地表温度-归一化植被指数特征空间干旱监测方法的改进及应用研究

地表温度-归一化植被指数(Ts-NDVI)特征空间干旱监测方法易受到监测期地表湿度、植被覆盖状况和卫星观测质量的影响,导致特征空间干、湿边不稳定,在基于长时间、大范围卫星观测资料的基础上对Ts-NDVI特征空间方法进行改进,将其称为通用特征空间方法.首先基于某观测时段,单独构建每年基于该单一年份单一时段卫星观测数据的T...     

西昌卫星发射场及周围地区大气可降水量的气候分析

本文利用1974~2010年NCEP/NCAR月平均可降水量再分析资料和同期西昌发射场的实测降水资料,对发射场及周围地区大气可降水量进行气候分析。结果表明,发射场及周围地区大气可降水量具有明显的季节、月际、年际和年代际变化。四季都呈南湿北干的分布,夏季可降水量含量最大,冬季最小。发射场区可降水量分布在整体上大致为西北-东南向的凹字形,具有南北向扩散,东西向阻隔的作用。发射场干、湿年夏季可降水量差异明显,发射场及周围地区可降水量的平均降水转化率也明显不同,这些都影响了发射场降水气候的变化。      

西藏雅江中西段流域夏季降水量变化特征

利用西藏雅鲁藏布江流域6个代表站降水资料,研究了雅江流域近53年的夏季降水量变化特征。主要结论包括:1963~2014年雅江流域6个站各站年平均降水量在286.2~447.9mm,夏季(6~8月)平均降水量在221.4~355.4mm,占年降水量的71%~85.5%。年最大降水量出现在拉萨,其次是日喀则和泽当,位于雅江偏西段的定日和江孜降水量最少;夏季降水量空间分布特征与年降水量的分布特征基本一致。雅江流域年降水量存在显著的年际和年代际变化特征,降水总量呈增多趋势。夏季降水量对年总降水量的贡献最大,占年降水总量的77%。夏季(6~8月)降水量变化与年降水量的变化趋势一致,即总体呈增多趋势。拉萨、定日、日喀则、浪卡子夏季降水量的变化趋势与雅江流域整体趋势特征一致,其中拉萨最明显,而泽当和江孜降水量呈减少趋势。雅江流域夏季降水量在1998年出现了明显突变,21世纪以来的十几年内存在短时间的突变现象。雅江流域夏季降水量主要存在2~4a和7~8a的变化周期。      

中国土壤湿度的垂直变化特征

使用中国 57个站 1981～ 2 0 0 0年 0～ 10 0cm的土壤湿度资料 ,逐站进行了垂直方向土壤湿度的诊断分析 ,根据湿度的垂直分布形态归纳为 3种主要类型 :夏季均匀型、急剧变化型和季节差异型 ;分析土壤湿度的年际变化发现 :多数测站湿度的距平符号在垂直方向是一致的 ,变化趋势以长时间持续干和湿以及 3～ 4a振荡周期为主 ;进一步对干和湿期土壤湿度和降水量进行合成 ,发现湿期和干期的土壤湿度垂直分布多数情况下保持了气候态的基本特征 ,湿期减干期的土壤湿度差与降水差有很好的对应关系     

青藏高原气候由暖干到暖湿时期的年代际变化特征研究

利用1961~1998年青藏高原123个气象台站常规地面观测资料，对近40年青藏高原地区的气候年代际变化特征进行分析。分析结果表明:20世纪80年代中后期青藏高原经历了一次气温、降水量、相对湿度显著增加的气候突变。以突变点为界，可以划分为两个时期，即从20世纪60年代初到80年代中后期，青藏高原为相对暖干时期，从20世纪80年代后期开始，青藏高原进入相对暖湿时期。由此，从气温、降水量、相对湿度的变化特征和突变理论上可以初步判断，20世纪80年代中后期青藏高原气候年代际变化实现了由暖干型向暖湿型的突变。青藏高原气温和降水突变早于相对湿度突变；青藏高原的增温、增湿现象主要发生在冬季；春季亦增温、增湿，但增幅小于冬季；夏季出现增温和略减湿现象；秋季为明显增温，但湿度无明显变化。     

近30年西藏地区大气可降水量的时空变化特征

利用1980-2009年NCEP/NCAR再分析资料以及同期西藏地区34个气象站的月降水量资料,分析了该地区大气可降水量和降水转化率的时空变化特征.结果表明:(1)该地区大气可降水量具有从东南向西北逐渐递减的空间分布特征;近30年大气可降水量呈逐渐减少趋势且年际变率相对较小,还表现出显著的季节差异,即夏季大气可降水量最大、冬季最小;多、少雨年大气可降水量的空间差异不显著,说明西藏地区的空中水汽含量相对稳定,有利于空中水资源的合理开发和利用.(2)降水转化率在那曲中东部和西藏东南部最高、西藏西北部最低;近30年西藏地区降水转化率呈逐渐增加趋势且年际变率较大,其季节变化与大气可降水量的变化规律一致;降水转化率的高低在一定程度上决定了某年为多(少)雨年.(3)西藏地区大气可降水量和实际降水量的空间分布规律接近,但其时间变化趋势与同期降水量增加的趋势正好相反;大气可降水量转化率与实际降水量的变化趋势基本一致,降水转化率的升高(降低)对应着降水量的增多(减少).     

潍坊市近46年夏季气温及降水量变化特征

利用潍坊市1961—2006年的气象资料,对夏季气温和降水量进行了统计分析,结果表明：从月变化来看,高温多出现在6月份,平均气温最高和降水量最大的月份都是7月份;从年际变化来看,逐月的气温距平与降水量距平百分率之间具有明显的反位相变化关系;从年代际变化来看,高温的初始日和终止日呈现向后推迟的趋势,夏季平均气温和降水量都是先降后升,平均气温在60年代最高,70年代最低;夏季降水量在60年代最大,80年代最小。     

近50a浙江降水分布的时空特征

采用Kriging插值法对浙江省降水做空间插值划分高、低值区,运用一元线性回归、M-K趋势分析、Morlet小波分析等方法,分别对浙江省以及高、低值区降水趋势变化的时间特征进行分析。结果表明:(1)降水趋势在空间分布上表现为自西南向东北递减,南北相差悬殊,各季节降水量空间分布差异明显。(2)降水量整体呈波动上升趋势,主要集中在春季和夏季;低值区降水量年际变化趋势与全省年际变化特征更接近,整体上升趋势更明显;高值区较全省年际变化波动更大,但整体上升趋势较缓。(3)全省、低值区均在2011年存在突变。(4)全省以及高、低值区年平均降水量与各季节平均降水量在置信区间内均有小于4 a(主要周期为2 a)的周期变化规律,但存在周期变化的时间段不同。     

青藏高原及其典型区域土壤湿度的分布和变化特征

基于土壤湿度融合分析产品及气象观测资料,分析了青藏高原及其典型区域的土壤湿度分布特征以及影响因素.结果表明：青藏高原土壤湿度与高原降水季节有较好的对应关系,降水量多的季节对应大的土壤湿度,反之亦然,即夏季土壤湿度最大,春季和秋季次之,冬季最小;高原外围土壤相对较湿,中部较干,夏季土壤高湿度区从藏东南向西北、塔里木盆地向藏东北扩展,冬季土壤高湿度区向藏东南和塔里木盆地收缩;土壤湿度垂直层次呈现出浅层和深层低、中间层高的特点,从浅层到深层土壤湿度的变化幅度逐渐减小;高原典型区域土壤湿度逐日变化规律与高原区域平均的土壤湿度时间演变接近一致,降水量的多少和湿润区、半干旱区土壤湿度高低值有较好的对应关系,湿润区垂直梯度大,干旱区和半干旱区垂直梯度小;蒸发量、风速、气温以及植被状况均会影响到土壤湿度的分布特征.     

江苏夏季气温异常的时空变化特征

利用中国160气象观测站1951-2005 年和江苏省59气象观测站1961-2004年的月平均气温资料, 在分析江苏气温变化的季节-年际变化特征的基础上, 重点分析了江苏夏季气温的年际、年代际变化的时间和空间特征.发现:江苏夏季气温1970s到1990s前期基本上处在一个偏凉期,1960s及1990s中后期以后基本上处在一个偏热期;江苏夏季气温异常存在显著的准6 a、准9 a的年际周期和以16 a为中心的年代际周期;江苏夏季气温趋势自西北向东南呈现正负正的位相分布特点,即江苏西北部和东南部地区夏季气温呈现升高的趋势,其它地区呈现降低的趋势.     

大气的垂直结构与遥相关型

利用球面上20°N以北和20°S以南的500hPa高度场资料研究了大气的垂直结构与遥相关型的关系。结果表明，正压扰动与波列结构的遥相关型一致，而斜压扰动则与带状结构遥相关型一致。     

一次江淮切变线系统结构和暴雨分析

基于气象观测资料和数值模式产品,分析了2006年7月2—3日一次江淮暖切变线影响下的大暴雨过程。分析表明：稳定的大尺度环流背景下,北抬的江淮暖切变线是暴雨的主要影响系统,该系统表现为结构竖立的相当正压的浅薄系统,相应的物理量场成垂直分布特征,切变线上风场的风速辐合中心对应中小尺度气旋性系统。强蛊的中低空西南急流不仅为大降水的产生提供充沛的水汽,还利于该中小尺度系统的形成,该系统散度、涡度结构上呈柱状垂直分布,对流层中下层负涡度中心增大和抬高以及负散度区中心增大和跃升造成降水的脉动加强,而且上述物理量场的高低空配置特征利于上升运动加强和维持。由于切变线南侧西南气流中的风速辐合和上升运动远较切变线北侧的风向辐合更为突出和完整,对流不稳定更强,最大上升运动及其相应的暴雨区主要集中在切变线中间偏南的位置。     

1998梅雨锋的结构特征及形成与维持

应用1998年6月中旬的分析资料, 对1998年6月16~17日暴雨时段的梅雨锋结构及梅雨锋的形成与维持进行了诊断分析, 确认了暴雨发生时期梅雨锋结构的一些普遍特征, 如在对流层低层表现为θ_se锋而不是温度的强烈对比, 梅雨锋区是一个低层正涡度带以及风和水汽的辐合带等。同时揭示了1998年6月暴雨时期梅雨锋结构的典型特征:锋区从近地面可伸展到600 hPa层 (一般认为梅雨锋只存在于800 hPa以下), 近乎垂直、略向北倾; 锋区900 hPa以下是一个大气弱对流不稳定区, 向上气层变为潮湿中性直至400 hPa, 等θ_se线基本上呈垂直分布; 锋区斜压性相当弱等。研究表明, 出现强降水时的梅雨锋结构已经变性或者说它是介于温带锋面结构和ITCZ结构之间的副热带锋系结构。分析还认为, 在强盛的南海季风涌和频繁的西风带扰动组配的大尺度有利背景形势下, 低层空气的水平运动和地转偏差风对1998梅雨锋的形成和维持有明显的正贡献。     

强烈雹暴结构和降雹

在详细研究强烈雹暴结构和降雹的基础上,本文指出一种与现在流行观点有所不同的看法,即:具有前悬回波、弱回波区和回波墙的强单体雹云并不都能降落严重成灾的冰雹。 文章初步讨论了出现这一现象的几个重要原因。     

Characteristics of Lightning Discharges and Electric Structure of Thunderstorm

Progresses in the research on physical processes of lightning discharge and electric structure of thunderstorm in the last decade in China have been reviewed. By using the self-developed lightning detecting and locating techniques with high temporal and spatial resolution, the characteristics and parameters of lightning discharge in some representative areas in China have been obtained. Observations on lightning activity were conducted for the first time in the Qinghai-Tibetan Plateau in 2002-2005, and the special characteristics of the thunderstorm and lightning activity in the plateau were revealed. The lightning spectra in the band of visible light were recorded, and the spectral lines were identified in detail with introduction of modern theories of atomic structure. The techniques on artificially altitude triggered lightning and related measurements under a harsh electromagnetic environment have been well developed. Evidences of bi-directional leader propagation were observed by means of optics and VHF radiation during the triggered lightning discharges. Some lightning protection devices have been tested using the artificial lightning triggering techniques. In addition, the correlation between lightning activities and weather and climate was preliminarily studied.     

Canopy Architecture and Turbulence Structure in a Coniferous Forest

Synchronous sonic anemometric measurements at five heightswithin a mixed coniferous forest were used to test two different parameterisations ofcanopy architecture in the application of a second-order turbulence closure model. Inthe computation of the leaf drag area, the aerodynamic sheltering was replaced with anarchitectural sheltering, assumed to be analogous to the clumping index defined in radiativetransfer theory. Consequently, the ratio of leaf area density and sheltering factor was approximatedby the effective leaf area or the mean contact number, both obtained from the inversion of non-destructive optical measurements. The first parameter represents the equivalentrandomly dispersed leaf area in terms of shading, the second is the average number of leavesthat a straight line intercepts penetrating the canopy with a certain zenith angle. Theselection of this direction was determined by the analysis of the mean angle of the wind vectorduring sweep events. The drag coefficient values obtained from the inversion of themomentum flux equation, using the two proposed parameterisations, are in good agreement withvalues found in the literature. The predicted profiles of turbulence statistics reasonablymatch actual measurements, especially in the case of the mean contact numberparameterisation. The vertical profile of leaf drag area, obtained by forcing the turbulence modelto match the observed standard deviation of vertical velocity (_w), is intermediatebetween the two empirical ones. Finally, the proposed canopy parameterisations were appliedto a Lagrangian transport model to predict vertical profiles of air temperature, H₂O andCO₂ concentration.     

台风麦莎（Matsa）特大暴雨及其结构特征分析

利用自动站资料、雷达观测资料、NECP1°×1°再分析资料,采用相对于台风中心的移动坐标合成分析方法以及WRF模式的诊断分析,对2005年8月登陆浙江造成历史罕见特大暴雨的台风麦莎(Matsa)降水量分布特征进行分析,讨论与特大暴雨有关的台风结构变异。结果表明:①台风麦莎影响期间降水量的分布与通常热带气旋以螺旋雨带结构为主要特征的风雨分布特征显著不同,台风麦莎(Matsa)系统的右前、右后(第1、第2)象限出现了结构显著变异,对台风特大暴雨的特征落区分布有明显影响。②雷达与自动气象站资料分析揭示,在台风第1和第2象限发现有多个雨团重复生成和移动,它们与雷达回波观测到的强弱相间的中尺度上升和下沉气流相间区域相对应,是中尺度"降水细胞"频繁再生与移动的强烈发展区,对构成台风特大暴雨和灾害起重要作用。③具有再生能力的"暴雨细胞"特征结构的强烈发展区域出现动能的显著聚集,有利于台风中水汽在该区域的抽吸。台风系统的局部出现这样结构变异特征,对台风强降水落区的监测预报有重要指示意义。     

一次强降水系统的演变和细结构分析

文章分析1992年7月23日河北省东部平原地区一次突发性暴雨过程，研究了产生特大暴雨的中-α尺度对流系统的演变及其细结构，讨论了该系统内部中心暖区形成的物理机制，并指出几种不同尺度的天气系统相互作用对这次暴雨系统的重要影响。