基于MET检验的青海大范围降水个例参数化方案优选

利用WRF模式不同积云对流和微物理过程参数化方案对2015年8月1—3日青海省大范围降水过程进行了模拟,并利用MET(数值模式评估系统)对本次模拟结果进行了检验,结果表明:(1)此次过程,模式存在"早报"现象,尽管大部分方案预报降水量均偏多,但从降水过程中心位置和强度来看,BMJ(积云对流)/Thompson(微物理)组合方案模拟效果较为理想,Grell/WSM5和KF/Kessler次之;Grell/WSM5从降水极值点的空间分布特征和降水量级上模拟结果较为理想。(2)就空报率和漏报率的空间分布而言,空报率远高于漏报率,空报率高值区主要分布在玉树南部和海西东北部,模式对玉树地区的预报存在较大的误差。(3)用SEDS(对称极值依赖评分)评估极端降水,Grell/WSM5对极端降水的预报效果较好。(4)主观判断降水空间分布特征无法量化预报的质量,且单一的评分指数因侧重点不同无法综合评价模式的预报能力,故选用8种评分或指标进行定量评估,其结果表明,WSM5方案(微物理)的R(相关系数)较大且RMSE(均方根误差)较小,Grell/WSM5对此次降水预报效果最好,Grell/Kessler次之。综合来看,对此次降水个例Grell/WSM5组合方案为最优组合方案,参数化方案的优选有利于客观把握模式的预报能力与预报技巧,有利于提高区域数值模式在青海高原的适用性。     

WRF模式不同参数化方案组合对青海气温、降水及风速模拟的影响

利用50个气象站观测资料,对比讨论WRF模式不同微物理过程、积云对流和边界层参数化方案组合对青海省气温、降水及风速的模拟效果。结果表明:(1)微物理过程和积云对流参数化方案分别选用Eta(Ferrier)和KF时,气温模拟效果较好;Thompson方案、KF方案和ACM2方案的组合对降水模拟普遍较好;边界层方案的选取对风速的模拟较为重要。(2)对比不同季节的模拟效果可以看出,夏季气温、降水模拟效果均较好。(3)最低气温模拟效果均好于最高气温,最高气温偏低明显。(4)小雨预报普遍偏多,中雨预报略偏少,大雨整体预报偏少。     

河北省南部干旱特征及其对冬小麦产量的影响分析

以河北省南部冬小麦产区为例,基于标准化降水指数(SPI),采用数理统计方法,分析了近40 a(1971—2010年)冬小麦生育期干旱的时空变化特征,干旱对冬小麦产量的影响及干旱风险特征。结果表明:河北省南部干旱在空间上具有一致性,在时间上春季干旱20世纪90年代少于20世纪70年代和80年代,冬小麦全生育期干旱无明显变化。河北省石家庄地区冬小麦产量受干旱影响较小,沧州地区影响大,其他地区一般主要受春季干旱的影响。干旱的影响与各地灌溉条件及管理水平有关。冬小麦全生育期,邯郸西南部为干旱较高风险区;邢台、邯郸局部地区为干旱低风险区;其他大部分地区为干旱中风险区。     

青海南部高寒草地土壤冻融交替期水热特征分析

为进一步了解高寒草地土壤冻融交替过程及其对水热因子的响应机制,通过2014年8月1日至2015年8月1日不同土层土壤温度和水分观测资料的对比分析,较为系统地探讨了青南高寒草地土壤冻融期不同深度土层土壤温度和水分的变化特征。结果表明,青南高寒草地土壤冻融阶段大体可分为初冻期、稳定冻结中期、稳定冻结后期和消融期4个时期;不同土层土壤温度随气温的变化呈周期性波动,且随着土层的加深变幅减小;不同冻融期表层和亚表层土壤温度和水分波动幅度较大,下层土壤对水热因子的敏感性较小;土壤完全冻结的天数达44~115d,日冻融交替过程主要发生在表层和亚表层土壤。土壤冻融交替增强了土壤的保水性,对该区草地植被提前返青和初级生产力的提高具有促进作用。     

基于改进后地表湿润指数的我国西南干旱气候特征研究

利用1961-2014年西南地区96个观测站日平均气温和降水资料、1961-2010年ERA-20C 0.5°×0.5°再分析资料,运用REOF方法、计算地表湿润指数以及改进后的地表湿润指数,研究了西南地区干旱时空分布特征。结果表明：（1）综合REOF（旋转经验正交函数）前四个模态,除川西高原外,西南地区1961-2010年整体土壤湿度有所降低,其中以四川盆地和云贵高原南部下降趋势更为明显。（2）根据REOF空间模态对西南地区做出气候区划,以历年月平均降水和干旱气候区划为基础,对地表湿润指数做出改进。其结果显示,原地表湿润指数（SHI）与改进后地表湿润指数（MSHI）空间分布特征均与年降水量的空间分布特征存在一定的相似性,指数低值区与弱降水区吻合,西北部较为干燥,云贵高原南部较为湿润。（3）从空间分布上来看,MSHI在西南南部更接近降水的空间分布且空间连续性更好。从时间序列上来看,MSHI比SHI更能体现西南地区干旱年,用MSHI识别典型干旱年份,识别能力较强。研究结果对合理配置和利用水资源,进行未来气候变化研究有重要意义。     

不同地形高程数据对青海夏季气温和降水模拟准确度的影响

基于SRTM 90 m、USGS 30 s地形高程数据及青海气象台站实际海拔高度数据,分析了采用不同高度数据对青海地区2014年夏季气温和降水模拟准确度的影响。采用国家基本观测站的气象观测资料对模拟结果进行检验,结果表明:相对于台站实际海拔高度,模式地形总体偏高,青海南部和祁连山区海拔较高地区及青海东部地形梯度较大地区尤甚。相对于模式自带的原始地形数据,除青海东部外,其余大部分地区SRTM高程数据给出的模式地形高度增加。采用SRTM高程数据对气温影响较小;模式中引入青海气象台站海拔高程数据对于最高气温的模拟准确率提高显著,青海南部及祁连山区海拔较高地区以及黄南、海南中部地形梯度较大地区模拟和实测数据偏差减少显著,模拟的最低气温改善不如最高气温明显。同时采用SRTM高程数据及引入气象台站实际海拔高度数据对青海海西中部及东部地区降水改进较为明显。