地面温度与雪面温度对比

通过平行观测,对德州市气象局所辖的陵县(2003～2004年)、武城(2004～2005年)、德州(2006～2007年)3站冬季有积雪时,人工站与自动站的地面温度观测资料进行统计分析,得出有积雪状况下的β值(β=自动观测地面温度/人工观测雪面温度)。自动观测的地面温度更能代表实际地面状况,这种对比关系可为使用地表温度的水文及农业部门提供一个更加准确的地面温度使用参数β,以掌握地面温度的变化规律,为地能、地热、地水的预测与判断提供准确数据。     

雪面温度与地面温度的关系分析

人工地面观测转变为自动地面观测,其观测方法发生了较大的变化.通过平行观测,对鱼台县气象局(2006-2007年)及周边的金乡(2003-2004年)、微山(2004-2005年)的人工站与自动站的地面观测资料进行了对比分析,得出:无积雪状况下,人工站与自动站地面观测数据对比值较小;有积雪状况下,人工观测的雪面温度与自动观测的地面温度具有一定的对比关系.因自动观测的地面温度更能代表实际地面状况,所以,这种对比关系的出现,将为使用地表温度的水文及农业部门提供一个地表温度使用参数β,使这些部门能够更加准确地掌握地面温度的变化规律,从而为地能、地热、地表水的预测与判断提供准确数据.     

中国地气温差时空分布及变化趋势

利用中国825个气象站点1961—2016年的逐日地表温度和气温观测资料,系统分析了中国地区地气温差（地表温度减气温）的时空分布以及变化趋势。结果表明,中国多年平均的年地气温差西部大部地区及华南部分地区在2.5℃以上,而中东部大部地区在2.5℃以下。其中春、夏季全国各地地气温差均为正值,且总体呈经向型分布,西高东低;秋、冬季中国各地地气温差总体呈纬向型分布,南高北低,尤其是冬季北方部分地区为负值。年内,中国区域平均各月地气温差均为正值,其中1月份和12月份相对较小,6—8月份（夏季）相对较大。不同地区地气温差的年内分布特征有所不同,西藏地区地气温差年平均值为全国最大,最大值出现在雨季来临前的5月份;东北、华北、黄淮、西北及内蒙古地区最大值均出现在雨季来临前的6月份;江淮、江汉、江南、华南地区地气温差最大值均出现在雨季过后的7月份或8月份;西南地区年内各月地气温差变化相对较小,在雨季之前的5月和雨季之后的8月出现2次峰值,呈双峰型分布。1961—2016年,中国区域平均地气温差4月和4—10月上升趋势较明显,而7月和10月变化趋势不明显或略有上升趋势。空间分布上,东北、西北及内蒙古、西藏西部等地平均地气温差有增加趋势,而中东部地区有减小趋势。     

青海湟源地区草面温度变化特征分析

利用湟源县气象站2014年1月—2016年12月草面温度观测资料,运用气候统计诊断方法对湟源地区草面温度的变化特征、草面温度与气温、地面温度的关系等进行了分析,结果表明:草面温度呈一高一低的日变化特征,草面温度日最低出现在6时,14、15时达到日最高值,说明太阳辐射是影响草面温度日变化的主要因素。月平均最低值出现在1月,为-7.8℃,月平均最高值为18.5℃,出现在7月。最大变温出现在11月和3月,其主要原因是由于11月至次年3月冷空气活动频繁;季节变化表现为夏季春季秋季冬季的气候特征。湟源地区草面温度与气温、地面温度呈极显著的正相关关系,通过了0.01的显著性检验水平。各层积雪深度下草面温度与气温、地温均呈正相关,差值的大小与天空状况有关,说明天空状况的变化,也是造成两者差值大小的原因之一。当地面被积雪覆盖时,各层均表现为地面温度草面温度气温的特征,且积雪深度越厚,草面温度、气温和地面温度越高。     

自动观测与人工观测地面温度的差异及其分析

使用我国在人工观测向自动观测转变时原基本 (准) 站的平行对比观测及2005年基准站平行观测的地面温度资料, 进行了自动站观测与人工观测地面温度资料在日、月、年不同时间尺度上的差异分析。用最大似然率检验方法检验地面温度月值的均一性, 对自动观测影响地面温度均一性的程度进行了初步研究。分析结果表明:全国自动观测地面温度日平均值比人工观测高0.54 ℃。地面温度、地面最高温度、地面最低温度年对比差值大于0.0 ℃以上的比例分别为80.3%, 58.2%, 92.2%, 绝大多数站自动观测地面温度的年平均值比人工观测值高。自动与人工观测地面温度日差值从北到南逐渐减少, 45°N以北的黑龙江及内蒙古北部、新疆大部地区是自动与人工观测地面温度日差值平均最大的地区。自动观测与人工观测地面温度的差异在日、月、年的时间尺度上均表现为冷时段比暖时段的差异大, 北方冬季差异最为明显。其主要原因是在北方冬季有积雪时, 自动观测的地面温度是雪下温度, 比原人工观测的雪上温度明显偏高, 如果无积雪影响, 两种仪器观测的差异并不明显, 差值来源于两种仪器和场地差异的共同结果。非均一性检验表明:在北方地区地面温度产生非均一性的主要原因是自动站观测的变化; 而在南方地区, 自动观测的改变对地面温度非均一性影响不大。北方有积雪时, 观测的地面温度不能表现真实的地面温度, 因此, 在使用时要特别注意。     

青藏高原地区NCEP新再分析地面通量资料的检验

利用1979—1998年地面气象站温度观测资料和1982年8月-1983年7月高原热源观测资料,检验了NCEP／DOE新再分析地面气温和地面辐射收支在青藏高原地区的偏差。比较表明,气温和地面辐射量新再分析值能反映实际年变化特征,但其温度值系统性偏低,偏低幅度随地区和季节而变化。由于其气温和地表温度偏低造成地表长波辐射和大气逆辐射系统性偏低;冬季积雪地区的地表吸收太阳辐射和净辐射新再分析值偏小;地面净长波、净短波和总的净辐射与实测的偏差比较小。分析发现,同化模式地形高度与地面气象站海拔高度的差异是造成气温新再分析与实测偏差的主要原因,冬季积雪区地表反照率新再分析值偏大是造成冬季地面净辐射偏小的因素,并加剧了冬季气温新再分析的偏差。其研究对改进气候模拟结果分析有一定的启发。     

盆地城市地气温差变化特征及模拟研究——以成都市为例

地气温差对大气边界层热力交换起着极为重要的作用,对局地气候、城市边界层结构和大气污染有着重要影响,因此有必要对城市下垫面地气温差进行相应研究。本文以典型盆地城市成都为例,利用2014年成都市地表温度、气温逐时观测资料分析了该地区地气温差的变化特征,讨论了中尺度数值模式WRF (Weather Research and Forecasting Model)对盆地城市地气温差的模拟能力。结论表明:成都市平均地气温差为2.20℃,多分布在0～2℃区间,与地表温度和气温变化不同,温差春季最大,夏、冬季次之,秋季最小;各季节温差日变化大致相似,均为中午较大,夜间在0℃左右,但极值大小不同。利用WRF对成都市典型夏季晴天地气温差进行了模拟研究,对比分析三种常用陆面过程参数化方案的模拟结果,三种方案模拟的变化趋势均与观测吻合,其中Noah方案能较好的模拟成都市地气温差的变化特征,通过参数化方案的组合方式,改进了模式对地气温差的WRF模拟能力。      

聊城市地面温度与气温的相关分析

利用聊城市1981-2000年的日平均地面温度和气温资料,分析了地气温差值的逐日、逐月变化规律,建立了以日平均气温为基础的日平均地温逐日预测模型.结果表明：全年2/3的时间地面平均温度高于气温; 年平均地气温差2.4℃,农作物生长季平均地气温差为2.9℃;地气温差6月19日最大,为6.2℃,12月19日最小,为-0.8℃;用地温预测模型估算2001-2004年作物生长季逐日地面温度, 误差多在1.7～1.8℃之间.     

近55年久治县0cm地温变化特征及成因分析

利用1963—2017年久治县气象局0cm地面温度和相关气象资料,采用气候倾向率、M—K检验法和相关分析法,分析了近55年来久治地区0cm地面温度的变化趋势以及与气温、日照时数、降水量、总云量和低云量的相关关系。结果表明:55年来久治地区的地面温度以0.626℃/10a的速率增温,四季地温也呈上升趋势,其中冬季升温极为显著,秋季次之;月变化同年、季变化一致,均呈升温趋势,2月增温最快,5月增温最慢;地面平均最高温度以-2.898℃/10a的速率降温,四季中也呈降温趋势,春季降温最明显,秋季降温最弱,月变化同年、季变化趋势一致也呈降低趋势,9月降温最快,8月降温最慢;地面平均最低温度以2.885℃/10a的速率上升,四季和月变化同年变化一致,冬季升温明显,3月升温最快,8月升温最慢。地气温差在年、四季和月中的变化一致,都呈上升趋势,冬季和3月增加明显。通过M—K检验发现,地面温度于1998年发生了突变,地面平均最高温度于1973年发生由高到低的突变,地面平均最低温度于1994年发生突变,地气温差于2003年发生突变。相关分析发现气温和低云量是影响地面温度升高的主要因子,日照时数、降水量、与地面温度呈负相关关系,总云量与地面温度呈弱的正相关。     

1970—2021年粤北和珠三角地区地气温差对比分析

利用1970—2021年粤北和珠三角地区30个气象站的逐日地面温度和气温资料,分析了地气温差(地面温度-气温)空间分布、季节变化及气候变化背景下的年际变化趋势。(1)近50年来粤北和珠三角年平均地气温差介于1.97～3.21℃之间,总体呈现北高南低的纬向型分布格局。(2)夏季地气温差最大为3.25℃,冬季最小为1.71℃;其中冬季珠三角地气温差比粤北大,夏季则相反。(3)珠三角的东莞在冬、夏两季均为下降趋势最明显的城市,降速为0.35℃/(10 a)和0.66℃/(10 a);上升最明显位于珠三角的增城和粤北的仁化分别为0.30℃/(10 a)和0.32℃/(10 a)。(4)近50年粤北和珠三角年平均地气温差呈不显著的下降趋势,降速为0.061℃/(10 a);其中粤北呈上升趋势,升速为0.3℃/(10 a);珠三角则呈下降趋势,降速为0.16℃/(10 a);两者变化趋势呈南北反相分布态势。(5)粤北地气温差月变化呈单峰型结构,珠三角则呈双峰型结构;两地地气温差最小值在汛期前的3月,粤北峰值在7月,珠三角峰值在7月和10月。此外,珠三角年平均气温及夏季地气温差均在1992年发生突变...     

基于不同雪深的地面温度、雪（草）面温度与气温的关系

以新疆塔城基准站自动气象站2006年11月—2010年3月积雪深度≥0cm的451天为样本,对0cm地面温度、雪面（草面）温度、气温及云量、日照时数、雪深进行统计分析,找出不同积雪深度下地面温度、雪（草）面温度与气温的关系,结果显示：雪（草）面温度在积雪期,变化趋势与气温一致,受云量及日照时数影响明显,平均雪温低于平均气温;地温随雪深变化有20cm和50cm两个分界点,雪深≤20cm时,地温受雪深、气温影响较大,变化趋势与气温基本一致,地温高于气温,雪层较薄时,受云量和日照影响较明显。雪深超过20cm时,地温变幅趋向定值,地温变化仅受长时间温度变化影响,且不低于-5℃;雪深超过50cm时,地温趋于定值（-1℃）。     

不同积雪深度下地面温度与雪面温度的相关

基于新疆昌吉州5个国家气象站2008—2010年积雪深度大于等于0 cm的实测地面温度与雪面温度,对0 cm地面温度（含最高、最低）、雪面温度（含最高、最低）及云量、日照时数、雪深进行统计分析,找出不同积雪深度下地面温度与雪面温度的关系,并以阜康市天池气象站2011年所有积雪日数据对关系模型作检验。结果显示：地面温度与雪面温度的关系有3个雪深分层：5 cm以下、6~40 cm和40 cm以上,积雪深度为0~5 cm时,地面温度与雪面温度差值很小,受雪深及天气条件影响明显,雪深6~40 cm,主要受雪深影响,雪深超过40 cm,地面温度趋于定值。     

藏北高原地表温度对气候变化响应的初步分析

地表温度是地一气相互作用过程中的一个重要参数。利用藏北高原地区那曲高寒气候环境观测研究站地面观测资料,对2001-2012年藏北高原地表温度的年际变化和年内变化规律及其对气候变化的响应特征进行了分析。结果表明,近12年藏北高原地表温度呈缓慢上升趋势,其中冬季上升最快;地气温差在春季最大,且下垫面状况会影响地气温差的大小。地表温度年内变化和日变化特征明显,且气温的变化相对于地表温度存在一定时间的滞后响应。利用气温、风速、土壤湿度分别与地表温度建立关系模型,得出地表温度拟合值与实测值的误差在0~2.0℃之间波动,这表明地表温度对气温、风速、土壤湿度的变化响应明显,其中,对气温变化全年响应明显,冬、春季对风速响应明显,夏季对土壤湿度的响应特征突出。     

中国北部积雪区冬季地表温度和2m气温再分析数据评估

利用2011-2016年冬季中国东北内蒙古及北疆地区251个站点逐日0 cm地表温度和2 m气温数据,对ERA5、MERRA2、JRA55、CRA-interim和CFSR五套再分析数据的地表温度和气温进行评估,并使用MOD10C1对有无积雪覆盖时地表温度的偏差进行了分析。结果表明,再分析气温的精度较高,各再分析气温的整体偏差分布在-1～1℃,北疆地区适用性稍差;再分析地表温度精度明显降低,除ERA5整体偏差为-0. 34℃外,再分析地表温度表现为明显低估;再分析地表温度的偏差与土地利用类型有关,林地地区的地表温度冷偏差最大,草地地区偏差最小;再分析地表温度在有雪时低估更为严重,林地和耕地地区表现明显;相对于地表温度偏差本身,积雪的影响不大,陆面模式对于积雪区冬季林地地区的模拟亟待提高。     

成都东北部地区太阳辐射特征分析

该文利用2018年1月—12月成都东北部地区的太阳辐射观测资料,分析了辐射能量的收支状况和特征。结果表明:成都东北部地区各辐射分量(除净长波辐射)均是夏季最强,冬季最弱,最大值出现在8月。净长波辐射春季最强,秋季最弱,与空气相对湿度、气温日较差分别成负相关、正相关。净全辐射白天为正值,晚上为负值。成都东北部地区全年有10.7%的太阳短波辐射被地表反射,接收的太阳短波辐射有29.36%被地表以长波辐射的方式释放到大气,对地气系统能量收支的贡献为61.18%。     

谨防积雪时地温观测失真

地面温度测定的是地表与空气交界面的温度,冬季有积雪时测定的是雪面与空气交界面的温度.在观测工作中,发现冬季地温场有积雪时,14时观测地温有时会出现0 cm温度表读数与地面最高温度表读数差值较大的现象.经反复观测,发现是由于地面温度表经过太阳直射,感应部分的积雪融化,与地面脱离,造成0 cm温度表与地面最高温度表读数均迅速上升.观测前30分钟巡视仪器时,因发现温度表下陷雪内,便重新埋放,使0 cm温度表感应部分与雪面重新接触,温度迅速下降,而地面最高温度表则不会下降,这就造成了上述情况.     

谨防积雪时地温观测失真

地面温度测定的是地表与空气交界面的温度，冬季有积雪时测定的是雪面与空气交界面的温度。在观测工作中，发现冬季地温场有积雪时，１４时观测地温有时会出现０ｃｍ温度表读数与地面最高温度表读数差值较大的现象。经反复观测，发现是由于地面温度表经过太阳直射，感应部分的积雪融化，与地面脱离，造成０ ｃｍ温度表与地面最高温度表读数均迅速上升。观测前３０分钟巡视仪器时，因发现温度表下陷雪内，便重新埋放，使０ｃｍ温度表感应部分与雪面重新接触，温度迅速下降，而地面最高温度表则不会下降，这就造成了上述情况。 建议在冬季有积…     

青海省甘德两次降雪过程的微气象特征分析

利用青海省甘德两次降雪过程的微气象观测数据,探讨了两场降雪过程雪深、雪密度、雪中含冰量、雪中含水量和雪面温度的变化情况,分析了地表反照率与雪密度、雪中含冰量及雪中含水量的关系,结合降雪过程近地面温、湿、风廓线特征分析了积雪对近地面温、湿、风梯度的影响。结果表明:积雪覆盖会导致地表反照率显著增加,降雪过后正午时地表反照率可高达0.8～0.9。随着积雪的消融,地表反照率逐渐减小;积雪反照率与雪密度和雪中含冰量呈正相关,与雪中含水量呈负相关;地表积雪覆盖会导致近地面温度梯度绝对值减小,相对湿度梯度绝对值在凌晨减小、午后增大,地表积雪覆盖对近地面风速梯度变化并无特定的影响。     

积雪判断的一点看法

积雪的定义是雪覆盖地面达到气象站四周能见面积一半以上。由于本站四周能见面积冬季大部分地表被冬小麦所覆盖，因而给观测员判断是否有积雪增加了难度。常常会出现这种情况：一方面雪下得较大，气温、地温也不高(不满足随下随化的条件)；另一方面从气象站向四周望去仍绿油油一片。走近大田观测麦根部垄畦问已存在积雪。这种上青下白或远看青近看白的现象，在积雪开始融化时也会出现(麦梢积雪先融化露青，麦根部融化完要滞后数天)。这种情况如果判定无积雪，显然与事实不符。     

基于加密观测的一次极端雨雪过程积雪特征分析

利用降水现象仪、地面自动站、人工加密积雪深度逐时观测资料及NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,对山东2020年1月5-7日罕见雨雪过程的积雪特征及温度影响机制进行了分析。结果表明:(1)降水量突破同期历史极值导致此次雨雪过程成为极端天气事件,地面影响系统为江淮气旋,冷平流较弱,积雪深度是预报难点。(2)整个过程全省各站的平均降雪含水比为0.46 cm·mm~(-1),低于过去20年间的江淮气旋暴雪过程。(3)积雪深度与高空温度、相对湿度和垂直速度的配置有关,在最大上升运动与90%以上相对湿度的叠置层次内,如果环境温度有利于树枝状冰晶增长则积雪深度和降雪含水比大,而环境温度适合空心柱状冰晶增长的则积雪深度小;云下温度高于0℃使得积雪深度减小。(4)积雪深度与近地面温度的关系表现为:气温低于0.5℃可形成有量积雪;0 cm地温对积雪的影响表现在积雪产生之前,降至0.4℃以下可形成有量积雪;雪面温度在产生积雪前后的2 h内维持在0℃左右,其他时段变化与气温类似。(5)降雪含水比基本上随着气温的升高而减小,在0.5 cm·mm~(-1)以上时一般降雪期间气温低于0.4℃。该个例揭示了积雪深度和降雪含水比的预报需要综合考虑高低空气象条件。