甘肃空中水汽含量对全球气候变化响应

利用1961-2000年的水汽压资料,采用EOF、小波分析和计算Petitt变点等方法,分析了40 a甘肃大气中水汽含量的变化。结果表明:甘肃水汽变化以全区一致为主,呈上升趋势,1987年突变后更加明显;西部水汽上升明显于东部,在1978年后更加突出;水汽变化具有明显的阶段性;各季水汽变化差别明显,其中夏季线性增加的趋势最明显,冬季次之,春秋两季线性斜率接近于0,增减趋势不明显;水汽对全球变化响应的敏感区域主要在黄河附近;水汽变化以2～4 a振荡周期为主;水汽含量变化与青藏高压和赤道太平洋海温关系密切。     

关于环境蠕变问题的研究

综述了近年来兰州国际环境蠕变中心在环境蠕变方面的一些研究工作,包括:环境蠕变的定义、意义、事例、对策和环境蠕变与人类活动,环境蠕变与气候变暖以及气候、人类、环境的相互关系。     

2006年北京一次持续浮尘天气过程的分析

使用NCEP/NCAR再分析资料对2006年4月7~11日北京浮尘天气过程的持续性进行分析,指出此次浮尘天气过程主要受500 hPa西西伯利亚冷涡、鄂霍次克海暖高压以及青藏高原高压脊影响;700 hPa有干冷空气不断向北京地区输送,冷平流和斜压性都很强,大风和沙尘暴发生在强冷平流区域;由于华北南部地区近地面至中低层存在弱的不稳定层结,容易产生弱的上升运动。在近地面低压前部偏东风的作用下将沙尘粒子向北京地区输送,北京地区上空大气在中低层基本处于中性或不稳定层结状态,沙尘粒子不易在北京上空沉降,造成较长时间的浮尘天气。     

基于Copula函数的中国南方干旱风险特征研究

利用1961—2012年1710个地面气象台站观测的逐日降水资料,对中国大陆雨季特征进行了分析。结果表明,雨季最早到来的地方是藏东南、滇西北的横断山脉中西部地区;接着江南地区进入雨季;之后随着夏季风的爆发,全国大部分地区进入雨季。而雨季结束最早的地区在江南地区,较迟结束的地区在华西地区、南海地区,最迟是在新疆西北部地区。就雨季持续时间而言,华北地区和西藏西部及其与新疆南部相接的部分地区雨季持续时间最短,横断山脉中西部地区、华西地区和南海地区雨季较长。通过对多年平均逐候降水进行经验正交函数(EOF)分解,能较好地将主要的降水季节演变特征分离出来,分析发现,第1、第2和第3模态分别反映了夏季、春季和秋季降水为主要特征的降水空间结构。     

中国西北地区干旱气象灾害监测预警与减灾技术研究进展及其展望

干旱灾害是制约中国西北地区社会经济发展、农业生产和生态文明建设的重要自然灾害,而且随着气候变暖西北地区极端干旱事件发生频率和强度均呈增加趋势,影响不断加重。"中国西北干旱气象灾害监测预警及减灾技术研究"成果是在数十个国家级科研项目的支持下,经过过去20年的理论研究和应用技术开发所取得的一系列创新性成果。该成果对西北干旱形成机理及重大干旱事件发生、发展的规律取得了新认识,尤其是发现了形成西北干旱环流模态的4种主要物理途径;研制了西北干旱预测的新指标、干旱监测的新指数及监测农田蒸散的新设备,明显提高了干旱监测准确性和针对性;提出了山地云物理气象学新理论,研发了水源涵养型国家重点生态功能区——祁连山空中云水资源开发利用技术;发现了干旱半干旱区陆面水分输送和循环的新规律,揭示了绿洲自我维持的物理机制;认识了干旱气候变化对农业生态系统影响的新特征,建立了旱作农业对干旱灾害的响应关系;开发了旱区覆膜保墒、集雨补灌、垄沟栽培、适宜播期等应对气候变化的减灾技术,为西北实施种植制度、农业布局及结构调整和农业气候资源高效利用提供了科学方案。该成果的完成提升了中国干旱防灾减灾技术水平,培养了中国干旱气象科技队伍,推进了西北地区干旱气象业务服务能力,对西北地区社会经济发展、农业现代化和生态文明建设等方面起到了重要的促进作用。在此基础上,展望了西北地区干旱气象科学研究中迫切需要、有可能突破的主要领域。     

“14.4.23”河西走廊特强沙尘暴演变过程特征分析

利用常规气象观测资料和ECMWF数值预报产品,对2014年4月23日甘肃河西走廊发生的特强沙尘暴过程形成和减弱原因进行天气动力学诊断分析,结果表明:500 hPa乌拉尔山脊前不稳定槽强烈发展,极地强冷空气向南爆发是这次特强沙尘暴产生的大尺度触发系统,地面冷锋所带来的强风是产生特强沙尘暴的主要原因.特强沙尘暴在河西走廊中西部增强的原因:700～850 hPa河西走廊近乎中性的温度层结,加上强冷平流和低空急流,有利于锋生和动量下传;地面冷锋强变压、变温梯度及日变化促使沙尘暴在河西西部爆发性发展.河西走廊中西部低空强上升运动有利于增大近地面沙尘浓度;强烈的温度差动平流和垂直风切变,加大了热力和动力不稳定.特强沙尘暴在河西走廊东部减弱的原因:造成特强沙尘暴的天气系统在河西东部北行减弱及河西走廊狭管效应地形环境消失;午夜日变化造成锋消;前期持续阴雨天气,使疏松裸露的地表土壤和沙漠形成一层板结层,增加起沙难度.     

CAM3.0模式中北大西洋风暴轴对“三核型”海温异常的响应

为了探究冬季(12~2月)北大西洋地区风暴轴与海温异常的关系,利用伴随AO(Arctic Oscillation)出现的"三核型"海温异常对大气环流模式CAM3.0进行强迫,将模拟结果与NCEP/NCAR再分析资料做对比,发现CAM3.0在该SSTA强迫下可以再现伴随AO异常出现的风暴轴与急流异常,结论可概括为:海温正(负)异常时,北大西洋风暴轴增强(减弱),北美急流出口区向北(向南)摆动;"三核型"海温异常作为外强迫源,可能通过2种途径影响风暴轴的强度:首先通过热力作用改变中纬度低层大气斜压性来直接影响风暴轴,其次通过影响北美急流出口区的南北摆动来间接影响风暴轴;另外,海温正(负)异常可以增强(减弱)瞬变波与基本气流之间的正反馈效应。     

冬季北大西洋风暴轴的东西变化及其能量诊断

利用NCEP/NCAR再分析资料,定义一个风暴轴经度指数,基于这个指数做合成分析,对冬季北大西洋风暴轴63 a(1948-2010年)的东西变化特征及其能量平衡差异进行了诊断。主要结论如下:(1)北大西洋风暴轴存在明显地东扩和西退。当风暴轴向东扩展时,天气尺度瞬变波可以向下游发展至乌拉尔山以东的亚洲上空;风暴轴西退时,天气尺度瞬变波活动范围向西收缩到15°W以西的大洋上空。(2)能量诊断表明,当风暴轴向东扩展时,涡动动能在高纬度的大西洋东部及西欧上空明显增强。在0°以西的区域,涡动动能的增强主要归因于能量斜压转换过程的增强;而在0°以东区域,涡动动能的增强可能与涡动非地转位势通量引起的"下游发展效应"增强有关。风暴轴向西收缩时,变化相反。     

未来中国地区的暴雨洪涝灾害风险预估

利用耦合模式比较计划第5阶段(CMIP5)17个全球气候模式的模拟结果和SSPs社会经济预估数据对RCP4.5和RCP8.5排放情景下中国地区21世纪暴雨洪涝灾害风险的可能变化进行分析。结果表明:21世纪末,极端强降水事件将增加,且极端降水的强度和频率也将增强;暴雨洪涝风险可能随时间呈增加趋势,RCP8.5高排放情景下100 a重现期的洪涝风险更为明显;21世纪RCP4.5和RCP8.5情景下10 a和100 a重现期GDP物理暴露度都将增加;RCP4.5情景下,POP物理暴露度随时间的推移呈先增长后减小趋势,RCP8.5情景下则持续增长。区域分布来看,未来暴雨洪涝风险较高的地区集中在中国中东部及沿海地区,相对于1961—2005年基准期,低风险区面积将缩小,中高以上风险区(Ⅳ和Ⅴ级)面积不断扩大,尤其是高风险区(Ⅴ级)面积扩大更加明显。21世纪,10 a重现期暴雨洪涝灾害中高以上风险区域(Ⅳ和Ⅴ级)面积在RCP4.5情景下随时间多呈先增加后减小的趋势,在RCP8.5情景下不断增大;100 a重现期中高以上风险区域面积在2个排放情景下都呈不断增加趋势。     

Sahel沙漠地区干旱的动力学机理

沙漠与周围地区相比,其较高的反照率使地表附近净辐射热量损失更多,由此产生的水平温度梯度会引起一种受摩擦作用控制的低层辐散环流。此环流在局地垂直方向上表现为下沉运动,这种下沉运动产生的绝热压缩会从位温较高的上层引进热量,以使局地达到热平衡。在副热带地区,这种下沉运动与哈德莱环流的下沉支叠加,但比后者强烈得多。这是沙漠地区气候自我反馈的一个重要方式。若考虑生态因素,这种反馈机制将在沙漠边缘地带导致不稳定或次稳定的情况发生。可以判断,撒哈拉沙漠南缘的Sahel地区植被减少,使该地区地表反照率上升,带来了上述下沉运动与额外的干燥效应,从而使干旱情况在此地一直持续。NASA戈达德太空研究所大气环流模式的积分模拟结果证实了这一假说:若将热带辐合带(ITCZ)北侧的地表反照率从14%调至35%,则ITCZ将南移若干个纬度,并且Sahel地区雨季的降水将会减少约40%。