西北干旱区冬、夏季大气边界层结构对比研究

利用2006年6月28日至7月17日和2007年1月1日至1月10日敦煌加强观测期的探空资料,对比分析了位于西北干旱区的敦煌荒漠冬、夏季大气边界层的结构特征和变化规律。分析认为,该地区冬、夏季大气边界层结构一致,但夏季边界层的厚度明显大于冬季。夏季,白天对流边界层顶最高超过3 500 m,夜间稳定边界层的最大高度平均达到900 m左右,而冬季,对流边界层和稳定边界层日最大高度分别较夏季低约2 350 m和500 m,这说明西北干旱区夏季晴天的确存在极端深厚的大气边界层,但这种超厚大气边界层现象在冬季并不出现。冬、夏季大气比湿和风速在边界层的分布特征符合一般规律,夏季比湿普遍大于冬季,且夏季大气比湿随高度变化幅度明显大于冬季。冬季从地表开始就出现逆湿现象,夏季逆湿则出现在60~100 m高度范围内。冬、夏季白天与夜间的风速均能呈现出Ekman螺线特征,且夏季地转风风速值与地转偏差均远高于冬季。     

南极特拉诺瓦湾下降风特征

南极罗斯海特拉诺瓦湾(Terra Nova Bay)是强下降风汇集区之一。采用高分辨率南极中尺度预报系统(Antarctic Mesoscale Prediction System,AMPS)资料和特拉诺瓦湾难言岛Manuela自动气象站实测数据,分析了特拉诺瓦湾及其附近地区的下降风特征。AMPS对难言岛地区风速和气温有较好的模拟能力,但风向比实测值偏西约30°。难言岛地区风速从1月开始迅速增大,4—9月风力平均为8级以上。难言岛夏季1月份的风速变化滞后气温变化约3 h;冬季7月份风向稳定为西至西南。特拉诺瓦湾及其附近地区下降风来自西岸海拔较高的冰盖,其风向的空间分布特征基本几乎不随季节而变化。下降风风速有显著的季节演变特征,11月至次年1月较小,3—9月风速较大。特拉诺瓦湾西岸等几处冰川地带在冬季是强风汇集区,难言岛处于Reeves冰川下降风汇集区中。该汇集区上边界和南北两侧均有清晰的分界线,风速较强区从地面延伸至650—800 m高处,风速最大值距离地面高度约为50—200 m。强下降风气流受难言岛地形阻挡,风速有所减弱,气流越过难言岛之后,风速再次加强。特拉诺瓦湾地区下降风流动过程中近地面气团位势温度变化幅度很小,表明下降风在从内陆高原到沿岸地区的流动是干绝热过程。     

乌鲁木齐市城区和郊区近地层比湿分布和廓线特征

利用乌鲁木齐市城区和郊区的5座100 m气象铁塔10层比湿数据和乌鲁木齐气象站L波段探空雷达资料,详细分析了边界层2 km内比湿廓线特征,城区和郊区近地层比湿季节变化和日变化特征,揭示了乌鲁木齐逆湿的原因,得出以下结果：（1） 乌鲁木齐市比湿季节差异明显,冬季最小,春季、秋季稍大,夏季最大,夏季比湿约为冬季的4~5倍,但秋季仅比春季大1 g·kg^–1。除冬季外,比湿均随高度增加而趋于减小,夏季减小最显著,冬季比湿的垂直变化很小。比湿廓线极小值白天和夜间出现高度相近,且有多个极小值。夏季和冬季比湿日变化最大,且位相相反;夏季夜间大、白天小,冬季与之相反。冬季,郊区比湿小于城区;其余季节城、郊比湿差异不明显。（2） 2 km内存在逆湿现象,逆湿出现概率高于35%,概率1月最大、7月最小。1月逆湿最大高度超过1 500 m,7月逆湿最大高度可达到1 900 m,且最大厚度可达到1 550 m。逆湿强度最大在7月和10月可达2. 5 g·kg^–1·（100 m）^–1,而1月最小。（3） 1月逆湿往往与逆温相伴随,逆温层改变了水汽的垂直分布结构,从脱地逆温层顶起出现逆湿现象,逆湿还与水汽输送有关。本研究可以有效地揭示空气湿度的季节特征,为研究城市大气污染形成的气象因素提供了一个思路。     

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。     

河套干旱区夏季晴天与阴雨天大气边界层特征对比分析

利用2013年7月1~31日气象站常规、探空观测资料和K/LLX802J型机动式边界层风廓线雷达加密观测试验资料,对河套干旱区夏季典型晴天和阴雨天大气边界层的结构特征进行了对比分析。结果表明:(1)河套干旱区夏季晴天边界层高度一般在1 644.3~3 024.5 m之间,平均为2 309.4 m;阴雨天一般在494.2~2 187.5 m之间,平均为1 457.2 m;该地区夏季晴天最大边界层厚度为3 024.5 m。(2)河套干旱区夏季边界层,晴天位温在700 m以下随高度增加显著增大,递增率平均为0.76℃·(100 m)~(-1);阴雨天易在50~1 500 m之间出现多层悬空位温逆温现象,位温随高度递增率平均为0.51℃·(100 m)~(-1)。在700 m以下大气位温随高度递增率晴天比阴雨天大,700 m以上则是阴雨天比晴天大。(3)河套干旱区夏季晴天和阴雨天边界层比湿随高度总体上均呈减小趋势;边界层平均比湿晴天为4.88~9.13 g·kg~(-1),阴雨天为6.64~12.35 g·kg~(-1),阴雨天比晴天高;阴雨天在地面到1 500 m之间易出现多层悬空逆湿现象。(4)河套干旱区夏季边界层平均风速晴天为3.0 m·s~(-1),阴雨天为3.85 m·s~(-1);晴天100 m以下近地层风速随高度递增速率平均为1.30 m·s~(-1)·(100 m)~(-1),阴雨天为1.35 m·s~(-1)·(100 m)~(-1)。离地500 m高度以上边界层主要吹偏东风和偏南风,晴天和阴雨天分别易在离地100 m和400 m以下发生风速、风向切变。     

ERA-Interim再分析和NCEP FNL分析资料在东南极中山站至Dome A断面的适用性研究

利用2008年南极中山站至Dome A断面上观测站的近地面气象观测资料对ECMWF ERA-Interim再分析和NCEP FNL分析资料在东南极地区的适用性进行了验证。结果表明,ERA-Interim再分析资料的气温表现明显优于FNL分析资料,其与观测的年均绝对偏差在南极大陆沿岸地区1℃,在内陆高原2℃;而FNL分析资料的气温在南极内陆高原地区较观测明显偏暖,尤其在冬季偏暖达8—10℃,表明其不能直接用于南极内陆高原气温的变化分析。FNL的地面气压与观测比较接近,逐月平均偏差仅约1 h Pa,其精度明显高于ERA-Interim再分析资料的地面气压,而后者在沿岸地区存在明显的系统性偏低。ERA-Interim和FNL的近地表风速、风向差异不显著,其与观测的年平均、季节平均绝对风速偏差在沿岸和下降风区1 m·s-1,在内陆高原约2—4 m·s-1,年平均风向绝对偏差10°。     

南极长城站_1985_2008_和中山站_1989_2008_地面温度变化

利用长城站1985-2008年和中山站1989-2008年逐月气温资料,分析了两站短期气候特征及其变化趋势,评估了两站地面温度观测资料的代表性。结果表明,长城站和别林斯高晋站同期的年平均温度均为-2.1℃,温度趋势变化速率分别为0.27℃/10a.和0.33℃/10a,呈现出南极半岛具有明显的气候变暖趋势。中山站和戴维斯站的同期温度变化速率分别为0.12℃/10a.和0.07℃/10a,显示的气候变暖趋势不明显。两站温度变化趋势与邻近站相比基本相似,表明两站观测的温度资料具有南极乔治王岛和东南极沿岸区的代表性。长城站四季平均气温都呈上升趋势,且秋季增温速率最大,冬季次之,其它季节不明显。中山站春季和冬季具有降温趋势,秋季和夏季具有升温倾向,其中以秋季升温趋势和冬季降温趋势最为显著。     

积雪对南极冰盖自动气象站气温观测影响的研究

随着冰盖表面雪的累积或消融,自动气象站(AWS)传感器相对地表的高度随之发生变化,故所记录的观测资料不能直接反映相对地表固定高度上的气象参数。为了使南极冰盖上AWS所获取的气象资料具有可靠性,在积累率对AWS观测气温影响的基础上,将东南极冰盖上中山站至DomeA断面3个AWS的连续观测气温修正到相对于雪表面的某一真实高度上。结果表明:(1)DomeA,Eagle和LGB69年平均1m气温分别为-53.19℃,-41.33℃和-26.29℃,年平均积累率分别为0.11m、0.30m和0.49m,对应的1m气温年平均修正量分别为0.34℃、0.29℃和0.35℃,2m和4m气温的年平均修正量均小于0.1℃;(2)积累率变化对离地表最近层次上的气温影响最大,越往上层影响越小;(3)气温的修正量大小与积累率并非成简单的正比关系,它与气温本身的季节变化特征以及局地近地表逆温强度有很大的关系。气温的平均修正量冬季为正,夏季修正量的正负由局地是否存在逆温决定,修正量值的大小主要由逆温强度和积累率决定。     

阿尔金山国家级自然保护区东北部风况及输沙势特征北大核心CSCD

利用阿尔金山国家级自然保护区依协克帕提保护站实测的2017—2021年风速、风向数据,对阿尔金山国家级自然保护区东北部风况与输沙势进行了分析。结果表明:(1)阿尔金山国家级自然保护区东北部近5年年均风速和年均起沙风速起伏变化不大,年均风速为3.10 m·s^(-1),年均起沙风速为7.67 m·s^(-1),年均起沙风频率为8.57%,春夏季起沙风频率高于秋冬季。(2)起沙风风向的季节变化差异大,冬春季主导风向为W、SW和WSW,夏季风向以NE和E为主。(3)年输沙势(DP)均值为580.23 VU,属高风能环境(>400 VU);年合成输沙势(RDP)均值为266.69 VU,合成输沙方向(RDD)季节性差异大,年输沙势的方向变率指数(RDP/DP)均值为0.36,属中等方向变率的锐双峰风况。(4)全年输沙势季节差异较大,春季输沙势最大,夏季和冬季次之,秋季最小。冬春夏季输沙势的方向变率指数分别为0.90、0.41和0.20,分别属于低变率、中变率和高变率。     

江西九江近地层温度梯度及风廓线规律的适用性

利用2013年5月—2014年4月期间一整年各层温度及风观测资料进行统计分析,研究该地区近地面层气温梯度及风廊线规律的适用性,并通过散点图的形式寻找风速比随稳定度参数的变化特征。结果表明:(1)该地区观测期间100 m高度的多年平均气温为17. 6℃,70 m高度为17. 7℃,30 m高度为17. 9℃,10 m高度为18. 1℃;最冷月为2月,平均气温5. 3～5. 8℃,最热月为8月,平均气温30. 4～31. 1℃。(2)该地区四季气温有较大差异,秋季温差最大,冬季最小,四季中春、秋、冬季出现逆温次数较多,夏季较少;逆温强度冬季最强,夏季最弱。(3)非中性层结条件下风速比值随稳定度的增强而离散增大。综上表明,观测期间系统的性能基本上是稳定的,可为该地区今后开展的大气环境研究提供气象背景资料和理论数据参考。     

塔克拉玛干地区气候变化对全球变暖的响应

从地面水汽压(大气含水量)、平均风速、湿润指数、相对湿度和气压的角度分析在全球变暖的情况下,塔克拉玛干地区气候的年和季节变化特征,结果表明:①年和四季平均风速呈阶梯式下降趋势,具有显著减小的线性趋势,并于1973年发生了由大到小的突变。②夏、秋、冬季和年地面水汽压(大气含水量)自20世纪80年代以来呈较大幅度波动式上升,具有显著的线性增加趋势。夏、秋季地面水汽压于1969年和1973年发生了由少到多的突变。秋、冬季大气含水量的显著增加并没有导致降水量的增加,降水量的变化不能充分反映大气含水量的变化。③夏季湿润指数有显著增加趋势,春季有微弱的上升趋势,而降水量夏季和年有显著增加趋势,春季有微弱的上升趋势,说明综合反映气候干湿变化的湿润指数变化与单用降水量表示的气候干湿变化不完全一致。④夏、秋季和年相对湿度呈波动式上升趋势,夏季和年相对湿度分别于1970年和1974年发生了由低到高的突变。⑤年和四季的平均气压40a来无变化。     

塔克拉玛干沙漠腹地人工绿地中心区域与边缘地带小气候

利用2013年8月至2014年7月塔克拉玛干沙漠腹地人工绿地中心和边缘地带气温、相对湿度、气压、风速和风向资料,对比分析了绿地中心和边缘地带的小气候特征。结果表明：该区域局地小气候主要体现在风速和春、夏、秋季湿度上,而气温和冬季湿度分别主要受逆温和逆湿的影响。白天,绿地中心区域的气温与边缘地带相差较小,但夜间二者相差较大;1月、4月、7月、10月夜间因近地层80 m内存在明显逆温现象,边缘地带所处地势较高,气温比中心区域高0.1~8.3℃、0.3~4.1℃、0.4~4.2℃、0.5~8.4℃。绿地中心区域3-10月湿度明显高于边缘地带,塔中本站湿度比西沙梁高0.3~1.8 g·kg^-1、比东沙梁高0.7~3.5 g·kg^-1,体现了绿化带增加湿度的作用,但1月因近地层80 m内具有明显逆湿现象,绿地中心区域湿度比边缘地带小。绿地中心区域和边缘地带3-10月风速较大,12月至次年2月风速较小;绿地中心区域风速明显小于边缘地带,塔中本站日平均最大风速比边缘地带约高0.5~1.0 m·s^-1,体现了植被对风速的减弱作用。     

罗斯海难言岛地区近地面层风场特征分析及数值模拟

本文介绍了中国第3座南极常年考察站新站址候选地——罗斯海难言岛的基本信息。通过对设在其上的自动气象站的观测数据分析表明,近地面风场主要由下降风控制,西-西北风是6级以上大风的主要风向,最大风力可达12级以上,1月、11月、12月是平均风力较小的三个月份。通过分析基于CFSR海冰资料的Polar-WRF模式模拟结果发现:Polar-WRF模式能模拟出和实测资料十分一致的下降风风场,分辨率越高越能更好的模拟出下降风的特点。难言岛附近强劲的西-西北向下降风是地形强迫的结果;来自Reeves冰川的气流是下降风的主要来源。大风的水平分布范围约为50 km。海拔1 400—300 m为下降风的加速关键区,风速最大的地方在海拔300 m高度的陡坡附近,下降风在抵达难言岛时,由于地面摩擦作用,风力已经有一定的衰减。模拟风场可以对观测资料做出有益的补充。     

西藏当雄高寒草甸碳通量定位观测站小气候的基本特征

分析了西藏当雄高寒草甸碳通量站4 a高密度小气候观测资料的净辐射、光合有效辐射,气温的年变化和日变化的规律,绝对湿度、相对湿度、风、大气压、土壤温度及湿度、土壤热通量的年变化规律.该地区具有明显的高原大陆性气候特征,光照强、日照长,太阳辐射和光合有效辐强;气温年较差小,日较差大;空气湿度小,较干燥,雨季和旱季分明,降水集中强度小;气压低,有常风;土壤温度年变化较小,土壤湿度和降水有明显的对应关系,降水节律是土壤湿度的决定因素.     

北京地区城市热岛强度长期变化特征及气候学影响机制

选择北京地区为研究区,基于1967~2016年城市站（北京站）和城郊农村站（密云站）的长期气象观测数据,研究平均气温、最高气温、最低气温对应的城市热岛强度长期变化特征及其气候学影响机制。研究发现,过去50 a平均气温和最低气温对应的城市热岛强度显著增加,增温率分别为0.29℃/10a和0.45℃/10a,而最高气温对应的城市热岛强度则没有明显变化趋势;统计分析显示过去50 a北京地区相对湿度、风速和日照时数显著降低以及气温显著上升有利于城市热岛的形成,强化城市热岛强度;未来全球变暖和快速城市化背景下北京地区城市热岛效应将进一步加剧,形成更频繁和持续时间更长的夏季城市高温热浪,严重危及城市居民生产生活和生命健康。     

腾格里沙漠周边地区1960-2012年气候变化特征

根据腾格里沙漠周边地区9个气象站点1960-2012年逐月平均气温、平均最高气温、平均最低气温、降水量、平均相对湿度、日照时数和平均风速的观测资料,利用线性回归、滑动平均和Mann-Kendall突变检验分析了该区1960-2012年气候变化特征。结果表明:1960-2012年,腾格里沙漠周边地区年平均气温以0.34 ℃/10a的速率呈显著上升的趋势,并于1989年发生显著突变;从季节变化来看,冬季升温幅度最大,达0.52 ℃/10a;年平均最高、最低气温均呈显著上升的趋势,但是年平均最低气温的升温速率0.44 ℃/10a明显大于最高气温升温速率0.25 ℃/10a,增暖的不对称性导致年平均气温日较差以0.18 ℃/10a的速率显著减小。年降水量以1.08 mm/10a的速率增加,但变化趋势不显著,四季降水量均有不同程度的增加;湿润指数的变化亦不显著,年、春季、夏季和秋季湿润指数均有减小趋势,冬季湿润指数有增加趋势;年、季平均风速皆呈显著减小的趋势,年平均风速减小的速率为0.15 m·s^-1·(10a)^-1,日照时数以5.6 h/10a的速率呈不显著的增加趋势,各季节日照时数有不同的变化趋势,春季和夏季日照时数呈增加趋势,而秋季和冬季的日照时数呈减小趋势。     

辽河三角洲不同干湿气候区参考蒸散发敏感因子时空变化

根据辽河三角洲19个气象台站1961~2010年气象观测资料,采用Penman-Monteith参考蒸散发计算方法,分析辽河三角洲半湿润区、半干旱区以及滨海干湿过渡区3个气候亚区参考蒸散发对平均气温、风速、相对湿度和太阳辐射的敏感性及其时空分异。结果表明：在半干旱区,敏感系数由大到小依次是相对湿度、风速、太阳辐射和平均气温;在半湿润区和滨海干湿过渡区,敏感系数由大到小依次是相对湿度、太阳辐射、平均气温和风速。不同气候亚区参考蒸散发对气象因子的敏感系数具有较大的差异和变化趋势。     

三工河流域平原区蒸发量变化特征及影响因素

采用线性倾向估计、滑动平均和Mann-Kendall非参数统计检验等方法,分析了三工河流域平原区1981-2012年蒸发量变化特征及主要影响因子,并通过多元相关模型定量给出了各气象因子对蒸发量变化的贡献程度。结果表明：三工河流域平原区近32 a蒸发量呈显著下降趋势,春夏秋冬四季的蒸发量也呈显著减少的趋势。春季和夏季蒸发量的大幅减少对年蒸发量减少的贡献率较大,冬季蒸发量在1985年和1989年发生突变。影响蒸发量的因子中,降水、日照时数、相对湿度、风速和气压均呈下降趋势,其中日照时数、相对湿度和风速下降趋势显著,而气温上升趋势明显。以1981-1990年为基准期,1991-2000年风速和日照时数减少对蒸发量减少的贡献率分别为85.27%、20.70%,其它影响因素对蒸发量减少的贡献率为-5.97%;而2001-2012年风速和日照时数的减少对蒸发量减少的贡献率分别为52.32%和39.91%,其它影响因素的贡献率为7.77%。