城市化对北京地区日照时数和云量变化趋势的影响

利用1961～2008年北京城区和郊区12个台站的气候观测资料,采用趋势分析和累积距平的方法,研究了北京城区和郊区近48年的日照时数、总云量及低云量的年际和四季变化趋势,并探讨了城市化进程对日照和云量变化的影响。结果表明：近48年来,城区的总云量和日照时数呈减少趋势,但低云量呈增加趋势;郊区的总云量和低云量呈增加趋势,而日照时数呈减少趋势;具体到年代变化,1980年代初以后,城区总云量呈减少趋势,且1990年代减少的趋势最为明显,2000年后,城区总云量变化发生逆转,呈显著增加趋势。对于低云量,1960年代到1980年代,城区郊区低云量呈波动减少趋势,而1990年代到2000年代后呈波动增加趋势。对于日照时数,1960年代到1980年代城区郊区日照时数均呈增加趋势,1990年代至2000年代则呈明显减少的趋势。低云量与日照时数表现出明显负相关特征,这与北京城市化发展对区域气候的影响有密切的关系。     

中国西南地区气溶胶光学厚度的时空特征

采用MODIS卫星遥感产品研究西南地区气溶胶季节变化,并对成都和香格里拉两站2008年的太阳光度计观测资料进行分析。结果表明西南地区气溶胶光学厚度(AOD Aerosol Optical Depth)全年呈西低东高的地理分布特征,但东西部季节变化特征不同:西南地区东部AOD有春季最大,秋冬次之,夏季最小的演变特征,并且在四川盆地,黔、渝、湘交界和广西中部有三个明显的AOD高值区。西南地区西部AOD有春季最大,夏秋次之,冬季最小的演变特征,无明显高值区。太阳光度计资料分析表明,成都地区AOD日变化呈准双峰型,香格里拉AOD日变化呈上升趋势。     

近46年西南地区云量的时空变化特征

利用中国西南地区85个测站1960-2005年的月半均云量资料,采用小波分析、线性趋势分析和SVD分析等方法,分析了我国西南地区云量的时空分布和变化趋势等特征.结果表明,西南地区云量变化具有明显的季节特征,冬、春和秋季总云量和低云量分布均呈"东多西少"型,夏季相反,呈"东少西多"型;总云量和低云量均呈减少趋势,并存在较...     

西北地区空中云水资源的时空分布特征

利用1983年7月至1998年12月国际卫星云气候计划ISCCP D2的月平均云资料,对西北地区空中云水资源的时空分布特征进行了系统的研究。结果表明:三个不同区域的月平均总云量、光学厚度和云水路径的区域平均值分别在52.5%~58.3%,2.6~6.6和44.9~77.6 g.m-2之间;西北地区空中云水资源多年平均分布有其沿地形分布的特点,总云量、中云量、总光学厚度和总云水路径的高值区均在天山、昆仑山、祁连山一带,而低值中心一般分布在塔里木盆地—内蒙古西部戈壁沙漠—黄土高原西北部一带。此外,祁连山、青海所在的高原气候区云水资源近年呈上升趋势,特别是总光学厚度和总云水路径15年来呈明显上升趋势,分别约上升了0.8和16.4 g.m-2。     

1961～2005年新疆夏季低云量长期变化特征及影响因素分析

利用新疆51个观测站1961～2005年低云云量资料,采用趋势分析、小波分析等方法分析了新疆夏季低云量的长期变化特征,并对500hPa环流指数与新疆夏季低云量做奇异值分解,重点讨论了极涡对新疆夏季低云量的影响。结果表明:近45年新疆夏季低云量增加趋势显著,并在1987年发生突变;新疆夏季低云量存在2～3年、准6年和准11年的显著周期;环流分析表明新疆夏季低云量与副热带高压、极涡及青藏高原高度场指数关系密切,当极涡面积减小、强度减弱时,西亚高空急流偏弱,新疆上空高空急流偏强,而低层大气主要表现为南风增强,水汽输送辐合加强,因此新疆夏季低云量偏多,反之,低云量偏少。     

祁连山区低云量的气候变化与异常研究

利用祁连山区周围34个测站1961—2000年历年1~12月低云量和降水量资料,采用EOF、REOF等方法,分析了40年来祁连山附近低云量的空间异常特征和时间变化规律。结果表明:EOF的前3个主成分可以较好地反映季低云量整体异常结构,即主体一致型、东西变化的“ - ”型、南北变化相反型。REOF的前3个载荷向量场可以较好地代表低云量的3个主要异常敏感区:柴达木盆地区、祁连山区、河西走廊区。柴达木盆地:各个季节低云量皆呈上升趋势,特别是1985年以后云量显著增加。河西走廊区:春、夏季低云量的变化趋势不显著,但20世纪90年代夏季低云量处于减少时期。祁连山区:春、秋季趋势不显著,但秋季从1991年后显著上升,夏季有显著的下降趋势。     

华北地区低云量的变化特征及其影响因子分析

利用1961—2005年华北地区42个测站月平均低云量资料,采用趋势分析、Morlet小波分析等方法分析了华北地区四季低云量的年际变化和周期特征,并利用奇异值分解方法研究了秋季华北地区低云量与500hPa环流指数的关系,重点分析了西太平洋副热带高压(下称西太副高)面积如何影响秋季华北地区低云量变化。结果表明,近45年华北地区四季低云量减弱趋势显著,以秋季减少最多;在年代际尺度上华北地区四季低云量均存在准16年周期,夏季低云量在年际尺度上有显著的准2～4年周期特征;秋季华北地区低云量主要受西太副高面积指数、强度指数、Ⅰ区极涡面积指数、Ⅱ区极涡强度指数和北半球极涡强度指数影响;当秋季西太副高面积偏大(小)时,华北地区上空500hPa高度场偏高(低),上升运动减弱(增强),850hPa南风减小(增大),低层经向水汽输送随之减弱(增强),并且可降水量减少(增大)不利于(有利于)低云的生成;极涡主要是通过影响低层经向风,进而影响华北地区低云量。     

台湾地区总云量的分布及变化特征

本文利用台湾出版的1995年台湾地区地面气候资料年报,对该地区的总云量作了统计分析研究,揭露了该年台湾地区总云量的分布、季节变化和日变化特征,其结果对作好海峡两岸的航空气象保障有积极的意义。     

近10年关中盆地MODIS气溶胶的时空变化特征

利用太阳光度计CE-318对MODIS C5产品在西安地区的适用性进行了验证,结果表明,C5产品与太阳光度计CE-318反演的气溶胶光学厚度具有较好的一致性,相关系数为0.91,误差在预期范围内的样本占总数的74.5％,满足NASA设计要求,反演数值可用于区域气候变化和大气污染研究.同时利用2000-2010年MODIS C5气溶胶产品,分析了气溶胶光学厚度和小颗粒气溶胶对总光学厚度贡献的多年变化特征,得到:(1)沙尘粒子和人类活动产生的细粒子是关中盆地气溶胶的主要来源,气溶胶分布受地形影响显著,在特殊地形和盛行风向影响下,气溶胶粒子在边界层的水平扩散中受到抑制,并在其东部出现堆积,气溶胶光学厚度分布呈现出东高西低的趋势,高值中心主要分布在西安和渭南南部,是沙尘气溶胶和人类活动产生细粒子气溶胶的共同作用;关中西部多年处在气溶胶光学厚度的低值区,是由人类活动和工业排放产生的细粒子气溶胶所致.(2)关中不同地区气溶胶光学厚度的时间序列变化存在差异,其西部地区近10年呈波动下降趋势,中部和东部则呈波动增加趋势.(3)关中地区自西向东气溶胶光学厚度贡献中粗粒子的比重逐渐加大,近10年关中地区细粒子气溶胶污染有逐年加重的态势,其中中东部城市较为显著.     

全球不同类型气溶胶光学厚度的时空分布特征

利用MERRA-2(第2版现代研究与应用再分析)资料分析了1980-2017年全球硫酸盐、黑碳、有机碳、海盐、沙尘及总气溶胶光学厚度的时空分布特征;选取了北美、北非、南非、印度、中国和印度洋6个典型区域研究了硫酸盐、黑碳、有机碳、海盐和沙尘气溶胶对总气溶胶光学厚度的贡献率。结果表明,硫酸盐、黑碳、有机碳、海盐和沙尘气溶胶在全球非均匀分布,并且具有季节变化;全球总气溶胶的光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)在夏季最大(0.137),春季次之(0.130),冬季最小(0.118);在6个典型区域里,北非地区总气溶胶的光学厚度最大,为0.43;其次是中国的东部地区,为0.41;每个区域其主要气溶胶的类型并不相同,在北美、中国东部及印度中部地区,硫酸盐是主导的气溶胶类型,贡献率分别为66%,63%和42%,在印度洋、南非及北非地区,海盐、有机碳和沙尘分别是最主要的气溶胶类型,贡献率分别为65%,51%和82%;对于黑碳、硫酸盐和总气溶胶,中国东部地区和印度中部地区有较为明显的增长趋势,其中总气溶胶光学厚度的线性增长率分别为0.007 a^-1和0.0056 a^-1,但在2010年以后,中国东部地区出现明显的下降。     

重污染下我国中东部地区1960~2010年霾日数的时空变化特征

对1960~2010年我国中东部地区霾日数的时空变化特征的分析结果表明:1)霾日数大值区主要分布在人口众多的四川盆地、北京-天津-河北地区、长江中下游地区以及广东-广西中部。2)季节变化上,霾日数冬季较多,其中北京-天津-河北地区中部和西南部、四川盆地和东北地区东部和南部等地超过20 d,夏季最少。3)霾日数气候趋势系数在北京-天津-河北地区、长江三角洲地区和珠江三角洲地区趋势系数高达0.8。4)霾日数呈现明显的上升趋势[3.69 d(10 a)–1],其气候趋势系数为0.82,通过了99.9%的信度检验。5)我国中东部气溶胶光学厚度和对流层NO2的空间分布与年平均霾日数的分布基本一致,近51年来能源消耗量的稳定上升趋势也表明,人为因素导致的大气污染物排放量增加是引起霾天气出现频率上升的重要因素。     

热带地区云量日变化的气候特征

利用国际卫星云气候计划（ISCCP）1984—2003年共20年云量资料,统计分析了热带地区的云量日变化特征,研究结果表明,云量峰值时间和变化幅度在全球的分布都较为均匀,而海陆差异明显。高云和低云在变化机制上相对独立,其云量日变化并非同步。全球云量日变化由4类基本形式组成,分别为洋面高云型、陆面高云型、洋面低云型和陆面低云型。高云日变化与地表辐射加热状况密切相关,其形式在洋面和陆面类似,均为早晨出现云量最小值而午后到达云量峰值。相比于洋面,陆面高云的峰值在夜间持续时间较长,可发展至更为稳定深厚的云系。低云多在局地5时附近出现云量峰值,18时左右达到云量极小值,其中陆面低云在12时出现第二峰值。     

利用MODIS C6产品分析广东省气溶胶光学厚度时空特征

本文采用地面太阳光度计实测数据对MODIS C6AOD(气溶胶光学厚度)产品进行精度检验,结果表明:该产品与地面太阳光度计实测数据的相关系数为0.85,标准偏差为0.28,平均相对偏差为0.27,数据精度满足需求。利用该产品分析了广东省气溶胶光学厚度的时空分布特征,得出以下规律:(1)空间分布:珠三角粤东粤西粤北,其中,珠江三角洲西部的佛山市、东莞市、中山市是全省AOD的高值区;(2)季节变化:春季为AOD高值期,夏季、秋季次之,冬季最低;(3)年际变化:2003—2016年,广东省年均AOD呈现波动式下降趋势,2012年为高值年份,年均AOD值为0.611,2007年为次高值年份,年均AOD值为0.603,2016年为低值年份,年均AOD值为0.382,2015年为次低值年份,年均AOD值为0.440。     

藏北高原五道梁地区的气溶胶特征

通过对藏北高原五道梁地区的大气气溶胶光学厚度分析发现,该地区气溶胶光学厚度有明显的日变化及季节变化特征,气溶胶光学厚度增大时月平均气温与年平均气温减小。     

影响华南地区西南低涡活动的统计研究

利用1996~2005年近十年的MICAPS和NCEP 2.5×2.5°再分析资料,对影响华南地区西南低涡进行系统性的统计研究,揭示低涡活动的特征,为华南地区的低涡及其暴雨预报提供依据。     

夏季硫酸盐和黑碳气溶胶对中国云特性的影响

利用WRF-Chem（Weather Research and Forecasting model coupled with Chemistry）模式研究2006年8月1日—9月1日中国区域硫酸盐和黑碳气溶胶对云特性的影响。模式验证利用了卫星和地面观测的气象要素、化学物质浓度、气溶胶光学特性和云微物理特性。模式性能评估表明该模式能较好地抓住气象要素（温度、降水、相对湿度和风速）的量级和空间分布特征。通过与地面观测和MODIS卫星数据对比发现,尽管模式模拟还存在偏差,但还是能较好模拟出气溶胶物种的地表浓度、气溶胶光学厚度（AOD）、云光学厚度（COD）、云量（CLDF）、云顶云滴有效半径（CER）和云水路径（LWP）。通过两个敏感性试验（分别增加二氧化硫和黑碳排放量至控制试验排放的3倍）与控制试验的对比发现硫酸盐比黑碳更易成为云凝结核,在中国东部云顶云滴数浓度和其它云特性参数对二氧化硫排放增加的响应均从北向南呈递增,这与地面湿度分布有关。云滴有效半径对硫酸盐气溶胶的响应符合气溶胶第一间接效应的定义,即硫酸盐气溶胶增多,云滴数浓度增加,云滴有效半径减少,但是对黑碳气溶胶的响应在各区域不尽相同。还发现黑碳对云量的影响远大于硫酸盐,主要原因是由于黑碳气溶胶直接辐射效应（对太阳光的吸收）导致的云的“燃烧”作用。      

华东三市能见度、气溶胶和太阳辐射变化特征

利用南京、杭州和合肥3个台站1961-2001年能见度和水汽压资料,反演3个城市0.55 μm气溶胶光学厚度(AOD),并据此分析了这3个城市的能见度和气溶胶光学厚度的变化特征;利用太阳辐射资料分析太阳辐射变化特征,并与气溶胶光学厚度变化特征作对比.结果表明,在1961-2001年间,这3个城市的能见度呈现明显下降的趋势,南京和杭州下降最快,合肥下降较慢,并且具有明显的季节性差异,夏季最大,冬季最小.气溶胶光学厚度则呈现上升趋势,增加最快的是南京,最慢的是合肥.按季节划分来看,春夏较高,秋冬较低.1990年之前,这3个地区的总辐射和直接辐射都呈现明显的下降趋势,散射辐射的变化趋势不显著,而1990年后,南京与合肥的总辐射略有回升.辐射季节总量按由多到少依次是夏季、春季、秋季和冬季.气溶胶光学厚度与直接辐射间有较好的负相关性.     

影响华南地区西南低涡以及致洪低涡活动的统计研究

利用1996~2005年4~9月的MICAPS和NCEP/NCAR 2.5×2.5°再分析资料和统计、平均合成、综合分析等方法,对影响华南地区西南低涡以及致洪低涡活动进行了系统性的研究。     

关于硝酸盐气溶胶光学特征和辐射强迫的研究进展

在过去的20多年里,中外对硫酸盐气溶胶做了大量的研究,对它在大气中的排放、含量、光学特征和辐射强迫有了深入的认识;由于硝酸盐气溶胶在大气中平均含量比硫酸盐低很多,因此过去人们对硝酸盐的研究没有给予重视。然而,近年来的研究表明,硝酸盐气溶胶的散射性质在某些波段甚至强于硫酸盐;同时,由于未来对人为硫酸盐前体物的减排,硫酸盐气溶胶排放会大幅度减少,而硝酸盐气溶胶的排放却增长迅速,其在人为气溶胶中所占的比重越来越高,将会导致其在未来造成的辐射强迫有可能超过硫酸盐,使得其在地区范围内和季节尺度上成为重要的辐射强迫和气候影响因子。中国是硝酸盐气溶胶排放量较大的地区,硝酸盐对未来中国气候和气候变化的影响显得越来越重要。因此,就近年来有关硝酸盐气溶胶的排放和在大气中的浓度变化、光学厚度分布特征及其辐射强迫的研究进展做了回顾和介绍,并对其未来的研究做了展望。     

影响华南地区西南低涡的频数及移动特征分析

利用中国气象局提供的MICAPS观测资料以及空间分辨率为1 °×1 °的ERA-Interim再分析资料,对1991—2010年3—8月影响华南地区的西南低涡的生成和移动进行统计分析。结果表明,影响华南地区的西南低涡在6、7月出现频率较高;随着月份推移其维持时间逐渐增加,3月的维持时间最短（48小时）,8月最长（105小时）;将影响华南地区的西南低涡按不同移动路径分为四类:东移型、东南移型、南移型和停滞型。在频数方面,东移型西南低涡出现次数最多（33个）,东南移型次数最少（12个）;在维持时间方面,停滞型西南低涡的维持时间最短（54小时）,南移型维持时间最长（86小时）。四类移动路径西南低涡所对应的大尺度环流场表明,停滞型西南低涡其对流层中高层槽脊不明显且辐散运动较弱,下游地区对流层低层有冷平流及辐散运动,不利于西南低涡的发展和移出,而其他三类移出型的西南低涡在对流层中高层有明显的槽脊系统及较强的辐散运动,同时在对流层低层,不同移动路径的西南低涡在各自移动方向上均有风场辐合带和暖平流区与之对应,有利于西南低涡的移动和发展。