孟湾热带风暴资料及西藏地面降水资料等。采用统计分析等方法,综合分析了2000年以来造成西藏暴雨雪天气的孟加拉湾风暴生成时间、源地、移动路径、中心强度及影响范围。结果表明:影响西藏暴雨雪天气的孟湾风暴年变化呈现双峰型分布特征,峰值在5月和10月,影响区域主要位于喜马拉雅山脉一线和藏东地区;风暴最大风速10级以上;主要生成于10~150N,85~950E;移动路径偏北或西北;150N以北、80~950E是影响西藏暴雨雪天气的关键区。孟湾风暴特征与西藏暴雨雪天气的范围和强度有关,当风暴中心位于900E及以东时,主要带来藏东的暴雨,中心位于900E以西时,造成喜马拉雅山脉一线的特大暴雪;其次风暴强度越强降水越大;风暴移动越偏北降水也越大。     

2004～2010年青海省冰雹天气时空分布特征及环流形势

本文根据青海省地形及气候特征,将全省划分为东部农业区、环青海湖地区、柴达木盆地、祁连山区和青南地区共5个区,分析了2004～2010年青海省出现冰雹天气的时空分布特征及其环流形势,结果表明：①青南高原是一个雹日高频带,青海湖以北的祁连山、拉脊山地区的雹日也较多,海西大部年降雹日数在2次以下;（2）2004～2010年间冰雹出现的时间为4～9月,一年中冰雹出现最多的是6～9月,青海省冰雹天气属于夏季多雹类型;（3）祁连山区、柴达木盆地、环青海湖地区冰雹天气的500hPa环流形势蒙古低槽型最多,其次是西北气流小槽型,西北气流冷温槽型最少;东部农业区西北气流小槽型最多,其次是蒙古低槽型,西北气流冷温槽型最少;④在青南地区,冰雹天气环流形势高原小槽型最多,其次是副高边缘西南气流型,低涡切变型最少。     

乌海市春霜冻气候变化特征与气候背景研究

利用乌海市1963年—2021年的春季逐日地面最低温度观测资料分析发现,乌海市春霜冻的次数总体呈先增长后减少趋势,终霜冻日期1991年—2020年30 a气候值是5月1日,气候值推迟了2 d,在全球气候变暖的大背景下,乌海地区存在局地小气候事件。造成乌海地区春霜冻的环流形势,500 hPa主要有两类,按照出现的频次,4月主要的环流形势是贝加尔湖冷槽型;5月主要的环流形势是贝加尔湖冷涡型。分析终霜冻结束早晚的气候背景发现：终霜冻结束偏晚时,4月、5月北半球500 hPa距平场上显示贝加尔湖及以北地区基本为负距平,我国北部、东北地区为负距平,乌海至极地有大范围负距平,冷空气活跃。初春和前一年冬季,贝加尔湖以东地区有一个东北—西南走向的低槽,贝加尔湖及其以南地区均为负距平,乌海至极地有大范围负距平,冷空气活跃。终霜冻结束偏早时,4月、5月500 hPa距平场上,贝加尔湖及以北地区基本为正距平,我国北部、东北地区为正距平,暖空气活跃。初春和前一年冬季,贝加尔湖及以北地区存在正距平,我国北部、贝加尔湖以西环流形势为弱脊控制。     

锡林郭勒盟地区春季沙尘暴的分布特征分析

根据锡林郭勒盟地区1981年~2015年春季(3月~5月)的沙尘暴日数资料,分析了锡林郭勒盟地区沙尘暴日数的空间和时间变化特征,结果表明,锡林郭勒盟沙尘暴天气出现的地理分布特征具有很强的地域差异,基本呈现西多东少的分布特征。从年际变化趋势曲线可以看出沙尘暴年际变化呈波动式下降趋势,35年间出现了3个高发期,即2001年、2002年、2006年,从2007年开始总体又呈递减趋势。从月变化来看,4月份是沙尘暴最频发的月份,5月次之,3月最少。     

2000—2019年青藏高原积雪时空变化

积雪是冰冻圈最重要的组成部分,影响着大气环流和区域水量平衡,对气候变化十分敏感。本文基于2000—2019年MODIS/Terra积雪产品数据,探讨了青藏高原近20年积雪的年内、年际和季节性时空特征及其变化趋势。结果表明：①2000—2019年青藏高原积雪以短期积雪为主,积雪期在1个月及以下时间段内的积雪空间分布范围最广,占积雪总面积的72.91%;积雪期越长,多年平均积雪率（SCR）越高,SCR呈高原四周山脉高,而羌塘高原、江河源区、柴达木-黄湟高中盆地等地低的特点。②2000—2019年积雪面积呈反复的先波动增加再波动减少,距平变化率在-15.97%~11.52%之间。横断山区、帕米尔高原以及羌塘高原大部分地区的SCR呈明显减少趋势;高原四周极大/大起伏高山/极高山区、江河源丘状高山原和江河上游中/大起伏高山区的SCR呈显著增加趋势。③年内积雪面积呈双峰型周期变化趋势,3月和11月达到峰值,8月达到谷值,与该区域多年平均气温、降水等气候因子的年内周期性变化相反。青藏高原冬季积雪分布最广,秋季和春季积雪范围次之,夏季积雪范围最小;2000—2019年,青藏高原东部和南部冬季积雪显著增加、秋季和春季积雪显著减少,青藏高原整体夏季积雪显著减少。④近20年,青藏高原积雪与气温、降水的相关程度均较强,积雪覆盖范围与气温呈负相关关系,与降水呈正相关关系。研究结果有助于掌握青藏高原冰雪融水变化情况,对区域水量平衡和气候变化有重要指示作用。     

2004～2010年青海省短时强降水分析

本文对2004—2010年160站次青海省短时强降水资料分析表明,短时强降水随时间变化有逐年增加的趋势。东部农业区和青南地区出现短时强降水的次数最多,占年总次数的86％,且主要出现在5-9月。在空间分布上暴雨有两个多发中心：一个是地处青南高原东南部的久治、河南、同仁等地,另一个是位于青海省东部的湟中、西宁、大通、互助、化隆等地。造成短时强降水的主要高空环流形势有巴湖横槽型、两槽一脊型、西风气流多波动型、两高之间切变型和两脊一槽型。     

内蒙古西部夏季降水的气候特征及其环流海温背景场分析

利用44年(1971~2014年)内蒙古西部30个站点夏季降水逐月观测资料、NCEP环流及海温场逐月格点资料,使用经验正交函数分解、合成分析等方法对44年内蒙古西部地区夏季降水的气候特征及其环流海温背景场进行研究,结果表明:(1)内蒙古西部夏季降水空间分布为整体一致型,时间分布存在5年~9年的周期。(2)降水偏多年,从100hPa~500hPa,极涡发展深厚,强度偏强,冷空气活动频繁,东亚大槽比较深厚,槽前上升运动强烈,700hPa水汽输送充沛;降水偏少年环流特征相反。(3)内蒙古西部夏季降水异常和前期春季海温异常相关显著。夏季降水偏多年印度洋存在存"-""+"偶极子震荡,NINO2+1区海温异常偏低,为拉尼娜现象;降水偏少年则相反。     

天山开都河流域雪盖消融曲线研究

根据遥感数据获得的雪盖消融曲线是输入到融雪径流模型中一个最重要的参数,云是影响积雪解译精度的主要因素.该文采用美国国家水文遥感中心(NOHRSC)基于NOAA/AVHRR数据通道1、2、3和4数据的theta算法,区分雪、云与陆地、水体,并将该期影像及其前一段时间内影像通过镶嵌取theta的最大值,从而既起到去云的作用,也实现对云下覆信息有效的插补.研究区受云的影响十分严重,镶嵌影像时段的长短对云的去除影响很大.10天镶嵌和30天镶嵌影像受云的影像仍然十分明显,长序列镶嵌影像(使用该期及其前期所有影像镶嵌)的雪盖消融曲线受云的影响较小,可以作为SRM等融雪径流模型比较准确的输入参数.研究区从3月中旬到4月末积雪融化迅速,到了5月份,尤其是6月和7月积雪分布范围很小且比较稳定.研究区内可划分为6个高程带,其中高程带C和D积雪变化对径流影响最为显著.各高程带积雪覆盖率一般在3月中旬达到最大值,高程带A、B内的积雪基本上在4月中旬融化完毕,高程带C和D积雪5月份基本融化完毕,而海拔较高的高程带E和F积雪要到5月或6月积雪消融才停止并保持稳定.     

杭州短时强降水特征分析及预报研究

利用杭州市近20年的1h雨量资料,分析了杭州短时强降水的发生规律,包括短时强降水的极值分布、年发生次数、月际分布、时段分布等气候特征。短时强降水雨量极值大多出现在台汛期间。杭州市短时强降水年发生次数的多年平均值为9.6次。杭州发生短时强降水的高峰期为7～8月。短时强降水容易发生在凌晨及午后两个时段。产生短时强降水的天气系统有:梅雨锋、西风带低槽、热带气旋、副高边缘西风急流、局地强对流系统等。本研究通过MM5模式产品得到各大气对流参数场及单点探空曲线,为预报短时强降水提供了新的思路。通过个例分析发现,在强对流天气发生前,各个大气对流参数场中心与短时强降水中心对应较好,杭州探空曲线反映了大气层结不稳定,有利于强对流天气发生。但是预报仅停留在定性和人工分析阶段,做出客观定量预报,并确定短时强降水的落区还有待进一步研究。     

青藏高原强降水的天气系统——孟加拉湾风暴

孟加拉湾风暴对低纬度高原区域的气候以及水汽输送等造成了一定的影响,文章主要利用JTWC风暴、TBB卫星资料、NCEP/NCAR以及FY-2卫星云图资料,以2007年5月、9月以及2008年5月为例,主要研究了孟加拉湾风暴对青藏高原地区造成的强降水过程,并且比较了2007年5月和2008年5月在风暴期间对云南地区造成的强降水空间分布差异性。研究表明,①2007年5月16日孟加拉风暴开始向北移动进入中国青藏高原南部西风槽区域,在西南部区域造成了一次持续时间较长的强降水天气,造成中国西南部区域累计降水量集中在40-100mm之间,有小部分区域累计降水量高达100mm;②孟加拉湾风暴形成于阿拉伯、西北太平洋副热带高压之间,并且风暴逐渐向北方移动,在中国青藏高原区域存在一个闭合的低压活动,风暴登陆后强度显著性的递减,但副高之间形成的西南气流以及低压环流仍然控制我国西南区域,地面冷锋迅速向南移动至滇西南地区,且降水空间分布特征与风暴的路径具有密切的关系,强降水天气过程发生于孟加拉湾风暴与青藏高原低压系统相互配合的形势下;③低层区域水汽输送较为强烈,而高层水汽输送相对较弱,且水汽输送的方向主要集中在北部区域,5月期间出现的孟加拉湾风暴在西南方向上对水汽输送的实际输送量是10-11月风暴期间的4倍,5月份是西南地区水汽输送的重要系统之一;④2008年5月风暴期间造成的云南地区降水量极大值要远高于2007年5月份,且2007年5月出现的垂直速度场峰值要大于2008年5月份,这两次风暴期间垂直速度场强上升区域均集中在气压为500-300hPa之间。通过对孟加拉湾风暴的研究,有利于对青藏高原地区的降水气候以及天气系统进行充分的了解,从而提高青藏高原地区防灾减灾工程工作效率以及提高天气预报的准确性。     

孟加拉湾特强气旋风暴“法尼”对西藏南部和东南部强降水的影响分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料以及卫星云图资料,对2019年5月3-5日西藏南部和东南部降水过程的环流背景、物理量场及其中尺度特征等进行了综合分析。结果表明:此次降水天气过程期间欧亚中高纬地区为三槽两脊型,孟湾风暴(法尼)登陆减弱后的低压(槽)和高、低空急流是此次降水过程的主要影响系统,低空西南急流为强降水提供了源源不断的水汽,高空急流为强降水提供了有利的动力抬升条件,低空西南风风速大小与降水强度有明显的关系。孟加拉湾特强气旋风暴"法尼"登陆后外围云系不断上高原,为降水天气提供了有利的水汽条件;水汽通量大值区向高原移动,不断地为降水区输送水汽;降水期间,强的上升中心为-1.6Pa·s~(-1),为降水天气提供了有利的上升运动。     

基于等熵位涡的浙北地区一次暴雪过程的诊断分析

利用NCEP/NCAR再分析高度、温度、风场资料及Micaps实况降水、积雪资料,对2010年2月13～14日浙北地区出现的暴雪过程及其成因进行了初步分析,结果表明:500 hPa上西南气流的加强及北部冷空气的渗透导致的冷暖空气交汇是产生暴雪天气的主要环流形势,低层发展东移的低涡与地面倒槽的北上是产生暴雪的主要天气系统,对流层中低层逆温层的出现,为暴雪天气的产生提供了有利的条件。云顶亮温和雷达回波的分布则反映了降雪区的移动。等熵位涡分析表明,降水区域集中在高低位涡区域的交界处。随着位涡高低中心的东移,降水区相应东移,当高位涡区一旦加强南压,降水将趋于减弱直至结束。     

1961-2010年云南日照资源的时空分布及年代际变化研究

利用云南省121个气象站日照时数1961-2010年逐月观测资料,采用线性趋势分析,EOF分解等方法分析了50年来云南省平均日照时数的区域变化特征,同时分析了其时空分布差异,结果表明:①日照时间在3月份达到最大,7月份达到最小;②云南大部地区日照时间在2 000h以上,在区域分布上具有西边多、东边相对较少、而南部比北部多的特点。最大中心位于金沙江流域的河谷地区,最少中心位于滇东北以北地区;云南日照时数具有局地变化的差异性及不同步性,其变化大致为北部减少,南部增加的趋势,并以哀牢山为界,以东以北为减少,以西以南则呈增加趋势;昆明及其以北地区日照时数减少最多,增加最大的区域位于腾冲、普洱;③云南日照时数最主要的分布类型具有整体性,易出现一致偏多或者一致偏少;第二种分布为西北东南向,大致呈两头多,中间少的分布;④日照时数的整体性分布具有明显的气候基本态、年际及年代际变化,总体上呈下降趋势,并在1985年发生突变;而第二种分布以气候基本态、年代际变化为主,整体上呈增加趋势,在1995年发生突变。总体上看,云南日照时间的变化与云南降水和温度的气候变化同步。     

唐山地区生态宜居气候舒适度分析

应用唐山地区11个国家级地面气象观测站1974-2019年的地面气象观测数据,分析唐山地区的总体气候条件,并计算温湿指数、风效指数和着衣指数,综合分析唐山地区生态宜居气候舒适度,结果表明:(1)唐山地区的气候特征是雨热同期,降水集中,四季分明,入春晚,入夏、秋正常,入冬早,秋季最短,春季次之,夏季较长,冬季最长。(2)冬季(11～3月)为气候不舒适;春季(4～5月)为气候不舒适到气候较舒适或气候舒适的过渡时期;夏季(6～8月)多为气候舒适,仅7月部分地区为气候较舒适;秋季(9～10月)为气候舒适到气候较舒适或不舒适的过渡期。(3)唐山地区总体舒适期为6个月,集中在5～10月,各地生态宜居气候舒适度较高,其中市区、玉田、丰润、丰南舒适期为5～6、8～9月,较舒适期为7、10月;遵化、迁西、滦南、迁安、滦州、曹妃甸舒适期为5～9月,较舒适期为10月;乐亭舒适期为6～9月,较舒适期为5月。这与唐山各地的地理位置、气候特征、四季入季时间和四季长度有关。不舒适期主要集中在冬半年,各地生态宜居气候舒适度较低,主要是气温偏低的缘故,可通过调节室内温度来改变人体舒适度感受。     

青藏高原能量、水分循环影响效应

青藏高原是世界上总辐射量最高的地区,也是全球超太阳常数的极值区域之一。此处形成了一个"嵌入"对流层中部大气的巨大的热源,可以伸展到自由大气,其超越了世界上任何超级城市群落所产生的中空热岛效应,对全球与区域大气环流系统变化的动力"驱动"产生了难以估计的效应。与地形热力过程季节变化密切相关的亚洲夏季风是世界上范围最广和强度最强的季风;从冬季到早春季节转换过程中,由于太阳辐射的影响造成青藏高原大地形感热的"快速响应"及其相对高值动态移动,在盛夏梅雨及其云降水带前沿线恰好停滞于中国"三阶梯"地形分布山地—平原过渡区。此现象表明,青藏高原可能扮演着夏季风过程陆地—海洋—大气相互作用的关键角色。中国区域低云量与总云量极值区均与青藏高原大江大河的源头(长江、澜沧江、雅鲁藏布江等)、中东部湖泊群与冰川集中区空间分布几乎吻合,这表明"亚洲水塔"形成的关键因素与"世界屋脊"特有的云降水结构不可分割。研究表明,青藏高原大气热源对局地与下游区域云降水过程水汽输送流型等均有显著影响。长江流域降水与全国低云量存在一个明显沿长江流域的带状高相关结构,充分表明长江流域降水与上游"亚洲水塔""热驱动"以及对流系统具有重要相关关系。从跨赤道经向环流的视角可发现,夏季南、北半球跨赤道气流低层强偏南、高层强偏北气流出现在东亚地区和北美区域两大地形对应的赤道区,这2个跨赤道极值区恰与青藏高原、落基山高原位置相对应。青藏高原纬向与经向环流圈结构与区域-全球大气环流相关机制,印证了"世界屋脊"隆起大地形的"热驱动"及其对流活动在全球能量、水分循环的作用。青藏高原特殊水汽三维结构分布和跨半球的纬向和经向大气垂直环流图表明青藏高原对全球尺度大气环流变化的贡献显著。文章进一步以东亚、全球水循环的视角,提出了青藏高原作为全球性大气"水塔"的观念,认为在高原地区一个水塔的"供水"和"蓄水"循环体系,特别是高原地表冰川、积雪和湖泊作为"蓄水池"系统,使得所有的河流可作为"输水管道",将"水塔"的水向周边区域输送出去,高层大气也提供向外输送的渠道。青藏高原特殊的跨半球大气水分循环可构建"世界水塔"与其周边地区独特的水文功能概念,综合描绘了青藏高原"世界水塔"及其地球上一个完整的行星尺度陆地—海洋—大气水分循环物理图像。