改进的CLDAS降水驱动对中国区域积雪模拟的影响评估

积雪因为其特定的属性在气候变化和水文循环中扮演着重要角色,在大气和陆面之间起到了调节能量和水交换的显著作用,而陆面驱动数据的质量直接决定着模式对积雪的模拟效果。本文采用CLDAS(CMA Land Data Assimilation System)和改进后的降水驱动(CLDAS-Prcp)分别驱动Noah3.6陆面模式对积雪变量进行模拟,并对中国主要的积雪区东北区域、新疆区域、青藏高原区域的积雪覆盖率、雪深、雪水当量的模拟效果进行了评估。结果表明,CLDAS-Prcp改善了原有驱动在冬季由于低估降水所造成的模拟积雪量偏少的情况;东北区域模拟结果与观测的时间变率最为一致,积雪覆盖率、雪深、雪水当量的相关系数分别为0.42,0.78,0.93;而雪水当量的改进效果最明显,均方根误差和偏差分别减小了54.8%和83.1%,相关系数提高了0.47;同时,CLDAS-Prcp不仅能反映积雪变量的年际变率,而且能够较准确地反映出强度较大的突发降雪事件。     

中国冬季多种积雪参数的时空特征及差异性

利用1979~2006年冬季中国站点最大雪深和站点雪日、卫星遥感雪深、积雪覆盖率和雪水当量5种积雪资料,从多角度深入细致地分析了我国冬季积雪的时空变化特征。结果表明:5种积雪资料的经验正交分解第一模态都表现为中国南、北方反位相的特征,即当新疆和东北三省-内蒙古地区积雪偏多(少)时,青藏高原和南方地区积雪偏少(多)。新疆和东北三省-内蒙古地区的雪深、积雪覆盖率和雪日随时间有逐渐增多的趋势,而其中边缘山区的雪水当量表现出减少的趋势,青藏高原地区的积雪表现出与其完全相反的特征。南方地区站点最大雪深和雪日表现出随时间减少的趋势,卫星遥感难以监测到该区积雪。相比较而言,卫星遥感资料比较适合高原和山区缺少气象站的地区及北半球更大区域积雪的研究,而站点资料更适用于中国中东部和平原地区积雪的区域研究。雪深、雪日、积雪覆盖率和雪水当量这些多样性积雪参数存在一定的差异性,因此5种积雪资料结合使用才能得到更准确的结论。     

基于IAP AGCM4的欧亚大陆春季雪水当量可预报性评估

欧亚大陆积雪是重要的气候预测因子,评估其在气候模式中的预测潜力可为季节气候预测和模式发展提供重要参考。本文利用IAP AGCM4的多年集合后报结果,分析了欧亚大陆春季雪水当量的可预报性。结果表明该模式对提前1月后报的欧亚大陆春季雪水当量的空间分布,主要模态及变化趋势具有较好的可预报能力。此外模式对欧亚中高纬积雪的年际异常也具有较高的预报技巧,特别是高纬度区域。可预报性来源分析则表明,大气初始异常对欧亚中高纬积雪可预报性的影响与海温异常相比显得更为重要。     

Characteristics,and similarities and differences of climate change in major high mountains in the world-comprehensive interpretation of IPCC AR6 WGI report and SROCC北大核心CSCD

IPCC SROCC和AR6对高山区气候变化的评估表明,近期全球山地增暖速率提高,1980年代以来亚洲高山区增暖速率明显高于全球平均和其他高山区同期水平。各山地增暖普遍具有海拔依赖性,但机制复杂且区域差异大,除落基山脉未来气温增幅随海拔降低外,其余山地均随海拔有不同程度的升高。全球山地年降水在过去几十年没有明显趋势;预计未来北半球许多山地年降水将增加5%~20%,但极端降水变化的区域和季节差异较大,其中青藏高原喜马拉雅山脉极端降水频次和强度都将增大。山地年最大雪水当量的减少在固-液态降水转化的海拔高度带更强,未来山地降雪和积雪变化不仅与排放情景有关,而且与海拔高度密切相关。2010—2019年全球山地冰川物质亏损较有观测记录以来的任何一个10年都多,亚洲高山区虽然冰川物质亏损速率较小,但每年亏损的冰量在全球四大高山区中仅次于安第斯山脉南段。预计山地冰川将持续退缩数十年或数百年,未来亚洲高山区冰川退缩对海平面上升的贡献将居全球四大高山区之首。山地多年冻土温度升高、厚度减薄,预计未来多年冻土将加速退化,即使在低温室气体排放情景下,21世纪末青藏高原多年冻土面积预计也将减少13.4%~27.7%。从评估的完整性和信度水平来看,山地观测和研究仍存在巨大差距。     

Seasonal evolution of the dominant modes of the Eurasian snowpack and atmospheric circulation from autumn to the subsequent spring and the associated surface heat budget

本文研究了欧亚大陆地区雪水当量、积雪覆盖率以及500 hPa位势高度的主模态从秋季到次年春季的演变情况。结果表明,欧亚大陆地区的积雪与大气环流主模态从秋季至次年春季呈稳定而显著的相关关系。欧亚地区雪水当量和大气环流主模态的季节演变表现出了良好的连贯性,而积雪覆盖率的主模态则在秋-冬过渡时期表现出了较差的连贯性。在相应的表面热量收支方面,由近表面风驱动的热平流是影响表面热量收支的重要因素,在冬季尤为显著。此外,由积雪引起的短波辐射异常在春季扮演了同样重要甚至更加重要的角色。     

基于IAP AGCM4的欧亚大陆春季雪水当量可预报性评估（英文）

欧亚大陆积雪是重要的气候预测因子,评估其在气候模式中的预测潜力可为季节气候预测和模式发展提供重要参考。本文利用IAP AGCM4的多年集合后报结果,分析了欧亚大陆春季雪水当量的可预报性。结果表明该模式对提前1月后报的欧亚大陆春季雪水当量的空间分布,主要模态及变化趋势具有较好的可预报能力。此外模式对欧亚中高纬积雪的年际异常也具有较高的预报技巧,特别是高纬度区域。可预报性来源分析则表明,大气初始异常对欧亚中高纬积雪可预报性的影响与海温异常相比显得更为重要。     

利用SSM/I数据判识我国及周边地区雪盖

积雪参数是气候学和水文学研究中所需的重要物理量, 确保积雪参数测定的准确性与及时性对于气候学研究、水文应用以及防灾减灾都非常重要。利用微波数据可获取有云存在时的积雪覆盖图, 遥感雪深和雪水当量信息。采用微波数据判识雪盖并得到积雪状态 (干、湿) 信息, 不仅可以弥补利用光学遥感数据判识雪盖的不足之处, 而且也是利用微波数据反演雪深和雪水当量参数必需的先期工作。该文介绍利用SSM/I的多频双极化微波数据开展我国及周边地区积雪判识方法研究的结果。分析国外全球判识方法的雪盖判识结果指出, 国外算法易在青藏高原等地区将冻土误判为积雪, 造成雪盖面积的偏高估计。研究给出了在我国及周边地区 (17°~57°N, 65°~145°E) 利用SSM/I数据判识积雪的改进方法, 在完成积雪判识的同时还给出了雪深和积雪状态的定性信息, 与已有全球雪盖判识方法相比有较大改进, 大大减小了青藏高原等地区冻土对积雪判识的影响。     

CCM3模式中LSM积雪方案的改进研究(Ⅰ):修改方案介绍及其单点试验

为了改进美国NCARCCM3全球模式中LSM陆面模型中的积雪方案的模拟效果,在Sun等[1]SAST积雪模型的基础上,作了部分修改后,加进CCM3模式LSM模型中.该方案根据格点区域平均积雪深度的不同,把地面雪盖划分为1到3层不等,能在积雪表层和中间层更好地描述温度的日变化和季节变化;较详细地考虑了雪的热传导、太阳辐射的穿透吸收、雪的融化、液态水的储存、渗透和再冻结等积雪内部的主要物理过程;根据Nimbus-7卫星实测雪深资料修改了积雪覆盖度和雪面反照率的计算方案.利用前苏联6个台站1978-1983年的实测积雪资料和大气强迫数据,进行了单点模拟试验,结果表明,新的积雪参数化方案能够较好地再现积雪深度和雪水当量的逐日和季节变化特征,部分提高了积雪参数化方案对积雪的模拟能力.     

CCM3模式中LSM积雪方案的改进研究（I）：修改方案介绍及其单点试验

为了改进美国NCAR CCM3全球模式中LSM陆面模型中的积雪方案的模拟效果，在Sun等SAST积雪模型的基础上，作了部分修改后，加进CCM3模式LSM模型中。该方案根据格点区域平均积雪深度的不同，把地面雪盖划分为1到3层不等，能在积雪表层和中间层更好地描述温度的日变化和季节变化；较详细地考虑了雪的热传导、太阳辐射的穿透吸收、雪的融化、液态水的储存、渗透和再冻结等积雪内部的主要物理过程；根据Nimbus-7卫星实测雪深资料修改了积雪覆盖度和雪面反照率的计算方案。利用前苏联6个台站1978—1983年的实测积雪资料和大气强迫数据，进行了单点模拟试验，结果表明，新的积雪参数化方案能够较好地再现积雪深度和雪水当量的逐日和季节变化特征，部分提高了积雪参数化方案对积雪的模拟能力。     

MODIS积雪遥感监测系统的研制

利用MODIS高光谱、多波段资料和气象台站观测资料，以逐步判别与Bayes判别等数学统计的方法结合不同目标物的光谱特性，同时考虑下垫面条件和季节等对积雪深度分布的影响，建立MODIS积雪深度回归模型；以面向对象的编程技术，采用Microsoft Visual C＋＋．NET软件开发工具，通过“类”概念的设计方法，建立MODIS积雪遥感监测业务系统，计算出积雪面积、覆盖度、各层雪深、雪水当量等多个反映测区积雪总量的物理参数，制作出各类积雪产品。该系统投入业务试运行后，系统运行稳定可靠并在2006年度冬季北疆地区雪灾监测服务和2006年新疆春季洪涝灾害决策服务中发挥了重大作用。     

高原牧区雪灾的数值模拟

使用中科院的LASGη模式对1991年4月16-23日的高原牧区雪灾过程进行了降水模拟和成因分析,揭示了造成这次雪灾天气的主要原因,首次证实了该模式对雪灾天气有一定的预报能力.     

高原牧区雪灾的数值模拟

使用中科院的ＬＡＳＧη模式对１９９１年４月１６－２３日的高原牧区雪灾过程进行了降水模拟和成因分析,揭示了造成这次雪灾天气的主要原因,首次证实了该模式对雪灾天气有一定的预报能力。     

准噶尔盆地西南缘霜冻灾害的特征分析

兵团农七师春、秋季气温变化很不稳定,秋霜冻往往过早来临,春霜冻也常常结束较晚,致使历年均有不同程度的霜冻害发生。本文利用该区域霜冻灾害的特征资料进行分析,并提出防御霜冻的措施。     

2004年黔西南州"6.4"暴雨中尺度形成条件分析

对造成黔西南州暴雨的主要天气系统、物理量场资料、卫星云图和雷达回波强度进行了初步分析,并着重讨论了各种因素相互影响的作用,为此次暴雨预报提供了一些有意义的参考。     

An analysis on the physical process of the influence of AO on ENSO

The influence of the spring AO on ENSO has been demonstrated in several recent studies. This analysis further explores the physical process of the influence of AO on ENSO using the NCEP/NCAR reanalysis data over the period 1958–2010. We focus on the formation of the westerly wind burst in the tropical western Pacific, and examine the evolution and formation of the atmospheric circulation, atmospheric heating, and SST anomalies in association with the spring AO variability. The spring AO variability is found to be independent from the East Asian winter monsoon activity. The spring AO associated circulation anomalies are supported by the interaction between synoptic-scale eddies and the mean-flow and its associated vorticity transportation. Surface wind changes may affect surface heat fluxes and the oceanic heat transport, resulting in the SST change. The AO associated warming in the equatorial SSTs results primarily from the ocean heat transport in the face of net surface heat flux damping. The tropical SST warming is accompanied by anomalous atmospheric heating in the subtropical north and south Pacific, which sustains the anomalous westerly wind in the equatorial western Pacific through a Gill-like atmospheric response from spring to summer. The anomalous westerly excites an eastward propagating and downwelling equatorial Kelvin wave, leading to SST warming in the tropical central-eastern Pacific in summer-fall. The tropical SST, atmospheric heating, and atmospheric circulation anomalies sustain and develop through the Bjerknes feedback mechanism, which eventually result in an El Niño-like warming in the tropical eastern Pacific in winter.     

地形影响沙尘传输的观测和模拟研究

文中基于观测资料和数值模拟方法,研究了东亚地形对中国沙尘传输的影响,结果表明:东亚地区沙尘天气多发区主要位于中国南疆盆地和内蒙古西部及蒙古南部.南疆盆地沙尘天气集中在盆地南缘;而蒙古、内蒙古西部沙尘天气主要出现在沙漠腹地.青藏高原东北侧到黄土高原中部是沙尘天气次多发区.蒙古、内蒙古西部沙漠腹地多发区的形成不仅由于这里提供了丰富的沙源,同时也具备了沙尘暴迅速增强的条件:阿尔泰-萨彦岭南侧的峡谷地形强迫形成峡谷急流,明显增强了该区域地面风速;萨彦龄山地南坡携带大量沙尘的向南下坡气流遇到东-西向的峡谷气流时受到阻挡形成聚集;同时,这一地区起伏的地表产生的地形波加强了地面起沙.这种大量沙尘在大气中聚集之后再进行传输的特征可以视为在大气中形成了沙尘"中继站".导致沙尘进一步向东输送的地形因素是阿尔泰-萨彦岭山地南侧的峡谷地形,而萨彦岭山地南坡的下坡气流和青藏高原东北侧的地形强迫绕流是导致沙尘向南输送的原因.由于青藏高原地形绕流的强大以及冷锋过程的相对频繁使得沙尘的向南输送更为强盛,这也是青藏高原东北侧沙尘天气多发区的形成原因.