半干旱黄土丘陵区人工植被深层土壤干化效应

科学评估不同植被恢复模式的土壤干化效应是目前黄土高原生态恢复一个亟需解决的关键问题。本文以半干旱黄土丘陵区14种典型人工植被为例,通过构建土壤水分相对亏缺指数CSWDI和样地土壤水分相对亏缺指数PCSWDI,定量评估了不同植被深层土壤干化效应。研究发现:除农地和撂荒草地外,各植被深层土壤水分均随土层深度的增加而升高,深层土壤水分含量同土层深度之间呈一元线性关系。不同人工植被深层土壤相对干化程度存在差异,以油松林地最高,杨树侧柏混交林地最低。不同植被类型受其自身蒸腾耗水、根系特征和耕作等影响,土壤干化的程度在剖面上存在差异,但总体趋势为随深度增加而降低。针阔叶植被配置模式土壤水分状况要稍好于阔叶纯林的配置模式。     

气候暖干化对西北四省(区)农业种植结构的影响及调整方案

利用陕、甘、宁、青四省(区)141个气象站1961-2008年的气象要素值计算和分析得出,暖干化是西北四省(区)现代气候变化的基本特征。年平均气温表现为一致的增温趋势,每10年增温0.27℃,1996年是突变年。年降水量自1961年以来呈持续下降趋势,1986年是转折年,1987-2008年年平均降水量比1961-1986年平均减少20～40mm。以黄河为界,黄河以东降水量呈减少趋势,每10年减少10～40mm;黄河以西呈增多趋势,每10年增加10mm左右,减少的幅度明显高于增加的幅度。进入21世纪,气候暖干化的势头有所减缓。在分析不同区域自然资源特点和气候暖干化及其对农作物影响特征的基础上,运用系统规划理论,采用气候生态相似原理,提出了陕、甘、宁、青四省(区)13个不同地域农业种植结构调整方案。为了加快农业结构调整进程,使农业结构调整方案收到明显的生态、社会和经济效益,提出了四个方面的保障措施。     

近40年甘南草原生命地带偏移趋势及干湿变化

利用Holdridge生命地带系统对1971—2010年甘南草原的Holdridge生命地带偏移趋势及干湿变化进行分析,发现甘南草原目前仍属于青藏高原高寒植被地区的亚高山高寒草甸生命地带,但由于甘南草原生物温度明显升高,甘南草原南部和北部降水量呈现不同的变化趋势,位于青藏高原边坡地带的甘南草原的Holdridge生命地带距平均中心的偏移趋势逐年增大,甘南草原生态系统的稳定性在减弱;甘南草原潜在蒸散率以0.02/10 a~0.03/10 a趋势上升,其中以玛曲上升最明显,达0.03/10 a;20世纪90年代后,甘南草原呈明显的暖干化趋势,其中以位于南部的碌曲、玛曲变化最为明显,碌曲已由极湿润区转变为湿润区;玛曲有从极湿润区向湿润区过渡的趋势。影响甘南草原潜在蒸散率上升的主要气候因子是温度,其次为降水和空气湿度,温度上升是甘南草原暖干化的主要原因。     

准噶尔盆地南缘一次强沙尘暴成因分析

利用常规观测资料和T6390场预报资料,对2009年4月13日发生在准噶尔盆地南缘石河子垦区一次强沙尘暴进行了天气成因分析。结果表明,这次强沙尘暴是西北路径较强冷空气引发的锋后偏西大风沙尘暴天气过程。前期持续高温少雨为沙尘暴的发生提供了有利的热力条件和一定的物质基础。西西伯利亚冷槽的斜压性结构使其强烈发展,为沙尘暴的发生提供了动力条件。而西西伯利亚冷槽的垂直结构强迫出一支下沉气流,为沙尘暴的发生提供了动量下传机制。高低空急流导致对流层中下部锋区加强和大气层结不稳定,为沙尘暴的产生提供了有利的中尺度条件。干暖舌的形成和维持对沙尘暴的发生以及落区有很好的指示性。沙尘暴发生在地面冷锋后部、冷高压前部以及3h变压、变温最大处和低空气流辐散的地区。准噶尔盆地南缘的特殊地形和流沙为沙尘暴形成提供了有利的地理环境。     

郑州市城市气候特征分析

利用郑州城市生态站与郑州国家基准气候站2004-2007年的温、湿气象要素资料,分析了郑州城市干、热岛强度的季节变化及日变化。结果发现：郑州城市热岛强度秋季大于春季,日变化则具有夜间强、白昼弱的特点;干岛强度同样是秋季大于春季,日变化特点也为夜间强,白天弱。     

An Atmospheric Dry Intrusion Parameter and Its Application

Dry intrusion plays an important role in the explosive development of cyclones and the evolution of cold fronts. Characteristics of dry intrusion during a rainfall event that occurred in northern China are analyzed in detail in this paper. The IM (ingredients-based methodology) developed by Doswell et al. in 1996 and Wetzel and Martin in 2001 is utilized. All the physical representations of dry intrusion defined in the past studies, such as low relative humidity, cold advection, and high potential vorticity (on either isobaric or isentropic surfaces), are combined into a simple and convenient physical parameter to characterize dry intrusion. This is a new attempt to extend the IM that was primarily applied to research on heavy rainfall to the study of dry intrusion. The new dry intrusion parameter is used to analyze the isentropic evolution of dry intrusion during the rainfall event. The results show that this parameter can better quantify the intensity of dry intrusion and diagnose its evolution shown in satellite infrared and water vapor imageries.It is found that dry intrusion maintains during the rainfall period. The intensity of precipitation increases with the increasing dry intrusion, which has pushed the rainy region southeastward. From the results on the isentropic surface and the corresponding isobaric surface,it is inferred that the analyses of dry intrusion on both surfaces are consistent with each other. The isentropic analysis of dry intrusion reveals that cold and dry air at the upper level overruns that in the lower troposphere where moist and warm air is located.Thus, potential instability is built up in the vertical direction, which favors the occurrence of precipitation.In practice,we may identify dry intrusion regions by tracking strong signals of the dry intrusion parameter,and further identify the instability near the dry intrusion regions.This will aid in improving the accuracy of precipitation forecast.     

Mesoscale Vortex Generation and Merging Process： A Case Study Associated with a Post-Landfall Tropical Depression

An observational analysis of satellite blackbody temperature (TBB) data and radar images suggests that the mesoscale vortex generation and merging process appeared to be essential for a tropical-depression-related heavy rain event in Shanghai, China. A numerical simulation reproduced the observed mesoscale vortex generation and merging process and the corresponding rain pattern, and then the model outputs were used to study the related dynamics through diagnosing the potential vorticity (PV) equation. The t...     

结合“海棠”台风（2005）定量分析非绝热加热对湿 Q 矢量诊断能力的影响

湿Q矢量最大特点就是考虑了非绝热加热作用,各种湿Q矢量差异也主要表现在对非绝热加热计算处理方案的不同.因此,通过比较分析非绝热加热作用,可揭示出不同湿Q矢量之间诊断能力的差异.2005年第5号登陆台风"海棠"在7月19日08时20 H 08时,给福建省东北部及浙江省造成大范围暴雨.WRF模式成功模拟出此次台风暴雨过程.文章将结合"海棠"台风(2005)登陆台风暴雨过程,利用 WRF模式模拟输出的气象要素,通过计算降水场,定量分析了非绝热加热作用及其对湿Q矢量诊断能力的影响.结果表明:(1)对于公包括大尺度凝结加热的非绝热加热作用H1及包括了潜热加热(大尺度凝结加热和对流凝结加热)、感热加热和辐射加热的非绝热加热作用H2来讲,局地变化项的强迫作用较垂直平流项、水平平流项的强迫作用约小1-2个量级,可以忽略不计,垂直平流项的强迫作用是主要成分,对于水平平流项来讲,尽管其强迫作用明显小于垂直平流项的强迫作用,但也明显大于局地变化项的强迫作用,考虑其将更有利于充分反映H1、H2的强迫作用.对于包括非均匀饱和大气中潜热加热的H3来讲,水平平流项与垂直平流项的强迫作用相当,均为主要成分,而局地变化项的强迫作用为次要成分且不容忽视,对其考虑将有助于全面描述H2的强迫作用.(2)非绝热加热作用H1、H2以及H3强迫产生的24 h累积降水场具有相似的水平分佰特征,三者强迫产生的逐时雨量随时间演变特征也非常相似,这表明水汽凝结潜热是非绝热加热作用的主要成分.(3)进一步结合模拟降水场分析表明,相对于H1强迫产生的降水场来讲,H2与H3强迫产生的降水场更接近模拟结果,这揭示出包含H2的湿Q矢量与包含H2的湿Q矢量诊断能力相近,且对降水反映能力较包含H1的湿Q矢量诊断能力强.(4)不同湿Q矢量各自有其自身诊断特点,根据不同研究目的的需要,可有针对性的选取相应的湿Q矢量来作为研究工具.如需要具体、细敛分析水汽潜热的强迫作用,可以选朋包含H1、H3的湿Q矢量,如仅需考虑总的湿Q矢量强迫作用,则可以直接选用包含H2的湿矢量.     

2008年“7.02”滇中大暴雨的成因诊断与数值模拟

利用常规观测、NCEP 1°×1°再分析资料、云图、多普勒雷达回波和WRF模式对2008年7月2日滇中大暴雨进行成因诊断和数值模拟。结果表明:对流层高层的干侵入和中低层冷、暖平流交汇诱发副热带高压和滇缅高压间辐合低涡迅猛发展成强中尺度对流辐合体,加上中低层来自孟加拉湾的丰富水汽输送和中低层强水汽辐合共同引发此次大暴雨。过程中,垂直螺旋度贡献主要在中层;干位涡呈现出对流层顶强正高位涡,300 hPa以下为次正高位涡,两者之间为负区的柱状分布特征,次正高位涡强中心有向下层延伸特征。WRF较好地模拟了整个大暴雨过程中强降水主体时段和大暴雨落区特点,最大对流有效位能变化趋势对强降水有较好预示作用,模拟方案在积分30小时内效果较好。     

对流层中上层干空气对“碧利斯”台风暴雨的影响

利用2006年7月14—15日的NECP／NCAR全球1°×1°再分析、站点降水和探空资料,研究了对流层中上层干空气对“碧利斯”台风造成的湖南暴雨的影响。结果表明,暴雨发生前对流层中上层500～200hPa有大片相对湿度低的干区,暴雨发生后干区减弱消失。干区与不稳定能量之间有一定的对应关系。受东风气流影响,干区向偏西方向移动;较强的水汽垂直输送也有利于暴雨发生前雨区上空干空气的减弱。敏感性试验证明对流层中上层干空气对不稳定能量有一定的积累作用;在增强干空气相对湿度的情况下,干空气的减弱对降水量的减少有一定影响。