青藏高原东部与成都平原大气边界层对比分析Ⅱ——近地层湍流特征

利用中国气象局成都高原气象研究所设立在青藏高原东侧和成都平原的两个大气边界层观测站（理塘站和温江站）2007年2-4月获得的湍流观测资料,分析和比较了这两个地区近地层湍流平均场特征,湍流统计特征以及湍流通量变化特征,并对温江站能量平衡进行了初步的分析,得到了以下一些主要的结论：（1）理塘站和温江站风速均值分别为3．17m／s和1．57m／s,理塘站风向在各个方向都较均匀,温江站风向频率以东北风居多。理塘站温湿压都要低于温江站,且气温和气压的变化幅度均不如温江站明显。理塘站和温江站大气稳定度峰值分别位于±0．5和±1之间。（2）湍流在小于2m／s的风速环境中发展最为旺盛。随着风速的增大湍流强度减小迅速,U〉2m／s后湍流强度基本限定在0．5以内。理塘站湍流强度平均值分别为Iu=0．5453,Iv=0．5389,1w=0．1625;温江站分别为Iu=0．2809,Iv=0．2885,1w=0．1560。（3）两站无量纲化三维风脉动方差均符合Monin-Obukhov相似理论的“1／3”定律,其最佳通用相似函数在稳定和不稳定条件下都可以拟合得到。在近中性时,理塘站A=4．3,B=4．1,C=1;温江站A=2．0,B=2．1,C=1．2。（4）湍流通量都具有明显的日变化和季节变化特征。理塘站以感热为主,温江站则潜热占优势,但到4月份两者都基本相当。理塘站2月和3月动量通量要大于温江站,到4月逐渐接近。理塘站感热、潜热和动量通量平均值分别为52．28W／m^2,25．87W／m^2,0．076kg／（ms^2）,温江站分别为15．34W／m^2,36．65W／m^2,0．061kg／（ms^2）。（5）整个观测期间,温江站的能量闭合率约为82．5％,闭合差约为17．5％。     

青藏高原东部大气探空廓线的气候特征分析

通过对青藏高原东部地区近几年部分探空资料的分析,得出了一些有意义的结论。结果表明：冬季,青藏高原东侧地区在对流层下部存在明显的逆温现象,在逆温层之下,大气相对湿度大,水汽随高度减小的幅度小,大气处于中性层结状况;在此逆温层之上,大气相对湿度小。在逆温层底部有大量的水汽堆积,在空中形成明显的逆湿层,而在高原主体上并没有此逆温层的存在,高原东侧各站逆温层底的高度差别不大。夏季,青藏高原东侧地区20时可以存在明显的混合层,混合层的高度在成都站最小,重庆站最大,而高原主体混合层高度大于东侧地区。旱年混合层高度大于涝年。8时和20时,冬季大气温、湿垂直特性变化不明显,而夏季具有明显的变化。夏季,降水过程明显抑制混合层的发展,在暴雨过程及其前后,混合层有明显的成熟、消亡、重新建立的特征。     

2008年1月我国低温雨雪冰冻气象灾害中的水汽输送特征

本文利用NCEP／NCAR逐日再分析资料对2008年初我国低温雨雪冰冻极端气象灾害中的水汽输送特征进行了分析,结果表明：在灾害集中发生的1月份,高原南侧、孟加拉湾北部的偏西风水汽输送和来源于西太平洋副高南侧的偏东风水汽输送为我国南方地区源源不断地输送水汽;和气候平均状态相比,1月份来自孟加拉湾、西太平洋、南海地区的异常偏南风水汽输送尤为强盛;此外还具体分析了4次天气过程的水汽输送、辐合形势以及偏南风水汽输送的扩展特征,发现第3次过程中国东部大陆尤其是华南、江南一带上空的水汽输送最强,来源于南半球的水汽也参与了第3次过程;每1次天气过程的发生发展均对应出现偏南风水汽输送大值区。     

青藏高原及铁路沿线地表温度变化趋势预测

青藏高原及其铁路沿线各站的年地表温度具有很好的互相关性,特别是各站10年滑动平均温度互相关系数达到0．92,以此建立了1961-2003年青藏铁路沿线平均地表温度序列。研究表明：青藏高原地表温度的升高是明显的,40年来升高1．1～1．5℃,其升温率为0．44℃／10a。大气CO2浓度的增加有利于青藏高原地表温度的升高,而太阳黑子周期长度（SCL）的变长则起相反作用。地表温度对人气CO2浓度和SCL的最好响应约滞后10年。若根据SCL的变化和IPCC第三次评估报告给出的新的温室气体排放情景SRES-B1预测,目前青藏高原地表温度的升温到2010年前后达到最强,此后可能会出现一个明显的降温过程,到2030年前后可能低于20世纪70～90年代的平均值。新一轮的升温开始于2040年代。若综合考虑CO2和SCL两者的共同影响预测,未来50年平均最低、最高和年地表温度与1971-2000年的平均比较,分别升高0．2,1．0和0．6℃。     

地基微波辐射计对咸宁一次冰雹天气过程的监测分析

利用咸宁MP-3000A地基微波辐射计探测资料对2010年4月12日发生在咸宁的一次冰雹天气过程进行了监测分析。结果表明:(1)在这次冰雹天气过程中,冰雹云中上升气流非常强盛,引起云底高度剧烈波动,同时将底层空气的感热和潜热向上输送导致等温线上抬,并伴随贝吉隆增长和过冷水滴与冰晶消耗等过程,由于这些宏观和微观过程使得整层水汽与液态水含量连续出现下降和上升过程,产生了多峰结构;(2)在4.2—8km高度过冷层的冰雹云中,08时40分—13时的固、液、气混合相态变化非常复杂,过冷水滴与冰粒子消耗过程、贝吉隆过程和过冷水滴与冰晶增长过程交替出现,产生了相对湿度在6km以下低于80%的区域,且液态水含量在4.2—8km高度处出现0.7—1.8g/m3的大值区,从而形成了冰雹生长过程中交替干、湿增长生长环境,非常有利于冰雹粒子群快速累积以及分层增长;(3)利用微波辐射计资料计算分析了MKI、KI、TT和HI四个不稳定指数,这些指数对强对流天气有很好的指示作用,并对强对流天气有一定的临近预警潜力,若选取KI≥38作为该地区强对流天气预警指标,可以提前45min预警第1次降雹强对流天气,且分别提前20、40和42min预警第2、3、4个对流单体影响该地区。     

西南区域气候变化原因分析

总结了近年来西南区域气候变化原因分析上的主要进展.从自然原因和人为原因两方面展开分析,在自然原因方面,分析了海温外强迫、主要天气影响系统自身的变化以及太阳活动、冰雪覆盖等因子的影响;在人为原因方面,主要分析了温室气体、大气气溶胶的排放、土地利用的变化、城市化进程以及城市热岛效应等方面的影响.同时指出引起观测到的气候变化的因子十分复杂,相关问题的研究仍存在大量不确定性.     

基于TRMM卫星探测对宜宾夏季两次暴雨过程的比较分析

利用TRMM卫星和宜宾多普勒雷达探测结果,比较分析了2007年夏季在宜宾发生的"2007.07.09"和"2007.08.23-25"两次区域性暴雨过程降水云团的水平和垂直结构变化特征、降水云团风廓线变化特征,结果表明:(1)这两次暴雨过程降水水平结构均为中尺度对流降水系统,但"2007.07.09"暴雨过程比"2007.08.23-25"的降水强度和范围要大得多,且垂直结构表现为强对流性降水云团的云顶高度分别达17、14 km;(2)两次过程的层云降水率廓线差异并不大,随高度增加,降水强度呈减小趋势,而它们的对流降水率廓线差异较大,降水增长区分别由碰并层向冰水混合层转移和由冰水混合层向碰并层转移的趋势;(3)雷达风廓线上,发现"2007.07.09"大暴雨区存在低层辐合高层辐散的典型垂直环流结构,减弱时降水云团的高度有所下降,且在垂直方向上降水云团活动均为连续的,而发现"2007.08.23-25"东风波过来时有冷暖平流的一个变化情况,且降水云团活动是时断时续的.     

青藏高原积雪异常与大气环流异常间关系分析

在参考前人对青藏高原积雪异常年的划分成果的基础上,初步确定出1957—2003年的典型积雪异常年。采用NCEP提供的全球144×73个格点1957—2003年前一年12月至当年5月100 hPa和500 hPa的月平均高度场资料,分析了青藏高原积雪异常与大气环流异常的相互关系,提出了大气环流异常影响青藏高原积雪异常可能的天气气候成因机制;应用三因子最优子集二级判别,建立了判别青藏高原积雪多雪年/少雪年的判别方程,作为客观、定量判断高原积雪异常的指标;结合初步确定的典型青藏高原积雪异常年,用得到的最优判别方程进行划分,并经反复论证后,确定出1957—2003年青藏高原积雪正常略多年和正常略少年。     

SVD相空间分析方法及其在海气耦合关系中的初步应用

利用非线性动力学中的相空间概念和场诊断分析中的SVD技术,提出了一种SVD相空间分析方法.应用该方法研究了热带太平洋E1 Nino区SST与东亚500 hPa环流场的关系.结果表明这种SVD相空间分析,优于EOF相空间分析,它不仅能在两个场耦合联系的基础上分析两场自身的变化过程和状态特征,而且能够揭示两场之间的内在相互联系;前期冬半年东亚冬季风异常偏强(弱)时,将导致未来El Nino(La Nina)事件的发生;前期El Nino(La Nina)事件,将导致未来冬半年东亚冬季风异常弱(强);由此建立了东亚冬季风与El Nino(La Nina)事件相互作用的概念模型,指出了东亚冬季风异常变化与El Nino(La Nina)事件互为双方发生发展的重要机制.     

青藏高原东侧地区夏季气温变化及其可能成因

应用奇异值分解(SVD)和相关分析方法,研究了青藏高原东侧川渝地区气温变化及其原因.结果表明夏季川渝地区气温与云量之间主要呈反位相关系,其第一模态代表了它们最主要的耦合特征;热带西太平洋海温偏暖(冷),引起副热带高压系统位置偏北(南),使川渝地区总云量偏少(多),造成川渝地区气温偏高(低).最后建立了川渝地区夏季气温变化的概念模型,指出热带西太平洋海温异常变化,也是造成青藏高原东侧川渝地区气温变冷的主要原因之一.