多模式对内蒙古降水的时空模拟能力评估

文章利用中国1960—2005年逐日降水格点资料(Chen et al.,2011),和同时段20个全球气候模式模拟逐日降水量资料(CMIP5,2012),分别评估了各个模式对内蒙古地区全年、夏季和冬季逐日降水量的时空模拟能力。结果表明:(1)大部分模式的时间和空间模拟能力都表现出了夏季和全年较强,而冬季模拟效果普遍较差,且模式间差异相当大的特点;(2)对全年日平均降水量空间模拟能力最优的前3个模式为CSIRO-MK3-6-0、MRI-CGCM3和Had GEM2-ES;时间模拟能力最优的前3个模式分别为FGOALS-g2、Had CM3和MRI-CGCM3;(3)大部分模式都存在着时间和空间模拟能力上的较高一致性,表明这两个定量评估指标可以客观有效地反映模式对内蒙古降水特征的模拟能力。     

风速和植被对内蒙古地区沙尘天气影响的数值模拟

利用WRF-Chem模拟研究了植被覆盖率和风速对内蒙古地区一次沙尘过程起沙、输送及沙尘粒径分布的量化影响。同时基于内蒙古地区119个国家站1991—2020年沙尘日数据及中国全球大气再分析数据统计了内蒙古地区1991—2020年沙尘天气频数、风速及植被覆盖率时空分布。结果表明,内蒙古地区1991—2020年沙尘天气频数减小,植被覆盖增加,纬向（经向）风在内蒙古沙尘多发区显著减小。植被覆盖增加对沙尘的影响强于风速减小：植被覆盖率增加5%与风速减小30%对起沙的削减相当,且植被和风速均对沙源地小粒径沙尘的削减作用更强。因此植树造林可以选在细沙粒为主的半荒漠化地区优先开始,在保护原生植被和合理利用水资源的基础上,植树造林最终使植被覆盖率增加10%～15%即可。     

我国南方输电线路覆冰极值序列重建试验

基于我国南方有覆冰数据记录的气象站冰厚年极值及同期气象要素观测资料,统计分析多种气象因子对覆冰年极值形成条件频次分布的影响,归纳出了最易于出现覆冰年极值的温度、风速和湿度条件。在此基础上,通过对西南地区威宁、金佛山、峨眉山和三穗4站覆冰年极值与其相应气象变量的进一步分析,建立了覆冰极值序列的回归模型。根据现有气象站电线结冰资料及其对应时段的常规气象要素资料,对气象站电线结冰年极值序列进行重建试验,试验结果表明不同气候背景下覆冰极值序列的回归模型有显著差异。独立样本的交叉检验结果显示,威宁站年极值序列的回归模型效果较理想,重建序列能够较好地模拟覆冰的极值序列。     

冷锋型和蒙古气旋型沙尘天气过程典型个例对比分析

利用观测资料和NCEP再分析资料,对冷锋型和蒙古气旋型两类沙尘天气过程的典型个例进行对比分析。结果表明:斜压强迫在两类过程中均较为显著,冷锋型沙尘天气过程中,随高度降低高空槽明显加深;蒙古气旋型则在对流层低层（850 hPa）、中层（500 hPa）形成切断低压。冷锋型沙尘天气过程高空锋区位置较蒙古气旋型偏南,且南压更为明显;冷锋型沙尘天气过程沙尘天气区位置也较蒙古气旋型偏南,且主要向东南方向扩展。冷锋型地面高、低压强度对比明显大于蒙古气旋型,且地面风速与能见度的反相关性高于蒙古气旋型,锋后降温也较蒙古气旋型显著。冷锋型锋前上升运动中心位于700 hPa,锋后下沉运动中心位于600 hPa。蒙古气旋型气旋中心及其附近300 hPa以下均有强的上升运动。冷锋型锋面附近正涡度随高度增高而增大,蒙古气旋型气旋中心及其附近为正涡度。最后给出了冷锋型和蒙古气旋型沙尘天气过程的天气学概念模型。     

东亚沙源地与下游影响区沙尘天气频数变化对比分析

基于1999—2019年地面气象观测资料，对东亚主要沙尘源地（蒙古国、中国新疆和内蒙古）及中国沙源地下游地区的沙尘天气频数演变特征进行了分析，结果表明：蒙古国是沙尘天气发生最严重的地区，且有明显增加的趋势，扬沙、沙尘暴和强沙尘暴均远高于其他区域。中国整体沙尘天气数量显著减少，新疆快速增多，内蒙古和下游地区明显减少。新疆浮尘发生频次最高，近21 a线性倾向呈明显上升趋势；内蒙古扬沙频次最高，强沙尘暴最少，4类天气均呈逐年减少趋势；我国下游地区多发浮尘和扬沙，沙尘暴和强沙尘暴发生次数很少，全部沙尘天气呈减少趋势。1999—2004年为我国沙尘天气高发期， 2005—2019年明显减少，其中2010—2014年减少速度最快。沙尘源地对我国沙尘天气总数的贡献持续增大，从2000年初的39%增长到2015年之后的71%。作为沙尘源地，蒙古国对沙尘天气产生的作用有所增强，而内蒙古则在减弱；国内沙尘源地导致的能够影响并扩展至中国下游地区和下游国家的强沙尘天气显著减少。