太平洋混合层厚度(dml)年际异常的初步分析

用太平洋区域30a逐月混合层厚度(d_ml)及浅层海温(T_s)距平资料,分析了20°S以北太平洋区域d_ml年际变率的地理分布和季节变化,得到两个纬向d_ml高变率带,它们分别位于北太平洋(45°N附近)和赤道中、西太平洋。重点分析了赤道太平洋d_ml高变率带,并对其上混合层气候位置、d_ml年际异常与ElNino事件关系及伴随强ElNino事件的d_ml正异常东传等作了初步分析。     

青岛市秋冬季霾期PM1及其含碳组分理化特征及来源研究

对2017年11月1日—2018年1月31日与2018年11月1日—2019年1月31日连续两年青岛市大气PM₁进行监测,获取了PM₁中含碳组分的变化趋势,结合国控站点监测数据和气象条件,分析了秋冬季PM₁来源.结果表明：2017、2018年秋冬季观测期间PM₁日均质量浓度分别为40.58±25.98、42.55±25.05 μg/m³;霾日质量浓度分别为84.71±16.70、81.52±18.39 μg/m³.与2017年相比,2018年同期PM₁质量浓度增长4.85%,霾日下降3.76%.2017年霾日PM₁中OC、EC质量浓度分别为13.67±3.95、3.95±1.02 μg/m³,2018年分别为16.48±6.34、3.34±1.16 μg/m³.与2017年相比,2018年霾日OC质量浓度增长20.56%,EC下降15.44%.2017、2018年霾日SOC质量浓度分别是非霾日的1.28和2.15倍,表明霾污染发生时易发生有机碳二次转化.含碳组分主成分分析均解析出3个因子.因子1解释变量均最大,分别为58.98%、67.14%,其表征含碳组分主要源于生物质燃烧、燃煤、道路扬尘及汽油车尾气等排放源.由后向气流轨迹分析得出,2017、2018年秋冬季气团轨迹多起源于内蒙古,经河北、天津、山东等省市抵达青岛.     

空间分辨率对中国夏季降水时空演变特征的影响

本文使用1979—2021年国家气候中心160站(R₁₆₀)和国家级地面气象观测站2 314站(R₂₃₁₄)逐月降水观测资料,利用EOF (Empirical Orthogonal Function)分解和相关分析等方法,研究两类资料夏季降水时空变化特征及其与海气因素之间物理联系的表征水平差异,并分析了差异的可能原因。结果表明,R₁₆₀在我国西北、青藏高原等地区站点极为稀疏,导致其各EOF模态对上述地区降水的时空变化特征描述失真,中东部地区偏低的空间分辨率会使局地强降水的变化特征信号损失,造成降水的年际变率降低。而R₂₃₁₄主模态能够更为真实地反映我国降水的时空演变特征,特别是在极端降水频发的江淮地区以及降水受局地地形影响较大的山区,其EOF主模态的空间分布和时间系数演变与ENSO (El Niño-Southern Oscillation)、西太平洋副热带高压、青藏高原雪盖等气候强迫信号之间的相关性更为显著。     

2013年7.18四川暴雨分析

利用地面观测资料和NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,对2013年7月17-18日四川境内的区域暴雨（7.18暴雨）进行了分析,并用WRF模式对该次暴雨过程进行了数值模拟。研究表明：7.18暴雨是一次典型的低涡暴雨,其主要强降水时段发生在北京时间18日凌晨01-02时,具有明显的夜雨特征;WRF模式对夜雨的模拟效果要好于白天,这说明WRF模式对地形复杂的四川地区白天降水的模拟能力尚需进一步提高;导致7.18暴雨的中尺度低涡具有类似锋区的斜压特征,异常陡峭的θ_se的分布,使得倾斜不稳定涡旋发展;较强的正涡度中心大值区有利于中小尺度低涡的形成。     

锡林浩特草原CO2通量特征及其影响因素分析

利用锡林浩特国家气候观象台开路涡度相关系统、辐射土壤观测系统,测得的长期连续通量观测数据,对锡林浩特草原2009—2011年期间的CO₂通量观测特征进行了分析。结果表明:CO₂通量存在明显的年际、季节和日变化特征。3 a中NEE年际变率达到200 g·m^-2,季节变率最大达到460 g·m^-2,日变化幅度生长季最大达到0.25 mg·m^-2·s^-1。通过不同时间尺度碳通量与温度、水分、辐射等环境因子的分析,认为CO₂通量日变化主要受温度和光合有效辐射影响,而季节变化和年变化主要受降水和土壤含水量的影响。降水强度及时间分布是制约牧草CO₂吸收的关键因素,大于15%的土壤含水量有利于促进牧草生长。     

三亚地区冬春季大气污染特征观测研究

为了研究海南省三亚地区冬春季大气污染状况,于2011年12月—2013年4月的冬春季节在三亚鹿回头村(监测点位于三亚市郊,三面临海,周围没有工业污染源)开展了大气主要污染物(NO_x、O₃、PM_2.5)的连续监测,利用观测数据对三亚地区冬春季大气污染变化特征进行分析.结果表明:三亚地区大气污染物浓度均低于国家一级标准的浓度值,NO、NO₂、NO_x、O₃、PM_2.5质量浓度的日平均值(平均值±标准差)分别为(2.1±2.2)、(5.2±3.4)、(7.3±3.8)、(59.8±28.4)和(17.5±14.3)μg·m^-3.在污染物的日变化方面,NO_x、PM_2.5呈现典型的双峰型,其峰值分别出现在08:00和17:00,峰谷在13:00;O₃的日变化为单峰型,峰值出现在13:00.通过后向轨迹分析发现,三亚地区大气污染物受局地源排放和外源输送的共同影响,来自陆地的气流易造成污染物的积累,而来自海上的气流则有利于污染物的清除.     

锋生切变型强对流概念模型在浙江中西部“3·21”过程中的应用探究

利用ECMWF 0.25°×0.25°再分析资料,对照浙中西的强对流概念模型,对2019年3月21日发生在浙江中西部地区(简称"浙中西")的一次雷暴大风为主的强对流过程(简称"3·21"过程)进行诊断分析、经验总结。结果表明:该过程符合浙中西锋生切变型的强对流概念模型,出现该过程的环境条件是700 hPa西南急流脉动、850 hPa偏北和偏南两支气流强烈发展、地面低压倒槽和低层湿舌增强;探空曲线表现为上干下湿,对流层中层有明显的干侵入,大风指数I_w、对流有效位能 (Convective Available Potential Energy, CAPE)和500 hPa以下垂直风切变异常偏强形成动力强迫;对比不同强对流天气有不同的预报着眼点,设定阈值或可提高预报警报效率,如雷暴大风天气大风指数I_w > 18.5 m·s^-1、CAPE> 1 700 J·kg^-1、500 hPa的相对湿度小于46 %,冰雹天气则0 ℃层、-20 ℃层高度低于4.6 km和7.6 km且850 hPa与500 hPa气层温差高于26 ℃等,深刻理解该类强对流概念模型,是做好此类致灾性强对流潜势预报的关键点。     

北上台风暴雨过程涡散场的能量收支和转换特征

利用辐散风和旋转风的动能收支方程,对北方一次北上台风倒槽暴雨过程暴雨区内的涡散场能量收支和转换进行了计算.结果表明:暴雨区内动能的增加是暴雨增幅的一个主要原因.暴雨发展时,就旋转风动能(K_R)而言,旋转风动能通量(HFR)辐合是主要能源,而旋转风的动能产生项(GR)是主要能汇;就辐散风动能(K_D)而言,辐散风的动能产生项(GD)是主要能源,辐散风动能通量(HFD)辐散是主要能汇;总动能水平通量(HF)提供的辐合主要表现于对流层中、低层,这就使得低层辐合加强,上升运动加强,有利于暴雨的增幅.在暴雨过程中次网格尺度效应由能源转变为能汇,在暴雨发展之时能汇减小;能量的转换项C(K_D,K_R)总为正值,在转换项中,地转效应项的贡献很大.说明暴雨过程能量均由K_D向K_R转换,也就是说有效位能经K_D向K_R转换,充分说明了在整个暴雨过程中,尽管辐散风动能变化(∂K_D/∂t)很小,但是它在其中充当“桥梁”作用,C(K_D,K_R)在暴雨发展时达到最大,此时能量转换最为旺盛;对流层低层辐散风动能向旋转风动能的转换是暴雨产生和发展的重要条件.此次暴雨过程,在暴雨区内表现为斜压不稳定和正压稳定共存的特征,其发展过程是系统斜压不稳定增长,正压稳定性减弱的过程,暴雨增幅的另一个重要原因就是暴雨区内低层斜压的发展.     

Temporal dynamics of CO2 fluxes and profiles over a Central European city

Summary In Summer 2002 eddy covariance flux measurements of CO₂ were performed over a dense urban surface. The month-long measurements were carried out in the framework of the Basel Urban Boundary Layer Experiment (BUBBLE). Two Li7500 open path analysers were installed at z/z_H = 1.0 and 2.2 above a street canyon with z_H the average building height of 14.6 m and z the height above street level. Additionally, profiles of CO₂ concentration were sampled at 10 heights from street level up to 2 z_H. The minimum and maximum of the average diurnal course of CO₂ concentration at 2 z_H were 362 and 423 ppmv in late afternoon and early morning, respectively. Daytime CO₂ concentrations were not correlated to local sources, e.g. the minimum occurred together with the maximum in traffic load. During night-time CO₂ is in general accumulated, except when inversion development is suppressed by frontal passages. CO₂ concentrations were always decreasing with height and correspondingly, the fluxes – on average – always directed upward. At z/z_H = 2.2 low values of about 3 μmol m⁻² s⁻¹ were measured during the second half of the night. During daytime average values reached up to 14 μmol m⁻² s⁻¹. The CO₂ fluxes are well correlated with the traffic load, with their maxima occurring together in late afternoon. Daytime minimum CO₂ concentrations fell below regional background values. Besides vertical mixing and entrainment, it is suggested that this is also due to advection of rural air with reduced CO₂ concentration. Comparison with other urban observations shows a large range of differences among urban sites in terms of both CO₂ fluxes and concentrations. Present affiliation: Swiss Federal Office for Meteorology and Climatology, MeteoSwiss, Zürich, Switzerland     

1981—2018年中国东北地区秋冬季霾日变化及其与北极海冰的关系

利用中国东北地区1981—2018年166个地面气象观测站资料, 定义了中国东北地区秋冬季霾日指数, 分析了年际尺度上该地区霾日数与同期大气环流异常的内在关系。结果表明: 中国东北地区秋冬季霾日指数存在显著的年际变化特征, 欧亚—太平洋遥相关型(Eurasia-Pacific Teleconnection Pattern, EUP)负位相、东亚大槽偏弱等大气环流异常配置导致中国东北地区秋冬季霾的发生频次增加。巴伦支海与喀拉海北部海域是影响中国东北地区秋冬季霾日年际变化的海冰关键区, 该区域海冰面积与霾日数呈显著负相关, 北极海冰通过改变大气环流间接影响中国东北地区秋冬季霾日发生频次, 当北极海冰异常偏少时, 东亚冬季风偏弱, 近地面风速偏低, 环境湿度偏高, 中国东北地区受东北亚异常反气旋西侧的异常偏南风控制, 且受“EUP”负位相模态影响, 东亚大槽减弱, 有利于大气污染物和水汽向中国东北地区输送, 该地区秋冬季霾的发生频次增加。     

中部5省南北闪电参数分布特征

在利用我国中部5省（湖南、湖北、江西、安徽、河南）经济协作区52个闪电监测站2007—2010年闪电定位资料和1961—2010年雷暴日资料,分析协作区内闪电参数的分布特征的过程中,发现中部5省闪电参数在30.8°N纬度带两侧呈现不同的变化规律.36.4~30.8°N,正闪强度整体呈下降趋势,正闪陡度变化较小,平均值为16.48 kA·μs^-1,负闪强度和陡度在32°N附近形成极大值后,在30.8°N附近迅速下降;一天中闪电频数最大值与最小值出现时间比较分散;初雷日约为4月5日、终雷日约为9月17日.30.8~ 24.4°N,正、负闪电强度绝对值呈上升趋势,正闪强度上升较快,从52.11 kA上升至77.88 kA,负闪强度绝对值上升较平缓,正闪陡度变化较小,平均值约为14.24 kA·μs^-1,负闪陡度呈下降趋势,由12.07 kA·μs^-1下降到8.90 kA·μs^-1;闪电频数最大值出现时间集中在15—16时,闪电频数最小值出现时间集中在8—10时;初雷日约为2月18日,终雷日约为10月17日.     

Relationship between Net Radiation and Broadband Solar Radiation in the Tibetan Plateau

The characteristics of net radiation (R_n)(0.3--10 μm) in Lhasa and Haibei in the Tibetan Plateau were analyzed based on long-term in-situ measurements of surface radiation data. The monthly average of daily R_n reached a minimum during the winter period followed by an increase until May and then a decline until January. This variation is consistent with solar activity. The annual mean daily total R_n values were 0.92 MJ m^-2 d^-1 and 0.66 MJ m^-2d^-1 in Lhasa and Haibei, respectively. A relationship between R_n and broadband solar radiation (R_s) was demonstrated by a good linear correlation at the two sites. R_n can be an accurate estimate from R_s. The estimated R_n values were similar to the observed values, and the relative deviations between the estimates and measurements of R_n were 2.8% and 3.8% in Lhasa and Haibei, respectively. The application of the R_n estimating model to other locations showed that it could provide acceptable estimated R_n values from the R_s data. Furthermore, we analyzed the influence of clouds on R_n by different clear index (K_s), defined as the ratio of R_s to the extraterrestrial solar irradiance on a horizontal surface. The results indicate that more accurate results are associated with increased cloudy conditions. The influence of the albedo was also considered, but its inclusion in the model resulted in only a slight improvement. Because surface albedo is not usually measured, an expression based solely on global solar radiation could be of more extensive use.     

GSI-3DVAR背景误差协方差水平相关特征尺度对地面自动气象站资料同化的适应性研究

基于华东地区3 km分辨率WRF (Weather Research and Forecasting) 模式和高密度地面自动气象站(AWS)观测,研究GSI-3DVAR同化系统的R_HZSCL对AWS观测的地面温度和风观测同化的敏感性。结果表明:运用GSI-3DVAR同化地面AWS观测时,R_HZSCL的取值较为敏感;选取合适的R_HZSCL能有效改进地面分析场精度,相较于背景场地面温度和地面矢量风差(VWD) RMSE均可减小35％以上。当R_HZSCL过大会导致温度高、低值中心的影响范围过大,风分析场较为平滑,无法反映出中小尺度环流结构。但R_HZSCL过小则会使得温度分析场增加误差,并导致风分析场出现虚假大风。观测密度稀疏化的敏感性试验结果表明,地面温度场及风场所适应的最优R_HZSCL皆随着观测密度的增大而相应减小。     

利用LAP-3000型风廓线雷达资料对深圳地区湍流耗散率特征的研究

利用2010年1-2月深圳LAP3000型风廓线雷达资料, 对湍流耗散率进行了估算, 针对典型晴天条件下的湍流耗散率ε、折射率结构常数C₂ⁿ、水平风速和风切变, 分析了其时空变化特征。得出如下结论: (1) 深圳地区低空大气ε的量级在10^-7~10^-1 m^-2·s^-3之间, 与理论模拟值基本一致; (2) 时间分布特征为, 2 km以下ε有很明显的日变化特征, 夜晚和上午ε较大, 下午及傍晚减少;(3) 空间分布特征表现为, ε随高度大致呈递减分布;ε量级达10^-2.5 m²·s^-3所在高度可作为深圳地区2010年1月14-15日边界层顶高度的判断依据。     

2013年鄂东北一次梅雨期强降雨日变化分析

利用FY2E卫星观测TBB、GFS0.5°×0.5°再分析资料与湖北GPS网观测PWV等资料,应用环流特征、T_BB、物理量场等,诊断分析2013年7月梅雨末期鄂东北连续强降雨成因。结果表明:强降雨主要发生在5-6日,夜间超过白天,日变化明显。5日夜间鄂东北云团发展旺盛但移速较快,降雨发展。6日夜间云带在移出鄂东北的同时,其西侧又新生多个对流云单体;这些对流云单体合并后形成东移缓慢的β中尺度云团,降雨达到峰值。强降雨期间鄂东北位于200 hPa南亚高压东伸脊北侧的较强辐散区内。5、6日两天早晨,湖南南岳一带西南风异常加大有利于暖湿气流向东北方向输送;午后鄂东北地面对流有效位能加大,大气层结非常不稳定;入夜后动力抬升机制加强,降雨明显增幅。降雨全过程鄂东北PWV夜间比白天均有所增加。     

东亚地区二氧化碳体积分数变化特征

利用2004年以来东亚地区10个本底观测站大气φ(CO₂)观测资料,分析了各站大气φ(CO₂)的变化特征及其各站之间的差异,讨论了下垫面特征、源汇作用等对φ(CO₂)变化的影响.结果表明:10个本底站大气月均φ(CO₂)有明显的季节变化,高值多出现在冬春等寒冷季节,而低值则多出现在6—9月,属于北半球的夏季;大气φ(CO₂)日变化趋势较为一致,15时(当地时间)前后达到全天最低,随后φ(CO₂)升高,并在日落后继续积累,至清晨7时(当地时间)前后达到全天最高,之后φ(CO₂)随着太阳辐射的增强而逐渐降低,且平均φ(CO₂)水平与下垫面植被量成反比,φ(CO₂)日变化的幅度与下垫面植被量成反比.作为全球基准站之一的瓦里关山站,2004—2008年φ(CO₂)年均值逐年增加,年增长率为2.28×10^-6/a.     

江南春雨雨日的变化及其与欧亚大陆积雪的联系

利用中国气象局提供的1960—2019年江南区站点观测逐日降水数据,分析了江南春雨不同持续时长雨日的变化及其与欧亚大陆积雪的联系。结果表明,江南春雨以持续5 d及以上的长持续降水为主,但降水日数下降趋势明显,导致长持续降水减少。利用奇异值分解法(Singular Value Decomposition,SVD)发现,欧亚大陆3—5月积雪覆盖率与江南春雨雨日数有显著正相关关系。将(48°~59°N,90°~110°E)区域平均积雪覆盖率定义为积雪覆盖指数,通过指数与同期大气环流的回归分析发现,当积雪偏少时,我国中北部及西伯利亚地区500 hPa位势高度正异常,在江南区850 hPa风场和水汽通量场西南向负异常,导致江南春雨雨日数减少。合成分析进一步验证了积雪偏少会在江南区形成异常东北风抑制水汽输送至江南地区,不利于降水发生。     

江南春季连阴雨的频数特征及其前期环流信号

围绕发生在江南地区的春季降水,旨在分析江南春雨发生频数的主要特征及其与前期的副热带急流和温带急流的联系。结果表明,江南春雨以持续4 d及以上的连阴雨为主(简称春季连阴雨),主要发生在13—27候,分布于(22.5~30 °N,105~120 °E)的江南地区。春季连阴雨发生频数在江南地区整体呈减少趋势,年际变率全场差异不大。江南春季连阴雨的主要时空异常模态表现为全场一致变化,其时间序列以年际变率为主并呈现多时间尺度特征。从前期信号来看,第13候(即春雨发生时)的前10天至前35天内,当持续存在偏弱的温带急流和偏北的副热带急流共同配置时,有利于春雨期连阴雨事件的发生。     

典型温带针阔叶混交林碳收支对温度的响应特征

森林生态系统是一个庞大的碳储备系统,在当前气候变暖条件下,温度变化会对森林生态系统的碳收支过程产生重要影响。该文选择长白山温带针阔混交林森林生态系统（CBS）作为研究对象,利用多年通量及小气候观测资料分析该生态系统碳收支过程对温度的响应特征,结果显示该温带森林碳交换的季节变化特征十分明显。生态系统总初级生产力GPP、生态系统呼吸R_e和净生态系统碳交换NEE在2003—2008年的月平均变化显示,碳收支3个组分最大值均出现在夏季,GPP最大值出现在7月,R_e最大值主要出现在8月,NEE负方向的最大值主要出现在6月或7月,表现为碳吸收。在日尺度和月尺度对温度的响应上,GPP和R_e都是随温度（气温和5 cm土壤温度）呈显著的指数升高形式。在日尺度上和月尺度上, NEE对气温的响应皆是分段线性形式,先是随气温的上升而正向增大,表现为碳排放;当超过临界温度,随气温的继续上升而负值增大,表现为碳吸收。根据温度、GPP、R_e以及NEE的季节的变化,每年达到最大的GPP、R_e以及NEE的最适温度均不同,这表明了在气温变化的背景下,生态系统的最适温度也在随之改变,也表明了不考虑其它因素的影响,在气候变暖的背景下,长白山针阔混交林森林生态系统的GPP、R_e随气温的升高增大,而NEE随气温的升高而减小。     

台风区和外围暴雨区的旋转风、散度风动能收支

用完全的散度风(v_D)和旋转风(v_R)动能收支方程对8116台风和8407台风以及8116台风与其外围暴雨区的关系作了讨论。结果表明:台风区的有效位能通过散度风动能(K_D)转换为旋转风动能(K_R).台风向区域外部输出动能,在暴雨区上空通过涡度、散度场相互作用的转换机制由K_R向K_D转换,散度风加大触发对流发展产生暴雨,这可能是台风与其外围暴雨联系的一种能量过程。