基于卫星资料的西北地区高原涡强降水分析

GPM(Global Precipitation Measurement)卫星目前被广泛应用于对流系统的研究中,但受限于卫星轨道扫描方式,在中纬度青藏高原东部区域,GPM轨道观测数据捕获完整的强对流系统较为困难。本文利用全球降雨观测GPM卫星资料、FY-4A卫星资料、NCEP-FNL和ERA-Interim再分析资料,结合地面观测资料,研究了2018年7月1日发生在高原东坡的一次暴雨强降水系统结构。结果表明:层云降水和对流性降水组成的混合性降水云团中,对流云样本数只有层云的1/5,但平均降水率是层云的14倍,对总降水的贡献达到75%,对流性降水贡献远高于南方强降水系统;强降水质心离地高度约2 km,具有比我国南方同类强对流系统更明显的低质心特征;对流云内云滴谱较宽,云粒子半径差异较大,2～5 km高度出现明显的粒子累积带,与层云系统具有显著差异。在副高外围西南气流的引导下,来自孟加拉湾的水汽通道打通,甘肃省南部700 hPa比湿可达16 g·kg~(-1),大气可降水量普遍达到40 kg·m~(-2)以上,加之大气不稳定能量较高,高原涡和700 hPa切变线合并触发了此次对流性强降水。受云团前侧高压脊阻挡,暴雨云团从高原东部初生至发展旺盛阶段用时接近4 h,自西向东移动约3个经度,属于准静止型暴雨云团,暴雨云团移速缓慢是导致此次局地极端强降水的重要原因。     

中国西北地区春季降水异常的特征分析

利用陕、甘、宁、青、新和内蒙西部共１０６个测站的１９６０～１９９０历年春季（３～５月）的季总降水量资料,通过ＥＯＦ、ＲＥＯＦ、功率谱分析等方法,对我国西北干旱半干旱地区春季降水异常的时空特性进行了分析研究。结果表明,包括内蒙古西部在内的中国西北干旱半干旱地区的春季降水有６个主要的异常区域：高原东侧及渭水流域区、河套区、北疆区、柴达木盆地区、青海高原区、南疆河西区;内蒙西部的春季降水变化趋势与我国西北地区基本一致,准３年Ｘ周期也是其主要周期。     

基于CloudSat/CALIPSO卫星的南京地区冰云物理特性分析

该文根据CloudSat卫星搭载的毫米波雷达(CPR)和CALIPSO卫星搭载的激光雷达(CALIOP)联合探测反演2007—2010年南京地区的冰云物理特性,并通过毫米波雷达和激光雷达的对比分析,结果表明:冰云变化趋势随年份先增加后减少,且春夏季发生概率均大于秋冬季;云底高度主要分布在7～8 km之间,云顶高度主要分布在8～12 km之间,云底和云顶高度的最大平均值均出现在2009年,分别为10.07 km、11.69 km,平均值均随年份呈先减后增再减的趋势;冰云冰水含量值主要分布在0～0.005 0 g/m~3内,其值大小与出现的概率呈负相关,平均值随年份呈先增后减再增的趋势;粒子有效半径主要集中在20.0～50.0μm内,均值随年份呈逐渐递减的趋势。     

中国西北地区秋季降水异常的特征分析

利用陕、甘、宁、青四省（区）分布均匀的63个测站近40a的秋季降水资料，通过EOF、REOF、周期分析、小波分析等方法对中国西北东部地区秋季降水异常的空间分布、时间演变及周期变化等特征进行了比较详细的诊断研究，并就其与赤道中东太平洋海温异常之间的相关关系作了统计分析，得到一些有意义的结论。     

基于多源卫星资料的重庆巴南区城市热岛效应时空变化特征分析

利用夜间灯光、DEM和Landsat NDVI等多源卫星资料提取巴南区郊区背景,结合MODIS地表温度产品,采用城乡二分法和Mann-Kenddall（M-K）检验定量评估2002—2021年巴南区城市热岛时空变化特征。结果表明：（1）巴南区近20 a来城市热岛效应年变化明显,热岛面积占比随时间呈波动上升的趋势,热岛面积在近20 a增加了317%;（2）热岛效应具有明显的季节变化,夏季最强,秋季次之,春季、冬季相对较弱;（3）热岛效应具有明显的空间分布特征,主要影响巴南区西部的龙洲湾、鱼洞、莲花、李家沱街道、界石镇等居民、商业和工业集中区;（4）热岛效应影响范围和强度变化整体相对平稳。该研究结果可为区域城市生态环境、热环境、局地气候等研究和城市气象灾害预报预警提供重要的科学依据。     

AMSR-E卫星资料陆面干扰的气候特征分析

先进微波辐射计(AMSR-E)的低频特性使其更容易受到无线电频率干扰(RFI),本文首先对比了谱差法和双主成分分析(Double Principal Component Analysis,DPCA)方法这两种RFI识别算法的差异,验证了DPCA方法的适用性,然后选用DPCA方法对2002年9月—2011年9月AMSR-E陆面升轨亮温月平均数据中的RFI进行识别,并分析其多年变化特征。DPCA方法可以有效地识别出AMSR-E全球范围内陆地亮温数据中的RFI分布情况。识别结果显示:1)C波段中的RFI主要分布在美国、东亚及印度—阿拉伯半岛地区;X波段主要分布在欧洲及东亚地区。2)各区域的RFI空间位置及强度随时间会发生变化,其原因可能是由于基础设施及使用无线电频谱的变化造成。3)不同区域月平均亮温数据中识别出的RFI信号数量存在季节变化,并且C波段中识别出的RFI数量随时间减少,X波段中随时间增加。     

基于卫星和雷达资料的FAST冰雹云特征分析及识别指标初探

利用风云2号卫星TBB资料、多普勒天气雷达和常规观测资料,分析了近10a影响中国天眼FAST的7次冰雹个例的降雹持续时间、冰雹直径、移动速度等特征,揭示了其源地和移动路径,并初步建立基于卫星和雷达的FAST冰雹识别指标。结果表明：影响FAST冰雹主要发生在春季的傍晚到夜间,冰雹云从初生到降雹平均时间为112 min,平均移动速度为45.5 km/h,降雹持续时间主要为2 min左右,冰雹直径以小于等于10 mm的小冰雹和中冰雹为主;冰雹云源地主要在安顺市,移动路径为西北和偏西路径为主。在降雹前1 h,FAST区域TBB呈西南—东北走向分布,云团中心TBB＜46 ℃,TBB梯度密集的对流区会产生降雹;降雹前30 min识别指标为Z_max≥55 dBz,VIL_max≥30 kg/m²,H_{45 dBz}≥8 km,H_45dBz- H_0℃＞4 km,H_45dBz- H_-20℃＞1 km。     

中国西北地区大气边界层高度变化特征——基于探空资料与ERA-Interim再分析资料

利用中国西北地区2015年9月至2016年8月38个站点L波段探空观测、2016年7月加密探空观测和ERA-Interim边界层高度资料,对比分析了西北地区大气边界层高度变化特征。观测资料表明,在中国西北地区,08:00(北京时,下同)冬季边界层高度最高; 20:00春季边界层高度最高,边界层高度从西部到东部有显著降低的趋势。ERA-Interim资料基本能表现出边界层高度的区域分布,但相对于探空观测得到的边界层高度,除夏季20:00外,ERA-Interim再分析资料边界层高度均偏低。全年平均而言,08:00(20:00)偏低160 m(170 m),其中在08:00(20:00),冬季(春季)偏低最显著。08:00边界层高度与低层稳定度、近地层温度和风速相关更加显著; 20:00边界层高度与低层稳定度和相对湿度相关更加显著。2016年7月加密观测资料对比表明,ERA-Interim资料的对流(中性)边界层高度显著偏高;低层稳定度、相对湿度偏小,风速偏大可能是造成边界层高度偏高的原因; ERA-Interim资料的稳定边界层高度偏低,与低层稳定度和近地层温度偏低相关,但其影响因素相对更加复杂。     

基于卫星资料的中国西部地区云垂直结构分析

利用2007年3月2008年2月CloudSat与CALIPSO卫星相结合的云分类产品2B-CLDCLASS-LIDAR数据,分析了中国西部及周边地区云的垂直结构特征。研究结果表明,各地区单层云出现频率均大于多层云,天山山脉、祁连山脉中西段多层云出现频率全年均大于周围地区;所有云的云顶和云底高度在不同高度的出现频率具有明显的区域和季节变化特征,且云顶高度的季节变化较云底高度显著;西北地区各云层高度的季节变化不明显,青藏高原(下称高原)地区各云层高度在冬、夏季反差较大;单层云的平均厚度超过2 km,2层云和3层云的厚度基本在1~2 km;云层间距以2层云最大,且高原地区云层间距季节变化较西北地区明显;高原南坡夏季冰云出现频率较多,其他地区冬、春季冰云出现较多,除高原南坡外,冬季冰云出现频率均在80%以上。     

利用TRMM卫星资料对青藏高原地区强对流天气特征分析

利用热带测雨卫星TRMM(Tropical Rainfall Measure Mission)多种探测结果,结合NCEP再分析资料,研究了发生在青藏高原地区的一次强对流天气特征,综合分析了高原地区对流云特殊的水平、垂直结构特征。结果表明:(1)该强对流降水系统由几个孤立、零散的块状降水云团组成,以深厚弱对流降水为主,微波亮温的低值区也呈孤立、零散的块状分布,并且整个对流系统的云顶高度一致偏高,深厚强对流降水的雨谱主要集中在1～20mm.h-1的范围内,90%以上的深厚弱对流降水样本数和降水量都集中在0～5mm.h-1范围内,在垂直方向上呈被"挤压"状态。除云冰粒子集中在6～18km高度外,可降冰、可降水和云水粒子都集中在低层8km以下,冰雹天气表现为可降冰粒子在低层含量偏高。(2)高原地区强对流天气的特征与其他地方的不同,表现为雨强较小,比平原地区明显偏弱,且对流云降雨样本在不同降雨率范围内分布不均匀,降水云团雨顶高度也远低于平原地区的对流云,地表降水率大值区与微波辐射亮温低值区呈不完全对称分布,潜热释放呈单峰型。(3)高原地区强对流系统发生时,垂直上升运动在400hPa达到最大,水汽主要集中在400hPa高度以下的范围内。     

卫星遥感结合气象资料计算的青藏高原地面感热特征分析

本文选取1981年7月至2012年12月美国国家航空和航天局（NASA）制作的归一化的动态植被指数（NDVI）资料、根据NDVI值计算地表热力输送系数（C_H）的参数化关系式（C_H-I_NDV）和青藏高原70个常规气象观测资料,计算了青藏高原全区的逐月地表热力输送系数（C_H）,讨论了其时空分布特征,并在此基础上计算了高原70个常规台站的感热通量（SSHF）序列,并与已有感热资料进行了对比。随后,探讨了地面感热通量的气候特征及其年际变化与气候因子的关系。结果表明:高原地区的C_H值具有明显的空间差异和季节差异,表现为东高西低、夏季大、冬季小的特点。感热的年际变化在冬季主要响应于地气温差的变化,夏季则受地面风速影响较大;由于风速减小趋缓,地气温差增大,变化趋势在2003年前后由减弱趋势转变为增强趋势,这种趋势的转变最早发生在2001年秋季,且在高原全区具有较好的一致性。     

中国西北地区东部近546年干旱事件特征分析

以西北地区东部的17个代表站1470—2008年的旱涝等级资料和1958—2015年5—9月气象站降水量数据为基础,建立了546年中国西北地区东部旱涝等级序列,采用经验正交函数分解、滑动t检验等统计方法,对其干湿演变规律进行分析,详细讨论了546年极端干旱事件及干旱持续性特征。结果表明:旱涝等级资料能够较好地反映西北地区东部干旱变化的时、空特征;在百年尺度上,20世纪发生旱、偏旱最为频繁,且高值区位于宁夏及陕北;干旱尺度因子的空间分布表明宁夏东部及陕北地区的干旱持续性相对较强,陇南及陕西南部地区的干旱持续性较差;空间范围较大且强度较大的重大干旱事件对干旱的持续发生起重要作用,历史上发生在1470—1500年和1910—1940年的两次西北地区东部百年甚至两百年一遇的极端干旱事件,对该地区干旱持续性的影响较为显著。     

基于小时资料的珠海市降水特征分析

利用珠海市2010—2018年21个自动气象站的逐时降水资料,采用经验正交函数分解(EOF)方法,分析珠海市年际降水量的时空分布、强降水和降水日变化等的特征。结果表明:(1)珠海市年降水量存在3个大值中心,分别在西部沿海、西北地区东部和西南地区南部;(2)年际降水量的主要型态为“全市一致型”和“西部东-西、东部南-北分布型”;(3)短时强降水(≥20 mm/h)多发生在西部地区,东部和南部沿海地区极端小时降水可达100 mm以上;(4)前汛期(4—6月)与后汛期(7—9月)相比,日降水概率偏高、峰值时段偏早;(5)前汛期日降水概率峰值时刻分布具有北部较南部偏晚特征,后汛期此特征只在西部地区呈现。     

西北地区年平均地面最低温度特征分析

利用西北地区222个测站1951—2005年共55年的地面最低温度观测资料,采用主值函数法、小波分析和Mann-Kendall突变检验等方法,分析西北地区年平均地面最低温度的时间演变趋势、空间分布特征及周期变化。结果表明:西北地区年平均地面最低温度在青海高原、帕米尔高原、天山山脉和准格尔盆地东侧存在多个与海拔高度和纬度有关的闭合低中心。1951—2005年西北地区地面温度总体呈上升趋势,线性趋势率为0.27℃/10a。西北地区在高原地区年平均地面最低温度增长最慢,河西走廊区域年平均地面最低温度增长最快。20世纪50年代到80年代年平均地面最低温度较低,1992—1993年期间有明显的突变,之后变暖趋势明显;小波分析表明西北地区年平均地面最低温度存在准28a的周期变化。     

西北地区210年旱涝特征分析

本文利用西北地区（新疆除外）的西安、银川、兰州、西宁四站的２１Ｏ年旱涝等级资料进行了相关性、周期性、突变性和阶段性研究，在研究过程中，重点进行了突变性的分析，并发现旱涝气候突变可能与东亚夏季风的变化有关，但其机理还有待于进一步研究。     

西北地区冬季气温异常特征分析

文中利用陕、甘、宁、青、新五省(区)分布均匀的89个测站近40a的冬季气温资料,通过EOF、REOF等方法,对中国西北地区冬季气温异常的空间分布、时间演变等特征进行了诊断研究,并就其与ENSO之间的关系做了统计分析,得出了一些有意义的结论。     

基于CERES卫星资料分析中国近15 a云量变化

利用2001年1月至2015年12月Aqua/CERES卫星产品SYN云量资料,采用趋势分析法、小波分析法分析近15 a我国总云量及中低云、中高云和高云的气候场特征及其与气象要素的相关性。结果表明:总云量整体由东南向西北带状递减,最高值位于西南地区,可达80%以上,最低值位于塔里木盆地及蒙古高原西部地区,可低于30%。高云的高值区主要集中在高海拔区域,中高云分布与高云类似,中低云与总云量分布类似。除中低云外,总云量及不同高度的云量均在夏季达到最高值,且其区域特性显著。近15 a来总云量年际变化整体呈下降趋势,趋势系数为-0. 15%·a-1,主要受较低层云量减少的影响,高云则呈现一定的增加趋势。青藏高原上空不同高度云量变化趋势较其他地区显著,并以减少趋势为主。不同高度的云量季节变化差异较大,总云量在春季和冬季变化较大,高云、中高云的季节变化较小,中低云在春季和夏季变化较大。不同高度的云量均存在2～3 a较短的震荡周期。不同类型云量均受到相对湿度的影响,近期地表温度的增加与高云增加、低云减少相关,高云与降水的相关性更高。     

基于CloudSat资料的中国及周边地区各类云的宏观特征分析

利用2006年7月—2009年4月的CloudSat2B-CLDCLASS云分类资料,针对中国及周边地区(0°—60°N,70°—140°E)各类云量和垂直结构参数的地理分布及季节变化进行了统计分析,并根据气候特征的地域差异从该区域选出8个子区域,逐区统计了各类云的垂直结构特征。结果表明,各类云量的分布存在较明显的区域差异和季节变化;青藏高原和帕米尔高原地区卷云、高层云和高积云等中高云的高度和厚度相对较小,陆上深对流云的云底高度大于海上,而热带、副热带地区云顶高度大于中纬度地区;除积云、层积云和雨层云外,中国南方地区其他各类云的云层厚度均大于北方地区;除了层积云外,其他各类云的云顶高度在各区域都存在比较明显的季节变化,低云云底高度的季节变化和区域差异都很小,而中高云的云底高度除了在印度洋季风区、南海和西太平洋地区季节差异较小外,其他地区季节差异较明显,各个地区在任何季节内,深对流云厚度最大,层积云最小;各类云出现频率随高度的分布具有较明显的区域差异;卷云与高积云的相关性比较强,经常相伴出现,夏季更加明显,而雨层云和深对流云之间相互排斥,两者几乎不可能同时出现。此外,统计中国及周边地区各类云的水平均一性发现,中...     

卫星遥感结合气象资料计算的西北干旱区地面感热特征分析

选取1981年7月-2006年12月美国国家海洋和大气局(NOAA)系列卫星观测的归一化植被指数(NDVI)资料和Ch-INDV参数化关系式,计算了我国西北干旱区84个测站历年各月的地表热力输送系数Ch值和地面感热通量序列,得到如下主要结论:(1)西北干旱区地面感热通量实际计算值与ERA-40再分析感热资料相比,两者在数值大小、分布形势和年际变化趋势上均较一致,感热实际计算值的空间分布更明显地突出了各气象站所在区域的局地特征。(2)西北干旱区地面感热输送呈单峰型年变化特征,春、夏季非常强,秋、冬季较弱;大部分区域全年均为正值,地表为感热源。(3)以97.5°E为界,西北干旱区东、西部具有不同的年际变化趋势,东部的地面感热四季均有逐年增加的趋势,而西部秋、冬季逐年略有增加,春、夏季逐年减弱明显,气候倾向率分别为-1.15 W.m-2.(10a)-1和-2.08W.m-2.(10a)-1。(4)西北干旱区地面感热输送具有明显的年代际变化特征,1980年代总体偏强,1990年代总体偏弱,2000年以来,西北地区中部的感热输送偏弱,东、西部除个别测站外均偏强。(5)西北干旱区的感热变化并不只由地气温差的变化来决定,它与地面风速和地表状况的变化也有较强的依赖关系。在冬季,主要响应地气温差的变化,春季地面风速和地气温差的影响作用同等重要,夏季以地面风速的影响为主,地气温差的影响次之,秋季与夏季相反。另外,夏季地表状况对感热的影响作用也不容忽视。