Research on Water-Vapor Distribution in the Air over Qilian Mountains

Based on the remote sensing data, the radiosonde data and precipitation data observed by weather stations, distributions of atmospheric water-vapor and cloud motion wind over the Qilian Mountains are analyzed. Moreover, on the basis of water-vapor and cloud motion wind analyses, relations of atmospheric water-vapor distribution with precipitation~ atmospheric circulation, and terrain are investigated. The results show that distributions of atmospheric water-vapor and precipitation in the Qilian Mountains are affected by the westerly belt, the southerly monsoon （the South Asian monsoon and plateau monsoon）, and the East Asian monsoon. In the northwest Qilian Mountains, water-vapor and precipitation are entirely affected by the westerly belt, and there is no other direction water-vapor transport except westerly watervapor flux, hence, the northwest region is regarded as the westerly belt region. In the south and middle of the mountaili, water-vapor is mainly controlled by the southerly monsoon, 37.7% of the total watervapor is from the south, especially in summer, the southerly water-vapor flux accounts for 55.9% of the total, and furthermore the water-vapor content in the southerly flow is more than that in the westerly flow. The southerly monsoon water-vapor is influenced by the South Asian monsoon from the Indian Ocean and the plateau monsoon in the Qinghai-Tibetan Plateau, thus, the south and middle region is called southerly monsoon region. But in the northeast Qilian Mountains, the East Asian monsoon is the main climate system affecting the water-vapor. Besides west and northwest water-vapor fluxes, there are a lot of easterly water-vapor fluxes in summer. The frequency of easterly cloud motion winds in summer half year accounts for 27.1% of the total, though the frequency is not high, it is the main water-vapor source of summer precipitation in this region, therefore, the northwest region is a marginal region of the East Asian monsoon. On the other hand, atmospheric water-vapor, precipitation, and conver     

祁连山北坡云垂直分布特征

利用敦煌、酒泉、张掖、民勤探空站2014—2019年的探空数据,对祁连山北坡云的发生频率及云垂直结构特征进行分析。结果表明:祁连山北坡全年云的发生频率为20%～40%,以1～3层云为主,且单层云的发生频率高于多层云,多层云以2层云为主;云的发生频率夏高冬低,夏季单层云和2层云出现的频率较为接近,而春、秋、冬季节单层云出现频率远高于2层云和3层云;全年平均云高度2层云的下层云厚度明显大于上层云,3层云的底层云与中层云之间晴空夹层厚度大于中层云与顶层云之间的晴空厚度;祁连山北坡云层高度季节变化显著,单层云和多层云的高度都表现为夏高冬低。     

祁连山区夏季降水过程天气分析

以500hPa盛行气流为主,参考FY-2D卫星云图云型特征,将2007年7～8月祁连山区的31次降水过程作天气分型。取30°～45°N范围500hPa110°E的格点平均位势高度与90°E平均位势高度之差值为分类标准。分成3个主型,西南气流型、西北气流型和平直西风气流型。西南气流型又分移动型和阻塞型两个副型。西北气流型分西北气流冷平流型和河套冷涡两个副型。用试验区中尺度自动站网的降水资料,探讨降水量与海拔高度和坡向的关系,分析产生降水过程各天气类型的环流特征及其降水强度,发现在不同的大尺度流型下,地形的动力和热力作用会造成迥然不同的地形强迫中尺度系统。     

Diurnal Variations of Summer Precipitation over the Qilian Mountains in Northwest China

Based on the high-density hourly rain-gauge data from 265 stations over the Qilian Mountains in Northwest China,climatic mean diurnal variations of summer rainfall over different topographies of this area are investigated. Influences of the gauge elevations on the diurnal variation of rainfall are also revealed. Distinct regional features of diurnal variations in rainfall are observed over the Qilian Mountains. Rainfall over the Qinghai Lake areas shows a single nocturnal peak. A dominant, late-afternoon peak of rainfall occurs over the mountain tops. Over the northeastern and southeastern slopes, a dominant diurnal peak appears in the late afternoon, and an evident second peak is found in the early morning, respectively. The strengths of the early-morning peaks in the rainfall frequency are closely related to the rainfall events with different durations over the two slopes. The early-morning peak is dominant across plains with low elevations. From the mountain tops to the plains, the diurnal peaks of rainfall gradually vary from the dominant late-afternoon peak to the dominant early-morning peak with the enhanced early-morning peak in concurrent with the decreasing gauge elevation over the northeastern and southeastern slopes. Further examination indicates that the rainfall at higher elevations over the northeastern and southeastern slopes occurs more readily in the afternoon,compared to the lower elevations. This phenomenon corresponds to the result that the proportion of the rainfall frequency occurring during the early-morning period decreases with increasing elevations over the two slopes.     

祁连山区空中水资源研究

利用祁连山地区8个气象观测站1960-2002年逐日气象观测资料和1970-1997年NCEP/NCAR再分析资料(2.5°×2.5°格距),分析了祁连山地区的空中水资源状况。结果表明:该区大气水汽含量从春季到夏季逐渐升高,之后又逐渐减少,对应全年降水主要集中在5-9月,占年降水量的86.8%;从1987年西北地区气候转型前后2个时期的比较来看,1987年后比1987年之前平均年降水量增加了22.7 mm(约8.1%),而且主要是春、夏季降水增加了,这将有益于该地区生态环境的改善。从空间分布来看,祁连山地区中部的年降水量大,东部和西部降水较少,其中西部最少。祁连山地区平均每年水汽输入量约为885.4亿m3,水汽输入主要在600 hPa以下层,高层全年多数时间整体表现为辐散,且水汽主要来源于经向输送。     

祁连山东部沙尘暴天气成因及气候规律分析

利用我国沙尘暴多发区 ,甘肃省祁连山东部民勤、武威等 4站建站以来近 5 0a的气象资料 ,详细分析了祁连山东部沙尘暴天气发生的成因 ,造成的危害情况及变化规律 ,指出土地沙漠化和大风是造成沙尘暴的主要原因 ,并提出沙尘暴天气的防御对策。     

祁连山区降水的大气特征分析

利用祁连野外试验站观测资料,引入客观反映高空大气云和降水的表示方法,分析了祁连山区降水的大气特征。结果表明,高层冷云和低层暖云是祁连山区形成降水的主要云系,高层冷云由天气尺度系统决定,而低层暖云则由地形阻挡和加热等作用形成。在不同的天气系统下,地形对降水的作用不同。在西南气流影响下易形成谷风环流,从而增强降水;在西北风...     

祁连山林区大气降水特征与森林对降水的截留作用

通过对连山寺大隆林区定位站1975－2000年的降水特征与森林对降水的再分配分析，建立了祁连山大隆林区降水与温度，降水与湿度，林冠截留的关系式。该区多年平均降水量为433.5mm，年变幅在326.4-539.7mm;降水量最大出现在夏季，占全年降水量的65．70％；海拔高度每升高100m，年了量平均递增4．55％，林区温度和湿度均与降水有较好的拟合关系。青海云杉林与祁连圆柏林林冠对大气降水的平均截留率分别为37．5％，31．7％，灌木林的截留率平均高达66．5％。青海云杉林林冠层平均截留率随着降雨量的增大逐渐减小，当降雨量为18.67mm时，林冠截留量达到最大，为14.72mm；青海云杉树干径流量占降水量的0．51％，当降雨量超过12.0mm时，才开始产生树干径流。青海云杉林枯枝落叶层对降雨的截留量随降雨量级增加而增大，截留率则随降雨量减小而增大，枯枝落叶层所具有的截留降雨和调蓄降雨作用使祁连山林区基本不发生地表径流。分析结果表明，祁连山林区对水源涵养和水流出山的时间调控有重要意义。     

祁连山海北高寒湿地微气象季节变化特征

对青海海北高寒湿地2004年的微气象观测资料分析表明:海北高寒湿地地—气长短波辐射、地表反射率、能量通量各分量、动量通量、气温、地温、风速、CO2交换量等季节变化明显。因受湿地下垫面性质影响,地表反射率在1~2月明显大于其他季节,7~10月小,表现出冬季高夏季低的"U"型变化特征。地面长波有效辐射无明显季节变化。分析还表明,海北高寒湿地夏季及春、秋季均为明显的热源,而在寒冷的冬季出现一定的"冷源"效应。海北高寒湿地地—气间CO2交换量季节变化明显,年内4月和10月分别存在两个CO2释放高峰期,夏季的7~8月为一个强吸收期。     

祁连山海北高寒湿地微气象日变化特征

利用2004年的观测资料分析了青海海北高寒湿地微气象要素的日变化特征,结果表明,辐射、热量平衡各分量日平均变化中,瞬时最高值出现在中午,最低在早晨。地面长波有效辐射日最高出现在中午,日最低出现在下午。地面反射率表现出早晚高白天低的"U"型分布状况,1月日最低达0.68,而7月日最低仅为0.12。动量通量、垂直风速、水平风速、摩擦速度等均在下午大,夜间到清晨小。垂直风速除10月全天为上升运动外,其他月份夜间还出现下沉运动,而且冬季明显。海北高寒湿地夏季热强明显,冷季热强减弱。因湿地长久积水,地温日变化平稳,40 cm地温<0℃的维持时间不到2个月,60 cm地温全年均>0℃,即季节冻结层浅薄。     

祁连山南麓一次冰雹天气成因分析

利用常规观测资料、中尺度加密气象站资料以及卫星和雷达产品等资料,对2015年7月13日出现在祁连山南麓的一次冰雹天气进行综合分析。结果表明:蒙古冷涡旋转过程中底部下滑的冷槽向东南方向移动引导高空冷空气和正涡度平流,配合地面辐合线共同影响,给祁连山区南麓地区带来此次冰雹天气;南北较大的湿度梯度与中低层冷空气的渗透,使得大气层结不稳定度加大,促使垂直上升运动加强,为强对流天气的发展提供了有利条件。卫星云图上出现的逗点状雹暴云团,是造成冰雹天气的主要中尺度系统。雷达回波强度图上回波具有典型冰雹结构特征;VIL值出现骤降和陡增的变化趋势,与降雹时间有一一对应关系。     

连山地区云量的影响因子分析

利用祁连山区4个测站1961~2000年1~12月平均总云量资料,采用合成分析、相关分析和功率谱分析等方法,分析了40年来祁连山区云量与大环流变化的关系。结果表明:祁连山区云量主要受副热带高压、中纬度经(纬)向环流、高原季风和太阳变动影响。当副高面积增大,向北扩展,中纬度纬向环流增强,促使副热带高空锋区北移,冷暖空气在祁连山区交绥次数减少,造成祁连山区云量减少,反之云量增多;高原夏季风强(弱),造成祁连山区云量偏多(少);当太阳活动强烈时,高原近地面大气层易出现热低压,祁连山湿润下垫面和热低压结合,促使对流云增多。     

祁连山区近40年气候变化特征

利用祁连山附近30个测站1960－2000年的气温和降水资料，采用EOF和REOF等方法，分析了近40年来祁连山附近气温和降水的时空分布特征。结果表明：祁连山附近气温在空间上具有很好的一致性，年平均气温的第一主成分的方差贡献可占总方差的75％左右。夏季气温的一致性较其它季节略差。根据REOF分析，四季及年平均气温可分为河西走廊区、祁连高原区和祁连山东端区。除祁连山东端气温变暖从90年代后期开始外，其他地区与全国大部分地区一样，都是从80年代中期开始，特别是90年代后期增温明显。祁连山附近降水的一致性比气温差，占总方差的30％左右，春季和秋季好于其它季节，占总方差的50％左右。通过REOF分析，可将祁连山附近年降水变化分为河西走廊西部区、祁连山东部区和祁连走廊中部区，每个季节的降水分区有所不同。与西北地区东部不同，祁连山附近大部分地区的年降水80年代和90年代都有不同程度的上升，夏季降水增多趋势最为明显，而秋季降水80年代和90年代一直处于下降阶段。     

不同云方案对祁连山降水模拟的影响

应用MM5中尺度模式,选用4种不同云微物理方案(Dudhia简单冰相方案、Reisner混合相方案、Reisner2霰方案和Schultz微物理方案),对2002年7月12-13日祁连山区降水过程进行了数值模拟试验。模拟结果的对比分析表明,不同云微物理方案在祁连山区降水的模拟中对降水落区的模拟均偏南;除Reisner2霰方案外,其他3种方案对降水中心落点的模拟影响不大,降水中心强度对云微物理方案不敏感;显式降水和参数化降水对云微物理方案有不同程度的依赖性;云微物理过程通过影响动力条件发生发展的时间和强度,来影响强降水发生的时间和强度。通过各云微物理参数的分析发现,各物理过程中微物理参数参与降水的过程不同:对Dudhia简单冰相方案来说,雨水和云水是形成降水的主要过程;Reisner混合相方案中降水的形成主要是由于雨水、云水、雪和霰的碰并过程,冰晶的碰并相对较弱;在Reisner2霰方案中,雨水、云水、冰晶、雪和霰均参与碰并碰冻过程;Schultz微物理方案中冰晶、雪和霰的碰并过程更为重要。     

祁连山冰川消融与高空气温变化的关系

利用1986年6-9月冰川实地考察资料及酒泉站的高空探测资料，分析了1986年6-9月祁连山冰川消融随高空气温的变化特征和高空气温与河西地区托来河流量之间的关系。得出两者之间存在较好的相关关系。     

祁连山区一次非降水层状云的微物理结构探测分析

利用装载有粒子测量系统（PMS）的飞机对2007年8月15日甘肃省张掖市民乐县夏季非降水层状云进行了一次探测飞行,通过获取的资料分析了云层结构、云滴的垂直分布、液态含水量、谱特征等。结果表明：（1）此个例中云层结构明显,云中存在逆温层;（2）云中平均含水量为0．012g／m^3,含水层主要集中在4100～4200m与4700—5000m层之间;（3）此云系符合Bergeron提出的催化云一供水云相互作用导致降水的概念模型,可以在催化云中进行人工引晶来达到增加降水的目的。     

高空西风急流对祁连山区降水的影响

利用NCEP/NCAR逐日每6 h再分析资料,对2002~2004年发生在祁连山区附近的20次降水过程进行了合成分析。发现在40°N200 hPa高空存在一支东西走向的高空西风急流;降水一般发生在高空西风急流轴的南侧,在高空西风急流轴的北侧有冷空气下沉,南侧有上升的暖湿气流,在高空急流轴的下方形成了次级环流;在高空急流轴出口区的右侧,存在强烈的辐散上升运动,而对应的低层存在强烈的辐合上升区,这种高低层辐散辐合的配置非常有利于强对流天气形成;这支高空西风急流轴的存在对祁连山区的降水有深远影响,而急流轴位置的变化势必影响到降水落区。因此,利用高空西风急流轴预报祁连山区降水及河西走廊地区降水具有很好的指导意义。     

祁连山南部地质灾害气象预报方法

统计了门源、祁连1995-2005年11a的地质灾害资料和对应降水资料,结果发现,地质灾害的规模和类别与日降雨量及前期累计雨量有一定的正相关,前期累计雨量愈大,引发地质灾害的可能性愈大.据此,建立了祁连山南部地质灾害的气象预报指标.     

祁连山青海云杉林辐射平衡研究

研究了青海云杉林的辐射平衡，表明青海云杉林冠辐射平衡各分量在总辐射中所占的比例为；反射辐射１２．０７％，净长波辐射２９．４６％，净全辐射５８．４７％，辐射平衡各分量与总辐射线性回归，相关紧密；青海云杉林林内总辐射林外减少７１．０２％，林内净辐射变幅小于林冠层。