基于气象数据和遥感影像的太白山气温直减率

基于太白山内2013—2014年气象站点实测数据和DEM分析太白山南北坡不同时间尺度的气温直减率,并利用辐射传输方程法针对Landsat 8影像数据反演地表温度场,通过窗口差分法推导太白山气温直减率场及其特征。研究表明:1实测法计算太白山年均气温直减率北坡为0.515℃/(100 m),南坡为0.505℃/(100 m);10月直减率北坡为0.505℃/(100 m),南坡为0.480℃/(100 m);春、夏季气温直减率较大,北坡大于南坡,而冬季较小,北坡小于南坡。2采用辐射传输方程法针对Landsat 8 TIRS 10反演地表温度具有较高置信度,获取10月北坡气温直减率为0.611℃/(100 m),南坡为0.502℃/(100 m)。3气温直减率在山脊和山谷附近表现出高直减率条带;海拔对太白山气温直减率的影响高于坡向,高、中、低海拔区气温直减率分别为0.913℃/(100 m)、0.471℃/(100m)、0.755℃/(100 m);坡向对气温直减率分布的影响表现为随阳坡至阴坡而逐渐变大,依次为0.515℃/(100m)、0.541℃/(100 m)、0.617℃/(100 m)。     

中国近地表气温直减率及其季节和类型差异

近地表气温直减率是推测近地表气温空间分布的重要参数。中国幅员辽阔,气候和地形地貌条件复杂,直接使用反映对流层平均状况的单一气温直减率(0.65℃/100 m)很难表征中国近地表气温直减率的季节和类型差异。本文利用中国839个国家气象站点2000-2013年的近地表气温数据,分别在国家尺度和综合自然区划尺度上使用多元回归分析方法计算各个季节的平均气温直减率(lr_meanT)、平均最低气温直减率(lr_minT)和平均最高气温直减率(lr_maxT),并借助空间插值算法对气温直减率的可靠性进行了验证,最后分析了其季节和类型的差异。结果表明：①在国家尺度上,3种气温直减率均小于0.65℃/100 m;lr_minT、lr_meanT和lr_maxT的季节差异分别为0.05、0.13和0.24℃/100 m,且一般有夏季最大、冬季最小的季节规律;春、夏、秋、冬季气温直减率的类型差异分别为0.12、0.05、0.11和0.26℃/100m,且有lr_minT>lr_meanT>lr_maxT的规律。②在综合自然区划尺度上,气温直减率大多低于0.65℃/100 m,且存在明显的地域差异;夏季气温直减率一般大于冬季气温直减率,季节差异大多超过0.10℃/100 m;气温直减率类型差异半数区域超过或等于0.10℃/100 m,在春、夏、秋季,半数左右的区域lr_maxT >lr_minT,在冬季,多数区域的lr_minT >lr_maxT,lr_meanT一般处于lr_maxT和lr_minT之间。     

基于GIS的祁连山区气温和降水的时空变化分析

基于ArcGIS平台Geostatistical Analyst中的Kriging插值方法,和Spatial Analyst中的Surface Analyst,分析了祁连山区18个气象站点1960\_2005年气温、降水的数据,并且空间化显示了各年代间的气温、降水变化。结果表明:①1960\_2005年祁连山区的气温呈显著的上升趋势,升幅基本在0.5 ℃/10a左右,20世纪90年代中期以后气温上升最为明显,变幅最大超过1℃。②祁连山区的气温变化和西北地区的气温变化有很好的同步性。冬季气温分布趋势与夏季相同,但冬季南北坡的温差明显小于夏季。各月的平均气温直减率差别大,冬季气温直减率较低,春季气温直减率较大。③分析了祁连山区降水的累积距平,祁连山的东、中、西三段的降水在80年代以前都是呈下降的趋势,在80年代以后表现为显著增加,并且中部表现最为明显。在祁连山的北坡、南坡和的降水总体趋势变化也是在80年代,在80年代以前呈下降趋势,而80年代后为上升趋势。④祁连山区的降水呈上升趋势,降水具有明显的区域性和季节性, 从东南向西北逐渐减少,冬季降水均在13 mm以下,而在夏季降水量最高可达247 mm。     

祁连山冷龙岭南坡小气候及植被分布特征

在祁连山冷龙岭南坡3 200 m到4 200 m建立样带,每200 m为梯度设置7个样地,利用微气象自动观测仪观测气温和土壤温度,同时调查样带植物群落、种类组成及地上生物量等.结果表明,气温日变化幅度随海拔的升高而减小,气温随海拔增加降低明显,年平均气温直减率0.51℃/100 m,不同季节直减率有所不同.日平均气温稳定≥0℃、≥3℃和≥5℃的积温直减率几乎相同,为92%℃/100 m,持续天数直减率9 d/100 m.土壤表层温度随海拔变化具有与气温相近的变化趋势.依植被景观及气候特点可将祁连山冷龙岭南坡分为亚高山高寒草甸、亚高山灌丛、高山草甸及高山冰雪稀疏植被气候带.观测植被区地上生物量表明,植被地上年净初级生产力随海拔升高而降低.     

秦岭—大巴山高分辨率气温和降水格点数据集的建立及其对区域气候的指示

本文建立了秦岭—大巴山高分辨率（~29 m×29 m）的气候格点数据集,包括逐月气温和降水、年均温和年降水、春夏秋冬气温和降水。空间插值方法采用国际上较为先进的ANUSPLIN软件内置的薄盘光滑样条函数,以经度、纬度和海拔为独立变量。空间插值结果与流行的WorldClim 2.0气候格点数据集具有一致性,但是比后者更精确、分辨率更高、细节更突出。本文揭示和证实：秦岭南麓是最冷月气温的0 ℃分界线。秦岭—大巴山气温具有明显的垂直地带性。6月气温直减率最大,为0.61 ℃/100 m;12月气温直减率最小,为0.38 ℃/100 m;年均气温直减率为0.51 ℃/100 m。夏季和秋季降水从西南向东北递减,强降水中心出现在大巴山西南坡。冬季降水从东南向西北递减。大巴山是年降水1000 mm分界线,夏季降水500 mm分界线;秦岭是年降水800 mm分界线,夏季降水400 mm分界线。与大尺度大气环流对比揭示：秦岭—大巴山气温和降水空间分布主要受到东亚季风和地形因子的控制。本文进一步明确了秦岭和大巴山的气候意义：大巴山主要阻挡夏季风北上,影响降水空间分布;秦岭主要阻挡冬季风南下,影响冬季气温空间分布。本文建立的高分辨率气候格点数据集,加深了对区域气候的认识,并将有多方面的用途。     

金佛山西坡气温的垂直变化特征

山地气温的实测数据是相关学科极其重要的基础资料,其垂直变化特征是研究山地气温的重要内容之一。本研究使用HOBO Onset自动温度记录仪于2017年6月—2018年6月对重庆金佛山西坡14个海拔高度的气温进行30 min间隔的连续监测,分析了金佛山西坡气温的时序差异和垂直变化规律。结果如下:(1)金佛山西坡年平均气温直减率为0.53℃/100 m,气温直减率的月份间差异较小;(2)平均最高气温、平均最低气温及年平均气温随海拔升高而线性降低,极端高温沿海拔梯度的变化不明显;(3)月平均日较差随海拔升高呈二次曲线变化;(4)日平均气温≥0℃、≥5℃和≥10℃的积温随海拔升高而降低,积温递减率几乎相同(约184.2℃/100 m),相应积温持续天数随海拔升高以平均5 d/100 m的速率递减;(5)各监测点实测气温较气温地理分布模型求得的气温值偏小,而较基于WorldClim数据库所得的插值气温整体偏大。     

青藏高原念青唐古拉峰地区气候特征初步分析

利用青藏高原念青唐古拉峰地区扎当冰川垭口(30°28.07′N,90°39.03′E,5 800 m a.s.l.)、南坡(30°22.87′N,90°40.36′E,5 100 m a.s.l.)和北坡(30°29.06′N,90°37.46′E,5 400 m a.s.l.)三台自动气象站一年的近地层观测资料,分析了该地区温度、湿度、风速风向和辐射等气象要素的季节变化特征,探讨了南、北坡局地气候差异形成的原因。结果表明:垭口、南坡、北坡年平均气温分别为-6.9℃、-1.1℃和-3.4℃;北坡(扎当冰川)消融期气温直减率大,年平均值为0.87℃/100 m;海拔越高,气温日较差、气温直减率波动越大;垭口相对湿度最大,饱和水汽压最小;该地区相对湿度与海拔呈正向关系,而饱和水汽压与之呈反向关系;该地区局地环流特征明显;总辐射5月出现最大值,南坡辐射比北坡小,与大气所含水汽、天空云量、下垫面性质差异等因素有关。     

基于GIS的日照市气温分布式模拟

地表气温分布受多种因素的影响,尤以海拔高度和地形最为显著。以山东省日照市为例,利用1?5万DEM数据,借助研究区及周边6个气象站点1971-2000年的气温资料,运用ARC/INFO软件对气温数据进行样条函数法内插后,通过气温直减率法和辐射差值与温度的相关关系对内插结果进行海拔高度和地形的订正,得到研究区实际地表温度空间分布图,为日照市农业实践活动提供气温空间分布资料。     

夏季晴天沼泽湿地贴地气层气温和相对湿度日变化特征

2008年6～8月在洪河国家级自然保护区沼泽湿地0～15 m贴地气层内,进行了6个高度的气温和相对湿度的野外定位观测.根据实测数据,分析了夏季晴天沼泽湿地贴地气层的气温和相对湿度的日变化特征.结果表明,夏季晴天沼泽湿地贴地气层内,气温日变化曲线为单峰型曲线,各高度的日最高气温和日最低气温分别出现在14∶00和03∶00,日平均气温和气温日较差都随高度递减.气温廓线有夜间辐射型、早上过渡型、白天日射型及傍晚过渡型4种分布类型.夏季晴天,0.5～15 m的日平均气温直减率为0.10 ℃/m,5个梯度的日平均气温直减率分别为1.03 ℃/m(0.5～1.5 m)、0.41 ℃/m(1.5～3 m)、0.03 ℃/m(3～5 m)、-0.01 ℃/m(5～8 m)和-0.03 ℃/m(8～15 m).相对湿度日变化曲线呈U型曲线,各高度的日最大相对湿度和日最小相对湿度分别出现在03∶00和14∶00,日平均相对湿度随高度变化不显著,相对湿度日较差随高度递减.相对湿度廓线有夜间和日间2种分布类型,日间在0～8 m出现逆湿,最强逆湿出现在11∶00～13∶00.日间逆湿为沼泽湿地植物蒸腾作用影响的结果.夏季晴天,0.5～15 m的日平均相对湿度直减率为0.16%/m,5个梯度的日平均相对湿度直减率分别为-2.73%/m(0.5～1.5 m)、1.43%/m(1.5～3 m)、-0.02%/m(3～5 m)、0.06%/m(5～8 m)和0.39%/m(8～15 m).     

秦岭太白山气温直减率时空差异性研究

在评估山地生态系统对气候变化响应的过程中,作为气温要素的重要输入参数,气温直减率（γ）的精确性直接影响到相关科研工作的真实性和可靠性。本文基于秦岭主峰太白山（3771.2 m）11个分布于南北坡和不同海拔的标准气象站点2013-2015年连续3年实测日均温资料和25 m×25 m空间分辨率的DEM数据,研究了太白山气温直减率在不同时间尺度上的变化规律及不同坡向上的空间分布特征。结果表明：① 2013-2015年太白山年均γ北坡均大于南坡,北坡为0.513 ℃/100m,南坡为0.499 ℃/100m;北坡年均γ随海拔变化表现出一定的差异性,而南坡相对稳定。② 年内γ在不同时间尺度上均存在明显差异,且南北坡变化趋势不一致。在季尺度上,γ最大值北坡为夏季,为0.619 ℃/100m,而南坡最大出现在春季,为0.546 ℃/100m,最小值均为冬季,南北坡分别为0.449 ℃/100m和0.390 ℃/100m;春季和夏季,北坡γ均大于南坡,而冬季相反,北坡小于南坡,秋季几乎无差异。在月尺度上,气温相对高的月份γ亦较高,北坡γ变化幅度大于南坡;年始和年末（11-12月、1-2月）北坡γ小于南坡,而5-9月北坡大于南坡,且南北坡γ相差较大。③ 经数据可信度分析,所获得的γ可较为客观地反映太白山气温随海拔变化的规律性,将为山地气温空间分布规律及其生态系统响应等定量研究提供理论基础。     

向极跨越70°N气旋的主要特征分析

北极地区以南生成并向北移动进入极区的气旋,在移动发展过程中常伴随大风、降水和升温等过程,对中低纬度地区物质和热量向极地输送起着重要作用,并对极区大气、海洋和海冰的变化产生一定影响。基于欧洲中期天气预报中心(ECMWF)发布的1979—2015年的海平面气压再分析数据产品,利用气旋自动识别和追踪算法,开展气旋的识别和追踪,获得向极跨越70°N气旋的数量、强度、活动轨迹及北向运动纬距等主要特征如下:该类气旋在数量上,春、冬季多于夏、秋季,年总数量和春、秋、冬季均呈减少趋势;强气旋易发于冬季,弱气旋多发于夏季;该类气旋活动轨迹,冬季集中分布在海上,夏季在陆地上;该类气旋北向运动纬距整体平均为9.2°,冬季平均最大,为10.2°,夏季平均最小,为7.3°;在年际变化上,年平均和春、冬季平均呈增长趋势,夏、秋季平均呈减少趋势;在年代际变化上,年平均和夏、冬季平均从1979—1988年到1989—1998年阶段都是减小的,到1999—2008年阶段是增大的,其后再减小,春、秋季则无明显趋势变化。     

Spatiotemporal distribution characteristics of the fog regions in China

The spatial distribution and monthly/annual variation of foggy days in China are analyzed based on the monthly mean fog data collected from 604 observational stations for the period 1961–2000. Results show that there are six fog regions in China: the middle reaches of the Yangtze River, coastal areas, Yunnan-Guizhou Plateau, eastern Gansu–Shaanxi region, Huaihe River valley, Tianshan mountainous area and northern Xinjiang. On the whole the interannual variation trend of foggy days is descending, especially an obvious decline after the 1980s. The areas where the foggy days have obvious tendency present a southwest-northeast direction. The rising trend regions alternate with descending trend regions, forming a SE-NW directional wave structure. In general, the number of foggy days in autumn and winter is larger than in spring and summer over most fog regions. The monthly variation curves of foggy days are bimodal in the coastal area of the Yellow Sea and northern Xinjiang, and unimodal in other regions.     

1961—2020年青海高原日照时数时空变化特征

太阳辐射是地球系统的主要能源,与人类的生活密切相关。通过选取青海高原50个气象观测站点1961—2020年逐月日照时数数据,分析了青海高原整体、不同纬度地区、不同海拔高度地区日照时数时空变化特征。结果表明：（1）1961—2020年青海高原年日照时数呈显著降低趋势,且在2004年发生突变降低。从空间分布来看,除南部个别站点日照时数持平或略微增加外,其余地区年日照时数均呈显著降低趋势,其中柴达木地区和东部农业区降低趋势最显著。（2）青海高原高纬度地区年日照时数降低趋势显著大于低纬度地区。春季不同纬度地区日照时数变化趋势均较小,夏季和冬季纬度相对较高地区日照时数减少趋势显著大于纬度较低地区,秋季纬度较低和纬度较高地区日照时数减少趋势显著大于中纬度地区。（3）青海高原海拔相对较低地区年日照时数降低趋势显著大于海拔相对较高地区。春季不同海拔高度地区日照时数变化趋势均较小,基本持平或略微减少,夏季和冬季海拔相对较低地区日照时数减少趋势显著大于海拔较高地区,秋季不同海拔高度日照时数均呈减少趋势,但是减少趋势显著性状况差异较大。     

1981-2014年西藏各时次气温的变化趋势分析

利用西藏自治区38个气象站点1981-2014年逐日02:00,08:00,14:00和20:00北京时4个时次气温数据,采用线性回归,Mann-Kendall非参数检验等方法,分析了近34年来西藏时次气温变化的时空分布,突变特征,并探讨了气温变化率与经纬度,海拔高度之间的关系.结果表明:近34年西藏四季各时次气温表现一致的升高趋势,升温率为0.14~0.80 ℃/10a,以冬季升温最为显著.在各时次中,除夏季08时升温率大之外,其他三季均以14时升温率最大.各站年时次气温最大升温率为0.36~0.94 ℃/10a(P < 0.001),只有32%的站点出现在08时,主要分布在昌都市大部,阿里地区大部以及那曲,拉萨,日喀则等站点,其余站点都出现在14时.春,秋季时次气温升温率与经度有关,西部大于东部;冬季时次气温升温最大区域主要在高海拔和纬度较高地区,夏季气温升幅最大区域位于较高纬度.20世纪80年代四季和年各时次气温均为负距平,而21世纪最初的10年各时次气温一年四季都为正距平.在时间转折上,34年来西藏年,季绝大部分时次的气温都发生了气候突变,夏季4个时次气温突变时间都发生在21世纪最初的10年;冬季02时和08时气温突变点发生20世纪90年代末,14时和20时气温的突变点却出现在21世纪最初的10年.影响西藏高原气温变化的因素有很多,主要包括地形,高原内部气象要素以及外部环流影响等.     

亚洲自然天气季节的气候学特征

利用自然正交函数法展开多年平均的亚洲500毫巴候平均高度场和我国地面候平均温度场,对展开所得的前几个特征向量的时间系数的年变化曲线进行了分析,得出亚洲自然天气区域一年可分为春、初夏、盛夏、秋、前冬和后冬等六个自然天气季节的结论,确定了各自然天气季节的平均起迄时间和持续候数。对各季节内部的主要环流特征进行了天气统计学的分析。     

Distribution of winter-spring snow over the Tibetan Plateau and its relationship with summer precipitation in Yangtze River

The distribution of winter-spring snow cover over the Tibetan Plateau(TP) and its relationship with summer precipitation in the middle and lower reaches of Yangtze River Valley(MLYRV) during 2003–2013 have been investigated with the moderate-resolution imaging spectrometer(MODIS) Terra data(MOD10A2) and precipitation observations. Results show that snow cover percentage(SCP) remains approximately 20% in winter and spring then tails off to below 5% with warmer temperature and snow melt in summer. The lower and highest percentages present a declining tendency while the middle SCP exhibits an opposite variation. The maximum value appears from the middle of October to March and the minimum emerges from July to August. The annual and winter-spring SCPs present a decreasing tendency. Snow cover is mainly situated in the periphery of the plateau and mountainous regions, and less snow in the interior of the plateau, basin and valley areas in view of snow cover frequency(SCF) over the TP. Whatever annual or winter-spring snow cover, they all have remarkable declining tendency during 2003–2013, and annual snow cover presents a decreasing trend in the interior of the TP and increasing trend in the periphery of the TP. The multi-year averaged eight-day SCP is negatively related to mean precipitation in the MLYRV. Spring SCP is negatively related to summer precipitation while winter SCP is positively related to summer precipitation in most parts of the MLYRV. Hence, the influence of winter snow cover on precipitation is much more significant than that in spring on the basis of correlation analysis. The oscillation of SCF from southeast to northwest over the TP corresponds well to the beginning, development and cessation of the rain belt in eastern China.     

柴达木盆地气温、降水突变与周期特征分析

利用柴达木盆地6个站1954—2003年逐月气温、降水量资料,分析其近50年来气温、降水突变和周期特征。结果表明,盆地年气温与夏、秋、冬季气温增加趋势超过0.01显著性水平临界值,春季气温增加和年较差减小趋势达到0.05显著性水平。降水序列中,只有年降水与夏季降水增加达到0.10显著性水平。盆地各气温序列均有突变发生,年气温在20世纪80年代前期发生极显著暖突变,秋、冬季气温突变较春、夏季显著,冬季气温突变时间较其他季节偏早,在各气温序列中年较差突变时间最早。年降水在1976年发生突变,四季降水中只有春、夏季有突变。周期分析显示,盆地年气温变化的主周期按强弱依次为12 a、7 a和3 a,年降水主周期则依次为9 a和4 a。     

陇东地区近51 a气温时空变化特征

 基于陇东地区15个气象站点1957—2007年的月平均气温、日平均气温资料,结合GIS空间分析技术和数理统计理论,对其气温变化进行定量化分析,阐述其时空演变特征。结果表明,陇东地区多年平均气温较高的地方在中部地区,西部地区平均气温较低,主要是受地形影响;年均气温总体呈上升趋势,春、冬季的增温趋势最为明显,这与全球气温变化及中国气温变化总体趋势一致;年均气温变化的第一主周期为13 a,四季平均气温变化的第一主周期分别是25 a、25 a、13 a和7 a;年均气温的突然升高开始于20世纪80年代中期,四季平均气温的突然升高分别始于90年代中期、90年代初、80年代末和90年代初。     

中国雾区的分布及其季节变化

1 Introduction Fog is a weather phenomenon that horizontal visible distance is reduced within 1 km by plenty of water drops and particles of ice crystal. It not only has unfavorable influence on the traffic of water, land and air, but also brings serious …