四川温江有无雨日的边界层特征对比分析

基于2016年6月21日—7月31日温江站边界层塔和加密探空观测获取的资料,对比分析了该站有雨日和无雨日的边界层大气特征,得到以下结论:(1)温江站7月的降水量较多,降水时段以凌晨2—6时居多,呈现典型的"夜雨"特征。(2)探空观测资料揭示:无雨日白天边界层呈现典型的混合边界层特征。有雨日边界层大气温度总是小于无雨日,在极大值出现的午后时段二者的差值最大,云作用使得无雨日的底层逆温现象在有雨日呈现为近似恒温现象。有雨日近地层大气比湿日变化幅度低于无雨日,其日变化主要受湍流运动和辐合输送的影响。温江站边界层低层大气的风速总体较小,有雨日的风速明显大于无雨日,且风向更有利于产生降水。(3)边界层塔观测显示:有雨日太阳短波辐射以及各个地表通量的极大值仅为无雨日的2/3左右。白天,有雨日的温度低于无雨日,日变化幅度比无雨日低3℃左右;夜间二者都呈现显著的逆温现象。有雨日白天湿度高于无雨日,夜间则低于无雨日,有雨日湿度日变化幅度比无雨日少2 g/kg;白天,有雨日风速日变幅也略小于无雨日,除了午后时段,有雨日在凌晨2时还出现另外一个风速极大值;有雨日的气压值总是略高于无雨日,白天的气压差值比夜间大。白天,有雨日各个地面观测量的极值出现时间总是比无雨日滞后1 h左右。     

温江站夏季大气边界层垂直结构特征

利用温江观测站边界层塔和探空获取的观测资料,从地表物理量的日变化、边界层的垂直结构及逐日变化这些方面分析该站夏季边界层特征,得到以下结论:(1)地表各物理量都具有明显的日变化特征,呈现一峰一谷的演变状态,其中地表热通量、动量通量、气温以及风速的峰值皆出现在午后,谷值出现在凌晨,湿度与气温日变化是反位相的。(2)近地层低层大气气温在早晚时段,随高度的增加而上升,呈逆温状态;午间时段随高度的增加而下降。9 m以下大气在午后的比湿梯度最大。风速值随着高度的增高而增大,风切变随着高度的增高而减小。(3)探空观测的边界层垂直结构显示:夏季温江站早晚边界层大气层结稳定,而午后表现为典型的混合边界层特征。大气温/湿度差异随高度增长而降低,各个时次温/湿度的差异都主要集中边界层低层,越靠近地面大气温/湿度差异越突出。8:00的温度最低,14:00最高。14:00的大气比湿最小,2:00和20:00较大。近地层风速随高度增长较快,在离地2~300 m左右高度达到一个极值,4个时次的风速差异不大。(4)地表温度、短波辐射、感热通量对边界层的高度和降水都有一定的影响。     

基于加密探空资料对不同海拔高度台站边界层大气的对比分析

本文利用中国气象局成都高原气象研究所西南涡加密观测试验获取的探空资料及地面台站资料,对比分析了高原东侧的四川省境内不同海拔高度台站的边界层特征,结果表明:高海拔地区地表大气受陆面的影响更为剧烈,日变化幅度更大,且极值出现时间更早。温度/比湿/风速的差异都主要体现在低层边界层大气中,越靠近地面,差异越显著。其中,温度递减率在02:00（北京时,下同）最小,14:00最大,高海拔测站受陆面影响的大气层厚度比低海拔测站大,低海拔测站在近地层300 m以下大气中存在明显的逆温现象。14:00近地层大气的比湿最小,午夜02:00近地层大气的比湿最大,高海拔地区低层大气的平均比湿递减率小于低海拔地区。高海拔地区风速日变化幅度大,4个时次的风速廓线形态差异也大;低海拔地区风速变化幅度小,4个时次的风速廓线形态也比较一致。高海拔台站地表大气的日变化幅度大,极值出现时间略早。     

青藏高原东部与成都平原大气边界层对比分析Ⅰ——近地层微气象学特征

简要介绍了中国气象局成都高原气象研究所设立在青藏高原东侧和成都平原的两个大气边界层观测站：理塘站和温江站,并利用2007年2～4月两站获得的近地层气象要素观测资料,对这两个地区风速、气温和湿度日变化特征及廓线规律,土壤温湿变化特征,以及辐射情况进行了分析和对比,得到了如下一些有意义的结果：（1）两站风温湿均表现出明显的日变化特征。理塘站风速极大值和极小值出现时间均比温江站晚2小时。理塘站温度梯度值日变化较一致而温江站早晚温度梯度值要大于白天。两站湿度梯度值都是白天较小早晚较大。（2）两站风速廓线规律相似,基本满足对数律关系。理塘站在18：00～6：00,温江站在18：00～8：00均有逆温现象出现,相邻两层高度最大温度差分别达到0．54℃和1．02℃。理塘站8：00～18：00在8m和24m高度,温江站10：00～14：00在9．05m和18．25m高度上能观测到逆湿现象,相邻两层高度最大比湿差分别为0．1g／kg和0．04g／kg。（3）理塘站浅层（0cm和5cm）土壤温度表现出明显的日变化特征,而10cm以下土壤温度日变化幅度很小。温江站4cm,10cm和20cm土壤温度都表现出明显的日变化特征,较之理塘站影响的深度更深。理塘站土壤温度的垂直变化程度要小于温江站。两站各层土壤湿度均无明显日变化特征。（4）温江站向下长波辐射通量日变化不大,其他各个辐射量日变化都很明显。理塘站向下总辐射和反射辐射明显强于温江站。     

基于数值模拟与加密观测的青藏高原东侧地区大气要素对比分析

本文将高原东坡及其下游盆地区域加密探空观测的低层大气物理要素场与WRF模式结果进行对比分析,得到如下结论:1)川西高海拔地区,模式格点与站点海拔差异非常大,模式地形普遍偏高,最大差值超过上千米。低海拔地区,模式格点与站点海拔比较接近。2)在高海拔地区,差异主要体现在近地层大气中;00时的比湿差异最小;06时的比湿差异最为显著,模拟的低层大气的比湿比探空观测值大。06时模拟的温度高于探空观测,其它12、18、00时3个时次则略低于探空观测。除了初始场,模拟的低层大气的水平风速普遍比探空观测的值大。3)在低海拔地区,模式初始场给出的低层大气比湿、温度与探空观测差异较小;06、12、18时,模拟的大气比湿通常比探空观测偏湿,温度也显著偏高,4个时次中,正午时分低层大气的温湿偏差最显著。同一时次,积分时长越短模拟的风速越小,低层大气中常常存在一个风速的大值区。4)模式比较稳定,没有随着模拟时长的增加,误差明显增长。模拟的低层大气比湿、温度、水平风速逐日波动形态与观测基本一致。     

加密探空观测的九龙站低层大气特征分析

本文基于多年连续观测所得的九龙站加密探空资料,通过对比分析,认识到该站的边界层大气在夏季呈现以下特征:大气温度/湿度随高度增长而降低,不同时次温度/湿度的差异主要集中在中低层大气中,越靠近地面大气温度/湿度差异越突出。从不同时次的表现来看,08时的温度最低,14时温度值最高。08时和14时大气的比湿较小,02时和20时的大气比湿较大。位温则是随高度增长,最大差异出现在3320m以下大气层中,14时和20时位温廓线存在明显的绝热及超绝热现象,该2个时次大气边界层表现为明显的混合边界层特征,低层大气层结为静力不稳定。而08时和02时的大气廓线则呈现稳定边界层特征。四个时次风速廓线都是次地转的,边界层内某一高度皆有一个风速极大值出现,20时边界层内风速极大值最大。地表物理量逐日演变情况为:08时温度最低,其次是02时,然后是20时,最高温度出现在14时,这个时次的变动幅度也最为显著。14时、08时比湿均值最小,20时、02时平均比湿较大,20时变幅最大。最低气压出现在20时,其次是14时,然后是08时,最高气压出现在02时,20时变幅最大。02时地面风速最小,其次是08时,再次为20时,14时风速最大,变动幅度最大。      

藏北那曲地区大气边界层特征分析

利用“全球协调加强观测计划(CEOP)亚澳季风之青藏高原试验”(CAMP／Tibet)2002年8月预试验期间(PLOP)藏北高原观测站(BJ站和安尼站)的无线电探空仪的探空资料,分析了藏北那曲地区的大气边界层位温、比湿、风速的日变化特征及稳定边界层和对流边界层特征。结果表明,藏北那曲地区边界层日变化大,对流混合层高度最高可达1800m,下雨天形成对流边界层的时间晚于阴天和晴天的时间。     

珠峰地区雨季对流层大气的特征分析

利用2007年7月中国科学院珠穆朗玛峰综合观测站的边界层塔、无线电探空和风温廓线仪观测资料,分析了珠穆朗玛峰地区雨季低层大气风温湿等特征.珠峰地区雨季近地层风速、风向、温度等有明显的日变化.近地层风的日变化有两个很明显的阶段,00:00～14:30受谷风的影响而刮偏北风,14:30～24:00受冰川风的影响以偏南风为主.白天的冰川风比夜间的谷风要强些.中午13:30在600m以下存在强水平风速垂直切变,这可能是珠峰地区发生降雨的重要原因之一.低空急流在夏季比较常见.对流层平均降温率为0.685K/100m.低层大气的相对湿度一般有两个峰值高度,最大值在4000m以下,第二峰值高度不固定,到16000m以后相对湿度超不过10%.各层大气的风速风向差别较大.     

夏季长三角城市群热岛效应及其对大气边界层结构影响的数值模拟

利用WRF/Noah/UCM模拟系统对长三角地区城市群进行了2003—2007年共5个夏季的高分辨率数值模拟,研究了夏季长三角城市群热岛效应及其对大气边界层影响。开展了2组平行的积分试验,控制试验为MODIS遥感资料给出的地表特征分布,敏感性试验将长三角地区的城市表面改为农田类型,其他与控制试验完全相同。两组试验的对比分析表明城市群热岛存在明显的日变化特征,热岛效应白天向上发展较高,夜间地表热岛强度明显增强。城市热岛导致午后城市上空产生强烈的局地上升气流,从而使得低层大气以补偿流的形式向城市辐合,然而在夜间上升运动很微弱。伴随这种热力状况的日变化,大气边界层高度也存在明显的日变化,白天增高,夜间降低。同时,白天城市边界层内风速明显减小,夜间地面风速减小加剧,但夜间边界层顶风速却有所增强。另外,城市化还会导致“城市干岛”现象,且其白天强度大于夜间。     

青藏高原纳木错湖区大气边界层结构分析

利用2007年8月8~19日期间系留气球低探空和GPS无线电探空资料,分析了纳木错湖区大气边界层高度、风、温、湿等要素的垂直结构。结果表明:纳木错湖的冷湖效应推迟了边界层湍流混合及对流边界层出现的时间,边界层高度日变化非常明显,对流边界层高度最高可达1750 m;在晴天条件下,边界层内湖陆风日变化非常明显,湖陆风控制范围常超过边界层高度,可达对流层中部;边界层内比湿变化呈V型变化,白天减小,夜间增大,早晨08:00出现峰值。     

多种再分析地面气温资料在江西省的适用性

为评估不同再分析地面气温资料的适用性和模拟精度，采用双线性内插法将JRA55、ERA Interim、ERA5和MERRA2等再分析地面气温资料降尺度至气象观测站，评估其对实测气温的平均态（平均偏差、均方根误差、相关性分析）、趋势态（年际趋势）和极端态（高温日数、低温日数）的再现能力。通过在江西省的对比分析，结果表明：①利用邻近格点气温和高度值计算的逐时气温垂直递减率具有合理的波动范围以及季节性周期，适用于复杂地形下逐时再分析资料的内插订正；②订正后JRA55地面气温资料的均方根误差最小，MERRA2其次，ERA Interim和ERA5最大；③从气温年际变化趋势来看，JRA55、ERA Interim和ERA5增温速率与实测值较为一致，且JRA55对增温中心的刻画更优；④4种再分析资料均能再现高、低温日数的年际波动，但JRA55在量级上描述最优。综上，再分析地面气温资料的适用性JRA55＞ERA Interim＞ERA5＞MERRA2，JRA55再分析资料能较好地再现气温实际观测资料。     

1951—2015年乌鲁木齐市升温过程频数及强度气候特征

利用乌鲁木齐市气象站1951年1月1日至2015年12月31日的逐日气温资料,以日最高气温及其升温幅度为指标,整理出乌鲁木齐市近65年升温过程数据库,将升温过程分为Ⅰ级(弱)、Ⅱ级(中等强度)、Ⅲ级(较强)、Ⅳ级(强)以及Ⅴ级(极强)5个等级,分析了乌鲁木齐市各级升温过程发生频数、持续日数、过程不同时段升温幅度、过程最高气温、过程最高气温距平偏高幅度等要素气候特征。结果如下：(1)1951—2015年,乌鲁木齐市出现升温过程5677次,平均每年87.3次,其中Ⅰ级(弱)升温过程占67.8 %。升温过程发生频数的季节分布较均匀,但在春季相对较多。近65年来,年平均升温过程发生频数在7个年代际中差异不大,没有明显的线性变化趋势。(2)1951—2015年,乌鲁木齐市5677次升温过程的平均持续日数为2.14?d,其中持续1 d的过程占43.0 %。随升温过程等级由Ⅰ级到Ⅴ级提高,过程持续日数最高出现频率也从1?d过渡到3?d。升温过程持续日数在春季4、5月份最长。(3)1951—2015年,乌鲁木齐市过程升温幅度平均为5.76℃,在春季最大、秋季最小。Ⅳ级(强)以及Ⅴ级(极强)的过程升温幅度最大的月份分别是5月和3月。65年来,乌鲁木齐市升温过程的最大24h、48h和72h升温幅度平均值分别为3.72℃、6.12℃和8.23℃,最大24 h升温幅度在冬季最大、夏季最小,最大48 h和72 h升温幅度都是在春季最大、秋季最小。(4)1951—2015年,乌鲁木齐市升温过程的最高气温平均值为14.52℃,在夏季7、8月最高,在冬季各月最低,带有显著的季节背景特征。过程最大日气温距平的平均值为2.93℃。Ⅳ级(强)和Ⅴ级(极强)升温过程的日气温距平偏高幅度最大月份分别出现在1月(11.73℃)和12月(19.10℃)。     

1969—2018年金华市舒适度和冷/热日特征分析

利用1969—2018年气象观测资料对金华市年、季尺度的舒适度和冷/热日数进行分析。结果表明：金华市全年和各季节的平均有效温度均呈显著上升趋势,2000年前后稳定超过平均值且上升趋势增加;年均气候倾向率为0.67℃/10 a,各季节的上升趋势不同,其中冬季最大,夏季最小。暖冬或冷冬的概率呈先增后减再略增的N型变化趋势,热夏或凉夏的概率呈弱增加趋势。舒适期呈双峰型分布,主要集中在4—6月和9—10月,其中5月的舒适日数最多。舒适期的50 a平均初、终日分别为4月4日和11月8日,随时间推移,初日呈显著提前趋势（约5.7 d/10 a）,终日呈显著延后趋势（约4 d/10 a）,气候舒适率总体呈不显著的弱上升趋势。年舒适日数和热日数呈显著增加趋势,分别为5.08 d/10 a和2.31 d/10 a,冷日数呈显著下降趋势,达7.39 d/10 a。整体来看,金华市冬季气温较以往更为温暖,夏季更热,春季舒适时间明显增多,秋季的冷不舒适体感时间明显减少。     

黑龙江省50a来度日的时空分布特征

选用黑龙江省经过均一性检验的59个台站1961-2010年逐日最高、最低气温计算全省逐年热度日（HDD）、冷度日（CDD）,分析其趋势及年代际和空间分布特征。结果表明：50 a来HDD总体呈显著的下降趋势,CDD整体表现为显著上升趋势。HDD基本上呈现由北向南递减趋势,CDD与HDD呈相反的变化特征,二者纬向分布明显。HDD与CDD均与对应时段平均气温具有较高的相关性,HDD与冷季平均气温呈反位相变化,CDD同暖季平均气温呈同位相变化。随着气候变暖,冷季用于供暖的能源将减少,暖季制冷所需的能源消耗将不断增加。     

呼和浩特市热度日和冷度日变化特征

利用1952—2006年呼和浩特市逐日平均温度统计了热度日(HDD)和冷度日(CDD)变化特征。表明,呼和浩特市HDD以1月最大(918度日),多年年均值为4527度日,55a间呈现比较明显的平稳降低态势,线性趋势率为-145.5度日/10a;CDD以7月最大(42度日);多年年均值为74度日,多年变化呈现波动上升的趋势,线性趋势率为16.5度日/10a。HDD和CDD的日数动态变化与二者多年变化趋势是一致的,分别呈现降低和上升的趋势。呼和浩特市理论供暖和制冷日数分别为271d和38d。     

北京市气温对电力负荷影响的计量经济分析

以温度派生变量度日指数为解释变量构建了气温与电力负荷的计量经济模型。模型证明了天气对电力负荷的季节性影响, 且影响显著。通过引入序列相关AR结构和解释变量的动态结构, 模型得到逐步优化, 调整的拟合优度达95%。为了检验模型的预测能力, 利用历史数据对其进行了评估, 评估结果表明模型有较好的中期电力负荷预测能力。该模型对电力企业电力调度、电力建设有较大的参考价值。     

宁夏雾日和霜日的变化趋势分析

利用1961～2012年宁夏22个气象台站逐日天气现象、能见度、相对湿度资料,采用气候倾向率、趋势系数、最大熵谱分析、突变分析等方法,分析了宁夏各区域雾日数和霾日数的空间分布及变化趋势。结果表明：宁夏雾目数、霾日数均呈南北多、中间少的空间特征,但雾日数南部最多,而霾日数北部最多。近52a来,雾日数除南部山区呈不显著的减少趋势外,其他3个区域均呈增多趋势,而霾日数各区域均呈显著的增多趋势;另外,二者均有明显的阶段性演变特征,1961—1980年为明显偏少阶段,1981～2000年为波动变化阶段,2001年以后为明显偏多阶段;雾日数具有较明显的准7．5a,4．3a周期振荡,霾日数具有较明显的准4．6a、3,0a周期振荡;各区域雾日数与霾日数均未发生突变现象。     

冷空气与梅雨的关系及影响

通过分析1954～1999年梅雨期合肥低温日数与安徽省梅雨量、梅雨期长度的关系发现：梅雨期的冷空气强弱是影响梅雨的一个重要因子。冷空气势力强，一般梅雨期长、梅雨量多；反之，梅雨期短、梅雨量少。     

石家庄地区近46a温度变化特征

利用石家庄地区1961～2006年5个气象站气温资料,分析了该地区的平均气温、平均最高气温、平均最低气温、平均日较差以及炎热日和寒冷日的年际以及各月的变化特征。分析结果表明,近46a来,石家庄地区的气候显著增暖,平均气温冬季增暖幅度最大,夏季最小,2月份增暖幅度最大,5月份最小。与平均气温变化趋势相一致,最高温度和最低温度也呈上升趋势,其中最低温度的升高趋势远大于平均气温和最高温度。石家庄地区中东部增暖幅度较大。近46a平均日较差显著减小,这主要是因为最低气温的升高幅度大于最高气温。寒冷日数显著减少,炎热日数增加不明显,西部、北部和南部的炎热日数甚至呈弱的减少趋势。     

最近40年中国雾日数和霾日数的气候变化特征

根据1971～2010年567个中国地面观测站点的雾日数和霾日数资料,分析了我国雾日数和霾日数的空间分布、季节变化以及年代际变化特征,并且利用REOF（旋转经验函数正交）分解对雾日数进行气候区划。结果表明：（1）雾主要分布在东南沿海地区、四川盆地地区、湘黔交界、山东沿海以及云南南部等地区。霾主要集中于华北、河南以及珠三角和长三角地区。（2）在季节变化上：秋、冬季雾和霾的分布大于春夏。（3）雾日数和霾日数年代际变化明显,雾日数在20世纪70至90年代较多,20世纪90年代以后减少;霾日数自2001年以来急剧增长。（4）雾日数可以共可分为10个区,其中华北区、川渝区以及长江中下游区是雾出现频率较高的几个重点区域。