利用MOPITT资料分析亚洲地区对流层CO的时空分布特征

目前CO的模式模拟结果与实际观测存在着很大的差别,需要结合观测资料的分析研究来验证和改善模式能力。而南亚地区源汇的复杂性和站点观测资料的严重不足,使得对该地区CO分布与变化特征的认识更为有限。本文尝试使用2000~2011年MOPITT卫星资料,分析该地区CO的气候态空间分布特征,并结合再分析风场和卫星出射长波辐射资料,对大气运动影响CO分布进行探讨。主要结论是:1)南亚对流层中上层四季都存在CO高浓度带,其位置随着季节有南北变化,其中夏季高值带范围最小,但极值最大。2)在南亚季风区东侧,夏季对流层CO垂直廓线呈连续的高值分布,而在西侧对流层中上层出现孤立的高值分布,验证了东风急流的水平输送效果。3)CO浓度的季节变化在南北(27.5°N/12.5°S)纬度基本反相,并且在12年内500 h Pa高度上呈减少趋势,而在300 h Pa高度上有增加趋势。4)南亚中上对流层CO浓度值的分布和赤道附近垂直风场之间存在较好的相关性,对于该区域CO的来源问题提供了一个新的研究方向。     

西北太平洋地区大气臭氧柱总量的时空分布特征

文中使用欧洲中期天气预报中心臭氧柱总量资料分析了西北太平洋地区大气臭氧柱总量的时空分布特征,结果表明:低纬度地区是臭氧柱总量最低的地区,纬向分布明显,臭氧柱总量随着纬度向北极的增加而增大;夏季臭氧柱总量最大值出现在北半球高纬度约80°N的地区,最低值出现在热带地区;秋季臭氧柱总量最大值出现在55°N左右的地区;最小值出现在赤道地区。冬春季,臭氧柱总量的最低值均出现在热带地区,最高值出现在北半球约50°～60°N的高纬度地区。      

北京地区秋季大气CO柱总量的变化

利用中分辨率红外光谱仪于1999年秋采暖前后在北京进行了为期两个月的CO、水汽等大气微量成分柱总量的测量.测量结果表明,采暖后北京市区CO柱总量较采暖前有所增加,采暖前CO柱总量较小,日均值为0.147 atm-cm,而采暖后CO柱总量较大,前7天的日均值为0.205 atm-cm,相应地日变化也比较大.但是,大气中的CO柱总量受到气象条件的重要影响,影响CO柱总量逐日变化和日变化的气象因子主要有大气稳定度、风速和风向等.     

利用对流层污染测量仪研究2002年东亚地区CO总量分布特征

利用TERRA卫星上搭载的对流层污染测量仪(MOPITT)在2002年1～12月的探测数据, 分析了2002年全球大气CO的时空分布特征, 并着重对东亚地区上空的CO柱总量月平均分布及其年变化做了研究, 验证和得出了一些关于CO时空分布的重要结论: CO柱总量在北半球分布高于南半球, 在1月份高于7月份, 南半球春季低纬有几个高值中心; 东亚地区CO柱总量高值区分布在中国东部沿海以及东南亚、日本列岛之间, 位置和强度都逐月变化, 这一点与气象场的季节变化有关; 对多个站点的讨论表明, CO浓度在一年中随季节变化.     

用卫星资料分析内蒙古云量时空分布及变化趋势

为了解内蒙古地区云的特征，利用1983年7月至2001年9月的ISCCP的云气候资料集中的D2资料集中内蒙古区域部分、内蒙古东部地区48个地面观测站自建站的月平均气温资料，采用趋势分析方法研究分析了内蒙古地区总云量、高、中、低云量的时空分布和多年的变化趋势。结果表明：内蒙古地区总云量、低云量、中云量呈自西向东依次增多，高云量自西南向东北依次减少的空间分布特征；19年来东部地区总云量呈增加的趋势，中、西部地区呈减少的趋势，并且，分析表明温度的变化可能是云量变化的原因之一。     

用单站探空资料分析对流层气柱水汽总量

使用北京地区１９９６,１９９７年７月中至８月上旬常规探空（标准层和特性层）资料,计算了各层气柱的水汽混合比,绘制了水汽垂直分布的廓线,并据水汽廓线分布把大气分为四种类型,通过对各层水汽混合比积分,算出该时段每日０８,２０时的北京单站对流层气柱累积水汽量,研究气柱水汽总量与降水的关系,为预报降水量级,降水范围提供依据,这一分析结果可与辐射仪遥感水汽技术得到的结果进行比较,并为应用其它新的探测技术（如     

1982—2000年中国区域地表反照率时空分布特征

利用1982—2000年NOAA-AVHRR数据资料,研究了中国区域地表反照率的空间分布及其随时间的变化规律。结果表明,中国区域年均地表反照率在空间分布上有很大的差异,胡焕庸线以西地区地表反照率明显大于以东地区;年平均地表反照率呈现缓慢下降趋势,但是不同地区的变化趋势有所不同,年均地表反照率显著降低的区域主要集中在华北平原,显著增加的区域主要集中在长白山和大兴安岭北部;不同季节地表反照率存在很大的差异,冬季最大,春、夏季次之,秋季最小,且冬季平均地表反照率波动幅度比较大;不同地表覆盖的地表反照率的年际变化也存在比较显著的差异。     

阿克苏地区短时强降雨时空分布和卫星云图特征

基于2012-2018年风云系列卫星云图资料(红外图像、水汽图像、TBB图像),区域自动站小时降雨资料,高空、地面常规观测资料,统计分析阿克苏地区短时强降雨的时空变化和卫星云图特征.结果表明:(1)短时强降雨主要出现于6-8月的16-20时,空间分布为北部山区最多、浅山区次之、平原及南部沙漠地区最少,降雨强度多为10....     

基于CERES/Aqua卫星资料的新疆地面短波向下辐射时空分布特征

利用CERES SSF Aqua MODIS Edition 3A数据对新疆地区2003-2015年的13时至17时的地面短波向下辐射变化进行研究,得到了新疆地区近13年的地面短波向下辐射时空分布特征。可以发现,该地区地面短波向下辐射从东南向西北随着纬度的增加而逐渐减少,从春季到冬季,地面短波向下辐射逐渐地由经向分布向纬向分布转变,秋季变化幅度为全年最大,夏季最小。年变化呈现单峰趋势,接近正态分布,最大值出现在2004年5月13时。在日变化中,13时最大。新疆地区近13年整体来说,地面地面短波向下辐射呈现下降趋势,以13.3 W?m-2/10a的速率减小。春季变化呈现增大趋势,其余各季均为减小趋势。     

中国冰雹日数的时空分布特征

基于1971-2000年中国614个台站的冰雹观测资料,分析了冰雹日数的分布特征及其时间变化规律,发现我国冰雹频发区主要集中在青藏高原,大部分测站年雹日超过10d;江南和华南地区雹日主要集中在2-4月,其他地区集中在5-9月。在长江中下游和华南以外的地区,冬季和夏季分别是降雹日数最少和最多的季节。近30a来我国冰雹日数有显著减少的趋势;冰雹发生时刻主要集中于午后至傍晚,但长江中下游和华南地区其他时刻发生冰雹的频率相对也较高。     

基于GOSAT反演的中国地区二氧化碳浓度时空分布研究

卫星遥感监测大气二氧化碳柱平均干空气体积混合比(XCO₂)是实现碳源汇全球监测的最有效手段,本文对国际上4种应用GOSAT卫星观测的短波红外反演算法进行了介绍和结果分析。首先对于4种反演产品的有效数据量的分析表明:现有单一反演产品还不足以支撑XCO₂时空分布研究。其次利用集合平均方法,综合使用4种反演产品研究了2010年中国地区XCO₂时空分布特征,结果表明:XCO₂呈现显著的地理分布和季节变化,不同地区季节变化趋势基本一致,均在春季达到最高值、夏季达到最低值,多数地区全年高于380 ppm (×10-6);在地理分布上,东部和西部地区存在较明显的差异,东部地区人口密集、工农业生产等人为活动旺盛,周边多被森林和草地覆盖,碳源汇强度大,因此XCO₂季节变化幅度较大,全年约8 ppm;中、西部地区受人类活动影响较少,植被覆盖稀疏,XCO₂全年变化仅5 ppm。     

MOPITT观测的CO分布规律及与瓦里关地面观测结果的比较

利用TERRA/MOPITT仪器测量的2000年3月—2004年5月的CO数据,分析了CO的时空分布特征及其变化趋势,并且与美国国家海洋大气管理局气候监测与诊断实验室(CMDL/NOAA)在瓦里关站的CO观测结果进行比较和验证。结果表明:CO的高值区在北半球主要位于东亚、西欧和北美,而在南半球主要位于非洲中西部和南美洲的赤道地区;CO的分布随季节变化显著,春季北半球的CO浓度最高,而秋季南半球的CO浓度偏高;东亚的CO高值区主要是位于中国东部沿海地区和日本列岛一带。对于北京和瓦里关CO的趋势分析明表:这两个地区的CO浓度在这4年内都是呈上升趋势。结合CMDL的观测资料与卫星观测结果进行比较和检验发现,瓦里关站卫星观测结果和CMDL的结果在时间序列的变化趋势一致,卫星柱总量的观测数据和CMDL数据的相关性非常好。     

Long-Term Trends of Carbon Monoxide Total Columnar Amount in Urban Areas and Background Regions: Ground-and Satellite-based Spectroscopic Measurements

A comparative study was carried out to explore carbon monoxide total columnar amount(CO TC) in background and polluted atmosphere, including the stations of ZSS(Zvenigorod), ZOTTO(Central Siberia), Peterhof, Beijing, and Moscow,during 1998–2014, on the basis of ground-and satellite-based spectroscopic measurements. Interannual variations of CO TC in different regions of Eurasia were obtained from ground-based spectroscopic observations, combined with satellite data from the sensors MOPITT(2001–14), AIRS(2003–14), and IASI Met Op-A(2010–13). A decreasing trend in CO TC(1998–2014) was found at the urban site of Beijing, where CO TC decreased by 1.14% ± 0.87% yr~(-1). Meanwhile, at the Moscow site, CO TC decreased remarkably by 3.73% ± 0.39% yr~(-1). In the background regions(ZSS, ZOTTO, Peterhof), the reduction was 0.9%–1.7% yr~(-1) during the same period. Based on the AIRSv6 satellite data for the period 2003–14, a slight decrease(0.4%–0.6% yr~(-1)) of CO TC was detected over the midlatitudes of Eurasia, while a reduction of 0.9%–1.2% yr~(-1) was found in Southeast Asia. The degree of correlation between the CO TC derived from satellite products(MOPITTv6 Joint, AIRSv6 and IASI Met Op-A) and ground-based measurements was calculated, revealing significant correlation in unpolluted regions.While in polluted areas, IASI Met Op-A and AIRSv6 data underestimated CO TC by a factor of 1.5–2.8. On average, the correlation coefficient between ground-and satellite-based data increased significantly for cases with PBL heights greater than 500 m.     

西藏高原闪电特性时空分布特征

利用2009年6月至2011年5月西藏高原闪电监测系统的闪电监测资料,分析了高原闪电分布的时空特征,结果表明:高原的闪电平均强度为61.89 kA,负闪占闪电总数的78.2％,平均强度55.97 kA,正闪占21.8％,平均强度83.14 kA;雨季前的闪电中主要为正闪,正闪占73％;而雨季期间的闪电中,正闪仅占闪电总数的9％;闪电频次的日变化特征呈单峰型分布,主要集中在15:00-21:00这段午后至夜间的时段内,且在17:00达到峰值,与午后至夜间这段时间为强对流发生条件较好的时段相一致,03:00至12:00左右是高原闪电低发时段;闪电的高发地区为那曲地区中东部、昌都地区西部、日喀则地区东部及山南地区,其中负闪有两个强中心,分别位于那曲地区的嘉黎县和山南地区的朗卡子县,而在南部的错那县也为正闪强中心;闪电强度表现为冬季高、夏季低,各月的闪电平均强度均在50 kA以上;拟合出高原地区的总闪、正闪和负闪的雷电流强度累积概率方程,拟合率均达0.99以上.     

北京地区地基辐射计与卫星云特性参数对比研究

利用2019年MODIS卫星数据、葵花-8卫星数据和天空辐射计观测数据分析北京城区云光学特性的时空分布特征。结果表明,北京地区的云光学厚度(Cloud optical depth,COD)和云滴有效半径(Cloud drop effective radius,CER)呈现明显的季节变化特征。北京地区COD主要分布特征为南部地区较高而北部地区较低,且夏季COD值明显高于其他季节,最高值为20左右。CER在春季和夏季呈现相反的区域分布特征,春季北京地区南低北高,夏季北京地区南高北低,而秋冬季CER明显低于春夏两季。通过将天空辐射计观测数据与卫星观测结果对比分析发现二者在COD方面一致性较高, r分别为0.69和0.66,MODIS对于CER数据的一致性较差,r值为0.053而葵花-8一致性较好r值为0.53。     

中国龙卷的时空分布特征

基于《中国气象灾害大典》、《中国气象灾害年鉴》和其他有关资料,根据“增强藤田级别”龙卷级别分类标准,对1961—2010年50年间中国EF2或以上级强龙卷（Significant Tornadoes）和2004—2013年10年间中国EF1或以上级龙卷的时空分布、发生频率和灾害特征进行了统计分析。主要结果如下：（1）1961—2010年50年间共记录到165次强龙卷,含EF2级145次、EF3级16次、EF4级4次,年均3.3次;（2）强龙卷主要分布在中国江淮地区、两湖平原、华南地区、东北地区和华北地区东南部等平原地区,具有在某地频发的特征;（3）165次强龙卷中,1986—1990年间的发生最为频繁,此后呈逐渐下降趋势;大多发生在春、夏两季,4—8月的数量占全年的87%;发生起始时间多集中在12—20时;（4）强龙卷发生过程中多伴随有冰雹和/或暴雨等天气现象,其路径长度与强度之间可能存在一定的正相关关系;（5）165次强龙卷至少造成1772人死亡,3.17万人受伤,总结了记录到的最强25次龙卷的灾情特征;（6）2004—2013年10年间共记录到143次EF1或以上级龙卷,含EF1级121次、EF2级19次、EF3级3次,其空间分布与1961—2010年强龙卷的分布相似;10年间, 2005年记录到的数量最多,此后呈逐年下降趋势;（7）利用2004—2013年《中国气象灾害年鉴》和其他相关资料记录的龙卷资料中EF1级龙卷和EF2或以上级强龙卷的发生数量之比,以及不完整的EF0级龙卷与EF1或以上级龙卷的发生数量之比,粗略估计得到1961—2010年50年间中国年均发生龙卷的次数不低于85次,EF1或以上级龙卷年均发生21次,不及美国龙卷发生频率的十分之一。     

西北地区冰雹时空分布特征

应用1991—2000年西北地区基本站资料,统计分析了西北地区降雹的时空分布特征。结果表明：西北地区降雹主要的高频区在青藏高原中部、祁连山和天山山脉西段,并呈带状分布,多雹中心一般位于东西走向山脉的南坡,南北走向山脉的东坡。西北地区降雹旬、侯分布不均匀,产生双一多峰特征,从多雹区各代表站的旬或候际演变看,高原北部降冰雹来的比其南部早且持续时间长,但降雹日数明显少于其南部。天山山脉、祁连山降雹盛发期处于波动状态而高原中部降雹盛发期比较集中。     

青藏高原大气蕴含潜热时空分布特征研究

利用ECMWF(欧洲中期天气预报中心)月平均比湿资料,通过直接对比湿q进行多年平均计算、气候倾向率分析、EOF分解等,研究了1979-2015年青藏高原(下称高原)地区大气蕴含潜热的时空分布特征及年际、年代际变化特征。结果表明,高原大气蕴含潜热从低层向高层逐渐减少,且夏季蕴含潜热最多,其次为春、秋,且两季分布特征大致相似,冬季蕴含潜热最少,各季大值均集中在高原东南部及南部;蕴含潜热整体呈增长的趋势,夏季增长最快,冬季最慢;高原西部和云贵高原地区大气蕴含潜热均有不同程度的减小,夏季减小最快,冬季减小最慢;EOF分析中,各积分层以及整层[地表到500 hPa积分(第一积分层);500~400 hPa积分(第二积分层);400~300 hPa积分(第三积分层);地表到300 hPa积分(整层)]在第一模态下均大致呈正分布;在第二模态下均呈“正-负”的偶极子分布(其中第一积分层和整层为西南—东北“正-负”分布,其余两层为东—西“正-负”分布),说明蕴含潜热在这两种分布状态中的变化趋势均存在反相关系);在第三模态下均在西北—东南方向为“正-负-正”的分布。各积分层以及整层除第二模态年际变化相对明显外,其他两个模态年际变化均不明显。