SharpMap在青海省气象信息网络数据库中的应用

在 .NET环境下开发了基于B/S结构的青海省气象信息网络数据库。该数据库系统由气象信息基础数据库、数据库管理网站及一个空间信息平台构成。气象数据能够实时入库,并具有底图制作、基于地图的数据检索、数据统计和图形绘制等功能,将查询结果叠加在电子地图上显示,直观方便。系统于2009年在青海省气象台投入使用,提高了青海省气象台气象数据共享能力和服务水平,并为青海省气象台的各项业务工作提供了有力的支持。系统采用SharpMap技术实现了空间信息平台,并应用Ajax等技术提高了系统效率,本文对其在网络数据库中的应用     

环渤海地区4～10天风速预报中相似预报法的应用

依据逐步相似过滤法和最小相似离度原理,利用NCEP逐日再分析资料、T213数值预报产品和环渤海72站1958—2008年地面观测站风速资料,建立不同因子组合的相似过滤方案,制作环渤海72站4～10天每日4次、日最大风速预报。通过多个相似过滤方案预报准确率检验,确定“最佳”逐步相似过滤方案。经过2007—2008年预报检验表明：每日4次风速预报中,0~2级风速的预报效果最好,4～10天平均TS评分达到67%;日最大风速预报中,3~4级4～10天平均TS评分为54.1%,5级及以上的TS评分为17.1%。在风力不太强的情况下,该方法对于中期风速预报有一定的参考价值。     

近60 a来西秦岭及周边地区降水的分布格局

基于西秦岭及周边地区15个气象站点的降水、气温等月值、年值资料,采用相关统计分析及检验的方法,研究了1951年以来该区域近60 a干湿变化的时空特征。结果表明:西秦岭及周边地区1951年以来降水量呈下降趋势,秋季降水量减少趋势最明显,速率为-18.6 mm· (10 a)^-1;而近60 a年平均气温呈上升趋势,升温速率为0.28℃· (10 a)^-1。对比气温和降水要素,西秦岭及周边地区年平均温度每升高1℃,则年降水减少37 mm,表明该区近60 a由冷湿向暖干转变。同时将气候要素与Niño3.4指数进行相关分析,结果显示在厄尔尼诺事件发生当年该区降水少,气温高,容易发生干旱。利用改进的经验正交函数法分析西秦岭及其周边地区15个气象站点的气候要素,发现该区年降水距平百分率的第一模态解释方差为49.0%,整个区域呈同向变化,而年平均温度距平第一模态解释方差为78.8%,在整个区域内亦呈现同向变化。对比两个要素第一模态显示西秦岭近60 a东部地区与西部地区相比,呈现降水减少幅度大,气温升高速率小的分布格局。     

2008-2013年库姆塔格沙漠及阿尔金山降水特征

库姆塔格沙漠极端干旱,而其南部阿尔金山比较湿润.研究库姆塔格沙漠及南部阿尔金山的降水特征,对揭示库姆塔格沙漠水源补给机制和地貌形成原因具有重要作用.本文利用中国自动气象站与CMORPH融合逐时降水量0.1°网格数据集,分析了库姆塔格沙漠及阿尔金山的降水特征.结果表明:(1)库姆塔格沙漠降水主要集中在夏季,其他季节降水较少;而阿尔金山降水主要集中在春、秋两季,并存在一条降水量大值带,3月范围最大而夏季消失;(2)阿尔金山对库姆塔格沙漠的水源补给作用主要体现在春、秋两季,夏季降水基本与库姆塔格沙漠持平,春季降水超出库姆塔格沙漠最多;(3)阿尔金山各月平均逐小时降水量演变特征有很大不同,冬季12、1月及夏季6、7月每月逐时降水演变特征以"凌晨型"为主,可能与凌晨云顶辐射冷却引起的大气层结不稳定有关;春、秋两季每月逐时降水演变特征以"午后-黄昏型"为主, 可能与午后太阳辐射地面加热引起的大气层结不稳定有关;2、8月是两种类型的过渡时期.本文研究结果可为探索库姆塔格沙漠水源补给机制以及"羽毛状沙丘"独特的沙漠景观形成原因提供一定的参考依据.     

中国春季沙尘暴的趋势变化及年代际变化

利用奇异谱分析等方法,对北疆等7个区春季1960—2000年的沙尘暴日数的趋势和周期进行了初步分析,结果表明：除北疆区未表现出明显的趋势外,南疆区等其它6个区春季沙尘暴日数变化总的趋势是减少的,都是在20世纪60年代和70年代偏多,80年代沙尘暴开始减少,90年代最少;其中南疆区、河西区和东北区的年代际变化最为明显,大约是80年代初开始沙尘暴明显减少,其它几个区的年代际变化不是很明显。南疆等大部分地区春季的沙尘暴日数在70年代末和80年代初发生了由多到少的转变,基本上与北半球大气环流的调整同步,这可能是对大气环流调整的响应;除西藏区有7．7年的周期外,其它6个区的周期基本上都集中在准2年和5～6年两个周期段。     

2008-2015年北京高速公路道面结冰特征分析

道面结冰是北京地区高速公路交通安全的主要危害因素。利用北京地区2008-2015年28个ROSA交通气象站的结冰数据分析了北京地区高速公路道面结冰的基本特征。结果表明：（1）北京市高速公路道面结冰空间差异显著,不同高速公路结冰特征显著不同,同一高速公路不同路段结冰特征也明显不同,这与高速公路各路段局地气候存在差异有关。（2）道面结冰主要发生在北部和东部高速公路所在路段,以小汤山西桥站、顾家庄桥站、六道口桥站和丁各庄桥站道面结冰灾害最为严重。冬季道面结冰月变化显著,11月和3月,结冰次数较少,结冰持续时间短;12月、1月和2月结冰次数多,结冰持续时间长。（3）持续时间越长的结冰过程结冰次数越少。不同持续时间的结冰过程在各时段的结冰次数和累积结冰时长均存在明显差异,两者在各时刻的演变特征基本相同,峰值均出现在22：00,且在00：00之后呈明显减少趋势。（4）大部分站点慢车道比快车道更容易结冰,少部分站点快、慢车道结冰率近似,有的站点甚至快车道结冰率远高于慢车道。快、慢车道水或覆盖物厚度与交通站点所处位置的局地气象条件密切相关。（5）气温、道面温度和大地温度与水或覆盖物的厚度变化呈反相位,即温度越低,水或覆盖物的厚度越大。这可为北京地区道面结冰预报预警方法的开展提供着眼点和依据。     

中国南方2008年与2016年两次低温雨雪冰冻天气过程对比分析

利用2.5°×2.5° NCEP/NCAR月平均资料、1°×1° FNL再分析资料、国家气候中心1951年至2016年1月西太平洋副热带高压脊线和西伸脊点两项环流指数,从事件实况（降水、气温和冰冻灾害）、环流条件、能量条件、水汽条件和动力条件几个方面出发,对2008年1月10日至2月2日和2016年1月20至25日发生在中国南方的两次低温雨雪冰冻天气过程做了对比分析。研究表明：（1）"0801南方雪灾"的主要特征表现为降水范围大、过程持续时间长、灾害重;2016年1月低温雨雪冰冻过程的主要特征表现为降水范围小、过程持续时间短、灾害轻。"0801南方雪灾"冷空气强度不如2016年1月强。（2）造成"0801南方雪灾"的亚欧大环流背景为"北脊南槽"型,2016年1月低温雨雪冰冻的亚欧环流形势中低纬同位相,从西伯利亚到伊朗为脊,中蒙由低涡控制。（3）与"0801南方雪灾"相比,2016年1月低温雨雪冰冻期间我国南方对流层中下部10°~20° N的温差较强。（4）"0801南方雪灾"水汽输送偏北（到达34° N）且更高（到达300 hPa）,2016年1月低温雨雪冰冻期间水汽输送偏南（到达28° N）且较低（到达400 hPa）。（5）"0801南方雪灾"水汽输送轨迹在5 000 m、3 000 m和1 500 m高度均以西南路径为主,2016年1月低温雨雪冰冻期间水汽输送轨迹在5 000 m、3 000 m和1 500 m高度均以西北路径为主,冷空气沿着低压底部从西北移至南方变性增湿。（6）2008年1月26至28日整层垂直运动弱,但向上扩展高（至200 hPa）;2016年1月22日至24日垂直运动强,但扩展高度低（500 hPa以下）。     

新疆层云和层积云冰粒子属性的季节变化

利用CloudSat 卫星资料,选取冰粒子的等效半径（IER）、数浓度（INC）、含水量（IWC）,统计分析了层云、层积云微物理量的垂直分布和季节变化。层云/层积云小粒子（0～50 μm）、中等粒子（50～80 μm）、大粒子（≥80 μm）出现频率分别为18.7%/16.3%、77.6%/62.6%、3.7%/21.2%。在IER 垂直分布上,层云小、中等粒子在云层中部出现较多,层积云小粒子在云层上部出现较多,中等、大粒子在云层中部出现较多。层云/层积云INC低值段（0～50 L^-1）、中值段（50～100 L^-1）、高值段（≥100 L^-1）出现频率分别为90.1%/76.5%、9.6%/19.5%、0.3%/4.1%。在INC垂直分布上,层云低、中值段在云层中部出现较多,层积云低、中值段分别在云层中部、上部出现较多。层云/层积云IWC低值段（0～50 mg·m^-3）、中值段（50～100 mg·m^-3）、高值段（≥100 mg·m^-3）出现频率分别为96.7%/82.8%、3.2%/13.4%、0.1%/3.7%。在IWC垂直分布上,层云低值段在云层中部出现较多,层积云低、中值段分别在云层中部、上部出现较多。     

内蒙古半干旱区沙尘天气特征及其与地表特征的关系

利用2002-2010年朱日和气象站观测资料,结合同期归一化植被指数(NDVI),叶面积指数(LAI),植被净初级生产力(NPP)资料,分析了内蒙古半干旱区朱日和地区2002-2010年的沙尘天气特征。结果表明：朱日和地区临界起沙风速为9.4 m·s-1,2002-2010年沙尘天气频率和大于临界起沙风速频率呈波动变化,沙尘天气频率和大于临界起沙风速频率有很好相关性,超过18 m·s-1的强风极易导致沙尘天气的发生;定义标准化的沙尘天气频率（NfDO）为沙尘天气频率与大于临界起沙风速频率之比,当夏季降水量大于100 mm,夏季最大NDVI、最大LAI和最大NPP分别大于0.24、0.3 g·m-2·d-1和0.6 g·m-2·d-1（以碳计算）时,次年春季NfDO较低,沙尘天气不易发生;反之沙尘天气较易发生。对沙尘天气发生机制的分析发现,夏季有效的降水促进了植物生长,夏季降水量、最大NDVI、最大LAI和最大NPP增大,来年春天土壤不容易侵蚀,沙尘天气不易发生。     

陇中黄土高原土壤水分变化特征及其机理分析

基于兰州大学半干旱气候与环境观测站（SACOL）2010年全年的观测资料,对陇中黄土高原半干旱区土壤水分的年变化和日变化特征进行了研究,并通过计算水汽通量与蒸散量,探讨了土壤-地表-大气间水分的交换和运移机理。结果表明：土壤湿度的季节变化主要受降水影响,各季节的平均土壤湿度均呈现出表层和深层低、中间层高的特点,最高值出现在地下10 cm附近;在无降水的情况下,土壤5~20 cm处的含水量呈现出夜间逐渐降低、白天逐渐上升的波形变化,这种变化与土壤水汽通量具有很好的一致性,而水汽通量的方向则受温度梯度的影响;在白天,地表温度高于气温与较深层地温,水汽在向空气蒸散的同时也由地表流向土壤深部,夜晚地表温度则低于较深层地温,水汽由土壤深部流向地表。因此土壤内部的水分蒸发主要出现在夜晚,且主要发生在地表40 cm以内的土壤孔隙中,而白天地表的实际蒸发主要存在土壤浅层0~5 cm,5 cm以下土壤水分的蒸发十分微弱。本研究结果对于改进半干旱区陆面计算模式以及当地的生态环境建设具有一定的参考价值。