水文气象学领域的水文循环研究进展

气候系统中的水循环处于不断运转演化和更新中。近年来在全球变暖和人类活动的双重影响下,水文循环发生了显著变化,引起了社会和学界的广泛关注。水文循环是气候系统的核心,是连接气候子系统的纽带,也是水文气象学研究的核心问题。近年来国内外学者采用各种观测手段及海-陆-气耦合模型检测和模拟水文循环变化,取得了丰硕成果。对其变化的物理机制和驱动因素有了深入的理解,提高了对其未来可能变化的预测预估水平。文中对最近20余年与水文气象学相关的水文循环发生的变化,引起全球、区域及流域水文循环通量变化的原因,以及未来变化的预测等问题所取得的进展做了较全面的阐述。最后对水文气象学领域水文循环变化研究应关注的问题进行了探讨。     

华北北部黑风暴的气候学特征

使用内蒙古中西部７２个地面测站１９５７～１９９６年历史资料,分析研究了该地区黑风暴的气候学特征,包括黑风暴的地理分布、年代际变化、年际变化、年变化、旬变化、日变化等时间变化特征和强度变化;讨论了形成上述变化特征的气候成因。得到如下结论：内蒙古中西部是黑风暴的易发区和多发区,最大中心位于内蒙古中部的朱日和;黑风暴的时间变化特征显著;强度有较大差异。     

渤黄东海40年水位模拟与分析

基于1980—2019年数值模拟的水位和ERA5的风速数据,使用EOF分析方法,研究了渤黄东海40年的水位变化特征和动力机制,分析了气候变化和极端天气对水位变化产生的影响。EOF分析主要模态结果显示,东海东北部海域的水位变化受黑潮路径改变的影响比较明显,并存在一定的时间延迟;台湾岛东北部的水位变化受到黑潮入侵影响,与ENSO变化呈现一定相关性。研究区风速的EOF分析结果显示,年际变化受ENSO的影响显著,并影响了渤黄东海部分区域的水位变化。     

全球变暖背景下青藏高原气温周期变化与突变分析

利用青藏高原地区自1956年建站以来126个站的逐月平均温度与北半球温度距平序列,分析了高原地区气温变化的时空特征。利用相关方法研究了高原温度分布型的变化特征。通过Mann-Kendall方法和小波分析方法分析了高原内部不同区域温度周期变化和均值突变的时间顺序和空间变化。结果表明:在全球变化背景下,青藏高原温度突变存在空间上的不一致,1980年代和1990年代均有突变发生,高原东部、东南部突变较早,北部、西北部和西部次之。高原南部的突变时间最晚。均值突变和周期变化并不是同步一致的,两者在空间分布上没有必然的联系。最后,通过温度变化的对比分析,讨论了其预测结果和实际观测的差异。     

南北极区和青藏高原臭氧变化与中国降水和温度的联系

利用 1 978年 1 1月～ 1 993年 4月TOMS全球臭氧资料和中国地面资料 ,研究了南北极区春季和青藏高原大气臭氧变化与中国降水和温度变化的联系。结果显示 ,南北极区春季和青藏高原冬季臭氧变化与中国的降水和温度变化具有较好的相关性 ,因此可利用大气臭氧变化预测中国部分地区降水和温度变化。     

昌吉市城市热岛效应的分析

通过对昌吉市和呼图壁县40多年的气温资料的统计分析,得到了昌吉市随着城市发展而产生热岛效应的变化过程;分析了昌吉市城市热岛效应对气温日变化、季节变化的影响,得到了气温变化的定量分析结果。     

MM5对末次盛冰期中国气候的模拟研究Ⅱ:海陆分布、植被和大尺度环流背景变化的影响

利用全球模式CCM3嵌套区域模式MM5的方法研究了末次盛冰期海陆分布、植被和大尺度环流背景场变化对末次盛冰期气候变化的作用。模式结果表明:与现代相比,末次盛冰期东亚地区海陆分布发生的变化造成这一地区冬季减温,夏季增温,这个变化对中国东部近海地区的温度和降水产生明显的影响,尤其是对降水的影响。它使得中国东部地区降水减少,由此造成的降水减少占末次盛冰期降水减少的25%—50%。海陆分布的变化对内陆和中国西部地区影响很小。末次盛冰期中国东部地区植被发生了明显的变化,温带和寒带植物南移,热带植物的覆盖范围减少。中国东部地区植被的巨大变化对温度产生了影响,使该地区冬季增温,夏季减温,年平均温度变化不大。末次盛冰期全球气候发生巨大的变化,即大尺度环流背景场变化。它使得中国地区的温度和降水产生显著变化,这个变化造成中国地区温度降低,并且决定了温度变化的主要分布和变化特征,东北地区是中国末次盛冰期降温最大的地区,青藏高原的降温超过同纬度的东部地区等。同时,大尺度背景场的变化还控制着降水的变化,末次盛冰期中国西部地区和东北地区降水的变化几乎完全是背景场变化引起的,其对华北和华东地区降水的影响大约为50%—75%。综合我们研究的影响末次盛冰期中国地区气候变化的因子,按影响程度由大到小排序为:大尺度环流背景场、海陆分布变化、植被变化、CO2浓度变化和地球轨道参数变化。     

地形对降水影响的数值试验

用MM5v3模式研究地形高度对江淮流域降水的影响,通过在模式中提高和降低大别山和黄山的地形高度来模拟降水的变化,个例是1998年6月28日和1991年6月12日的暴雨过程,进行了24 h模拟,并分析了垂直速度、涡散度、湿位涡、水汽通量等的变化,结果表明,上述各因子都在地形高度变化后有了明显变化,并因此影响了降水变化。各因子都有影响,综合各因子的影响是预测地形降水的途径之一。总的说,地形引起的降水变化主要在地形变化的附近,特别是在山的迎风面,降水有明显增加。决定降水落区和强度的主要仍是大中尺度环流,但地形起了改变落区和强度的作用。     

乌鲁木齐河流域普通民众对冰冻圈变化的感知及适应性对策选择

基于乌鲁木齐河流域普通民众对气候变化及冰冻圈变化感知情况的问卷调查,结合有关监测研究结果,分析了普通民众对流域气候变化及冰冻圈变化的感知情况,探讨了环境变化对流域水资源和农业生产的可能影响.普通民众对气候变化和冰冻圈变化的感知基本与科学监测事实相符.对气候变化和冰冻圈变化条件下普通民众对水资源紧缺的适应措施的分析发现:...     

全球变化中的我国云南气候与生态响应

分析了全球变化背景下的我国云南气候、水土资源和生物多样性变化 ,评估了近 50a云南气候生态与环境的现状、变化和成因。在IPCC等相关工作的启示下 ,初步提出了云南生态环境建设与社会经济协调发展的对策与建议。     

冬季西伯利亚高压变化特征及其与中国气温的关系

客观地定义了表征西伯利亚高压位置和强度变化的4个指数,系统地分析了西伯利亚高压变化特征,并讨论了西伯利亚高压对我国冬季气温异常的影响。结果表明:西伯利亚高压具有明显的年际变化和年代际变化。在年代际尺度上,西伯利亚高压表现出随着时间变化先减弱、缩小,后增强、加大的趋势,位置变化趋势是先西撤、后东进,1999年后又西撤。其面积、强度和中心纬度异常与我国冬季气温关系密切,而经度异常变化对我国冬季气温异常变化影响不大。当冬季西伯利亚高压面积、强度异常大的时候,我国冬季气温异常主要表现为西南地区温度偏高,其它地区尤其是东北南部、新疆北部和华南部分地区温度偏低。     

昆明近300年的旱涝变化规律

应用昆明近３００年历史旱涝指数和近百年降雨观测资料,研究了旱涝历史气候演变、气候周期变化和年际变化的规律,探讨了厄尔尼诺、太阳黑子、大气环流因子对旱涝气候变化的影响。主要结果有：（１）昆明旱涝气候变化主要存在４０年和１１年的周期,４０年变化周期受厄尔尼诺变化周期影响,１１年变化周期受太阳黑子变化周期影响,厄尔尼诺和太阳黑子的周期变化是昆明旱涝周期变化和两大影响因子。（２）昆明降雨年际变化与大气环流     

亚洲季风年代际振荡及与天文因子的相关

主要通过滑动ｔ－检验方法和相关统计,分析了近５０年来南亚季风、东亚季风以及高原季风的相互关系,并对其与太阳黑子周期长度（ＳＣＬ）和地球自转速度（Δω）的关系进行了讨论。结果表明：三种亚洲季风虽然在年际变化上相关不好,但在年代变化上具有很好一致性;亚洲季风的年代际变化与ＳＣＬ和Δω均相关很好,其中以与Δω关系最好,且Δω的变化超前亚洲季风的变化。对日地因子的短期变化如何影响亚洲季风年代际振荡提出了初     

青海门源雨滴谱特征及降水机制的初步分析

利用青海省门源地区2个测站观测的雨滴谱资料,分析了降水雨滴谱微结构参量平均值随降水过程的变化和3种常见降水类型中雨滴谱微结构参量随时间的变化特征,以及雨滴谱型随降水的变化.根据微结构参量和雨滴谱型的变化,结合卫星资料和其他观测资料对三种降水类型降水的形成机制进行了初步研究.     

热带太平洋和印度洋海面高度季节循环和年际变化的数值模拟

利用卫星海面高度计资料,分析了赤道太平洋和印度洋海面高度变化的季节和年际变化特征,并与一个耦合气候系统模式FGCM0模拟的海面高度进行比较,评估模式模拟海面高度季节和年际变化的能力.结果表明,尽管耦合模式存在一定的系统误差,但仍然能在相当程度上模拟出海面高度季节和年际变化的基本特征.同时为检验模式中印度尼西亚贯穿流(ITF)对海面高度季节和年际变化的影响,还进行了印度尼西亚海道完全关闭的敏感性试验,与控制试验结果对比表明,印度尼西亚贯穿流可以显著影响热带太平洋和印度洋年际变化的特征.     

1960—2009年北京地区城市化背景下蒸发皿蒸发量的时空变化

利用1960—2009年北京地区20个气象台站的观测资料,分析了北京城区和郊区蒸发皿蒸发量的季节和年际变化趋势和特点,并探讨了城市化对北京地区局地气候的影响。结果表明:近50 a北京地区蒸发量有明显减小趋势,城区和郊区变化趋势分别为-88.1 mm/10a和-76.0 mm/10a。受城市化影响,北京城区蒸发量的变化主要与降水、日照时数、最低气温、气温日较差和平均风速的变化有关;郊区蒸发量的变化主要受相对湿度、日照时数、平均风速和空气饱和差的变化影响。总体而言,相对湿度、日照时数、最低气温、气温日较差和平均风速的变化对北京地区蒸发量的变化有显著影响。     

全球气候变化的影响因素、机制及其效应概述

本文综合国内外有关资料, 从全球气候系统辐射能量平衡原理出发, 概述了影响全球气候长期变化的几个主要外部强迫因素：大气上界辐射变化（ 地球轨道形状变化和太阳活动） 、温室气体变化、气溶胶和火山活动、下垫面物理景观变化。分别论述了他们对气候变化的影响机制、辐射效应及作用效果。这些因素多与人类活动有关。     

台风Chanchu（0601）强度日变化特征分析

利用非静力中尺度模式WRF模拟了台风Chanchu（0601）,模式再现了台风Chanchu的路径、强度及结构。利用模式资料分析了台风Chanchu发展增强过程中其流出层和流入层风速的日变化特征、造成该日变化特征的机制及其对台风强度的影响。分析表明:台风Chanchu流出层和流入层的风速均存在显著的日变化特征,表现在低层径向入流和高层径向出流在夜间至清晨明显增强,在白天增加缓慢;切向风变化趋势同径向风类似,位相较径向风落后约6 h。通过对比夜间和白天云顶温度（CTT）和垂直速度频率（CFADS）的分布,发现夜间对流较白天更加活跃,这与夜间云顶冷却所导致的静力稳定度降低有关。利用切向风倾向方程进行收支分析,结果显示太阳辐射日变化通过调节对流日变化,引起高低层径向气流的日变化,进而造成切向风速的日变化,从而影响台风强度,在一定程度上揭示了日变化对台风强度变化的指示意义。      

1961—2010年我国夏季总降水和极端降水的变化

利用1961—2010年我国753站逐日降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了近50年我国夏季降水的变化,包括夏季总降水量、极端降水量和极端降水频次的变化。结果表明,夏季总降水量和极端降水量的空间分布大致相似,在我国东南和西南部呈上升趋势,在东北和西北部呈下降趋势。用泊松回归拟合出的极端降水频次变化趋势显示,江淮流域及其以南地区测站的降水频次普遍增加,以北地区则呈减少趋势。进一步分析得到,我国大部分地区的夏季总降水量变化由降水平均强度的变化引起,而极端降水量的变化多由降水频次的变化引起。通过比较温度和水汽变化对降水量变化影响的相对重要性得到:在黄河以北大多数地区,水汽变化主导夏季总降水量的变化;而在江淮流域及华南大部分地区,温度变化为主导。     

近50年来鄂尔多斯地面太阳辐射的变化及与相关气象要素的联系

根据部分气象台站1961-2006年期间的观测资料, 分析了鄂尔多斯高原地面太阳辐射的年变化和年际变化特征, 也联系该地区云量、 降雨日数、 能见度、 沙尘暴日数和相对湿度等相关气象要素的资料的变化, 分析了该地区太阳辐射变化的可能原因以及这些变化对该地区太阳能资源利用的影响。结果表明： 鄂尔多斯高原地面太阳辐射的年变化与该地区天文辐射的变化基本一致, 夏季的云量对太阳辐射的削弱作用最强, 春季的沙尘气溶胶和较多的中高云量使该地区散射辐射的比例明显增加, 而直接辐射的比例明显减少; 近46年鄂尔多斯高原的地面太阳辐射量和直射比均呈总体减少的趋势, 但在1992年以后略微增加\.因太阳辐射变化的原因十分复杂, 进一步更深入的研究是需要的。