青藏高原北侧民丰站2011年7月对流层和低平流层大气观测研究

利用2011年7月1-31日在青藏高原北侧民丰站进行加密探空观测获取的高空气象资料,分析了民丰夏季大气结构和塔里木盆地南缘上空的水汽特征。结果表明:(1)受青藏高原地形热力影响,民丰夏季对流层高度可达到16 000m以上,其绝对高度与珠峰地区对流层绝对高度相近;0℃层高度约为3 450m,略低于珠峰地区。(2)夏季副热带西风急流在青藏高原北侧表现强劲,呈东西向分布,厚度约为12 000m,最大风速中心带位于10 700～11 400m高度,最大风速达到45m.s-1以上。(3)受副热带西风急流底部西风和西西南风影响,夏季青藏高原西北部上空的水汽被输送到塔里木盆地南缘,若羌、民丰及和田站上空3 000～7 500m高度存在湿度大值层,平均相对湿度在60%～70%之间,最大湿度可达到85%以上。(4)民丰夏季白天对流边界层可达到3 200m高度,夜间稳定边界层高度约为1 200m,远远高于珠峰地区的观测结果,但低于敦煌地区的边界层高度。     

新疆百里风区大风天气的风廓线雷达资料分析

利用2010年和2011年春季在新疆百里风区十三间房气象站观测取得的风廓线雷达资料,分析了该地区两次强风天气过程三维风随高度的分布特征。研究表明：（1）风廓线雷达对大风的总体观测结果是准确的,由于受地物杂波等因素影响,某些高度层探测结果不佳。（2）十三间房大风爆发迅速,低空风速强劲,最大风速可达40m/s以上,大风急流区位于2500米高度以下,急流区无明显的水平和垂直风切变。（3）2010年4月19～20日大风随高度无显著变化,为一致的北风气流;2011年3月12～13日大风过程,2000米以下为北风控制,2000～4000m高度风速风向变化复杂,存在风向随高度逆时针和顺时针的多次偏转,4000m以上为平直的西风气流。（4）大风过程中,大气在铅直方向既可做上升运动,也可做下沉运动。通过对速度谱宽的分析,谱宽时间～高度分布与大风随时间和高度的变化有较好的一致性。     

新疆百里风区风廓线观测分析

利用2009年3月25日至4月8日在新疆百里风区十三间房气象站观测取得的风廓线资料,分析了该地区低空风场的平均日变化、逐日变化以及强风天气条件下大气风场特征。研究表明:①十三间房地区观测期间纬向风主要盛行西风气流,经向风以北风为主,在大风天气条件下经向北风气流明显大于同时间纬向西风气流。②受七角井山口狭管效应的影响,该地区1500m高度以下水平风速总体大于其上风速。③日、夜平均廓线分析表明,夜间风速大于白天,但二者随高度的变化趋势基本相同,1500m以下,水平风速随高度的升高呈减小趋势,1500m以上,随高度升高呈增大趋势。④Airda3000Q型边界层风廓线雷达可获得时间和空间分辨率较高的风场资料,通过分析其探测到的水平风廓线资料,可清晰地监测大风天气的发生和变化过程。     

塔克拉玛干沙漠夏季晴空对流边界层大涡模拟

为了探索塔克拉玛干沙漠夏季晴空对流边界层湍流结构和热对流运动规律,利用沙漠腹地探空及地表通量观测资料,开展了晴空对流边界层的大涡模拟研究。结果表明：（1）沙漠夏季晴空条件下,对流边界层湍能主要由地表热力浮力对流产生,机械剪切对边界层湍能的贡献较小,小尺度湍涡对湍能的耗散随高度呈减弱趋势,边界层湍能变化呈现间歇性特点。（2）沙漠夏季晴空边界层中存在着有组织的热对流泡现象,热泡最大上升速度可超过4.0 m·s^-1;沙漠热对流运动一般呈羽状和网状分布特征,在上升运动区周围伴随有大片的下沉辐散区域。（3）地表感热和逆温层顶盖强度是控制和影响沙漠对流边界层发展的两个重要因素,感热增大,对流边界层变暖且高度升高;感热减小,对流边界层变冷且高度降低。在感热不变的条件下,逆温层顶盖强度越强,越不利于对流边界层发展,反之则相反。     

新疆北部夏季降水与海温异常的关系

利用1960—2004年新疆北部36个气象站月降水资料和美国国家气候数据中心重建的1960—2004年全球2°×2°月平均海洋表面温度资料,研究了新疆北部夏季降水与海温异常的关系。研究表明,新疆北部夏季降水变化与ENSO事件关系不密切,而与前期冬末—春季的5个海温敏感区密切联系,这5个海温敏感区分别为北印度洋、西太平洋暖池及黑潮区、热带中东太平洋、北大西洋和热带大西洋。前期春季海温异常与新疆北部夏季降水变化联系最显著,表现为显著正相关关系。研究为预测新疆北部夏季降水提供了有益的因子。     

乌鲁木齐近30a城市与郊区气候参数对比分析

利用乌鲁木齐及周边地区7个站点1978—2007年的气象资料,分析乌鲁木齐城市、郊区平均气温、降水量、相对湿度、水汽压的变化特征。研究发现:乌鲁木齐近30 a来城郊平均气温呈上升趋势,城市上升幅度大于郊区,冬季城郊温差逐渐增大,春夏秋3季城、郊温差逐渐缩小。冬季城区温度明显高于郊区,其余3季城市的温度略低于郊区,冬季城市热岛效应明显。乌鲁木齐城郊年降水量差值逐渐增大,其增幅为3.7 mm/10a,其差值最大年为2003年,两地相差181.3 mm。城市相对湿度逐渐减小,郊区相对湿度逐渐增大,城郊之间的差距逐渐增大。城郊水汽压差值均逐渐增大,除冬季外,郊区水汽压均大于城市。     

新疆2007年“7·17”大降水天气过程诊断分析

利用常规气象观测资料和NCEP再分析资料,对新疆地区2007年7月13—17日发生的一次大降水天气过程,从环流形势、水汽输送、螺旋度场、层结特征等方面进行分析,揭示造成此类大降水的水汽来源及动力成因。结果表明:①稳定的大尺度环流、南亚高压的双体型分布、伊朗副高的南北振荡、西太平洋副高的西伸北进以及中亚低涡的长时间维持是此次大降水过程的环流背景和天气学条件。②孟加拉湾地区的水汽在气旋性环流的影响下,可以被输送到青藏高原上空聚集,这部分水汽与高原上空本身的水汽汇合到一定程度,能够以接力的方式继续北涌进入新疆地区。③此次降水过程流入新疆的总水汽量为517.99亿t,总流出量为353.76亿t,净收支为164.23亿t。其中,西边界对水汽的输入贡献最大,共有190.06亿t水汽净流入新疆,南边界有104.1亿t水汽净流入新疆,北边界净流入量为100.07亿t,东边界以水汽输出为主,共有230.00亿t水汽净流出新疆。④螺旋度是代表大气旋转与沿旋转轴方向运动强弱的物理量,它反应了暴雨区附近的动力场特征,可把螺旋度与热力参数相结合用于大降水天气的分析和预报中。     

塔克拉玛干沙漠地表潜热时空特征分析

利用1979年3月至2004年2月月平均的NCEP/DOE再分析地表潜热资料,在分析塔克拉玛干沙漠四季潜热基本气候特征的基础上,通过EOF方法,对沙漠地表潜热异常变化的空间结构和时间演变趋势作了诊断研究。结果表明：①沙漠地区夏季潜热最大,春季和秋季次之,冬季最小;靠近山区的沙漠西部、西北部地区四季明显大于中、东部地区。②根据四季地表潜热距平场的EOF分析,该区潜热异常主要有全区一致型、南北差异型以及西北—东南差异型三种常见的分布模态。③25 a期间,塔克拉玛干沙漠地表潜热在第一空间尺度上四季都有不同程度增强的趋势;在第二空间尺度上,春季沙漠北部、西北部有减弱的趋势,南部、东南部有增强的趋势,而冬、夏、秋季变化趋势不是很大。     

塔克拉玛干沙漠地表热力异常与南疆夏季降水的关系

利用塔里木盆地25个常规气象站1979-2003年夏季(6-8月)逐月降水资料和NCEP/DOE新再分析月平均地表热通量资料,采用SVD诊断方法分析了塔克拉玛干沙漠春、夏季地表热力异常与南疆夏季降水之间的关系.结果表明:地表热力场与降水场的第一模态代表了两场间的主要耦合特征,具有较好的时空相关;沙漠中部偏西偏北区域(38°～40°N、78°～83°E)与南疆西部、西北部地区为SVD耦合相关的显著区域;南疆夏季降水与沙漠春、夏季地表感热呈负相关关系,与地表潜热呈正相关关系;前期春季塔克拉玛干沙漠地表感热、潜热异常变化可作为夏季南疆降水异常具有指示意义的一个信号.     

边界层风廓线雷达资料在沙尘天气分析中的应用

为利用风廓线雷达（WPR）开展沙尘天气研究,分析了2010年4月19—20日塔克拉玛干沙漠腹地WPR探测沙尘天气个例。研究表明,WPR可以在沙尘天气工作,其探测资料能及时反映中小尺度三维流场特征,通过WPR提供的水平风场、信噪比（SNR）、垂直速度、大气温度等资料,可从多角度了解沙尘天气过程。在此次过程中,信噪比出现了比较清晰的大值层,SNR大值层所处高度初步认为是沙尘被输送的高度,SNR大值出现和结束的时间既对应着沙尘天气的开始和结束时间。低空风场出现切变的时刻,正好对应扬沙天气的开始,低空风向转为东风和东南风的时刻正是强沙尘暴开始的时间,低空东风的维持是此次沙尘天气发生的动力条件。此外,RASS系统能监测到沙尘天气过程前后低空大气温度的变化状况。