长江流域旱涝典型年大气水汽输送

利用我国125个探空站一日两次自地面至100hpa共11个层次上的观测资料,对长江流域典型夏涝年(1980年)和夏旱年(1985年)我国大气中水汽总输送场、涡动输送场及散度场进行了计算分析。结果表明:当水汽总输送场从西北、西南和东南三支气流携带的水汽交汇于长江流域,且整个水汽输送场稳定持久,则在水汽辐合带附近导致大量降水,形成洪涝;反之,当三支气流微弱不稳定,不能形成水汽辐合带条件,则形成干旱。涡动输送亦反映出类似的特征。稳定且强盛的西南气流水汽输送是形成降水的主要条件和原因。     

中国华南地区6月降水变化特征及大气环流条件分析

文章分析了华南6月降水的时间演变特征,指出华南6月降水有很明显2年、4年、9年和30年左右的周期.并对引起降水异常的大气环流条件进行r研究.华南6月降水与华南沿海低空西南气流有显著正相关.西南气流偏强时,有利于华南气旋性气流辐合加强.加强的索马里跨赤道气流引起西南季风加强.而西太平洋副热带高压的强度和东西位置决定了其北...     

祁连山夏季地形云综合探测试验

2006年和2007年夏季在祁连山冷龙岭西段开展了地形云云量、云状、大气水汽、风场、雨滴谱和雨强等的综合探测试验,以分析祁连山地形云的特征。结果表明：①祁连山区夏季云量丰富,平均云量在6成以上。西南气流天气背景下总云量多达8成;②祁连山夏季无降水日大气水汽非常少,700 hPa以上层大气相对湿度大多在20%以下;③西南气流背景下祁连山南北侧山谷风的共同作用,气流昼间向山顶辐合,夜间向山谷辐散,当水汽条件充足时,极易抬升形成可以产生降水的地形云;④祁连山降水主要由小于1 mm的雨滴组成。     

沙丘背风侧气流及其沉积类型与意义

在腾格里沙漠东南缘对现代沙丘表面气流、沉积过程的野外观测结果表明,由于区域气流、沙丘形态及其相互作用等的不同使沙丘背风坡气流发生变化,在此发现三种背风坡次生气流 :分离流、附体未偏向流和附体偏向流。前者以弱的反向流为特征多发生在横向气流条件下坡度较陡的背风坡;后二者具有相对高的风速,其中附体流多发生在坡度缓和的背风坡,其方向在横向气流条件下保持原来的方向,而在斜向气流作用下发生偏转且其强度为原始风入射角的余弦函数。根据背风坡气流方向及强度,作者阐述了不同区域气流环境中沙丘背风坡沉积过程、层理类型及特征,探讨了交错层产状与区域气流方向之间的关系.     

不同裸岩率下我国西南喀斯特山区土壤侵蚀的室内模拟

以我国西南喀斯特地区作为研究区域,通过资料查询、野外考察,设计加工满足西南喀斯特地区雨强范围的针管式人工降雨装置,针对不同坡度条件下不同裸岩率坡面土壤侵蚀进行12场室内模拟试验。结果显示:（1）径流率在180～300 s之后保持稳定,坡面径流率随着坡度的增大变化较小。（2）输沙率的变化可分为五个阶段:迅速增大、减小、增大、缓慢减小和趋于稳定;同一坡度或不同坡度条件下坡面输沙率均随裸岩率的增大而减小,这种变化量随着坡度的增大而减小,其减小量在40.2%到1%之间。（3）同一坡度或不同坡度的不同裸岩率坡面总侵蚀量均随裸岩率的增大而减小,其变化量随坡度的增大而减弱。      

基于多源数据融合的海河流域降水资源评价

为更准确地评价海河流域降水资源量及其空间分布, 将海河流域划分为山区迎风坡、山区背风坡和平原区3个片区, 采用人工神经网络叠加一致性修正分片区进行多源数据融合校正, 生成海河流域2001—2019年降水融合数据集, 并利用该融合数据集对流域降水资源进行全面评价。结果表明: 从降水数量来看, 原始卫星产品在海河流域高估降水, 融合校正数据集精度较原始卫星降水数据有较大提升, 得到海河流域2001—2019年的年均降水量为515.2 mm, 合降水资源量1 639.4亿m3; 从降水分布来看, 融合校正数据集能更好地捕捉降水空间分布, 揭示流域东北、东南、西南和中部偏西降水较多, 西北部和中部偏东降水较少; 从降水规律来看, 海河流域平原区降水与空间位置参数存在很明显的联系, 流域山区迎风坡和背风坡降水均与高程变化具有明显的关系。     

TRMM 3B43降水数据在黄河源区的适用性评价

应用1998-2013年气象台站实测的降水数据以及2013年6-9月使用雨量桶收集的数据对TRMM 3B43 V7降水数据在黄河源区的精度从不同时间尺度、不同台站、以及不同海拔、坡度和坡向进行评价。检验发现,TRMM 3B43 数据对年和四季降水出现了不同程度的高估或低估,对于年降水、秋冬季降水表现为高估,而对春夏季降水表现为低估。同时,TRMM 3B43 数据在位于半湿润区的气象站点的降水数据质量优于半干旱区的气象站点的数据质量。除此以外,对TRMM降水在不同海拔、坡度和坡向的精度评估发现,随着海拔的升高,TRMM降水的相对偏差呈现出增加-减少-增加的变化趋势;随着坡度的升高,TRMM降水的相对偏差呈增加趋势;TRMM降水在东北坡、东坡和东南坡的偏差相对较小,而在西坡、南坡、北坡、西南坡的偏差相对较大。     

扬州深大基坑降水方案优化设计

扬州东部综合客运枢纽地下配套工程深大基坑采用大放坡+地下连续墙+内支撑围护,场地地层为深厚强透水地层,降水井布置在坡底还是坡间平台,将直接影响降水的动态控制。本文提出了方案一（坡底布井）和方案二（坡间平台布井）2套降水方案,并利用数值模拟方法进行了比选。对比结果：虽然方案一井数和最终总涌水量略少于方案二,但是需提前降水,会造成大量水资源的浪费;而方案二可以根据基坑开挖深度的增加,逐步增加抽水井,体现了按需降水的原则。因此,认为方案二更优。类似基坑进行降水方案设计时,不应仅考虑总井数和最终总涌水量,还应考虑到不同开挖阶段,动态控制、按需降水,才能从源头上实现基坑工程的绿色施工。     

青海共和盆地不同发育阶段风蚀坑表面气流场与形态反馈研究

风蚀坑是沙质草原沙漠化的主要地貌响应和驱动,但目前我们对其形成演化的动力机制知之甚少。利用二维超声风速仪和积沙仪观测了共和盆地不同发育阶段风蚀坑表面气流和风沙流特征,研究其形态—动力反馈过程。结果表明:(1)风蚀斑与碗状坑内气流沿主风向先减速后加速,槽形坑内气流则先辐散减速—中部气流加速—积沙体迎风坡风速降低—背风坡风速有所恢复;且发育初期风蚀坑内风速与风速变异系数和风向稳定系数均呈负相关,而发育中期坑内风速与前者呈正相关,与后者呈负相关。(2)受坑体内的涡流影响,槽形坑内风速廓线不符合对数分布规律。(3)槽形坑内不同部位的输沙率随高度均呈指数式递减,但受气流—形态间的反馈作用,各部位输沙通量差异明显,坑底最低、积沙体迎风坡前端最大。风蚀坑内气流场与形态间存在反馈关系,坑体越大反馈效果越明显。     

不同权重的前期和始发日降雨量与泥石流产沙规模的分析——特大型泥石流灾害发生的思考

通过对特大型泥石流灾害发生的思考,详细分析了蒋家沟1995—1997年43场泥石流暴发的不同权重的前期和始发日降雨量与泥石流产沙规模的关系。分析结果表明：泥石流的产沙规模与不同权重降雨的入渗范围、深度的土体极限应力状态（C、Ф、P,）有关。根据不同权重的前期和始发日降雨量与泥石流产沙规模的关系,可以将泥石流分为：土力型（A）和迳流型（B）两大类型。土力型（A）泥石流有24场占总样本的55．81％,而其产沙量却占样本总产沙量的85％。迳流型（B）泥石流有19场占总样本的44．19％,但该类泥石流的产沙量只占样本总产沙量的15％。     

“4·23”南疆翻山型强沙尘暴动力结构特征分析

利用2014年4月22日-23日高空、地面、区域自动气象站加密观测和1°×1°NCEP/NCAR再分析资料,分析4月23日南疆翻山型强沙尘暴天气的高低空环流及动力结构特征。结果表明:巴尔喀什湖低槽引导极地干冷空气爆发性南下进入南疆,造成4×10-2h Pa·km-1剧烈的气压梯度和地面冷锋,引发了大风、强沙尘暴,盆地中尺度低压辐合使尉犁加强为"黑风";300 h Pa极锋急流快速南下至南疆盆地,动量下传形成低空急流,高低空急流是此次强沙尘暴形成的动力条件;急流附近高空辐散、低层辐合及层结不稳定,有利于沙尘暴发生。本次强沙尘暴动力结构特征:干冷与干暖空气剧烈交绥,激发热力不稳定,产生热力对流;高空辐散、低层辐合与高低空急流、地面冷锋配合,加强上升运动,使地面沙尘卷入空中并输送;高低空急流抽吸加强冷暖空气垂直运动,位能向动能转化,引起了地面大风,驱动沙尘暴发生。     

Proper depiction of monsoon depression through IRS-P4 MSMR

In this paper, daily variations of satellite-derived geophysical parameters such as integrated water vapour (IWV), cloud liquid water content (CLW), sea surface temperature (SST) and sea surface wind speed (SSW) have been studied for a case of monsoon depression that formed over the Bay of Bengal during 19th-24th August 2000. For this purpose, IRS P4 MSMR satellite data have been utilized over the domain equator — 25‡N and 40‡-100‡E. An integrated approach of satellite data obtained from IRS-P4, METEOSAT-5 and INSAT was made for getting a signal for the development of monsoon depression over the Indian region. Variations in deep convective activity obtained through visible, infrared and OLR data at 06 UTC was thoroughly analyzed for the complete life cycle of monsoon depression. Geophysical parameters obtained through IRS-P4 satellite data were compared with vorticity, convergence and divergence at 850 and 200 hPa levels generated through cloud motion vectors (CMVs) and water vapour wind vectors (WVWVs) obtained from METEOSAT-5 satellite. This comparison was made for finding proper consistency of geophysical parameters with dynamical aspects of major convective activity of the depression. From the results of this study it is revealed that there was strengthening of sea surface winds to the south of low-pressure area prior to the formation of depression. This indicated the possibility of increase in cyclonic vorticity in the lower troposphere. Hence, wind field at 850 hPa with satellite input of CMVs in objective analysis of wind field using optimum interpolation (OI) scheme was computed. Maximum cyclonic vorticity field at 850 hPa was obtained in the region of depression just one day before its formation. Similarly, with the same procedure maximum anticyclonic vorticity was observed at 200 hPa with WVWVs input. Consistent convergence and divergence at 850 and 200 hPa was noticed with respect to these vorticities. In association with these developments, we could get lowest values of OLR (120 W/m² ) associated with major convective activity that was consistent with the maximum values of integrated water vapour (6-8gm/cm²) and cloud liquid water content (50-60 mg/cm² ) persisting particularly in the southwest sector of the monsoon depression.     

黑龙江省两次温带气旋暴雪过程对比分析

利用多种资料对黑龙江省两次由江淮气旋和蒙古气旋合并引发的暴雪过程的水汽、热动力条件和中尺度特征进行了对比分析。结果表明：（1）两次暴雪过程都发生在北支槽和短波槽合并、北支槽北部有冷涡的背景下,850 hPa上低涡合并促使江淮气旋和蒙古气旋合并;气旋合并后,低空急流为降雪提供了充足水汽,强暖平流使气旋爆发性发展,导致降雪加强。（2）两次降雪过程都表现出逗点云系的合并发展,"1211 "暴雪过程中高层形成涡旋偏西,700 hPa低涡东部偏南风引导气旋北上西折,低空急流和地形共同作用使暖湿空气强烈辐合上升,产生对流云,暴雪发生在A类逗点云系的头部,降雪强度大,范围广;"1412"暴雪过程高空槽低涡位置偏东,700 hPa低涡东部西南风始终引导气旋向东北方向移动,近地面层具有冷垫,暴雪主要发生在B类气旋逗点云系头部西侧中低云团中,降雪范围和强度较"1211"过程小。（3）低层（0.3 km）冷空气侵入和中高层（5.5 km）转为偏北风对判断降雪开始和结束有很好的表征意义。（4）冷涡前部强高压脊使冷涡移动缓慢,从而延长了降水的持续时间,气旋移动路径与高压脊伸展方向密切相关。     

内蒙古干旱半干旱带2012年“7·20”极端暴雨事件的特征及成因

2012年7月下旬, 处于内陆干旱-半干旱地带的内蒙古中-西部地区出现了有气象记录以来的极端降水事件, 使该区气象与气候预测面临新问题. 7月20日河套地区出现大范围暴雨天气, 其中两个台站日降水量超历史极值, 一个台站超历史阈值, 属极端天气事件. 利用常规及精细化监测资料和NCEP再分析资料对此次极端降水天气事件进行分析. 结果表明: 从天气背景看, 贝加尔湖低槽内冷空气侵入副高西侧的暖空气中, 在对流层低层激发出低涡系统, 低涡前侧的南风急流使南来水汽到达41°N以北, 并在河套地区聚集. 对流层低层水汽通量维持在8~10g·cm^-1·hPa^-1·s^-1, 大气比湿达12~17 g·kg^-1, 为极端降水事件提供了丰沛的水汽. 该事件是通过MCC强烈发展形成的, 河套西北部不断有中尺度对流系统MCS发展东移, 河套南部新生的β中尺度系统发展并入MCS中, MCS系统发展为中尺度对流复合体MCC, MCC中心的TBB值达-40~-83 ℃. 近地面雷达监测显示, 河套东北部、中部存在强雷达回波群, 回波群内对流单体中心的反射率因子均达到50~55 dbz, 构成超级对流单体. 地面上, 不断新生的中尺度辐合线长时间存在于河套东北部并促发对流性暴雨. 暴雨前期对流层低层增温作用显著, 中高层"干侵入"使大气不稳定能量进一步增加. 冷锋前暖空气强烈的上升运动促发了大气不稳定能量释放. 该事件很可能与当前全球变暖密切相关, 随着全球变暖, 北极冰量减少, 夏季风增强, 雨带北移, 使得中纬度内陆干旱-半干旱带发生前所未有的极端降水事件过程.     

河北唐山地区盛汛期短时强降水概念模型及物理量特征分析

利用2006-2013年区域自动站降水资料以及NCEP再分析资料,应用EOF分析和中尺度天气图分析等方法对唐山地区盛汛期短历时强降水的时空分布特征、天气学概念模型以及物理量特征进行研究.结果表明：唐山东北部是短时强降水的活跃区、西南部为不活跃区,但西南部极端短时强降水更强;存在5种降水空间分布类型,分别是“一致型”“西北多型”“东南多型”“东北异常偏多型”“东北异常偏少型”.700 hPa切变线是否断裂、副热带高压及高低空急流的位置以及高低空干湿区配置决定了降水分布;短时强降水发生时局地水汽丰富,暖云层厚度较大,垂直风切变较弱,存在一定的不稳定能量,强天气威胁指数较小、0℃层较高,大多数类型都有强的水汽辐合,但“东北异常偏多型”辐合较弱,其水汽主要来源于本地.     

冰核对云物理属性和降水影响的研究

系统回顾了冰核对云和降水影响的研究进展,详细分析了冰核对云的宏微观特征、对流系统结构和强度、辐射、雷电、降水量和降水强度的影响途径,并从云微物理过程的角度解释了其影响机制。得到如下结论:1通常情况下,冰核浓度增加,冰晶浓度增大,云滴浓度减小,云的生命史延长;2对于发展阶段的对流云,冰核在温度较高的过冷区活化使潜热在中低层提早释放,增加了对流系统中层不稳定能量,促进了对流系统的发展;3卷云中冰核浓度的增加,改变了冰相水物质与液相水物质的比例;削弱或抑制了卷云中同质核化,增大了卷云中冰晶粒子的平均半径;4冰核浓度的增加,能够使到达地气系统的净辐射增加;5冰核浓度的变化能够引起雷电活动发生频次和强度的变化;6冰核浓度增加,引起降水量的变化不确定,即降水量增加、减少或者变化不显著的情况都可能存在。这些结果为改进数值模式中冰核活化参数化方法提供指导,从而提高数值模式对云和降水的预报能力;同时为人工影响天气选择合适的人工催化剂和撒播时机提供参考。     

Stochastic Simulation of Nonstationary Rainfall Fields, Accounting for Seasonality and Atmospheric Circulation Pattern Evolution

A model for generating daily spatial correlated rainfall fields suitable for evaluating the impacts of climate change on water resources is presented. The model, termed Stochastic Rainfall Generating Process, is designed to incorporate two major nonstationarities: changes in the frequencies of different precipitation generating mechanisms (frontal and convective), and spatial nonstationarities caused by interactions of mesoscale atmospheric patterns with topography (orographic effects). These nonstationarities are approximated as discrete sets of the time-stationary Stochastic Rainfall Generating Process, each of which represents the different spatial patterns of rainfall (including its variation with topography) associated with different atmospheric circulation patterns and times of the year (seasons). Each discrete Stochastic Rainfall Generating Process generates daily correlated rainfall fields as the product of two random fields. First, the amount of rainfall is generated by a transformed Gaussian process applying sequential Gaussian simulation. Second, the delimitation of rain and no-rain areas (intermittence process) is defined by a binary random function simulated by sequential indicator simulations. To explore its applicability, the model is tested in the Upper Guadiana Basin in Spain. The result suggests that the model provides accurate reproduction of the major spatiotemporal features of rainfall needed for hydrological modeling and water resource evaluations. The results were significantly improved by incorporating spatial drift related to orographic precipitation into the model.     

黄河、长江源区降水变化的水汽输送和环流特征

利用黄河、长江源区气象站的降水资料和NCEP/NCAR再分析气候资料,分析了黄河、长江源区降水的年际变化,对黄河、长江源区典型多雨年与少雨年的500 hPa位势高度和风场、600 hPa流场、大气水汽含量和水汽输送进行了合成和对比分析.结果表明:黄河和长江源区的降水在近50 a的长期变化趋势都不明显,但在最近10 a黄河源区的降水有明显的减少趋势.而长江源区的降水则有明显的增加趋势;江河源区在多雨与少雨年有明显的环流差异特征,在多/少雨年,500 hPa蒙古低压减弱/加强,西风风速减弱/增强,600 hPa高原辐合线偏北/南,江河源区大气水汽含量增加/减少,西南季风的偏南水汽输送增加/减少.使得江河源区有较多/少的水汽来源,从而降水增多/减少;黄河和长江源区有相似的多雨与少雨年环流差异特征,只是差异程度不同,长江源区多雨与少雨年环流特征差异的强度不及黄河源区.     

北极涛动对青藏高原冬季变暖的影响

基于青藏高原地区1960-2010年高分辨率(0.5°×0.5°)的逐日地面气温格点资料以及 1960-2010年NCEP/NCAR全球月平均海平面气压场、高度场、风场的再分析格点资料(2.5°×2.5°), 通过计算青藏高原(74.75°~104.25° E, 26.75°~40.25° N)冬季地面温度平均值经标准化处理后得到的区域冬季气温强度指数, 分析了冬季北极涛动(AO)、西伯利亚高压与同期青藏高原地面气温的特征和关系. 结果表明: AO为负(正)相位时, 中高纬西风气流偏弱(强), 有(不)利于极地冷空气向南输送, 西伯利亚地区源地冬季风偏强(弱), 青藏高原冬季气温指数减小(增大), 地面气温偏低(高). 对AO作M-K突变分析, 发现其突变年份为1975年, 通过对突变年份前后高度场和风场作差值场分析, 结果显示: 冬季AO处于高指数时期, 500 hPa上, 欧洲东部槽变浅, 青藏高原北部的高压脊减弱, 环流呈纬向发展, 青藏高原上盛行偏南风, 气温偏高, 青藏高原地区为暖冬期; 200 hPa 上, 青藏高原东部的槽明显加深, 使得青藏高原地区对流层顶至平流层底的环流趋势以经向发展为主, 该区域主要受到偏北的急流控制, 易导致降温.