青藏高原积雪的脆弱性评估

利用青藏高原98个气象台站日气温、降水以及日降雪和积雪天气现象的观测数据,引进"at-risk"积雪评估方法,对当前气候状态下和未来气温升高情况下高原积雪形成过程的脆弱性进行了评估。研究表明,当前青藏高原约78%(秋季)和81%(春季)台站的固态降水受气温升高影响而减少,而分别约有33%和36%台站的降雪积累与否也受此影响。也就是说,受气温升高影响,青藏高原降雪占总降水比例及积雪占总降雪比例都在减小,这些台站所在区域已成为脆弱积雪区,这加速了高原积雪期的缩短。在到2050年气温升高2.5℃的假设下,青藏高原的脆弱积雪区范围将进一步扩大,这将加剧青藏高原的热源作用,对区域乃至大陆尺度的天气气候产生重要影响。     

中国西部积雪类型划分

利用中国105°E以西地区189个地面气象台站1960-2004年积雪日资料和1981-2004年SMMR、SSM/Ⅰ反演的逐日雪深资料,使用积雪年际变率方法划分中国西部积雪类型,并与积雪日数方法的划分结果进行比较.在此基础上,尝试建立了结合以上两种要素的综合分类指标.利用积雪年际变率方法和台站资料,将中国西部积雪划分为3类.其中,稳定积雪区主要包括北疆、天山和青藏高原东部高海拔山区;年周期性不稳定积雪区包括南疆和东疆盆地周边、河西走廊、青海北部、青藏高原中西部、藏南谷地以及青藏高原东南缘;其他积雪区均为非年周期性不稳定积雪区.气候突变后,积雪日数方法划分的积雪类型变化反映出沙漠和低纬度地区积雪变幅增大,在积雪年际变率方法的结果中体现出青藏高原东部地区趋于稳定的积雪面积在增加.在没有台站记录地区,卫星遥感资料很大程度上弥补了台站观测的缺陷,使用这种资料划分积雪类型时,积雪年际变率方法比积雪日数方法的结果更符合西部积雪的分布特点,反映出积雪分布与地形的密切关系.利用综合分类指标划分西部积雪类型的结果表明,台站资料的划分结果很大程度上受积雪持续时间的影响,而在卫星遥感结果中,积雪年际变率则是影响类型划分的主要因素.     

青藏高原积雪日数的气温敏感度分析

根据青藏高原气象台站观测积雪日数和均一化气温数据,对高原1951—2004年积雪日数对气温的敏感度进行了量化分析。研究表明,无论是极值敏感度还是当前气候下的敏感度,空间上都呈现出高原四周积雪较中部对气温的敏感程度高的情况。各台站积雪日数对气温最敏感时的临界气温与海拔有着极好的反相关关系,而极值敏感度与海拔虽然也有一定的反相关,但相关程度远不如前者高。在当前气候状态下,有相当一部分台站的平均气温还未达到临界值,这些台站在秋、冬、春、夏季分别占总台站数的36%、39%、47%和11%。未来气候继续变暖背景下,这部分台站积雪日数对气温的敏感度会进一步加大,即积雪对气温的升高会更加敏感。     

青藏高原冬春多源积雪资料年际变化尺度上的适用性分析

青藏高原冬春积雪变化具有显著的年际变化特征,其对中国东部夏季降水预测具有一定指示意义。由于特殊的复杂地形,青藏高原气象站点分布稀疏且不均匀,再分析数据和卫星数据提供的高原积雪资料的不确定性是影响和制约积雪变化及其天气气候效应研究中的一个关键问题。本文基于青藏高原台站观测、再分析（ERA5和NOAA-V3）和卫星反演（MODIS雪盖以及IMS雪盖）的多源积雪资料,采用偏差分析、均方根误差以及相关分析等多元统计方法重点检验了多源高原积雪数据在描述积雪年际变化特征方面的不确定性。通过比较不同积雪资料的时空分布和变化特征,以期提升多源高原积雪资料适用性的认知,并为相关研究提供有意义的参考。分析结果表明：（1）就再分析数据给出的积雪资料而言,ERA5雪深资料相较NOAA-V3雪深,对高原站点观测雪深的描述效果更好。除了高原中东部分站点外,ERA5雪深数据的平均偏差和平均均方根误差均较小,而NOAA-V3雪深数据的平均偏差和均方根误差在整个高原范围内均存在一定程度的高估;（2）再分析（ERA5和NOAA-V3）和卫星反演（MODIS雪盖以及IMS雪盖）积雪数据和高原站点雪深均在年际变化特征上具有较...     

青藏高原冬春积雪和地表热源影响亚洲夏季风的研究进展

青藏高原冬春积雪和地表热源的气候效应是青藏高原气候动力学的两个重要内容。大量资料分析和数值试验研究均表明这两个因子对亚洲季风有一定的预测意义,本文对此做了比较系统的回顾和总结,并进一步比较了青藏高原积雪和地表热源影响东亚和南亚夏季降水的异同。结果表明,东亚夏季降水在年际和年代际尺度上均存在"三极型"和"南北反相"型的空间分布特征,高原春季地表热源在年代际和年际尺度上主要影响东亚夏季降水"三极型"模态;在年代际尺度上它是中国东部出现"南涝北旱"格局的重要原因,而高原冬季积雪的作用相反。另一方面,高原冬季积雪在年际和年代际尺度上对印度夏季风降水的预测效果均要优于高原地表热源。无论是空间分布还是时间演变特征,高原冬季积雪与春季地表热源整体上均无统计意义上的显著联系。不断完善高原地面观测网和改进模式在高原地区的模拟性能,将是进一步深入理解高原积雪和地表热源影响亚洲季风物理过程和机制的关键所在。     

1971-2016年青藏高原积雪冻土变化特征及其与植被的关系

利用1971-2016年青藏高原81个气象站逐月积雪日数和45个测站第一冻结层下界观测资料,分析了青藏高原积雪冻土的时空变化特征及其与高原植被指数（NDVI）的关系,探讨了积雪冻土下垫面变化对高原植被及沙漠化的可能影响。结果表明：1）青藏高原积雪日数分布极不均匀,巴颜喀拉山和唐古拉山为高原积雪日数的大值区,且年际变率较大。2）青藏高原积雪日数总体上呈现减少趋势,平均以3.5 d/（10 a）的速率减少,且在1998年前后发生突变,减少速率进一步加快,达到5.1 d/（10 a）。3）青藏高原第一冻结层下界呈上升趋势,达到-3.7 cm/（10 a）,与青藏高原增暖紧密相关。4）青藏高原NDVI呈缓慢增加趋势,与高原气温、降水的增加趋势相一致,积雪冻土的变化对不同区域植被NDVI的影响有显著差异。在气候变暖背景下,形成的暖湿环境促进积雪消融、冻土下界提升,使土壤浅层含水量增加,有利于植被恢复和生长,其结果对高原土地沙漠化防治有一定参考作用。     

青藏高原积雪对陆面过程热量输送的影响研究

利用1979-2016年中国区域长时间序列逐日雪深资料,分析了青藏高原积雪深度与积雪日数的分布及变化特征,并将积雪期划分为三个阶段(积累期、鼎盛期和消融期),结合ERA-Interim月平均再分析资料,分析了积雪与地表热状况(气温、地表和土壤温度)和能量输送量(地表净短波辐射、地表净长波辐射、感热通量、潜热通量、地表热通量和土壤热通量)的相关关系,初步探讨了积雪在高原陆面过程中的作用。结果表明:研究时间范围内青藏高原积雪(深度和日数)主要呈减少趋势,仅在黄河源区及高原边缘地区为增加趋势,积雪鼎盛阶段(1-2月)的减少趋势最显著;高原积雪对地表主要起降温作用,深层土壤温度对积雪的响应存在滞后性,积雪的减少抑制了土壤向上的热量输送进而不利于冻土的发育;高原积雪与地表感热和地表热通量主要呈现负相关关系,潜热通量与积雪也呈负相关特征但比感热通量的相关性小。由于ERA-Interim资料对高原积雪深度的描述与本研究使用的卫星遥感积雪深度存在较大偏差(包括空间分布、气候倾向率、年际变化以及绝对大小等),导致本研究中积雪与地表热状况和热通量的相关度不高,需要通过陆面模式模拟做进一步探讨。     

青藏高原地面站积雪的空间分布和年代际变化特征

作者选取了青海省和西藏自治区境内的72个气象站逐日观测的积雪深度资料,分析了青藏高原积雪的空间分布和年代际变化特征,结果表明:高原积雪的年变程并不完全一致,高原东南缘的积雪主要发生在3月份;高原东南和东北部的积雪一年有两个高值区:前冬10～12月,后冬2～4月;高原中部和西南部的积雪主要在隆冬12～1月;中部一些站点的积雪一年存在3个峰值:10月、1月和5月.青藏高原的积雪主要发生在10月至5月份,9月和6月的积雪相对来说很少,7月和8月基本无积雪.高原沿唐古拉山、念青唐古拉山、巴颜喀拉山、阿尼玛卿山以及喜马拉雅山坡的站点最早开始有积雪,8、9月份就会有积雪产生,并且这些地区最迟有积雪的月份也较晚,6、7月份还会有积雪存在;而柴达木盆地、青海湖盆地到湟水流域、沿雅鲁藏布江的河谷地带积雪出现得晚(10、11月),最迟出现积雪的月份却要早(5、6月份),雅鲁藏布江东段地带甚至最迟出现积雪的月份要提前到3、4月份.高原积雪存在三个高值中心:一是由喜马拉雅山脉北麓沿线各站组成的南部高值中心;二是唐古拉山和念青唐古拉山的东段山区;三是位于高原东部的阿尼玛卿山和巴颜喀拉山地区.青藏高原积雪总的来讲呈平缓的增长态势,20世纪60年代初积雪稍偏多,20世纪60年代中到20世纪70年代中是积雪偏少时期,20世纪70年代末到20世纪90年代是积雪偏多期.从20世纪60年代中到20世纪80年代末,积雪明显增加,20世纪90年代积雪又表现出减少的趋势.高原冬春多雪年为1983、1978、1982、1998、1993、1962、1968、1989、1995、1990;冬春少雪年为1965、1999、1984、1969、1985、1971、1976、1967、1960、1991.     

青藏高原积雪时空变化特征及年际异常成因

利用国家气象信息中心提供的日积雪深度的台站观测资料以及JRA55提供的大气环流再分析资料,分析了1961 2013年前冬(11月至次年1月)和后冬(2 4月)青藏高原中东部地区积雪深度(以下简称积雪)的时空变化特征,探究了影响高原中东部整体积雪异常和年际变化的环流形态及水汽条件。结果表明,高原积雪以显著的年际变化和年代际变化为主,在空间分布上具有明显的不均匀性,海拔越高,积雪的年际变率越大。不论前冬还是后冬,高原中东部积雪最主要的变化形势均为全区一致型。1961 2013年前冬和后冬积雪无明显的长期变化趋势,前冬的积雪在1996年以前显著增加,1996年以后转为减少趋势。从高原积雪年际变化的成因来看,前冬积雪很可能同时受北极涛动和高原附近位势高度年际变化的主导,后冬积雪受高原附近位势高度变化的主导,并受北极涛动年际变化的调节。当高原积雪偏多时,阿拉伯海到青藏高原以东地区的位势高度偏低,导致南支槽活跃,高原南侧西风急流加强,槽前携带的水汽增加,副热带高压偏北偏强同时其外围携带的水汽增加;贝加尔湖脊加强有利于引导冷空气南下,冷空气和暖湿空气在高原东部交汇使得高原中东部降雪和积雪增加。     

青藏高原地区地表及行星反射率

文章讨论了利用ISCCP卫星观测资料确定青藏高原地区地表反射率的方法，在无积雪地区和季节，地表反射率可以ISCCP可见光反射率为基础，在模式计算过程中，假定紫外反射率以及红外与可见光反射率的比值分别为常数。敏感性试验表明，由这两个假设所产生的误差并不显著。在有积雪地区或季节，地表平均反射率可直接由ISCCP可见光反射率表示。试验结果与地面实际观测作了比较，除沙漠区外，两者比较一致。文中还计算了高原晴天行星反射率。经与ERBE卫星观测比较，发现从5月至9月高原周围沙漠区气溶胶对辐射平衡有较显著的影响。而在其     

Interannual and decadal variations of snow cover over Qinghai-Xizang Plateau and their relationships to summer monsoon rainfall in China

Interannual and decadal variations of winter snow cover over the Qinghai-Xizang Plateau (QXP) are analyzed by using monthly mean snow depth data set of 60 stations over QXP for the period of 1958 through 1992. It is found that the winter snow cover over QXP bears a pronounced quasi-biennial oscillation, and it underwent an obvious decadal transition from a poor snow cover period to a rich snow cover period in the late 1970’s during the last 40 years.It is shown that the summer rainfall in the eastern China is closely associated with the winter snow cover over QXP not only in the interannual variation but also in the decadal variation. A clear relationship exists in the quasi-biennial oscillation between the summer rainfall in the northern part of North China and the southern China and the winter snow cover over QXP. Furthermore, the summer rainfall in the four climate divisions of Qinling-Daba Mountains, the Yangtze-Huaihe River Plain, the upper and lower reaches of the Yangtze River showed a remarkable transition from drought period to rainy period in the end of 1970’s, in good correspondence with the decadal transition of the winter snow cover over QXP.     

MODIS/Terra observed snow cover over the Tibet Plateau: distribution, variation and possible connection with the East Asian Summer Monsoon (EASM)

Based on the snow cover fraction (SCF) data acquired from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) on the NASA Terra spacecraft from 2000–2006, statistical analyses are performed to explore the spatial and temporal distribution and variation of the snow cover over the Tibetan Plateau (TP). It is found that the snow persistence over the TP varies in different elevation ranges generally becomes longer with increases in the terrain elevation. In addition, the spatial distribution of the snow cover not only depends on the elevation but also varies with terrain features, such as aspect, slope, and curvature in the local areas. With 7-year observational data, seasonal and interannual variability of snow cover has been detected. There are slight decreasing trends in SFCs from 2000–2006. With MODIS satellite snow-cover fraction data and the National Centers for Environmental Predictions and U.S. Department of Energy NCEP/DOE reanalysis II dataset, the relationship between snow cover anomalies over the TP and the East Asian Summer Monsoon (EASM) is examined. Results indicate that the onset of the EASM is closely associated with snow cover anomalies in the spring. Specifically, a positive (negative) snow cover anomaly is followed by a later (earlier) onset of the EASM.     

青藏高原雪盖异常对我国环流和降水的影响

利用美国NOAA NESDIS提供的1975—1986年青藏高原地区卫星雪盖资料，作出了各月冬季青藏高原雪盖频率图。发现1—3月是高原雪盖面积最大的月份，在此期间高原雪盖面积有明显的持续性，并与欧亚雪盖面积有较高的一致性。根据3月高原雪盖异常与中国环流和降水的关系，发现高原雪盖异常的后延冷却效应较弱，大约不足一个月；3月高原多雪以后，5月东亚北风加大，南岭以北降水偏少，少雪年则相反。     

青藏高原积雪异常对高原地面加热的影响

On the basis of snow data and AWS (Automatic Weather Station) data obtained from the Tibetan Plateau in recent years (1993 to 1999), the features of sensible heat, latent heat and net long-wave radiations are estimated, and their variations in more-snow year (1997/1998) and less-snow year (1996/1997) are analyzed comparatively. The relationships between snow cover of the Tibetan Plateau and plateau＇s surface heating to the atmospheric heating are also discussed. The difference between more-snow and less-snow year in spring is remarkably larger than that in winter. Therefore, the effect of anomalous snow cover of the Tibetan Plateau in winter on the plateau heating appears more clearly in the following spring of anomalous snow cover.     

唐古拉地区超声雪深传感器SR-50监测研究

利用2004年5月以来超声雪深传感器SR-50在青藏高原唐古拉综合监测场获取的实时积雪资料和相关气象数据,评估了SR-50在青藏高原积雪监测中的性能和作用,并对青藏高原腹地多年冻土区积雪变化特征进行初步分析。结果表明:超声雪深传感器SR-50对不同时间尺度的地表积雪过程均有较好的监测能力。监测数据清晰地显示唐古拉地区地表积雪深度在夜间相对稳定、在日间迅速降低的特点。唐古拉地区平均年积雪日数为82 d,各月均有地表积雪出现,但夏季的地表积雪较少且持续时间很短。该地区地表积雪总体上呈厚度较薄、消融较快、持续时间较短的特点。2005—2008年该地区瞬时最大积雪深度为22 cm,日平均积雪深度小于5 cm日数占总积雪日数的71.58%。     

积雪分布及其对中国气候影响的研究进展

对北半球不同地区的积雪分布状况、积雪异常影响中国气候的事实以及影响机理等问题的研究成果进行了较系统的回顾与总结。青藏高原、蒙古高原、欧洲阿尔卑斯山脉及北美中西部是北半球积雪分布的关键区,其中青藏高原是北半球积雪异常变化最强烈的区域。中国积雪分布范围广泛,其中新疆、东北和青藏高原是3个大值区。总体来看,北半球积雪有减少的趋势,而中国积雪却有弱的增加趋势。冬、春季高原积雪与欧亚积雪对中国夏季降水的影响是相反的。积雪影响中国气候的机理解释为：冬季积雪反照率效应起主要作用,春夏季积雪水文效应起主要作用。积雪被视为中国短期气候预测的一个重要物理因子,继续加强该领域的研究对于提高中国短期气候预测的准确率将有重要意义。     

青藏高原雪盖的季节内变化及其影响

回顾了青藏高原雪盖的季节内变化及其影响研究的新进展。高原大部分地区雪盖不稳定且持续时间短,导致高原雪盖具有显著的季节内快速变化特征。局地气温和降水的季节内变化是控制高原雪盖季节内变化的直接原因,这种直接关系是区域大气环流季节内活动的结果。高原雪盖季节内变化还与大尺度大气环流的季节内活动有关,热带季节内振荡、北极涛动和北大西洋涛动引起的大气季节内过程可解释部分高原雪盖季节内变率。高原雪盖季节内变化通过雪-反照率效应迅速对大气施加影响,雪盖造成的冷异常通过大气平流过程影响高原及其下游地区,造成东亚高空急流和东亚大槽增强。由于高原雪盖季节内变化的重要影响,数值预报中高原雪盖的初始场和预报场会影响次季节预报技巧。     

青藏高原雪灾变化对热带海洋海温异常响应的数值模拟

采用青藏高原72个气象台站日积雪观测资料及 Hadley 中心海温月平均资料,在分析高原雪灾频数与海温异常关系的基础上,利用ECHAM5 模式进行雪灾变化对热带海洋关键海域 SSTA响应的敏感性试验。结果表明：（1）1978-2014年青藏高原冬半年雪灾频数总体呈减少趋势,减幅为3.4次/（10 a）,尤以1998年后极为显著。雪灾空间上表现出自北向南递增的分布形式,高值区主要集中在喜马拉雅山脉北坡及嘉黎地区,而柴达木盆地及青海东部农业区为雪灾发生低值区。（2）雪灾频数变化与赤道中东太平洋、热带印度洋海温异常相关显著,敏感性试验表明,在 El Niño模态强迫下,东亚大槽偏弱,新地岛及乌拉尔山地区形成阻塞高压,偏北气流引导冷空气从西伯利亚通道南下,在高原堆积,阿拉伯海暖湿气流经伊朗高原输送至青藏高原;而在印度洋偶极子型海温模态强迫下,中纬欧亚大陆显示正异常,形成高压,同纬度西北太平洋强的负异常,使西伯利亚冷空气与西北太平洋南下湿润气流在南海转为偏南风进入高原,北印度洋异常气旋使部分南海-孟加拉湾暖湿气流进入高原,为高原降雪提供了水汽条件。