新疆博州地区气温的长期变化特征

根据新疆博尔塔拉蒙古自治州(简称博州地区,下同)1959—2004年四个气象代表站点各月平均气温、平均最高气温、平均最低气温资料,通过计算趋势系数,并对其显著性水平进行蒙特卡洛模拟检验,以及对各序列综合运用滑动t检验与累积距平相结合等现代气候统计诊断方法,分析了博州地区气温的变化趋势及突变时间。结果表明:博州地区气温的突变与全球乃至北疆大范围的增温突变时间一致,即年平均气温、年平均最高气温与年平均最低气温约在1970s后期同时发生突变式增温现象,这种升温表现为极大的非对称性,即平均最低气温的增幅远大于平均最高气温增幅。其中冬季平均最低气温升幅最大,夏季次之,春、秋相当,且均超过了0.02以上的显著性检验水平;平均最高气温的增温趋势仅在冬季明显;平均气温的增幅以冬季最大,秋季次之,春季最小,但仅冬、夏两季平均气温的增温趋势达到0.05以上的Monte Carlo显著性水平。就年与四季平均气温、平均最高气温、平均最低气温增温率的大小与北疆区域比较而言,除年平均最低气温及春、夏两季平均最低气温升幅高于北疆区外,其它年或季的增温幅度均不如北疆。各季平均最高气温、平均最低气温与同季的平均气温的演变趋势比较接近,其中冬季相似性最高,春季次之,夏季相似性最低。     

2016年乌鲁木齐区域数值天气预报系统预报性能客观检验

基于MET检验工具对乌鲁木齐区域数值天气预报系统DOGRAFS v1.0在2016年各季节中的预报性能进行客观检验评估,主要检验要素有2m温度、10m风、500hPa形势场等,并与2015年同期预报性能进行对比分析,结果表明：(1)2016年该系统对各个季节2m温度预报以冷偏差为主,午间偏低幅度较大;夏季性能最优,冬季性能最差。对10m风预报以正偏差为主,平均误差在1.0m/s以内;各季节预报性能无明显差异。(2)2016年该系统对500hPa位势高度和温度预报以负偏差为主;位势高度预报性能夏季最优、秋季最差;温度预报性能在夏季最优、冬季最差。24h预报时效的预报性能整体优于48h预报时效。(3)2016年晴雨预报效果较好,夏季降水评分最高、冬季最低。随降水阈值增大、TS评分降低,系统对夏季午后至夜间降水预报评分较高。(4)2015年各要素预报偏差的变化特征与2016年相似,2016年预报性能整体优于2015年。     

1961-2005年新疆博州地区农业热量因子的时空变化

利用Mann-Kendall检验法分析了新疆博州地区1961-2005年的气候生长期、无霜期、大于10 ℃活动积温、夏秋季平均气温、 夏半年炎热天气等农业热量因子的时空变化特征. 结果表明: 1)博河上游地区1981-2005年25 a气候生长期缩短了7.8 d;博河中游与艾比湖以南地区1961-2005年45 a气候生长期分别延长12.4 d 和6.7 d;2)博河上游地区终霜显著提前, 25 a间无霜期延长了17.0 d, 博河中游与艾比湖以南地区初霜显著推迟, 45 a里无霜期分别延长了15.8 d和13.5 d. 3)≥10 ℃活动积温初日普遍提前, 终日普遍后推, 积温累积值普遍增加;博河上游一带25 a≥10 ℃活动积温持续期延长了16.5 d, 博河中游与艾比湖以南地区45 a间分别延长了17.6 d与4.5 d;4)艾比湖以南地区6-8月里的炎热天气平均以0.8～1.1 d·(10a)-1的速率显著增加, 年炎热天气平均以3.2 d·(10a)-1左右的速率增加;5)博河上、中游与艾比湖以南地区夏秋季(8-9月)平均气温分别以0.20、 0.40、 0.17 ℃·(10a)-1的速率增加;6)博州农业热量"高值中心"强度增加不大, 但高值区域扩大化, 离高值区越远, 变幅越大.     

新疆1960-1999年第一对流层顶高度变化及其突变分析

采用1960-1999年新疆12个探空站逐日观测资料,按气候特点把新疆划分为阿尔泰山、天山南坡、天山北坡和昆仑山4个区域进行研究。分析了40 a来新疆第一对流层顶年平均高度变化空间分布差异,用Mann-Kendall法和移动t检验法进行了突变检验。结果表明：1960年以来,新疆第一对流层顶年平均高度总体为上升趋势,期间经历了两升两降的变化,较为突出的是1987-1999年的明显上升过程。年代际变化上,20世纪60年代到70年代初第一对流层顶高度有所下降,70、80和90年代的30 a则明显上升,累计上升了百米之多。新疆阿尔泰山、天山南坡和北坡分别于1972、1973和1976年发生了均值突变,昆仑山未发生显著气候突变。尽管存在差异,但在80年代末期至1999年各地呈现的上升趋势却具一致性。     

新疆博州地区降水时空分布特征及典型旱涝年

利用新疆博尔塔拉蒙古自治州地区4个气象站1971—2000年的逐日降水资料,用静态统计论观点分析了博州地区降水时空变化特征,并按适应于西北地区的Z指数旱涝标准统计出了典型的旱涝年。结果表明：①博州地区降水量西多东少,海拔在1 200 m以上的地区为半干旱区,其余绝大多数地区为干旱区或重干旱区,多极端降水事件,自然灾害以旱灾为主洪灾其次,自然生态环境极其脆弱;②年（月）降水量以少于30 a的年（月）平均值为多;③12月至次年2月降水量极小,空间分布呈东多西少型,其他月份则反之;④多雨期出现在夏半年4—9月。其中5—7月大面积干旱与局地洪灾往往并存;⑤山区有两个雨季共5个旬次,平均降水量的月际分布为双峰型,主峰在7月,次峰在5月;其他地区仅1个雨季共两个旬次,平均降水量的月际分布为单峰型,峰值出现在5月;⑥同一气候背景中,博州各个地貌单元的旱涝程度不一,降水空间分布极其复杂。     

MM5模式在新疆风能资源详查中的应用试验以5月为例

根据2006年5月份NCEP再分析资料,应用MM5对新疆进行的3km分辨率地面风场的模拟试验表明：(1)模式基本能模拟出新疆风速偏大季节地面风场特征,对300m、600m高度处的模拟能力明显优于10m高度,比10m高度处的相对误差大多数小1个量级以上,可作为风电场风场预报的潜在工具之一。(2)虽然模式对新疆几大风区近地层10m高度的模拟能力明显优于其它地区,模拟值与实测值间存在系统性误差,可通过统计订正的方法予以解决,但是仍需要通过某些途径提高模式对边界层的模拟能力,特别是对地形复杂区域、地势陡峭地带的模拟能力。     

新疆风区下垫面动力学粗糙度估测值与模式定义值的对比

按风向风速标准差法估算了新疆风能资源详查区17座测风塔一定范围内的动力学粗糙度,并与期间利用的3 km和1 km分辨率的数值模式中的动力学粗糙度理论定义值进行了对比。结果表明:除了采用的landuse基数据在一些区域的错误判识而导致本研究的估测值与中、小尺度模式中的动力学粗糙度理论定义值有较大差别外,大多数比较接近,今后有必要对这些区域的landuse的分类进行客观订正;夏季强风区的动力学粗糙度估测值普遍小于中尺度模式的理论定义值;对于主、次风向上动力学粗糙度值极不均匀区域,风向与风速标准差估算法需结合使用;本研究估算的动力学粗糙度是在中性层结条件下进行的,对于中性层结条件较少发生的区域,该动力学粗糙度估算值的普适性将受到限制。     

新疆不同季节降水气候分区及变化趋势

利用新疆88个测站1961—2006年逐日降水量资料,采用EOF（主成分分析）、REOF（旋转主成分分析）、线性趋势、kendall-τ检验以及累积距平、t检验、信噪比相结合等方法,对新疆四季降水量的空间特征、变化趋势以及突变时间等进行了对比诊断分析\.结果表明,新疆四季降水量EOF的前3个载荷向量场均表现为全疆一致的降水偏多或偏少型、南北疆反变化的南多（少）北少（多）型以及东西反向的东多（少）西少（多）型等3大整体异常结构;在同一约束条件下,不同季节REOF分析所揭示的降水气候分区不同,冬季大致可划分为3个区,春季6个区,夏季7个区,秋季5个区;除南疆偏西地区冬季降水量未出现显著突变增加趋势外,新疆大部地区于1986年前后冬夏降水量同时显著突变增多,与其上空大气可降水量(APW)的增加有关;北疆春季降水量既没有显著的增加趋势,也未发生过突变;南疆大部地区春季降水量曾出现过显著突变增加,但突变时间早晚不一;从长期变化趋势看,北疆北部、中天山两侧及其以东地区秋季降水量虽增加不显著,但在1978年前后出现过突变增加,是季降水量突变最早区域;北疆西部冬、夏、秋降水量均显著增加,是新疆降水量增加最敏感区域,但秋季降水量的突变增加是从1997年开始的,比冬夏突变晚11 a左右,比其东部地区偏晚30 a左右。     

新疆阿拉山口地区大风气候特征

通过对阿拉山口多年风速风向资料分析，得到了阿拉山口地区大风日数、月平均风速的分布特征和大风持续时间、强度以及最多风向的分布规律，并简要说明了阿拉山口大风的年际变化规律和影响范围。     

2017 年乌鲁木齐区域数值预报业务系统预报性能检验和评估

基于乌鲁木齐区域数值预报业务系统,运用MET检验工具,对2017年各季节DOGRAFSv1.0预报性能进行客观检验。结果表明：（1）2m温度日间预报温度整体偏低,夜间多数站点预报温度偏高;冬季预报温度偏高,其他三个季节温度预报整体偏低。10m风速冬季模拟性能最差,春季次之;所有季节风速预报均偏大。（2）夏季、秋季高空温度预报误差小,在3.0℃以内,冬季误差最大,温度预报整体呈冷偏差;不同季节高空位势高度随高度增加误差增大,误差约在6.5～12.0gpm,预报高度比实际高度偏低;不同季节高空U、V风随高度增加误差先增大后减小,均方根误差分别为2.4～6.2m/s和1.8～5.2m/s,U风预报整体比实况偏小,V风预报整体比实况偏大。（3）冬季大阈值降水漏报率较高,12.1mm阈值降水Bias评分仅为0.2,秋季大阈值降水空报率较高,12.1mm阈值降水Bias评分在2.0以上,夏季空、漏报率较低;在新疆地区,四个时段中14～20 BJT 、20～次日02 BJT空报站点数多于漏报,14～20 BJT空报率最高,02～08 BJT漏报率最高,08～14BJT晴雨预报以漏报为主;日间Ts评分高于夜间。