新疆阿勒泰地区冬季大到暴雪气候变化特征

基于新疆阿勒泰地区7个观测站1961-2010年冬季逐日降水量资料,定义了大到暴雪特征量,并对其时间序列进行标准化,然后运用线性趋势、Cubic函数、M-K突变检验、Morlet小波变换、R/S分析等方法,研究了该区冬季大到暴雪的气候变化特征。结果表明：大到暴雪量对冬季降水总量的方差贡献较大。在气候分布上,大到暴雪特征量、冬季总降水量的大值区均位于北部东部,大值中心位于富蕴或阿勒泰站,方差贡献大值中心位于青河站;小值中心位于福海站。在年际尺度上,该区各特征量有7 a的显著周期变化特征;在年代际尺度上,有13～15 a、17～23 a、28～29 a的显著周期变化。在时间域上,大到暴雪量和频次在20世纪90年代之前以负距平为主,变化相对平稳,90年代之后以正距平为主,变化相对剧烈;大到暴雪强度60-70年代初、80年代中期到21世纪最初10 a波动幅度较大,70年代中期到80年代初变化相对平稳。Cubic函数拟合表明,大到暴雪特征量在80年代末90年代初发生了由少到多的转型,但没有突变点。在空间域上,各年代大到暴雪量大值区所在范围比较稳定,位于北部东部,小值区出现在河谷平原;值中心在60和90年代出现在富蕴站,其它年代出现在阿勒泰站;小值中心70年代出现在布尔津站,其它年代均出现在福海站;大到暴雪频次的变化与其不同的是大值中心90年代出现在青河站;大到暴雪强度在60和70年代大值中心位于阿勒泰站,80和90年代位于富蕴站,21世纪最初10 a位于哈巴河站,大值区分布也较复杂。大到暴雪特征量全区及各站均呈增多趋势;大到暴雪量是阿勒泰和福海站、大到暴雪频次和强度是阿勒泰、福海、富蕴站没有通过显著性检验,其它均通过了显著性检验。R/S分析表明,在未来该地区大到暴雪特征量将逐渐转为减少的趋势,尤其是吉木乃站。通过分析揭示了阿勒泰地区大到暴雪变化规律,对指导该地区经济生产布局、防灾减灾、暴雪灾害风险评估提供参考,同时也为短期气候预测提供依据。     

新疆阿勒泰地区积雪变化分析

采用阿勒泰地区7个测站1961～2008年逐月最大积雪深度、积雪和降雪日数及其初终日以及冬季(11至次年3月)平均气温、平均最高、最低气温及降水量资料,运用线性趋势、Mann-Kendall突变检验及R/S分析法对阿勒泰地区积雪变化进行了分析研究。结果表明:该地区冬季平均气温呈明显的上升趋势,最低气温的上升更为显著;降水量呈显著增多趋势。该地区大部地方积雪、降雪最早出现在9、10月,最迟在次年4、5月。历年平均最大积雪深度和积雪日数的年变化呈单峰型,降雪日数分布则较复杂;在空间分布上,积雪深度最大值在阿勒泰站,最小值在福海站;积雪日数福海站最少,吉木乃站最多;降雪日数自西向东逐渐减小。最大积雪深度呈显著的增加趋势、积雪和降雪日数趋势变化不显著,但在空间分布上有差异;受积雪和降雪初日推后的影响,积雪期和降雪期均呈显著的减少趋势。突变检测表明,就全区平均来说最大积雪深度在1983年前后发生了显著的突变,与冬季降水量的变化一致;平均积雪和降雪日数则比较稳定,没有发生显著的突变,各区域变化与全区不完全同步。R/S分析表明,最大积雪深度、积雪和降雪日数在未来具有反持续性;平均降雪日数、福海站最大积雪深度、吉木乃站积雪日数、布尔津站降雪日数的反持续性相对最强。     

阿勒泰地区寒潮天气特征分析及预报

采用阿勒泰地区7个气象站1961年9月—2006年5月的地面观测资料,筛选出该地区寒潮天气过程,运用统计法,概括了该地区寒潮天气的气候特征。重点分析了该地区1991年9月—2006年5月111个寒潮个例的历史天气图及NCEP/NCAR再分析资料、欧洲中心和T213数值预报产品,并对500hPa高度场、850hPa温度场、地面气压场的季节特征及地面积雪深度和云天状况在形成寒潮天气中的作用进行了分析,从而确立了阿勒泰地区寒潮天气的预报指标。运用欧洲中心和T213数值预报产品以及预报员的经验建立了寒潮天气的预报模式,并进行了检验,效果较好,在预报业务中具有重要的参考价值。     

新疆阿勒泰地区地气温差变化特征分析

利用阿勒泰地区7个气象站1963-2004年0 cm地温和气温月平均资料,采用统计法、趋势和突变检验方法,分析了该地区地气温差的时空演变特征及突变.研究表明:该地区地气温差6月最大,12月最小;暖季最大,冬季最小,常年存在随季节变化的高低值区域与海拔和地形有关.地气温差受大尺度气候异常的影响,第一载荷向量场反映全区一致的性质,第二、三载荷向量场具有南北差异和东西差异.线性趋势分析表明,地气温差12月-次年2月呈显著下降趋势,4-9月和年均呈显著上升趋势,过渡季节3月和10-11月趋势变化不显著.突变检验表明,10-11月、12月-次年2月该地区地气温差在20世纪60年代末到70年代初发生了显著的突变,与其他文献的结论不同;3月、4-9月和年均在20世纪70年代末到80年代初发生了显著的突变,与其他文献的结论及新疆气候的突变较为一致.     

新疆阿勒泰地区近50 a夏季极端降水事件变化特征

利用新疆阿勒泰地区近50 a(1961-2010年)7站夏季(6-8月)逐日降水资料、NCEP/NCAR资料及大气环流指数,采用百分位定义法确定各站夏季极端降水事件阈值,运用线性趋势、突变分析、滑动t检验、Morlet小波分析及相关分析等方法来分析该地区夏季极端降水事件的气候变化.研究表明:阿勒泰地区各站夏季极端降水事件阈值为9.0~13.1 mm·d^-1,阈值存在明显的空间分布差异,且地形及海拔高度对该地区夏季极端降水事件阈值均有影响,海拔高度与阈值两者基本呈指数关系.近50 a来阿勒泰地区夏季极端降水频数及强度的年代际变化具有较好的同步性,均表现为20世纪80年代中期之前频数(强度)偏少(弱),80年代中期以后频数(强度)增多(增强),并于20世纪90年代中期达到最多(最强),但进入2000年后频数(强度)开始减少(减弱).近50 a来阿勒泰地区夏季极端降水事件年际变化的持续性较好,大部分站均没有出现显著性突变,只有阿勒泰、富蕴站在20世纪80年代末期及90年代初出现了明显的突变.北非大西洋北美副高脊线、北非副高脊线、西藏高原A指数是影响该地区夏季极端降水事件的主要因子.     

基于HYSPLIT模式分析的塔克拉玛干沙漠南缘暴雨水汽特征

利用NCEP/NCAR再分析资料,分析了2001—2020年5—9月(暖季)塔克拉玛干沙漠南缘(简称沙漠南缘)发生的5次暴雨天气大尺度环流背景和水汽特征,再运用HYSPLIT模式(拉格朗日)方法模拟计算了该区域暴雨天气的水汽轨迹、主要路径及不同源地的水汽贡献.结果表明:暴雨天气的水汽源地主要来自西南亚、中亚、北疆;水汽...     

新疆阿勒泰地区冬季极端低温事件特征分析

利用阿勒泰地区7个测站1961～2011年冬季(11月到翌年3月)逐日最低温度资料,采用百分位定义法给出各站发生冬季极端低温事件的阈值。采用气候趋势系数和气候倾向率、Gumbel分布函数及R/S分析等多种统计方法分析阿勒泰地区各站冬季极端低温事件的气候特征。结果表明:阿勒泰地区各站冬季极端低温事件发生阈值为-26～-36℃。阿勒泰地区冬季极端低温事件频次倾向率均呈减少趋势,强度倾向率均呈减弱趋势。50 a一遇冬季极端低温事件极值东部较低,西部较高。阿勒泰地区西部地区冬季极端低温强度<-50℃的概率较小,东部地区冬季极端低温事件强度<-50℃概率较大。根据R/S分析,阿勒泰地区冬季极端低温事件未来发生频次可能会有所增多,冬季极端低温事件未来发生强度可能会有所增强。     

北疆北部2次区域性暴雨的中尺度环境场分析

对12h24mm以上强降水带的预报,模式输出的降水资料是预报的重要依据,但有时偏差较大。依据中尺度分析技术,利用常规资料、EC细网格和T639模式12h预报场对2013年夏季发生在北疆北部的2次区域强降水过程中12h最强降水时段的环境场进行中尺度分析。结果表明,中亚低槽北上强降水落区位于500和700hPa中尺度气旋的第一、四象限及对流层低层冷槽的右侧,850hPa切变线附近,地面中尺度高压前部、边界线和切变线附近及干线西侧的重合区域。西西伯利亚低涡型暴雨位于中尺度短波槽前、高空西南急流出口区左侧辐散区,700和850hPa切变线西侧及干线西南部,850hPa偏西、偏东及东南3股气流汇合区,地面干线的西部、辐合线东部及切变线附近的重叠区域。中亚低槽北上暴雨天气为非典型暴雨易漏报。用模式12h预报场制作高空综合图,可提高预报时效,EC细网格优于T639模式。     

阿勒泰地区霜冻变化特征分析

采用阿勒泰地区7个气象观测站1961—2013年0cm最低地温≤0℃的初日、终日资料,运用线性趋势、Mann-Kendall突变检测法、Morlet小波变换、R/S持续分析法对阿勒泰地区的终霜日、初霜日及无霜期进行分析,结果表明:阿勒泰各站呈初霜冻开始迟、终霜冻结束早、无霜期延长的趋势,且大部分站通过了显著性检验。大部分站终霜日和部分站初霜日在20世纪80年代发生突变;大部分站无霜期在70年代中后期和80年代发生突变。各站终霜日、初霜日及无霜期存在明显的年际和年代际尺度的周期变化,年际周期具有一定的同步性,但年代际周期差异较大。全区及各站终(初)霜日将由过去53a的提前(推后)趋势逐渐转为推后(提前)趋势,无霜期由过去53a的延长趋势转变为缩短趋势。阿勒泰地区的霜冻灾害主要由终霜冻造成,而终霜冻灾害在空间上主要分布于吉木乃、哈巴河、阿勒泰站,时间上主要出现于90年代。     

阿勒泰地区暖季蒸发变化特征及与气象因子的关系

用新疆阿勒泰地区7个气象站1964～2001年暖季(5～9月)20 cm口径蒸发皿蒸发量资料,运用线性趋势法、相关法分析发现,就整个地区平均而言,暖季蒸发皿蒸发量呈较明显的下降趋势;在区域内富蕴站呈显著上升趋势,吉木乃和布尔津站变化不显著,与全区不同步.完全相关系数法分析表明,整个地区平均而言,低云量、平均风速、气温日较差与蒸发皿蒸发量有显著的相关性,是影响蒸发量的主要因子,但各站有所不同.低云量及气溶胶等污染物的增加导致太阳辐射量减少,而引起气温日较差减少,最终导致蒸发量减少;平均风速减小则主要与全球变暖背景下亚洲冬季风和夏季风减弱导致我国平均风速减小有关.