塔克拉玛干沙漠腹地沙尘暴过程的大气边界层特征分析

利用系留探空、近地层梯度铁塔及地面气象站观测的数据,对塔克拉玛干沙漠腹地一次沙尘暴天气过程前后大气稳定度、混合层高度、地面气象要素及风、温、湿廓线等大气边界层特征量进行了分析。结果表明：沙尘暴发生时大气层结变得不稳定,沙尘天气过程中大气稳定度经历了稳定一不稳定一稳定的转变;沙尘暴的发生抑制了白天混合层高度的发展,维持了夜间混合层的存在,缩小了混合层高度的日变化;沙尘暴天气是一个降温增湿的过程;沙尘暴过境前后大气层结发生了转变,边界层风、温、湿廓线都打破了原有分布 规律,影响了大气边界层结构的发展变化。     

塔克拉玛干沙漠腹地晴天与沙尘暴天气大气边界层对比分析

根据2017、2019年7月塔克拉玛干沙漠腹地GPS探空和地面观测数据,利用位温廓线法等方法,对比分析了沙漠腹地夏季晴天和沙尘暴天气大气边界层结构变化特征。结果表明：晴天和沙尘暴天气大气边界层结构特征显著不同。晴天大气边界层各气象要素垂直分布较为均一,白天对流边界层深厚,高度接近5 km,夜间稳定边界层一般在500 m左右。沙尘暴天气边界层内位温和比湿垂直变化较小,风速较大,可达24.0 m/s,其白天对流边界层在1.5 km左右,夜间稳定边界层在1 km左右。晴天辐射强烈,地表升温迅速,湍流旺盛,是形成晴天深厚对流边界层的主要因素。大尺度天气系统冷平流的动力条件,以及云和沙尘减弱了到达地表的辐射强度是形成沙尘暴天气独特的大气边界层结构的主要因素。     

塔克拉玛干沙漠腹地人工绿地局地气候观测研究

<正>一、项目背景由人为活动对地—气能量平衡的影响而引起的旱地地表和大气组分的变化,肯定会对区域性气候产生影响,且已经被众多数学模型所模拟,也被大量野外试验所证实。随着塔克拉玛干沙漠公路沿线生态防护屏障及塔克拉玛干沙漠腹地石油基地人工绿地建成后,区域性下垫面性质有所改变,引起了地表温度、近地层温湿度、风速、地表粗糙度、反照率以及土壤微环境等特征参数的变化,使得近地层能量分配格局发     

塔克拉玛干沙漠腹地风蚀起沙特征观测研究

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中气象站2009—2018年的地面观测资料,分析塔中地区的风蚀起沙特征,结果表明:(1)塔中地区临界起沙风速呈明显的季节变化特征,夏季>春季>秋季>冬季,临界起沙风速介于4.47～4.92 m/s;(2)春、夏季是风蚀事件的多发季节,春、夏季沙尘水平通量的平均值分别为2638.9、3298.9 ...     

塔克拉玛干沙漠腹地大气边界层参数化方案的模拟评估

沙尘起沙、沉降、传输均受到沙漠地区大气边界层条件的制约。沙漠地区观测资料匮乏,限制大气边界层模拟效果的检验和评估。利用WRFV3.7.1中尺度数值模式中5种边界层参数化方案(ACM2、BL、MYJ、MYNN2.5、YSU),模拟2014年4月塔克拉玛干沙漠大气边界层特征,并与塔中80 m塔及风廓线雷达晴朗天气下的观测资料对比分析。结果表明:5种方案均能模拟出近地面气温及地表温度,边界层高度,感热、潜热、地表热通量的变化趋势,但未能模拟出边界层风速的日变化趋势,温风湿廓线能较好的反映晴日沙漠地区边界层结构的变化特征,但未模拟出风速随高度变化趋势。沙漠地区下垫面干燥,热容量低,晴天极易形成对流不稳定边界层,非局地湍流参数化方案,ACM2方案是沙漠地区大气边界层模拟较为合理的选择。     

塔克拉玛干沙漠腹地一次风蚀起沙观测试验

风蚀起沙对生态环境、人类健康及社会经济等具有很大的负面效应。利用美国Sensit公司生产的H11-LIN型风蚀传感器及贴地层风速梯度探测仪,对塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区一次风蚀起沙过程进行了监测。结果表明：（1）风蚀起沙与微气象是一个互相影响互相制约的变化过程;（2）在此次观测试验过程中,我们观测到的最小起沙风速为6.0 m/s左右,同时发现起沙风速是一个变化的值,随着时间的延续呈现逐步增大的趋势,最小的起沙风速出现在风蚀开始发生的时候;（3）近地表风速廓线受沙粒运动影响明显,随着起沙量的增加,风速随高度变化的幅度增大,此时的风速廓线已不再遵循对数分布规律;（4）利用风蚀传感器测得塔中地区沙粒的临界起动摩擦速度为0.25 m/s,该值与经验公式估算的0.24 m/s非常接近,表明风蚀传感器在塔中地区具有较好的适用性;夏季塔中地区地表土壤湿度对风蚀起沙的阻碍作用可以忽略不计。 ?     

2007—2011年塔克拉玛干沙漠腹地太阳辐射观测研究

利用塔克拉玛干沙漠塔中大气环境观测试验站2007年1月至201 1年12月总辐射、散射辐射和直接辐射观测资料,分析了塔克拉玛干沙漠腹地太阳总辐射、散射辐射和水平面直接辐射的主要特征。结果表明:塔克拉玛干沙漠腹地总辐射、散射辐射和水平面直接辐射平均年总量分别为6619.0、3507.8和2203.5 MJ·m~(-2)。典型晴天总辐射日峰值分别为散射辐射的2.4倍和直接辐射的1.5倍。沙尘暴天散射辐射值增加到与总辐射基本一致,而直接辐射衰减最明显。当太阳高度角20°时,散射辐射随总云量的增加而增大,且秋、冬两季增幅明显。     

塔克拉玛干沙漠腹地沙尘暴发生条件分析

利用塔中气象站1997—2002年的气象资料, 从沙尘源丰富程度、风动力条件和空气稳定度等方面分析了塔克拉玛干沙漠腹地沙尘暴的成因。结果表明:在塔克拉玛干沙漠腹地, 沙尘源极为丰富, 为沙尘暴发生提供了必要条件, 降水基本不能改变沙面的湿润状况, 沙尘源丰富度不是沙尘暴发生的限制因子; 风动力是沙尘暴发生的重要条件, 而月平均风速和大风日数是风动力的重要定量表征指标; 空气稳定性也是沙尘暴发生的重要条件, 温度和天气过程是其重要标志, 沙尘暴发生与温度呈正相关, 沙尘暴多发生在夏季和午后; 降水是沙漠腹地天气过程的重要指标, 月降水日数和降水总量与沙尘暴日数呈正相关; 20世纪90年代以来沙尘暴逐年减少, 这种变化趋势可能与全球气候变化有关。     

塔克拉玛干沙漠腹地雷电活动特征

利用塔克拉玛干沙漠腹地的塔中气象站1996-2010年地面观测资料对该地区的雷暴和闪电特征进行了分析。结果表明:塔中地区年平均雷暴日数为9.3d,年平均闪电日数为2.7d。塔中地区4月开始出现雷暴和闪电,7月达到最高值,10月至翌年3月之间无雷暴和闪电发生,塔中地区雷暴平均初日为6月1日,平均终日为8月5日。塔中地区雷暴多出现在午后至凌晨,并以30min以内的短时雷暴为主,雷暴出现的最多方位是W和N。     

对实测边界层的个例分析

利用南京１９９２年１０月分份小球实测风、温、露点等资料，计算了相应高度处的θ、ｑ和Ｋ值，在此基础上对各要素进行了较为深入的分析，结果发现，在比较稳定的变性冷高控制的天气系统和少云天气条件下，边界层气象要素的铅直分布和日变化过程，具有鲜的特点和相当的规律性；而且在相似的天气形势下，边界层结构具有基本的相似性。这些实例的结果，无疑充实了边界层的观测事实和研究内容，对边界层的模拟预报也具有积极的参考意义     

对实测边界层的个例分析

利用南京１９９２年１０月份小球实测风、温、露点等资料（２０００ｍ以下各高度），计算了相应高度处的θ、ｑ和Ｋ值，在此基础上对各要素进行了较为深入的分析。结果发现，在比较稳定的变性冷高控制的天气系统和少云天气条件下，边界层气象要素的铅直分布和日变化过程，具有鲜明的特点和相当的规律性；而且在相似的天气形势下，边界层结构具有基本的相似性。这些实例的结果，无疑充实了边界层的观测事实和研究内容，对边界层的模拟预报也具有积极的参考意义。     

塔克拉玛干沙漠腹地盛夏沙尘暴天气卫星云图分析

1996年7月塔克拉玛干沙漠腹地塔中四气象站出现沙尘暴天气多达16d,同期沙漠边缘肖塘气象站出现的沙尘暴天气为10d。本文收集了NOAA－12、NOAA－14遥感图象资料,运用三个通道合成国家和遥感亮温资料进行综合分析,初步归纳出盛夏沙漠腹地沙尘暴天气的四种云图类型：①北部冷空气翻越天山、南支暖湿气流爬坡进入盆地型;②盆地热低压与系统性天气触发相互作用型;③热带暖湿气流翻越青藏高原与盆地冷气团结合型;④锢囚云系瞬时锋生云带尾部甩入盆地型。     

塔克拉玛干沙漠腹地盛夏沙尘暴天气卫星云图分析

１９９６年７月塔克拉玛干沙漠腹地塔中四气象站出现沙尘暴天气多达１６ｄ,同期沙漠边缘肖塘气象站出现的沙尘暴天气为１０ｄ。本文收集了ＮＯＡＡ－１２、ＮＯＡＡ－１４遥感图象资料,运用三个通道合成图象和遥感亮温资料进行综合分析,初步归纳出盛夏沙漠腹地沙尘暴天气的四种云图类型：①北部冷空气翻越天山、南支暖湿气流爬坡进入盆地型;②盆地热低压与系统性天气触发相互作用型;③热带暖湿气流翻越青藏高原与盆地冷气团结合     

塔克拉玛干沙漠腹地沙丘温度特征浅析

塔克拉玛干沙漠腹地沙丘温度因不同类型、深度、部位、天气、时段差异很大。利用不同深度、部位,晴天和沙尘天,裸地与植被,不同植被下的温度观测,浅析其温度分布特征。沙丘表面日最高温出现在顶部,日最低温和日较差最大值出现在迎风坡。沙丘顶部和迎风坡升温快,降温也快,日较差大,落沙坡则相反。沙丘顶部、左翼、迎风坡和落沙坡,日变化振幅,浮尘、扬沙天小于晴天。迎风坡和落沙坡20cm深度,晴天和沙尘天最高最低温度出现时间和沙表层有相反趋势。0～20cm迎风坡和落沙坡日较差逐渐减小,最高与最低温度出现时间,晴天和沙尘天不同,晴天和沙尘天温度差值在白天较大。裸地和植被表层沙面温度变化较大,植被阴面日变化振幅小于裸地和植被阳面。裸地和植被浅层温度变化平缓。红柳和芦苇所在沙堆表层温度日变化较大,梭梭的日变化小,温度最低值均出现在07时。     

夜间近地面稳定边界层湍流间歇与增温

在夜间晴空条件下，近地面大气湍流表现出很强的间歇性，这种间歇现象导致夜间气温短时的急剧下降，随后大幅度增温。近地面大幅度增温表明此时存在着很大的湍流热通量散度，常通量层的概念这时不存在。从各高度层温度和风速变化的曲线上分析，我们发现湍流大多在距离地面较高一点的高度上发生发展，然后向下层传递，尽管上层的湍流可能是由于下层的某一触发机制向上传递而引起的。湍流偶尔也出现自下向上传递的过程，但这一过程较少发生。湍流的这种上下传递说明稳定边界层大气经常处于非平衡状态，在运用相似理论研究稳定边界层大气结构时要特别注意这一情形。     

南疆沙漠腹地大气边界层湍流通量特征的观测研究

利用新疆塔中站2006年4月、8月的三维风速。温度和水汽脉动资料,运用涡旋相关法计算得到了春、夏季塔中10m高度的动量、感热和潜热通量。结果表明,塔中地区地表热量输送以感热输送为主。春季每天的最大感热通量变化范围为120—320W·m^-2,月平均值为220W·m^-2;夏季最大感热通量的变化范围为140—340W·m^-2,月平均值为230W·m^-2。感热通量值在夜间为负,白天为正,符号的改变出现在日出、日落前后。夏季潜热通量最大值一般为20—60W·m^-2,平均值为27W·m^-2,潜热通量比感热通量小一个量级。春季动量通量的平均值为-0．063W·m^-2,夏季动量通量的平均值为-0．091W·m^-2。日变化规律比较明显,日出后,动量向下传输增大,在09-10时（地方时）出现一个最大值,随后动量向下传输并开始减小。     

塔克拉玛干沙漠腹地特征层风场特征

利用CFL-03边界层风廓线雷达,在塔中开展了边界层风场探测研究,根据2010年4月1日至2010年11月30日连续的边界层风场探测资料,分析了塔克拉玛干沙漠腹地大气边界层850 hPa、700 hPa和500 hPa特征层风场时空分布特征。结果表明,塔中地区850 hPa特征层主导风向为偏东风,风速年变化较小;700...     

塔克拉玛干沙漠腹地地气相互作用参数研究

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中A站2008年7月-2009年7月的连续观测数据,分析了沙漠地气相互作用的几个关键参数。结果表明：（1）地表反照率的计算需选取太阳高度角≥10°的数据,其日均值季节性变化明显,冬季高、夏季低,年均值为0.270±0.003。（2）土壤热容量和热传导率也具有明显的季节变化,冬季值稳定且低而夏季值...     

塔克拉玛干沙漠腹地的长波辐射变化特征

利用塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站(塔中站)实测的长波辐射资料,分析了流动沙漠区的长波辐射特征.结果表明:地表长波辐射能具体地反映地表失去热能的状况.在沙漠区,由于地表层的湍流运动较强以及下垫面温度与空气温度的差值较大,使得地表向大气传输的热通量较大,所以地面长波辐射值较大,有时接近于总辐射,最小值出现在日出前,最大值出现在15:00左右;由于大气中的水汽含量及云量较少,而沙尘气溶胶含量较高,所以大气长波辐射较大,沙漠区有效辐射也较大,为我国有效辐射年总量最高的地区之一.地表放射的净长波辐射在太阳总辐射中所占的比例小于地表反射辐射,只有在春、夏季两者较接近,且以反射辐射大些.区域气候变化过程中,沙漠加热场的强度是沙漠局地天气气候变化的主要影响因素之一.     

乌鲁木齐沙漠气象研究所成功进行塔克拉玛干沙漠腹地系留气艇春季试验观测

为了执行国家自然科学基金课题“塔克拉玛干沙漠地气相互作用观测试验研究”,中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所课题组成员继冬季实验后,于2008年4月中下旬,在塔中进行了第二次系留气艇释放试验。本次实验完整地观测了强沙尘暴前后边界层风、温、湿、压、臭氧廓线数据,取得了宝贵的第一手野外试验数据。