南极中山站吹雪雪暴天气分析

本文利用 2 0 0 3年 1月至 2 0 0 3年 1 2月在中国南极中山站考察期间的天气观测记录和气象传真图 ,对东南极中山站地区的吹雪和雪暴天气进行了统计和天气学分析研究。着重分析了吹雪雪暴天气的时间分布和风场 ,温湿场的特点以及相应的天气形势 ,指出了中山站地区预报吹雪雪暴天气的特点     

南极中山站地区冬季低温及增暖天气的变化特点

利用2003年在南极中山站考察期间所获取的气象观测资料和气象传真图对中山站地区冬季的低温及增暖天气进行了天气学分析,揭示了这两种天气的风场、温湿场以及天气现象的不同特点和相应的天气形势,为提高极区冬季气温预报水平提供了新的依据。     

南极臭氧洞期间中山站和昭和站大气臭氧的中期振荡特征

本文用１９９３和１９９４年７～１２月中山站及昭和站大气臭氧观测资料和１９９３年７～１２月中山站地面温度、气压及戴维斯站探空资料，对南极臭氧洞期间中山站和昭和站的中期振荡特征进行了研究。结果表明：准一周和准二周振荡是南极地区大气臭氧和各层次温压参数普遍存在的两种主振荡周期，且在不同年份其振荡强度也有所不同。在中山站和昭和站地区，１９９３年大气各参数的准二周振荡强度大于准一周振荡，准一周和准二周振荡都是由西向东传播的；而在１９９４年则除准一周振荡外未出现准二周振荡。在普里兹湾地区平流层中下部臭氧和等压面高度、温度准一周和准二周振荡的位相差很小，振荡是同时发生的。准一周和准二周振荡都可以由上而下或由下而上地穿越对流层顶，平流层和对流层的中期振荡有着密切的关系。准二周振荡是大气中普遍存在的一种天气尺度的中期振荡，在不同地区可以对应不同的天气实体。在南极地区，大气臭氧总量的准二周振荡可能是极涡本身固有振荡的反映，而周期较短的准一周振荡则可能是外来扰动强迫振荡的反映。     

基于多时序遥感数据的中山站附近地区海冰监测及雪龙船航迹特点分析

极地海冰是全球气候系统的重要组成部分,具有一定的季节和年际变化,它对极地科学考察有着重要影响。本文利用MODIS L1B级数据,经监督分类提取冰雪二值图并计算海冰面积,分析2000—2014年中山站附近地区的海冰的季节性和年际变化;结合Landsat影像及雪龙船航迹数据,分析2007—2012年雪龙船到达中山站的航迹特点,为极地科学考察提供参考。研究结果表明,2000—2014年中山站附近地区海冰年际变化规律大体一致,且在每年8月至次年3月有明显的季节性变化规律——海冰面积在9月底10月初达到最大值,在2月中下旬达到最小值;雪龙船到达中山站时间为该地区海冰融化的初期,其航迹特点与海冰分布密切相关。     

普里兹湾地区近10年来的气候变化特征

利用中山站 1 989年建站以来和澳大利亚戴维斯站同期气象资料 ,分析了普里兹湾地区短期气候变化过程及其特征。结果表明 ,该地区温度变化存在明显的降温倾向 ,两站降温趋势均为 - 0 .0 66℃ /a ,其结果与整个南极地区温度变化趋势相反。降温倾向的主要特点是月平均温度以秋季下降幅度最大 ,夏季则为升温 ,最高温度存在升温倾向 ,最低温度呈现降温趋势。该地区月平均温度波动很大 ,极端异常过程中月平均温度偏高或偏低达到 1 0℃左右 ,与南极大陆地面高压和绕极低压中心位置及范围的异常分布关系密切。     

南极中山站地区太阳辐射的某些特征分析

本文根据1990年1～2月南极中山站的太阳辐射的首次观测数据,分析了该地区太阳分光辐射的变化特征,着重讨论了紫外辐射的变化特征和云对太阳辐射各分量的影响。结果表明,南极中山站地区晴天条件下可见光、近红外和紫外辐射占总辐射的42.2％、53.3％和4.5％;总云量的变化和云类的变化对太阳辐射各分量具有显著的影响。     

南极中山站至Dome A剖面表面雪样氧同位素组成

运用质谱技术 ,测定了南极中山站至 Dome A剖面 1 998/1 999年度表面雪样氧同位素组成。结果表明 ,表面雪样氧同位素组成变化范围相当大 (- 2 2 .5 1‰ - - 5 0 .6 7‰ ) ,且具有随距中山站距离逐渐增大、海拔高度逐渐增加而逐渐减小的趋势。线性回归分析显示表面雪样氧同位素组成与距中山站距离、海拔高度和纬度存在着很好的相关性 ,这实际上反映出稳定同位素组成和温度之间的密切联系     

近六年中山站春季臭氧低值的观测结果分析

根据中山站 Brewer臭氧光谱仪的观测结果 ,对中山站地区近六年春季臭氧低值的特征进行研究 ,并与 TOMS卫星观测结果进行了对比分析。分析表明中山站春季臭氧值的逐日变化与极地涡旋动力过程有密切联系。Brewer和 TOMS观测结果总体上接近 ,但 TOMS要略高于地基观测结果 6～ 1 0 DU。在春季臭氧低值期间 ,UV- B测值要高于夏至时的 UV- B测值 ,30 0～30 5nm波段的 UV- B辐射强度比 32 0～ 32 5nm波段更易受春季臭氧低值的影响     

南极春季中山站地区大气臭氧和NO_2的变化特性

利用可见／紫外差分吸收光谱学方法，在１９９１年南极臭氧洞期间对中山站地区的大气臭氧和ＮＯ２含量进行了测量。分析结果指出，对中山站地区而言，１９９１年大气臭氧含量的迅速减少开始于８月中旬，到１０月３日达最低值，并很快于１０月７日恢复到正常值。大气臭氧和ＮＯ２的变化有很好的正相关性，相关系数达０．６９；臭氧洞期间，ＮＯ２含量一直处于低值，且层的高度较高。这表明１９９１年春季中山站地区臭氧含量的减少不是由奇氮的的催化损耗过程所致     

南极长城站(1985—2008)和中山站(1989—2008)风和降水等要素的气候特征

利用南极长城站和中山站的降水、风、湿度、气压和云量等高质量的地面气象观测资料,对两站基本气候特征和变化趋势进行了分析。结果显示,长城站年降水量为503mm,年际变化呈减少趋势,变化速率为-27mm/10a。长城站和中山站年降水日数均呈下降趋势,变化速率分别为-2.9d/10a和-12.1d/10a。长城站和中山站年平均相对湿度分别为88%和58%。长城站年平均湿度总体上呈不明显下降趋势,中山站没有趋势。长城站盛行风向为西北风,中山站为偏东风,年平均风速分别为7.3m/s和7.1m/s。两站年平均风速呈减小趋势,变化速率分别为-0.09m/s/10a和-0.23m/s/10a。长城站平均大风日数为137d,记录的极大风速为37.2m/s。中山站平均大风日159d,记录的极大风速为50.3m/s。长城站和中山站年平均气压分别为990hPa和985hPa,变化速率分别为0.65hPa/10a和-0.80hPa/10a。其变化趋势相反,并与两站风速和大风日数及降水日数的变化倾向基本相同。长城站和中山站月平均云量分别为8.8和6.2,其差异显示了两站所处气候带的特点,即长城站地区全年阴天多、云量大,中山站则与此相反。     

Summer weather characteristics on the Grove Mountain of East Antarctica

The summer weather characteristics of the Grove Mountain, East Antarctica, are presented based on the data obtained by Chinese National Antarctic Expedition (CHINARE) in January 1999. The result shows that the pattern of daily variation of temperature and the prevailing wind direction in Grove is similar to that of Zhongshan Station. However, the daily range of temperature and strong wind frequency are much higher than those of Zhongshan Station.The change of wind direction is close to the weather system that impacted the Grove Mountain. The warm and wet air from northern parts often causes the precipitation. The clear weather appears when controlled by eastern winds in January.     

南极中山站-DOME-A沿线地面风要素特征分析

采用中山站和LGB69、EAGLE、DOME-A 3个南极内陆自动气象站的气象资料,分析了东南极中山站-DOME-A沿线风要素的分布特征。结果表明地处南极下降风下游的沿海陡坡区风力最强,越向内陆,风力越小;DOME-A地处内陆冰穹,没有下降风;而近沿海区由于受地形的影响,下降风十分明显,其风向以东北风为主,且大多发生在夏季夜间。     

普里兹湾沿岸下降风特征分析

根据2008年南极中山站的臭氧气球探空观测和塔层自动气象站数据,以及同时期的再分析资料,分析下降风(Katabatic wind)发生时的普里兹湾沿岸和东南极内陆地区的天气形势、中山站的边界层特征、气象要素的日变化规律。并利用对数风速廓线定律模拟中山站下降风,与实测值进行对比。个例研究表明,在晴朗的夜间或多云的白天,内陆地区冰面辐射冷却,导致气温降低,与普里兹湾沿岸地区的温度梯度大。此时内陆地区受高压控制,成为辐散中心,且高压的位置决定普里兹湾东岸和西岸的下降风强度。中山站的下降风出现在边界层低层,地面风速大,风向主要为东、东北东,导致强不稳定层结、气温和位温迅速降低。对数风廓线定律模拟中山站下降风的能力有限。     

中国南极维多利亚地新站气象特征分析

中国南极新站选择在维多利亚地特拉诺瓦湾难言岛上进行建设,其气象环境状况是开展科学研究的基础工作,也是考察队员生命安全保障的基础资料。因此,通过2013年度难言岛气象站的观测资料,结合附近地区历史气象资料,对该区域气象要素特征进行了分析。结果表明:(1)由于地处罗斯海与东南极冰盖交界处,难言岛年均气压为987.8 h Pa,与中山站非常接近;(2)年均温为-16.1℃,最低气温为-39.3℃,且冬季气温波动较大,标准差可达±6.0℃;(3)年均相对湿度为42.1%,年均比湿为0.6 g·kg-1且冬季比湿极低,空气非常干燥,降水量非常低;(4)盛行风向为WNW,5—7级风出现频率超过50%,但夏季风速明显低于冬季风速,一般不超过8.0 m·s~(-1),有利于中国在夏季开展工程建设和补给;(5)难言岛年总辐射量为3 342.8 MJ·m~(-2),明显低于中山站,但两站反照率非常接近。     

南极罗斯海恩克斯堡岛短期气候特征分析

南极罗斯海恩克斯堡岛(Inexpressible Island)是中国南极新建考察站重点预选区域。本文利用1988—2012年曼努埃拉自动气象站(AWS Manuela)资料统计分析了该岛的气温、相对湿度、气压和风速风向等要素的特征和变化趋势。结果表明,该岛多年平均气温为-18.5℃,年平均气温有降低趋势;多年平均相对湿度较低,仅为45%,但春夏秋冬各季节的平均湿度均有增加趋势;多年平均气压为979.7hPa,无显著变化趋势;该站点多年平均风速为12.0 m·s-1,风向以WNW为主。干冷的下降风为该岛风场的主要特征,强下降风事件多发生在冬季(49.8%),其风速在25—45 m·s-1之间,冬季单次强下降风事件的平均持续时间达10 h以上。和中山站相比,该站点气温更低、空气更干燥、风速更大,这对该岛的越冬考察活动将带来巨大挑战。     

极隙区Pc3频段脉动的传播特性

南极中山站和戴维斯站 (不变磁纬 74.5°S)白天中午位于磁层极隙区 ,夜间位于极盖区或极光带的极向边沿。两站均安装了完全相同的感应式磁力计。选择两站 1 997年 3月和 1 996年 6、9、1 2月的数据 ,运用快速傅立叶变换和波形检查方法选择 Pc3频段脉动事件 ,然后用信号互谱技术进行统计分析 ,结果如下 :在中山站 -戴维斯站 ,Pc3频段脉动主要出现于白天中午 /磁中午和磁午夜附近 ;白天 ,Pc3频段脉动振幅、出现率和出现的时间范围均有一定的季节变化 ,冬季最小 ,但在夜间 ,Pc3频段脉动没有这种变化 ;夜间 ,Pc3频段脉动振幅比在白天大许多 ;Pc3频段脉动传播方向 ,白天主要向西 ,夜间不太规则。这些可能反映了电离层电导率和日侧电离层电流系统对 Pc3频段脉动的影响。     

东南印度洋海洋锋面处低空大气的垂向分布结构

本文利用中国第25次南极科学考察期间获取的现场观测数据研究了东南印度洋（弗里曼特尔至中山站间）海洋锋面附近的低空大气风场以及温度场垂向分布特征。结果表明：弗里曼特尔港至中山站之间的亚南极锋锋面暖水侧与冷水侧风速垂向分布结构不同,锋面暖水侧风速垂向梯度小,风速梯度最大值出现在500m高度附近,而锋面冷水侧低空风速梯度最大值出现在150m高度附近,揭示了中纬度海气相互作用机制在东南印度洋海洋锋面附近起重要作用。同时,本文还发现了亚南极锋锋面上空存在支一强的低空纬向急流,急流中心位于300m高度处;极锋上空低空风速强而高空风速弱。