中国东部地区冬夏季相对湿度变化特征

利用中国东部315个台站近50a（1963-2012年）月平均地面相对湿度和降水量资料,对中国东部地区冬夏季相对湿度的变化特征进行了分析和比较,并讨论了相对湿度与降水的空间耦合关系。结果表明：1）冬季相对湿度的低值区集中在黄淮北部、华北和东北南部,高值区出现在35°N以南地区和东北北部,呈现出中部小、南北大的空间分布特征;夏季相对湿度较冬季明显增大,低值区主要集中在内蒙古中东部,表现出从东部沿海向内陆地区递减的特征。2）冬夏季相对湿度的高（低）值区,其相对变率偏小（大）,即湿润（干旱）区的相对湿度较为（不）稳定。3）近50a来,东部大部分地区冬夏季相对湿度普遍表现为下降趋势,其中冬季东北北部及夏季东南部沿海、内蒙古中东部及东北西部相对湿度的下降趋势最为显著。4）东部地区冬夏季相对湿度与同期降水存在很好的同位相对应关系：相对湿度高（低）湿区对应多（少）雨区。其中冬季显著耦合区位于40°N以南地区;夏季相对湿度与降水的关系较冬季复杂,显著耦合区首先位于35°N以北地区,其次位于35°N以南地区,但江淮和华南存在反向的空间变化。     

中国探空观测与第3代再分析大气湿度资料的对比研究

为评估中国探空观测与第3代再分析大气湿度资料的差异,基于ERA-Interim、JRA-55、MERRA和CFSR再分析和中国118探空站1979-2015年逐月850-300 hPa大气比湿和相对湿度的原始值及均一化序列,通过分析探空与再分析资料的相对偏差、相关系数、标准差比和变化趋势,研究了两者在多年平均值、年际变率、离散度及长期变化趋势等方面的差异。结果表明,中国探空原始湿度序列存在显著的非均一性问题,均一化提高了序列的连续性,但存在显著的低偏差,总体较原始湿度偏低5%-43%。再分析中国平均对流层大气比湿和相对湿度较探空观测偏高,相对湿度的偏差幅度（7%-48%）较比湿大（4%-13%）,对流层高层较低层大,春秋季偏差较夏季显著。各再分析资料间的差别较小,JRA-55在对流层高层较其他再分析资料偏低,与探空观测较接近。再分析与均一化后中国探空比湿和相对湿度年际变率和离散度在对流层低层较为一致,对流层中高层再分析资料的离散度明显高于探空。再分析与均一化探空中国平均比湿在对流层低层一致呈上升趋势;对流层中层探空为上升趋势,再分析资料为下降趋势。再分析与均一化探空相对湿度变化趋势差异较大,探空为上升趋势且对流层中高层上升显著,对流层再分析为下降趋势。      

南京地区气溶胶谱分布的湿度相关性分析和等效复折射率预测

通过实验收集大气颗粒物,对南京地区大气气溶胶谱分布进行了描述,对气溶胶分布与相对湿度的相关性进行了探讨。建立了南京地区7—11月气溶胶化学组分的月平均模型,得出气溶胶等效复折射率的预测方法。结果表明：南京地区的大气气溶胶颗粒物,峰值粒径在80~100 nm范围,属于典型的城市型气溶胶。数浓度与相对湿度的相关性与季节和粒径大小有关,在6—9月,相对湿度与细粒子数浓度呈负相关,与粗粒子呈正相关,在10—11月相反,且易受极端天气影响。建立的干气溶胶等效复折射率月平均模型,结合湿度修正模型得到某一日的复折射率,与AERONET站点数据进行了对比,结果较为一致,误差范围在0~0.03。     

中国东部地区前冬季节来临早晚与夏季降水的关系探究

利用NCEP/NCAR1961~2010年逐日平均再分析资料, 对中国东部地区前冬季节来临时间进行划分, 并探讨中国东部地区平均前冬季节来临时间偏早/偏晚与中国东部夏季降水之间的关系, 研究发现: (1) 中国东部前冬来临时间与中国东部夏季降水存在两个正相关带和两个负相关带, 且与其夏季雨带的位置大致吻合。正相关带分别位于华南、西南以及黄河以北的39°N~42°N一带、东北中南部等地区, 负相关带分别位于黄淮、江淮以及长江中下游一带和42°N以北的大部分地区。 (2) 统计特征表明: 中国东部地区前冬季节来临时间偏早的年份, II类雨型发生频率大于其气候发生频率, I类和III类雨型发生频率则比气候频率偏小; 前冬季节来临偏晚的年份, I类雨型发生的频率偏大, 而II类和III类雨型发生频率偏小, 典型年份的合成分析结果与雨带类型的统计结果相一致。反之, 从雨型与前冬来临时间的对应关系统计分析发现, I类雨型年份, 中国东部地区前冬季节来临时间显著偏晚年份占优, 而II类雨型年份, 前冬季节来临显著偏早年份占优, III类雨型年份对应关系不显著。总体而言, 季节来临早晚与雨带分布表现出一定的对应关系。 (3) 前冬来临早晚对应了不同的前期和同期海温、水汽和环流型, 受海—气相互作用的影响, 造成降水空间分布的不同。     

中国区域再分析湿度资料与均一化探空湿度资料的对比分析

利用1980—2010年中国98个探空站均一化月平均温度和温度露点差资料(OBS)和NCEP/NCAR(NCEP)、ERAInterim(ERA)、JRA-25(JRA)3种再分析月平均比湿资料,使用相似分析、趋势分析等方法对中国区域4种资料高空比湿进行了对比分析。结果表明:(1)从空间分布特征分析,JRA比湿与OBS比湿的空间分布相似系数最大。(2)3种再分析资料比湿普遍大于OBS比湿,除个别站点个别层次外,JRA和OBS比湿更加接近;再分析比湿和OBS比湿的相对偏差随高度增加而增大,且冬春季大于夏季。(3)从长期变化趋势分析,在对流层低层,JRA和0BS比湿较接近,在对流层中高层ERA和OBS比湿较接近。     

中国东部地区冬季AOD分布特征及与冬季风环流的可能联系

利用2000年3月—2017年3月Terra卫星反演的MODIS气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)资料、NCEP的fnl全球业务分析数据、CMAP降水资料、CERES SYN1deg Ed 4月平均资料以及NCEP/NCAR再分析资料等,依据中国东部冬季区域平均AOD距平具有显著的年际变化特征,将历年冬季AOD划分为5个不同的污染等级,并探讨了不同污染等级的局地成因及其与冬季风环流的联系。结果表明,中国东部冬季AOD区域平均值与气候要素场有很好的相关关系,即AOD异常偏高(低)时,入射到地面的太阳短波辐射通量减小(增加),地面气温降低(增加),地气系统冷却(加热),地面降水呈现华北与江淮内陆少、江淮东南多(华北与江淮西南部多、江淮地区东部少)的分布特征。中国东部AOD值异常偏高与风速异常偏小有关,且这种负相关关系在华北表现最明显:即AOD异常偏高(低)时,华北地面风速偏小(大),江淮地面风速偏大(小)。个例分析表明,纬向风速异常偏小、东风异常及阿留申低压偏弱是2013年AOD异常偏高的主要原因。     

贵州气温、降水及湿度等气象要素的空间分布特征

利用贵州15个长记录代表站的年、季、月气温。降水及相对湿度资料,进行了EOF分析,结果表明：年、季、月各气象要素第1主分量均显示了各要素的空间变化具有一致性的特点。但各地变化幅度差别较大,年平均气温的空间变化,西部大于东部;季度气温的变化：春季西南部大于东北部,夏季北部较南部大,秋季西部略大于东部,冬季西南部较东北部大。另外,贵州降水的收敛远比气温的收敛慢,反映出影响贵州降水的天气系统较为复杂。贵州降水的空间变化不仅具有一致性的特点,也存在南与北或东与西或局地与全省反相变化的特征。湿度的空间变化特点是冬、春两季西南部变化明显高于东北部,夏季是东北部变化大于西南部,秋季变化是东部高于西部。     

华北东部地区干旱分布特征

用１９５１－１９９０年降水怛资料，计算了我国华北东部地区的Ｚ指数级别值，并分析该地区内干旱发生的气候规律。结果表明，该区干旱发生频繁且严重，有明显的季节和持续性特点，年代际变化大体上有２０年振荡周期。     

中国地面相对湿度非均一性检验及订正

利用加拿大环境部气候研究中心研发的PMTred和PMFT方法,选取均一的邻近站为参考站,使用相关系数权重平均构建参考序列,结合元数据信息,对1951-2014年中国2400多个国家级地面站月平均相对湿度进行了非均一性检验与订正,并分析了造成相对湿度序列非均一的主要原因。结果表明,中国地面相对湿度资料存在较严重的非均一问题,68%的台站存在断点,人工观测转自动观测、迁站和时次变化是造成序列非均一的主要原因。整套资料负订正量所占比例较高,订正范围主要集中在-5%～0之间,这种负订正量与人工转自动观测后相对湿度观测值偏低有密切关系。这也使得订正后中国平均相对湿度趋势与订正前存在明显差异,订正前中国平均相对湿度呈下降趋势,订正后相对湿度没有趋势性变化。     

1958～2005年中国高空大气比湿变化

利用经过质量控制和均一化的92站探空露点温度序列,研究了中国高空大气比湿气候学特征和1958～2005年比湿时间、空间演变以及不同时段线性变化趋势地区和季节差异。中国比湿气候场特征显示,垂直方向上90%以上的水汽集中在对流层中低层,空间呈南高北低的纬向分布。通过累积距平、滑动平均和突变点分析等方法研究了中国平均高空比湿的年代际变化,得到1958～2005年中国对流层中低层大气比湿经历“湿”、“干”、“湿”阶段性变化。不同时段线性变化趋势分析表明,1958～2005年对流层低层比湿呈上升趋势,对流层中层、高层和平流层下层为下降趋势;1979～2005年对流层低层上升趋势和对流层高层下降趋势均较整个时段明显增强。近50年来中国高空各层温度与比湿变化基本同步,统计达到显著相关,说明温度是影响比湿变化的重要因子。趋势的空间分布显示对流层下层全国大部比湿为上升趋势,且1979以来上升趋势更加明显,对流层中层趋势呈北升南降分布,对流层高层多为下降趋势。中国五个分区中西北地区对流层低层比湿上升趋势最明显,长江和华南地区升幅较小。1958～2005年对流层下层各季节比湿变化趋势差异较明显,上升趋势发生在夏、冬两季,1979～2005年四季比湿均呈上升趋势,其中夏季上升趋势最为明显。     

我国西部冬季扰动源涡与东部夏季雨带分布

我国西部 (85°10 5°E)冬季“扰动源涡”的位置对夏季东部雨带的配置具有支配作用。当西部“源涡”位于 35°N以北时 ,东部雨带多出现在黄河流域及其以北 (Ⅰ类雨型 ) ;源涡位于 32°35°N之间时 ,夏季雨带多出现在淮河流域 (Ⅱ类雨型 ) ;当源涡位于 32°N以南时 ,雨带多出现在长江流域或江南 (Ⅲ类雨型 )。藏东南热点区冬季的中强地热脉冲对我国夏季江淮和川黔的大水具有很强的指示作用     

西北地区不同类型云的时空分布及其与降水的关系

利用1983年7月～2001年9月国际卫星云气候计划ISCCP D2的月平均资料,对西北不同区域不同类型云的云量和云水路径的时空分布及其与降水的关系进行了研究。结果表明：高原气候区是各种云出现最多的地区,特别是积状云的云量明显高于其他两区,但这些云的云水路径值低;西北地区大多数云云量的高值区出现在天山山区、北疆地区、陕西东南部和青藏高原的部分地区。高云和部分中云云量空间分布特征与降水有着较好的一致性：沿着天山—昆仑山—祁连山一带以及陕南和／或陇南地区是高值区,低值区在塔里木盆地—内蒙古西部戈壁沙漠—黄土高原西北部一带;绝大多数云类春夏季节云量维持较高,秋冬季节云量较少。云水路径值较大的层状云类的云量多寡与降水多寡相一致;积状云类和层积云类云量多少与降水没有一定的关系,在降水偏少时,这类云的云量大多与降水正常时相近,有些云的云量甚至比降水偏多时还要多。     

由GMS资料估算我国东部地区夏季地表净辐射

利用1994年6月、7月上海和北京地区08—17时地面观测资料及同期GMS卫星红外、可见光数字云图资料，用统计的方法讨论了地表净辐射与卫星测值之间的关系，建立了用卫星资料计算08—17时各时刻地表净辐射和08—17时总地表净辐射的估算模式，并分别以1994年7月1日14时的云图和济南地区为例作了检验。结果表明用卫星数字云图资料估算地面08—17时各时刻地表净辐射和08—17时总地表净辐射是可行的。     

冬季黑潮区SST异常和东亚夏季风的相关研究

通过EOF分析确定冬季黑潮区SST的主要分布形势，然后用SVD方法揭示了东亚夏季风异常与冬季黑潮区SST异常的最佳耦合模态。结果发现，冬季黑潮区SST全区变化较一致，表现为均匀的冷暖分布，当黑潮区SST冷异常时，后期夏季热带季风槽增强，梅雨锋减弱，热带季风环流圈加强；东亚夏季风中的西南气流盛行，东南气流的强度增强但范围减小，北风减弱。暖异常时则相反。     

冬夏东亚季风环流对太平洋热状况的响应

冬夏隔季韵律关系一直是我国长期天气预报和短期气候预测的一个重要依据,然而迄今为止对它们之间的物理过程及成因机理并不十分清楚。利用NCEP/NCAR全球2.5°×2.5°网格月平均再分析资料,研究1951~2000年冬夏东亚季风环流异常变化与太平洋海面温度(SST)的关系及对关键海温区响应机理。研究指出:冬夏东亚季风环流隔季韵律关系及其年际变化与赤道东太平洋海面温度异常(SSTA)变化密切相关,冬季赤道东太平洋出现La Ni~na(El Ni~no)型的SST分布,有利冬、夏东亚季风环流加强(减弱),其影响过程通过赤道Walker环流强(弱)以及东亚地区Hadley环流强(弱)过程完成。冬季赤道东太平洋海温变化是冬、夏东亚环流季节以及年际变化的一个重要外强迫因子。     

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。