基于秒级探空资料的中国地区浮力频率分布

浮力频率用来描述大气层结稳定性,反映大气扰动强弱。利用2014年6月-2017年5月中国地区高垂直分辨率的秒级探空资料,分析了中国地区浮力频率的时空分布特征。结果表明:中国地区大气浮力频率总体随高度的增加而增大,低平流层值大于对流层值;对流层和低平流层中浮力频率随高度变化均较小可视为常数,过渡层浮力频率随高度变化较大,对流层中浮力频率受地形影响较平流层大。对流层中北方地区5 km高度以下的浮力频率随时间呈现出较弱的周期变化,周期为1年,峰值出现在冬季,南方地区随时间无明显变化;在过渡层中南北地区的浮力频率随时间均呈现出1年的周期变化,峰值出现在冬季,谷值出现在夏季;在低平流层中南北地区浮力频率随时间均无明显变化。浮力频率的大小变化对重力波参数有较大影响,秒级探空资料计算的的浮力频率和风速切变更精细,较常规探空资料更准确地反映大气稳定度的变化。     

近50年中国气温日较差的变化趋势分析

利用近50年的气温观测资料,对中国地区的气温日较差的空间分布和时间序列变化特征进行了分析。同时分析了与日最高气温、最低气温以及平均气温时空分布之间的关系。结果发现,近50年来气温日较差呈下降趋势,其平均减小幅度为高纬度地区大于低纬度地区;不同地区及同一地区的DTR季节变化特征也不相同,我国北方多为冬季DTR下降最大,其次是春季和秋季,夏季最小。在黄淮和长江流域,以夏季和春季DTR下降最为显著。华南地区仍以冬季下降最大。气温日较差整体呈现下降趋势,中高纬度下降比低纬度明显。在相同纬度带上,由于地理状况的不同,变化趋势有所不同。同时,气温日较差的变化有明显的区域和季节性差异,特别在西部的青藏高原和新疆地区的DTR变化与东部地区的差异明显。     

锡林郭勒盟近50年最高气温时空变化特征

利用内蒙古锡林郭勒盟15个气象站1961—2009年逐日最高气温资料,分析了锡林郭勒盟平均最高气温、高温日数的时空分布特征。结果表明:锡林郭勒盟平均最高气温在空间上呈西高东低、中部高南北低的分布,历史演变上呈先下降后升高的变化趋势;高温日数空间上呈西多东少分布,其中高值中心出现在苏尼特右旗、二连浩特市一带,低值中心出现在南部地区,最低点出现在1976年。     

贵州夏季最高气温变率的时空分布特征

选取贵州19个代表站点47 a夏季日最高气温月平均及季平均资料,采用EOF分解方法对贵州夏季最高气温的变化进行分析,结果表明:前两个模态的累积方差贡献在82%~89.7%,特征值对应特征向量和时间系数能够较好地反映时空分布特征,第一特征向量代表的空间分布显示:全省变化趋势一致,东北部变化较西南部大,北部、东北部变率变化较南部西南部大;相应地时间系数变化幅度大,都有2~4 a的周期振荡;从第二特征向量代表的空间分布可知:各时段呈现出不一样的变化趋势,时间系数的值也普遍较第一特征向量小,突变不明显。     

2006-2015年上海嘉定区气温和降水非均匀分布特征分析

利用上海嘉定区2006-2015年9个自动气象观测站的逐小时观测资料,通过对气温和降水日变化差异、年变化特征、空间分布状况的分析,研究了该地区气温和降水时空非均匀性分布特征。研究结果表明：嘉定区气温和降水日变化存在局地差异和季节差异,日最高气温出现时间在四季中最为集中,而日最低气温出现时间则比较分散;年平均气温呈走低趋势,而年降水量从整体上来说却呈增加趋势;上海嘉定区东南角为气温高值区且降水量相对偏大,中部地区为降水量高值区且气温也相对偏高,而北部降水量偏少且气温偏低,表明嘉定区东南部和中部相对暖湿,而北部偏干冷;气温和降水的标准差空间分布差异大,表明上海嘉定区气温和降水的空间非均匀性特征显著。通过嘉定气温和降水的时空演变规律的揭示,有助于更好地认识小尺度局部区域气候特征,也能为准确认识该地区的极端事件、精细化天气预报及区域气象灾害风险评估提供更加科学的气候变化背景。     

基于ENVI-met模式的城市近地表气温模拟与分析-以南京市部分区域为例

城市不同下垫面与建筑物空间形态对近地表气温等微气候要素产生了重要影响。开展城市气温时空变化模拟与影响因素分析,对于城市热环境评价与城市规划具有重要意义。论文基于高空间分辨率Geoeye-1立体影像,在建筑物高度、下垫面覆盖类型信息提取的基础上,选择南京一中、光华东街、玄武湖、头陀岭4个区域,采用ENVI-met微气候模式,以城市基本气象站南京站的实时气象数据作为背景气象场,模拟不同区域近地表气温的时空分布特征,并利用区域自动气象站观测数据进行精度检验。结果表明:在时间变化上,ENVI-met模拟气温与实测值之间吻合程度较高;在空间分布上,南京一中与光华东街区域气温时空分布规律总体相似,但城市空间形态的差异使得局部区域气温变化不同,玄武湖区域气温由陆地中心向外围呈递减趋势,而头陀岭地形复杂多变,白天气温变化剧烈,夜间空间变化较小。     

淮河流域土壤湿度异常的时空分布特征及其与气候异常关系的初步研究

利用中国东部1990~2000年旬平均土壤湿度、降水和气温观测资料，通过对0~50 cm层次土壤湿度进行旋转主分量分析 (REOF)，重点分析了淮河流域土壤湿度的时空分布特征, 并初步研究了土壤湿度与前期、同期和后期不同时段降水与气温的关系。发现春季以30 cm为界，30 cm以上各层土壤湿度异常的第一旋转空间模态十分相似, 其大值中心主要位于淮河流域，而30 cm以下 (30~50 cm) 各层的第二旋转空间模态与之亦十分类似, 因此称该模态为“淮河型”，而夏季和秋季虽然该模态也很显著, 但特征不如春季突出。该模态在各层次土壤中具有明显的持续性特征，均存在40旬左右的显著周期；并与前期和同期降水（气温）呈显著正 (负) 相关关系，与约半年后的降水 (气温) 呈负 (正) 相关关系。     

青藏高原气温变化及其异常类型的研究

利用青藏高原81个气象台站近30年年平均气温、午平均最高、最低气温资料,采用EOF、REOF、气候线性趋势分析以及累积距平法等方法对青藏高原气温的时空分布特征及其异常类型进行了分析。结果表明：青藏高原年平均气温、年平均最高、最低气温空间变化在具有很好的主体一致性的同时,存在着南北及东西分布的差异,大地形特别是高原主要山脉走向对气温的空间分布具有十分明显的影响;其年际波动呈现出明显的上升趋势,并在20世纪80年代中后期发生过突变;其空间异常类型主要受地形和冷空气活动的影响较为显著。     

北半球大气臭氧和气温的关系

本文根据北半球21个臭氧站1979年7月1—31日逐日日平均臭氧总量与日平均10—200hPa气温资料,分析了逐日臭氧变化与气温变化的相互联系和影响。结果发现,臭氧总量变化落后于50—200hPa层气温变化,超前于5—50hPa层气温变化。     

冬小麦农田裸温与气温差异分析及其应用

以矮秆代表作物冬小麦为研究对象,利用郑州农业气象试验站2010年10月15日—2011年6月2日农田小气候观测的各层裸温、气温、总辐射和覆盖度资料,采用对比差值、温度垂直梯度等方法统计分析,并对温度对比差值和总辐射曝辐量相关关系和温度的垂直梯度分布特征进行了研究,结果表明:25cm、150cm和300cm高度的日平均裸温和气温变化趋势基本一致,其对比差值呈由小变大趋势;各层裸温和气温的日分布符合温度日变化分布的一般规律,垂直梯度变化比较明显;各层对比差值呈单峰分布,峰值出现在正午12时左右;裸温和气温的对比差值与总辐射曝辐量呈线性相关。裸温与气温的垂直梯度变化有很好的一致性,可利用裸温不同层次间垂直梯度变化特征确定气温传感器合理的安装高度;根据麦田裸温垂直梯度变化特征,考虑到温度防辐射罩高度限制,矮秆作物田间小气候气温应在距离地表面25cm、50cm和150cm高度附近分别设置观测层次。     

Similarity theory and resistance laws for the planetary boundary layer

Methods are developed for the determination of parameters of the atmospheric planetary boundary layer, within the framework of similarity theory based on the external parameters — wind velocity at the upper boundary of the layer, its thickness, air temperature difference between the upper and the lower boundaries, roughness of the underlying surface, and buoyancy forces. The form of the resistance laws is discussed. Determination of the thickness of the stationary and horizontally homogeneous (Ekman) boundary layer is analyzed and generalizations of the latter are suggested for non-stationary and inhomogeneous boundary layers.     

Trends and scales of observed soil moisture variations in China

A new soil moisture dataset from direct gravimetric measurements within the top 50-cm soil layers at 178 soil moisture stations in China covering the period 1981-1998 are used to study the long-term and seasonal trends of soil moisture variations, as well as estimate the temporal and spatial scales of soil moisture for different soil layers. Additional datasets of precipitation and temperature difference between land surface and air (TDSA) are analyzed to gain further insight into the changes of soil moisture. There are increasing trends for the top 10 cm, but decreasing trends for the top 50 cm of soil layers in most regions. Trends in precipitation appear to dominantly influence trends in soil moisture in both cases. Seasonal variation of soil moisture is mainly controlled by precipitation and evaporation, and in some regions can be affected by snow cover in winter. Timescales of soil moisture variation are roughly 1-3 months and increase with soil depth. Further influences of TDSA and precipitation on soil moisture in surface layers, rather than in deeper layers, cause this phenomenon. Seasonal variations of temporal scales for soil moisture are region-dependent and consistent in both layer depths. Spatial scales of soil moisture range from 200-600 km, with topography also having an affect on these. Spatial scales of soil moisture in plains are larger than in mountainous areas. In the former, the spatial scale of soil moisture follows the spatial patterns of precipitation and evaporation, whereas in the latter, the spatial scale is controlled by topography.     

Diurnal Variations of the Temperature and Their Influenceon Wind Regime in a Confluence Zone of Antarctica

Summary The behaviour of the wind field at the confluence zone of Terra Nova Bay during a transition period from winter to summer is considered. To explain some observed features the influence of diurnal variations are considered to integrate and complete the analysis based on annual and seasonal variations. Diurnal variations in the buoyancy difference between two main air masses coming from the Revees and Priestley glaciers are assumed to contribute to diurnal alteration of the wind direction at the Nansen ice sheet. The data recorded at three automatic weather stations (AWS) available that period are analysed. Using the wavelet analysis procedure, it is shown that the contribution of one-day variations of some basic meteorological parameters and their gradients (in particular of temperature and pressure) is important and comparable with synoptic ones. On the base of the diurnal variations some aspects of the local circulation have been explained. The basis for the further studies related to the evolution of katabatic winds in this area are also presented. Received August 3, 1998 Revised March 12, 1999     

重庆微波辐射计资料的评估和探测特征分析

对比了2017～2019年重庆沙坪坝MP-3000A型地基微波辐射计和Metop-A掩星资料气温、湿度廓线探测之间的差异,并对两次天气过程中微波辐射计的探测特征进行分析,结果表明：(1)微波辐射计与掩星气温在整个探测高度上均为显著正相关,且低层高于高层；夏半年偏差小于冬半年；,4km以下微波辐射计探测气温高于掩星气温,降雨时偏差更大。(2)微波辐射计与掩星相对湿度相关性稍高于气温；,夏半年相关性高于冬半年,,偏差小于冬半年；降水天气时,1km以下及4～-6km之间,微波辐射计相对湿度的负偏差值明显比无降水时大。(3)降水时段,微波辐射计探测5km以下为高湿区,暖湿气团上升过程中凝结潜热和绝热冷却作用,中低层出现了逆温层；辐射雾出现时,微波辐射计探测到近地面层相对湿度增大和气温降低。     

北京中心商务区夏季近地面气温时空分布特征

利用2012年6-8月31个自动观测站点气温资料,分析了北京中心商务区（CBD）夏季近地面气温时空分布特征及影响因子,并将CBD地区夏季气温监测数据与朝阳区气象站同期地面气温进行比较分析。结果表明：下垫面类型和人为热排放等差异是直接影响城市中心商务区近地面气温空间分布的主要原因。人口密集区、高层建筑与柏油路面集中区成为夏季月平均气温高值中心,较绿地覆盖区域的低值中心偏高约1.0 ℃;夜间人类活动及车辆使用造成的人为热排放是导致夜间城市地面气温空间差异的主要原因,而白天气温空间差异相对减小。CBD地区与朝阳站平均温差存在较明显的周内和日内变化韵律,且白天和夜间二者温差基本都为正值,但夜间的差值更加明显,即CBD地区平均气温一般高于朝阳站,表现出明显的附加城市热岛效应,而且这种附加城市热岛效应具有同城市热岛强度相近的日内变化规律。进一步分析表明,不同天气条件下CBD区域的附加城市热岛强度表现出显著差异,晴好微风少云天气情况下,附加城市热岛效应更明显,主要表现在夜间;阴天、高湿天气条件下,附加城市热岛效应在白天和夜间均较弱;降水天气条件下附加城市热岛效应日夜差异最小,说明日照和太阳辐射在引起附加城市热岛效应方面起着重要作用。不同天气条件下CBD地区内部的附加城市热岛效应空间分布基本一致。     

我国春夏季地气温差的时空变化特征及其与夏季降水的联系

利用1960~2006年我国地温、气温逐日4个时次[02:00(北京时间,下同)、08:00、14:00和20:00]的和中国降水台站观测资料以及NCEP/NCAR再分析资料,分析了我国春季(3~5月)和夏季(6~8月)地气温差的时空变化特征及其与夏季降水的联系。分析结果表明:我国春季地气温差主要存在着3种空间模态分布,第1模态表现出我国西部地区地气温差为正值,我国东部地区从南至北呈现出"-、+、-、+"空间分布特征;而第2模态则呈现"+、-、+"的空间分布特征;第3模态则表现出一致的空间分布特征。我国夏季地气温差同样存在着3种空间模态分布,第1模态表现出我国东部和西部地区夏季地气温差反相的空间分布特征;第2模态则呈现出"-、+、-"的空间分布特征;而第3模态则表现出"+、-、+、-"的空间分布特征。分析结果进一步表明我国春季和夏季地气温差第1模态与我国长江中下游地区夏季降水均存在正相关关系,而与华北地区出现负相关关系。而且,夏季更加显著。这主要是由于我国东部和西部热力差异增强,有利于在我国东部地区出现西北风异常,这说明东亚夏季风偏弱,不利于水汽向北输送,有利于华北地区降水偏少。并且,在我国东南部地区出现水汽辐合和上升运动,从而有利于我国长江中下游地区夏季降水偏多。     

利用GLDAS资料分析黄土高原半干旱区土壤湿度对气候变化的响应

利用GLDAS资料分析了1948~2010年黄土高原半干旱区气温、降水和土壤湿度的变化趋势,并重点讨论了气温和降水对土壤湿度的影响和相对贡献。结果表明:近60 a来黄土高原半干旱区整体呈现暖干化趋势,增温速率明显高于全球平均增温速率;不同深度的土壤湿度的长期变化均呈减小趋势,且年际间变化明显。不同深度的土壤湿度和气温呈负相关关系,并随着土壤加深,两者的相关性加强;土壤湿度和降水则呈正相关关系,相关关系最大出现在表层土壤。通过分析气温和降水在不同季节对土壤湿度的相对贡献发现,春季和冬季气温对土壤湿度的相对贡献较降水显著,秋季恰好相反,夏季气温和降水对土壤湿度的相对贡献大小相当。对比不同深度层降水、气温对土壤湿度的相对贡献得出,降水对浅层土壤湿度有显著作用,而气温对深层土壤湿度的作用更明显。     

近46年来华东及周围地区最高与最低气温时空演变的气候特征

选用华东及周围地区157个气象观测站1960-2005年6~8月逐日最高、 最低气温资料, 利用分段线性突变检验、 EOF分解等方法, 分析了我国华东地区最高, 最低气温的空间分布及时间演变特征。结果表明： 高温主要出现在长江以南; 长江以北夏季气温分布受地形影响显著。最高气温分布具有良好的空间一致性, 主要受大尺度天气系统影响; 最低气温更多表现出局地变化特征; 华东夏季最高、 最低气温分布形态较为类似, 有“全区一致型”和“南北反向型”两种, 1980年是夏季气温的一个突变点。1980年以前, 最高、 最低气温都呈下降趋势; 1980年以后则呈升温趋势; 最高气温的演变以“高温-低温-高温”的年代际振荡为主, 极端高温主要发生在两个时段： 第一次在1960-1965年之间; 第二次在2000年以后, 而极端最低气温以升温趋势为主。     

北半球对流层厚度的时空变化特征

利用1948—2010年NCEP/NCAR逐月位势高度再分析资料、美国国家海洋局提供的1948—2010年逐月海温再分析资料,分别定义了1 000—500 hPa和500—200 hPa厚度,利用EOF、SVD等方法研究了北半球对流层厚度时空演变特征及其与大气环流和海面温度的关系。结果表明,冬季平均厚度EOF第一模态均具有北太平洋及附近高纬度亚洲大陆地区与北美大陆高纬地区反位相变化的特点,而夏季第一模态则是北半球范围内较一致的位相分布;冬、夏季平均厚度EOF第二模态均突出体现了欧亚大陆及附近地区与北半球其他地区反位相变化的特点;冬、夏季厚度场的变化形势与大气环流及海面温度具有密切联系。