祁连山区天气的日变化

山区天气的日变化是一个很古老的问题,目前对不少山系的天气日变化情况有了很多了解,但对世界上最大的山区——青藏高原上的天气气候状况了解得还很不够。本文就所得祁连山区的资料对其天气的日变化状况进行一些初步分析。     

40年来新疆雾的演变特征及大雾天气过程分析

利用新疆90个气象站43年地面观测资料,对新疆雾的天气、气候特征进行分析,结果表明：（1）雾主要出现在北疆,尤以天山山区最多;雾日的年际变化波动性大、周期性差;冬季雾日最多,多自午夜时分起,正午之前散,早上是高发时段。绝大多数的雾持续时间在3h之内。（2）对281次大雾天气过程普查后分为3种地面形势,并对成因进行了讨论。     

我国西北地区“94.4”沙尘暴成因探讨

１９９４年４月３日～１２日，在我国西北地区发生了历史上罕见的以浮尘天气为主的沙尘暴。本文通过对造成这次灾害天气过程的大尺度环境形势、主要天气系统和前期气候背景与下垫面条件的全面系统分析，揭示了有别于其它沙尘暴天气过程的某些成因机制以及大风、浮尘、扬沙和沙暴等天气观象的日变化特征。     

近53年山西极端温度和降水变化趋势分析

利用山西省国家基本气象观测站1958-2010年逐日最高、最低气温及逐日降水量观测资料,计算分析山西省50多年来极端温度、降水事件的时空变化。研究结果表明,暖日事件频率有明显的增加趋势,其中夏季增加趋势最显著,秋季较弱;冷夜事件有减少趋势,其中冬季减少幅度最大,秋季最小。暖日(冷夜)事件在1995年、1996年前后有突变。山西大部分地区暖日天气增多、冷夜天气减少。但海拔高的山区极端温度变化趋势较小,在人口和经济增长迅速、城市化影响强烈的河谷盆地冷夜事件减少趋势强烈。近50多年平均极端强降水日数有弱的下降趋势,暴雨日数呈明显下降趋势,并有突变现象。极端强降水阈值有空间差异,山西东部山区最大,中部盆地最小。小波变换显示,温度和降水极端事件在全时域上的周期不明显,但局部时域上3~6a的高频波动较明显。     

西安市高温闷热天气的气候特征及其环流形势

利用西安市1951-2013年63 a的日最高气温(Tmax≥35℃)资料,对高温日数的月、季、年际、年代际变化特征进行了分析,计算了1980-2013年闷热指数(THI),在此基础上定义了酷热日,比较了高温日数及酷热日数的变化特征和相互联系。结果表明:高温天气具有明显的年代际变化,20世纪50、60年代高温日数较多,分别为24.7 d·a-1,26.5 d·a-1,70年代开始逐渐减少为21.8 d·a-1,80年代进入低谷期14.5 d·a-1,90年代开始增多为23.3 d·a-1,21世纪(2001-2013年)达到最多27.5 d·a-1;高温天气出现的开始日期具有提前趋势,结束日期具有推后的趋势。酷热天气出现的频率明显少于高温天气出现的频率,高温天气出现在4~9月,酷热天气出现在6~9月,而高温酷热出现最多的月份是7月。当酷热日天气出现时,87.5%的酷热日与高温日相对应,最高气温在32.4℃以上,相对湿度比较大。通过对高温及酷热天气的前10个个例环流形势的分析发现,酷热天气除与高温有关外还与副热带高压的西伸北抬带来的暖湿气流有关,中高层为下沉气流,低层为暖湿气流,形成高温高湿的闷热天气,而单纯的高温天气多与大陆高压或青藏高压的控制密切有关,以深厚的干暖下沉气流为主,天气以晴朗干燥天气为主。     

喜马拉雅山区与横断山区自然条件对比

喜马拉雅山区和横断山区均处于中低纬,具干湿分明的季风气候特点。两个山区地势不同,温度和水分状况的区域分异明显。这些反映在垂直自然带的结构类型、组合与界线的变化上,以及在土地利用结构上。人口压力与不合理的开发利用带来日趋突出的环境问题,如扩大垦殖、破坏森林、水土流失加剧及频繁暴发的泥石流灾害等。     

荒漠河岸柽柳(Tamarix chinensis)灌丛的能量平衡特征

用涡度相关法对新疆塔里木河下游荒漠河岸柽柳(Tamarix chinensis)灌丛进行了1个生长季的实验观测,利用同步气象资料探讨了干旱胁迫环境下柽柳灌丛的近地面微气象和能量平衡特征,并运用普通最小二乘法线性回归及能量平衡比率法对比分析了不同天气条件下柽柳的日能量平衡变化和分配的差异。结果表明:观测期内柽柳灌丛的能量平衡闭合率为72.3%,地表能量通量和能量分配特征呈明显的单峰型二次曲线,地表净辐射通量和潜热通量是柽柳灌丛生长季的主要能量收入项和支出项;生长季内柽柳灌丛的能量平衡残差出现系统性、正负交替的日循环规律;在不同天气条件下,能量的分配转化和平衡程度均有明显差异,晴天的能量闭合状况好于阴天、降雨及扬沙天气,白天好于夜间;能量平衡比率在日出前与日落后的变化显著,且出现瞬时能量过闭合现象。受光合作用的影响,能量平衡闭合程度及碳通量的变化与不同天气下的温度及水分密切相关。     

中国北方沙尘天气的气候条件

利用1954～2000年全国700多个测站的气象资料分析了近50年来我国沙尘暴和扬沙天气的季节变化和年际变化特征,特别着重分析了大风、降水等气象要素对沙尘天气形成的影响.结果表明:我国的沙尘天气受到多种气候要素的综合影响,西北地区和内蒙古西部沙尘多发区的沙尘天气频数受气象条件影响最为显著;风速、湿度在沙尘天气的季节变化中影响最大,降水在沙尘天气的年际变化中影响最大.上一年夏季的降水对春季的沙尘天气具有一定的预报意义.     

沙尘天气中气溶胶光学特性的时空分布特征

选取内蒙古境内额济纳旗、乌拉特中旗、东胜、朱日和、锡林浩特5个站的几次沙尘天气过程和晴朗天气下CE-318太阳光度计资料,计算出大气气溶胶光学厚度,结合气象资料分析在沙尘天气发生过程中气溶胶光学厚度的时空分布特征。分析结果显示,在沙尘天气发生过程中,气溶胶光学厚度是一个相当敏感的变量,其随沙尘的发生、发展和消亡表现出明显不同的日变化特征,且光学厚度值随着沙尘天气的发生和发展,在其空间分布变化上与沙尘天气本身的空间分布变化具有很好的一致性,可以很好的反映沙尘输送过程。此外气溶胶光学厚度与大气稳定度也有一致的日变化趋势。因此,对于大气气溶胶光学厚度的监测可以为沙尘天气的预报提供较为准确的客观依据。     

西北干旱区山区融雪期气候变化对径流量的影响

利用8 个山区气象站1960-2010 年日平均气温、降水和7 个出山口水文站的年径流数据(1960-2008), 统计分析了山区融雪期开始时间、结束时间、天数、温度和降水的变化趋势及其空间差异性, 并定量评估了年径流量对融雪期温度和降水变化的敏感性。结果表明, 近50年来, 山区融雪期平均提前了15.33 天, 延迟了9.19 天;其中, 天山南部山区融雪期提前时间最长, 为20.01 天, 而延迟时间最短, 仅6.81 天;祁连山北部山区融雪期提前时间最短(10.16天), 而延迟时间最长(10.48 天)。这显示山区融雪期提前时间越长, 延迟时间则越短。山区融雪期平均降水量增加了47.3 mm, 平均温度升高了0.857℃;其中天山南部山区降水增量最大, 达65 mm, 昆仑山北部山区降水和温度增量均最小, 分别为25 mm和0.617℃, 而祁连山北部山区温度增量最高(1.05℃)。河流径流量对融雪期气候变化敏感, 降水变化诱发年径流量变化了7.69%, 温度变化使得年径流量改变了14.15%。     

近50 a来祁连山及河西走廊极端气候的时空变化研究

 在全球变暖背景下,极端气候发生的频率增大,气象灾害造成的损失也随之增加。利用20个气象站1960-2009年的日平均气温和日降水量资料,运用线性趋势法、Spline空间插值法、Morlet小波分析法,对祁连山及河西走廊极端气候的时空变化特征进行了研究。结果表明：极端高温天数呈显著增加趋势,年际变化率为0.79d/a,20世纪90年代中后期之后极端高温天气发生的频率较高;极端低温天数呈显著减少趋势,年际变化率为-0.54d/a, 80年代中后期以来极端低温天气发生的频率较低;极端降水天数也呈显著增加趋势,年际变化率为0.02d/a,70年代中后期之后极端降水天气发生的频率较高。极端气温和降水的年际变化幅度存在区域差异,南部山区比走廊平原对全球气候变暖的响应敏感。极端高温天数和极端低温天数在8a、22a左右周期变化明显,其中22a是第一主周期;极端降水天数在6a、10a、22a左右周期变化明显,其中22a是第一主周期;从22a的周期变化推测,2010年以后11a左右极端高温天数偏少,极端低温天数偏多,极端降水天数偏少。     

塔克拉玛干沙漠腹地近地面臭氧浓度变化特征及影响因素分析

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区2010年6月10日-2012年3月20日地表臭氧浓度连续自动观测数据,结合相应气象要素资料,对地表臭氧质量浓度的日、周、月、季节变化与不同天气条件下日变化特征进行了分析,同时探讨了影响臭氧浓度变化的主要因素。结果表明：①臭氧浓度日变化具有明显的单峰型日变化规律,夜间变化平缓,白天变化剧烈。09:00前后达到最低值,18:00前后达到最高值,出现时间稍迟于其他城市地区。②臭氧浓度变化具有“周末效应”现象。最高值出现在星期日,最低值出现在星期三;星期一至星期三浓度逐渐降低,星期四又逐渐上升。③最高月平均浓度出现在2010年6月,其浓度为89.6 μg·m-3,最低月平均浓度出现在2012年1月,其浓度为32.0 μg·m-3,2010年6-12月,浓度逐月降低。④春、夏季臭氧浓度较高,秋季和冬季明显低于春季和夏季,与大中型城市变化特征基本一致。⑤臭氧浓度日变化最剧烈的是晴天,其次为小雨天气,阴天日变化平缓。沙尘暴出现前,臭氧小时平均浓度变化较小,沙尘暴开始时浓度下降,且下降速度较快。⑥辐射变化也具有单峰型日变化规律,臭氧浓度变化明显晚于辐射变化,太阳辐射的强弱直接影响光化学反应速度,从而导致臭氧浓度的变化。⑦沙尘天气臭氧日平均浓度高于有间隙小雨天气和晴天。相对湿度、风速、风向、日照日数同时影响近地面臭氧浓度的变化,臭氧污染的发生是多种因素共同作用的结果。     

一次强沙尘暴过程中沙尘气溶胶空间分布的初步分析

利用地面观测资料分析了2008年5月25日至29日沙尘天气的发生、发展情况,利用Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations（CALIPSO）资料分析了沙尘气溶胶在传输过程中的垂直分布状况,结合HYSPLIT模式,对此次沙尘天气过程中沙尘气溶胶的传输路径做了分析。结果表明,此次沙尘天气过程是由蒙古气旋造成的,沙尘由低空急流向远方输送;地面沙尘天气主要发生在气旋和反气旋之间强烈的北风或西北风气流中;在此次沙尘天气过程中,沙尘气溶胶的退偏振比在0.10~0.38之间,沙尘主要分布在海拔2 km到4 km之间,最高可达到5 km。     

边界层风廓线雷达资料在沙尘天气分析中的应用

为利用风廓线雷达（WPR）开展沙尘天气研究,分析了2010年4月19—20日塔克拉玛干沙漠腹地WPR探测沙尘天气个例。研究表明,WPR可以在沙尘天气工作,其探测资料能及时反映中小尺度三维流场特征,通过WPR提供的水平风场、信噪比（SNR）、垂直速度、大气温度等资料,可从多角度了解沙尘天气过程。在此次过程中,信噪比出现了比较清晰的大值层,SNR大值层所处高度初步认为是沙尘被输送的高度,SNR大值出现和结束的时间既对应着沙尘天气的开始和结束时间。低空风场出现切变的时刻,正好对应扬沙天气的开始,低空风向转为东风和东南风的时刻正是强沙尘暴开始的时间,低空东风的维持是此次沙尘天气发生的动力条件。此外,RASS系统能监测到沙尘天气过程前后低空大气温度的变化状况。     

平原与山区土地利用/覆被变化对比——以双流县和米易县为例

利用1986、1995和2000年3 a同期陆地卫星的TM影像作为主要数据源,经过人工解译生成土地分类数据,对研究区域的土地利用格局特征、单一土地利用的动态变化、景观格局变化进行对比分析.结果表明:(1)山区的土地利用类型明显多于平原.山区主要以林地和草地等自然景观为主,而地区则以耕地和建没用地为主,表现出很明显的人类活动特征.(2)两个地区的土地利用/覆被变化在空间与单一地类上都存在着一定的差异,但引起土地利用变化的主要驱动力都是人为因素.(3)两个地区的景观多样性指数相近,山区的景观优势度指数高于平原,平原的景观破碎度指数高于山区.据此,提出区域土地可持续利用政策的建议:适度保护农地资源尤其是耕地资源,合理协调农业用地与非农业用地之间的相互关系;要根据区域的自然环境与经济发展等实际特点对土地利用进行科学合理的发展规划,在土地利用的某些政策上要对山区与平原之间实施差别对待.     

塔里木河中下游年表特征

通过对沙漠与山区年轮研究中的采样、年表特征及年表中的水分信息三个问题的比较分析,阐述了塔里木河中下游年表的特征等问题,得到以下三点结论:(1)沙漠与山区采点状况不同,采样方法有异,沙漠采样注重距河的远近及地势高低,而山区采样强调林带上下限等。(2)沙漠年表的敏感度大于山区,自相关与互相关小于山区,年表中的低频周期少于山区。(3)沙漠年表的水分限制因子是流量,山区是降水,沙漠年表中的流量信息多于降水,山区相反。     

一次沙尘暴过程TSP质量浓度的连续观测和分析

采用大流量大气采集器对2001年4月6~7日特强沙尘暴期间内蒙古阿拉善左旗、包头、呼和浩特、四子王旗、集宁、化德、二连浩特、苏尼特右旗等地大气中TSP浓度进行了连续观测并结合天气资料进行了分析。结果表明,此次沙尘暴过程中,TSP浓度的绝对值大,变化幅度也大,最小值为1.896 mg·m-3,最大值为52.153 mg·m-3,平均值为13.399 mg·m-3。各地TSP浓度变化的时序反映了沙尘暴的影响范围和移动状况的变化,TSP浓度绝对值的变化反映了沙尘暴强度的变化,从开始的较小值逐渐增至最大值,最后再回落到较低水平。内蒙古西部沙尘暴主要源于蒙古国的远距离输送,局地起沙对中部沙尘暴形成具有重要贡献。本次过程TSP浓度最大值达到空气污染程度最为严重的城市冬季TSP浓度极值的10~50倍,表明沙尘天气导致的空气污染远大于一切人为排放源造成的污染。     

近几年沙尘天气对中国北方环保重点城市可吸入颗粒物污染的影响

 利用2000—2008年中国北方17个环保重点城市API指数资料和同期气象资料,评估沙尘天气对中国北方城市大气环境的整体影响,对比分析不同城市空气质量受春季沙尘影响的程度,并以一次强沙尘暴过程为例,探讨其影响中国北方城市空气质量的范围、程度和过程。结果表明,2000—2008年北方环保重点城市大气的首要污染物是可吸入颗粒物,污染状况严重。春季颗粒物高污染状况主要与沙尘天气有关。不同城市受沙尘影响的程度也不同,影响程度自西向东降低,其中对银川、兰州和西宁影响最大。沙尘天气容易造成严重颗粒物污染事件,颗粒物浓度变化可以清楚地反映沙尘的输送、移动及强度变化。即使在并未出现沙尘天气的地区,在上游沙尘输送作用下,颗粒物浓度也会受较大影响。     

藏北高原土壤的温湿特征

通过藏北高原两个站点(D110和安多)土壤温湿特性的分析,表明浅层土壤温度的变化幅度明显的比深层的要大,而且浅层土壤温度受地表随机天气过程的影响较大。浅层(20cm)土壤在未冻结前湿度的变化幅度不但受形成降水的地表随机天气过程的影响,而且受其下层土壤湿度状况的影响。下层土壤湿度越小,浅层(20cm)土壤湿度的变化幅度越大。土壤湿度和土壤温度之间存在着明显的相互关系,土壤的湿度状况能够影响土壤温度变化的幅度和土壤温度变化的趋势。     

沙尘天气等对西安市空气污染影响的研究

通过对西安市1981—2000年TSP、SO2和NOx年平均浓度资料,1998—2000年周报和日报环境监测资料以及相应的地面、高空常规气象观测资料的统计分析,研究了该市空气污染的时间变化特点以及沙尘天气等几种气象条件对其浓度变化的影响。结果表明:(1)颗粒污染物(TSP和PM10)是西安市的首要污染物,其次是SO2。1981—2000年期间,TSP年平均浓度降低了75%,SO2年平均浓度降低了77%,NOx年平均浓度总体上变化不大;这三种污染物月平均浓度的年变化都呈单周期型,冬季1月份最高,夏季最低(TSP是7月份最低,SO2和NOx是8月份最低)。(2)2001年春季3～4月份沙尘天气的频繁发生,使西安市空气污染日出现全年的第二个多发期(23d·月-1),这有别于正常年份仅在冬季1月份出现一个浓度峰值的特点;强沙尘暴天气过程会使西安市PM10浓度在非常短的时间内提高3倍左右,造成严重的颗粒物污染。(3)西安市冬半年出现轻度污染以上级别的几率明显大于夏半年。影响西安市的地面天气系统可归纳为12类,当受不同天气系统控制时,其污染状况会有较大差异。(4)西安市一年四季都有逆温存在,100m平均逆温强度为0.90℃;全年以低层逆温出现日数最多,但冬季贴地逆温出现日数最多,厚度最厚,强度最大,是造成西安市冬季空气污染严重的最重要气象因素之一。(5)西安