长江三角洲低层大气物理化学过程及其与生态系统的相互作用

本项目于２００１年１月１５～１６日在北京召开了中期评估会,各课题在２０００年度取得的主要研究成果如下：１）建立了长江三角洲地区的气候和环境生态资料库：本年度将该地区３９个城市月平均２４种地面气象要素资料库的时段从１９６１～１９９５年延长至１９９８年;建立了长江三角洲地区及浙、皖１０个高空站１９８０～１９８１、１９８６～１９９８每天两次标准层Ｔ．φ、Ｕ、Ｖ、Ｑ资料库及９个酸雨要素资料库;完成了长江三角洲地区２０世纪８０～９０年代土地利用变化数据库、地表反照率、地表粗糙度、地表特征的反演和计算,并提…     

山东省冰雹资料查询系统

对山东省１９８６～１９９８年４～７月逐日冰雹资料进行整理,利用ＦｏｘＢａｓｅ数据库开发软件建立山东省冰雹历史资料库。应用Ｃ＋＋Ｂｕｉｌｄｅｒ编程软件开发了山东省冰雹资料检索查询显示系统,可以方便快捷地进行全省或某个市（地）历史降雹时间、落区、大小等情况查询气候及资料统计,并以图形方式显示;也可浏览原始冰雹资料库的各项内容,方便冰雹业务预报和防雹减灾气象服务。     

德州市农业气象数据库及其管理系统

应用Ｆｏｘｐｒｏ２６编程,建立了德州市平均气温、最高气温、最低气温、降水量、日照、湿度、蒸发等逐日资料数据库,并由此建立了月、旬、季、年二级资料库;在此基础上完成了作物、土壤等农气观测资料库及常用农业统计资料数据库。设计完成了数据库管理软件,实现了基本气象情报资料查询、统计、分析工作的自动化,极大地提高了工作效率和服务质量     

长江三角洲地面太阳辐射变化和相关因素分析

通过对长江三角洲地区(南京,杭州,上海,合肥)1961-2000年辐射资料的比较,根据中国气象局编写的<气象辐射观测方法>对该地区年地面太阳辐射平均值进行计算,分析长江三角洲地区地面太阳辐射的长期变化及季节差异,并讨论长江三角洲地区两个重要城市杭州和南京的部分与地面太阳辐射息息相关的因子,分析长江三角洲地区直接辐射,散射辐射与总辐射的关系.结果表明:在40 a中长江三角洲地区4个代表城市总辐射长期变化分为两个阶段,1980s为谷值,谷值前有明显的下降趋势,后期总辐射变化趋势发生逆转,就所研究城市而言,1960s到1980s地面太阳总辐射的下降主要是由于直接辐射下降引起的.     

影响北部湾地区热带气旋特征统计和分类

基于北海市气象局承担的项目<制作影响北部湾地区热带气旋历史资料库>,对库中收录1954～2002年的所有进入18°～23°N,105°～112°E范围,且中心附近最大风力达8级或以上的共计128个热带气旋的天气气候特征进行初步的统计和分析,同时对该资料库系统的各种分类功能进行简单介绍.为今后的热带气旋预报和研究工作提供一个资料平台.     

长江三角洲地区近50a的气温变化特征分析

利用线性拟合、小波分析、Mann-Kendall方法对长江三角洲地区的五个城市(上海、无锡、杭州、湖州、嘉兴)近50年的逐日气温资料进行了倾向、周期、突变等特性分析.研究结果表明:近50年来,长江三角洲地区气温呈上升趋势,上海升温速度最快,为0.73℃/10a,其它四个城市的气温增加率为0.23℃/10a.气候的长期变化还具有一定的突变性,五个城市的气温均在20世纪90年代出现显著升高,90年代各城市的平均气温普遍比前40年高出约0.96℃.在95%的置信度下,五个城市的气温均呈现3～4年的准周期变化.     

长江三角洲地区地表月平均反照率的卫星遥感研究

应用NOAA-AVHRR气象卫星数据,通过近似的大气校正模型及双向反射模型,结合地理信息系统,建立了动态的反照率反演模型,并反演计算了我国长江三角洲地区1995年3～12月的地表反照率.通过对诸多影响反照率变化因子的分析显示,遥感反演结果与地表覆盖特征及气候特征基本相符.     

长三角地区雾的时空分布及频次模型研究

根据1980—2006年长三角地区6个站点累计27a的雾资料,分析了长江三角洲地区雾的时间、空间分布特征。结果表明,秋末、冬季和春季长江三角洲地区雾频次较多,夏季较少,年平均雾日数呈缓慢减少趋势;雾区域分布不均匀,总体说来是东多西少。在此基础上,用时间序列方法建立了雾频次预测模型,并对2007年1—12月各月的雾频次进行预测检验,结果表明预测值与实际值误差较小,该模型具备较好的预测能力。     

河南省暴雪天气特征及预报模型

普查了１９５１～１９９８年冬季河南省降雪资料,确定了河南省区域性暴雪过程,建立了河南省区域性暴雪过程历史资料库,分析了６０年代以来我省暴雪的时空分布特征及其天气形势特征,建立了预报模型,并提出了预报着眼点。     

海平面上升对长江三角洲海堤、航运和水资源的影响

分析了２０５０ 年长江三角洲地区相对海平面上升５０～７０ ｃｍ 时,将对该地区沿海海堤、航运及海岸带水资源的影响,并就相应的适应对策提出了建议。     

Interaction between Physical-Chemical Processes in the Lower-level Atmosphere and Ecological Processes in the Yangtze River Delta Area

Themedium-phaseprojectappraisalmeetingwasconvenedinBeijingduring15to16.January2001andthemainachievementsin2000areasfollows.1) Establishmentoftheclimatic,environmentalandecologicaldatabasefortheYangtzeRiverDeltaarea: prolongedthetimeperiodofthedatabasefrom1961-1995to1961-1998,whichcontains24monthlymeansurfacemeteorologicalelementsfrom39citiesintheregion; establishedthedatabaseofT.φ.U.V.Qand9acidrainelementstwiceadayat10radiosondestationsintheYangtzeRiverDeltaareaaswellasZhejiangandAnhuiPr…     

Processes in the surface mixed layer of the ocean

Models for the evolution of the surface mixed layer need to be improved to include dominant processes such as Langmuir circulation. It is shown that the wave forcing in Langmuir circulation models is much stronger than that due to a surface buoyancy loss, and studies of the erosion by the cells of a pre-existing stratification are described. Mixed layer models will also need to allow for horizontal inhomogeneity. It is shown, for example, that the horizontal buoyancy gradient that may be left behind after a storm produces restratification that can be significant. The nonlinearity of the equation of state is another real-world factor; it gives rise to an annual average surface buoyancy that is misleading as it is compensated by interior cabbeling. Current work linking the mixed layer to water mass formation is also introduced.     

云南倒春寒天气过程的分析研究

利用常规观测和NCEP 1°×1°的6小时再分析资料,总结1980-2011年云南15次低温雨雪强倒春寒天气过程,得出500 hPa形势高纬为两槽一脊和横槽型,700 hPa为典型北高南低特征.重点分析2011年3月14-19日和2005年3月2-6日不同类型下两次强过程,过程中均有昆明准静止锋增强和川滇切变线南下,新西伯利亚冷空气南下自东北向西南侵入云南.前者地面强降温由中低层强冷平流引发,而后者是由低层强冷平流和高层强冷平流下传共同造成.强雨雪天气对应有深厚垂直上升运动或对流层中低层以下层存在强上升运动柱.孟加拉湾为水汽源地,强高、低空急流和其垂直耦合的次级环流输送了水汽和热量.强降雪期间,无南支槽时需要大而强的水汽通量和水汽辐合,有南支槽配合时中低层水汽通量有迅速增加过程.低层为冷层或近地面强冷平流利于降水物冷凝成雪.过程中均有强锋生作用推动锋面南下,锋面前进方向锋生函数零线对应低层850 hPaQ矢量辐合线,锋区梯度大,能量积聚多对应降雪范围大.低层等露点线有Ω型特征,露点锋抬升作用触发干湿交界面上干冷、暖湿气流交汇,露点锋和低空急流位置强度及Q矢量辐合区与云南强倒春寒降雪区有较好对应关系,地面降温幅度与850 hPa锋生函数正值强度成正比.     

Multifractal Dynamic Rainfall Processes in Italy

Summary  Historical daily rainfall events, measured at different Italian stations, are found to follow fractal relationships within specific time ranges. It is found that the fractal dimension D describes the strength of the clustering of daily rainfall events in a more realistic way than the commonly used number of daily rainfall events: the more isolated the clusters, the smaller the value of D. The large dependence of D and of the specific scaling region on the threshold intensity is an indication of a more complex property of the rainfall called multifractality: a large-scale rain-field is successively broken into smaller and smaller eddies, each receiving an amount of the total field specified by a multiplicative parameter. Circumstantial evidence indicates, moreover, that the significant secular decreases of D over the Mediterranean area can be reasonably related to the simultaneous coherent decrease of zonal atmospheric circulation. Received July 20, 1997 Revised August 28, 1998     

Global Processes of Deflation in Steppe Ecosystems

The modern steppe zone of Eurasia is an active arena for the blowing of mineral matter out of the land surface and for its incorporation to the global process of exchange of matter and energy. The ploughed soil of the steppe zone used in agriculture annually loses tens of tons of fine earth from each hectare. This reduces the natural fertility of lands and quickens the general degradation of steppe ecosystems. This occurs especially intensively during blocking processes, when a strong anticyclone sets in over southeastern Europe. In this case, the energy wind load on the soil surface increases by one or two orders of magnitude as compared to the normal, and its destruction becomes catastrophic. In the zone where airflows converge in the steppes of the Lower Volga, Caspian region, and Ciscaucasia, wind-blown mineral substances are transported in the storm zone for a distance of 2000 km and are accumulated on the land surface in Central and northwestern Europe.     

Evolution of Cold-Air-Pooling Processes in Complex Terrain

Elucidating cold-air-pooling processes forms part of the longstanding problem of parametrizing the effects of complex terrain in larger-scale numerical models. The Weather Research and Forecasting model has been set-up and run at high resolution over an idealized alpine-valley domain with a width of order 10 km, to investigate the four-dimensional variation of key cold-air-pooling forcing mechanisms, under decoupled stable conditions. Results of the simulation indicated that the total average valley-atmosphere cooling is driven by a complex balance/interplay between radiation and dynamical effects. Three fairly distinct regimes in the evolution of cold-air-pooling processes have been identified. Starting about 1 h before sunset, there is an initial 30-min period when the downslope flows are initiated and the total average valley-atmosphere instantaneous cooling is dominated by radiative heat loss. A period of instability follows, when there is a competition between radiation and dynamical effects, lasting some 90 min. Finally, there is a gradual reduction of the contribution of radiative cooling from 75 to 37 %. The maximum cold-air-pool intensity corresponds to the time of minimum radiative cooling, within the period of instability. Although, once the flow is established, the valley atmosphere cools at broadly similar rates by radiation and dynamical effects, overall, radiation effects dominate the total average valley-atmosphere cooling. Some of the intricacies of the valley mixing have been revealed. There are places where the dynamics dominate the cooling and radiation effects are minor. Characteristics of internal gravity waves propagating away from the slopes are discussed.     

冰雹云中微物理过程研究

利用三维冰雹云模式通过实例模拟研究了云中冰相物理过程,结果表明,云中粒子产生有一源地,在雹云发展阶段早期,霰、冻滴,雹和雨水的极大产生率都位于6.0 km高度附近,这里是雹胚及冰雹形成的源区,从"利益竞争"概念出发,人工防雹的催化部位应在此高度附近;粒子产生高度与其源项发生高度及主要增长方式有关,粒子产生和增长过程在云的发展不同阶段也是不同的.在冰雹形成过程中,作为雹胚的霰和冻滴主要通过撞冻过冷水增长.撞冻增长占增长量的大部分,云中存在丰富的过冷水对冰雹胚胎和冰雹形成、增长都是十分重要的.在"冰晶-过冷水-雹胚-冰雹"这一链环中,没有过冷水参与很难形成强烈降雹.通过两例雹云的对比研究,发现若雹云云底温度降低和湿度增大,由于霰撞冻过冷水尤其是撞冻过冷云水增长量大幅度提高,霰的尺度加大,提高向冰雹的转化率,使霰胚数量大大增加.     

2016年1月赣北地区两次暴雪天气过程对比分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料、GPS/MET水汽资料和天气雷达资料,对江西省2016年1月22日和31日两次暴雪过程的动力条件、水汽条件和温度垂直结构等进行了对比分析。结果表明： 1） 500 hPa短波槽、700 hPa和850 hPa的切变线和西南急流是强降雪直接影响系统。整层大气高湿近于饱和,中低层有逆温。暴雪产生在700—500 hPa槽前西南气流的前部,850 hPa东北风与东南风辐合的区域,近地面层都是东北风。2） 两次暴雪过程水汽输送条件、冷空气的强度以及南下的方式都有差异。前次暴雪过程中低层先有冷空气影响,而后中高层暖湿气流北上,中低层能量低,以稳定性降雪为主,持续时间长;后次暴雪过程中,先是中低层暖湿气流北上,而后强冷空气从低层楔入,中低层对流不稳定,对流发展,降雪强度大,持续时间短。3） 两次暴雪期间GPS/MET可降水量均在20 mm以上,降雪开始前和暴雪出现前GPS/MET可降水量都出现连续增长的峰值,对降雪预报有一定的指示性。另外,雷达速度图上零速度线的形态变化对降雪持续时间有很好的指示意义。     

2001年河南两次强对流天气过程对比分析

对2001年连续两次发生在河南省的以冰雹和雷雨大风等强对流天气为主的过程对比分析结果表明,在不同的天气背景下,强对流过程中的中尺度雷达回波系统不同,对应的灾害性天气的种类和影响范围也不相同.