中日JICA合作计划——我国高原及周边新一代气象灾害综合监测网系统建设新进展

JICA计划项目自2005年12月执行以来,在中国气象局郑国光局长及其他局领导的关心与指导下,局监测网络司、科技发展司、预测减灾司与计划财务司都给予了各方面的有力支持,高原及周边新一代气象灾害综合观测网工程,各项工作稳步推进.     

中日气象灾害合作研究中心（JICA计划）项目研究进展

中日气象灾害合作研究中心项目（简称JICA计划项目），由中国气象局国际合作司俞纪新司长负责组织，中国气象科学研究院张人禾院长、徐祥德研究员为项目执行负责人。3年多来，中日专家成功地开展了合作研究，在“世界屋脊”青藏高原及周边云、贵、川地区布点观测及其设计和野外现场考察调研等方面成绩显。2005年中日JICA项目取得如下进展：     

世界气象组织综合观测系统（WIGOS）

回首世界气象组织(WMO)成立以来的60年光辉历程,突出的成就之一就是所建立的功能强大、标准化的全球观测网,结合开放的数据政策及强大的实时数据交换业务能力,大大促进了全球、区域和国家级气象业务的发展,满足了不断增长和日趋复杂的社会需求,为人类安全和福祉做出了巨大贡献。世界天气监视计划(WWW)建立的全球观测系统(GOS)是世界气象组织国际合作的重要里程碑。本文首先回顾了世界天气监视计划全球观测系统(GOS)的起源、演进和现状,及其对全球气象业务发展的巨大贡献。第二部分描述了滚动需求评估过程的要点,即世界气象组织如何评估观测能力满足用户的过程,这使得我们得以更好地指导观测系统的发展。第三部分给出了全球观测系统到2025年发展的远景的描述,解释了未来观测系统的主要组成部分的发展要点。第四部分阐述世界气象组织新举措:WMO全球综合观测系统(WIGOS),一个综合、全面和协调的观测系统,它将以高效益成本比和可持续的方式,满足世界气象组织成员国日益增长的观测需求,提升他们为天气、气候、水和有关的环境领域的服务能力,同时加强与世界气象组织观测系统与伙伴组织观测系统的协调合作,造福社会。     

中日气象灾害合作研究中心项目（JICA计划项目）正式启动实施

中日气象灾害合作研究中心项目简称为中日JICA（Japan Internation Co-operation Agency）计划项目。长期以来,中日双方在青藏高原大气科学研究方面进行了大量成功的合作并且取得了丰硕的研究成果。1999年12月中日双方科学家一致同意继续开展青藏高原大气和水文领域的合作。2002年中国气象科学研究院向中国科学技术部提出了JICA目申报,于2004年得到日方的正式批准。     

国内外气溶胶观测网络发展进展及相关科学计划

气溶胶是气候变化研究中的一个极大的不确定性因素,国内外在此方面开展了大量的观测和科学研究。本文首先对当前全球两大气溶胶观测网络,世界气象组织(WMO)的全球大气观测计划(GAW)和气溶胶自动观测网(AERONET)的组织、规模、设备、数据和气溶胶网络的规范作了介绍,并对近年来国际上的重大气溶胶科学计划的目标、实验方法、步骤作了介绍,说明观测网络的重要性。在此基础上对中国气溶胶观测网络的地位做了分析,并指出其在正在开展的中国气溶胶科学研究中的重要性。     

世界气象组织（WMO）基本系统委员会综合观测系统报告

一、综合观测系统 1）GOS（全球观测系统） 委员会满意地注意到在实施GOS地基子系统方面的可持续性增加;委员会认识到有必要开发简单的工具,以协助GOS区域报告员设计和优化区域基本天气网（RBSN）或区域基本气候网（RBCN）。会员会审议了“2025年GOS远景”,注意到各专家组以及其他合作者所作的宝贵贡献,并通过了建议草案附录3。     

中日JICA计划项目——我国高原及周边新一代气象灾害综合监测网系统建设取得进展

中日合作灾害研究中心项目(简称JICA计划)于2007年9月17—21日在安徽省黄山市召开了第五届科学研讨会暨项目中期评估会会议。中日专家报告表明,项目的第一阶段工程建设———我国高原及周边新一代气象综合监测网已按计划建成,并在观测网管理、数据质量控制、资料处理、研究与业务应用等方面取得显著成果,尤其是卫星资料与GPS水汽观测系统点面结合、陆面过程模式同化、高原及周边GPS水汽观测网资料模式同化等新技术开发等,已经取得具有重要的学术与业务应用价值的成果。2007年9月17日会议开幕式国家科技部,中国气象局监测网络司、预测减…     

"世界屋脊"青藏高原及东缘新一代气象综合观测系统与预警平台建设

从2005年至2008年,项目工程立项、实施、建设、应用开发过程始终得到了国家科技部、中国气象局领导的各方面指导与大力支持.郑国光局长多次亲自出席中日合作JICA项目实施协议签约仪式、项目计划启动与计划实施协调(JCC)会议.     

青藏高原区域气候变化及其差异性研究

利用1961—2007年青藏高原66个气象台站气温和降水量资料,通过典型气候分区,系统研究了近47年来青藏高原气温、降水量等气候因子时空演变规律,揭示了青藏高原不同区域气候变化的差异性。研究表明:近47年来,青藏高原的气候呈现出显著增暖趋势,年平均气温以0.37℃/10a的速率上升,气候变暖在夜间要较日间明显。冬季较其他季节明显,2月气温由冷向暖的转变最为显著,8月最不显著,且在某些区域有变冷迹象;高原边缘地区气候变暖要明显于高原腹地,青海北部区特别是柴达木盆地是青藏高原气候变化的敏感区。降水量总体表现出增多态势,气候倾向率达9.1mm/10a,但区域性差异较为明显,藏东南川西区是青藏高原降水量增多最显著的地区;12月至次年5月即冬春季整个青藏高原降水量随着气候变暖而增多,7月和9月黄河上游区1987年后干旱化趋势明显。     

青藏高原地区深对流系统特征分析

基于2014-2018年3-9月GPM(Global Precipitation Measurement)的数据,对青藏高原地区的深对流系统的时空分布及降水特征进行研究,结果表明:青藏高原主体地区(25°～40°N,70°～105°E)的深对流系统主要集中分布在中部、东部和南部地区,对流强度与东亚季风区其他区域相比较小...     

青藏高原不同地区辐射特征对比分析

利用"全球协调加强观测计划(CEOP)之亚澳季风青藏高原试验"(CAMP/Tibet)在藏北高原的BJ站、NPAM站及中国科学院珠穆朗玛峰大气与环境综合观测研究站、纳木错多圈层相互作用综合观测研究站和藏东南高山环境综合观测研究站2007年的辐射观测资料,分析了这些地区不同下垫面地表辐射各分量及地表反照率的日变化和月际变化特征。结果表明,向下短波辐射受太阳高度角的影响存在明显的日变化和月际变化;向上短波辐射的月际变化基本与总辐射一致,在个别月份由于高原积雪造成地表反照率较高,从而使晴天向上短波辐射全年较高;向下长波辐射存在基本的季节变化,最大值出现在天空总云量较多的夏季(6～8月),最小值出现在冬季(12月和1月);向上长波辐射基本上都是夏季为全年最大,冬季为全年最小。这与地表温度的年变化情况相一致。高原不同地区各季节晴天地表净辐射存在差异,NPAM站和藏东南站由于下垫面植被覆盖较好,净辐射值各季节均高于其它各站;NPAM站、纳木错站和珠峰站地表反照率日变化曲线呈"U"型,BJ站和藏东南站日变化相对复杂,藏东南站全年月平均地表反照率较小且变化不大,其他各站存在基本的年变化趋势。     

Morphological Characteristics of Precipitation Areas over the Tibetan Plateau Measured by TRMM PR

The multidimensional morphological characteristics(including scale, horizontal shape and 3 D morphology) of precipitation areas over the Tibetan Plateau in summer were studied using 15 years(1998–2012) of observational data from the precipitation radar onboard the Tropical Rainfall Measuring Mission satellite. As the scale of the precipitation area increased from 20 to 150 km, the near-surface rain rate(RRav) of the precipitation area increased by up to 78%(from ~1.12 to ~2 mm h~(-1)). Linear precipitation areas had the lowest median RRav(~1 mm h~(-1) over the eastern Tibetan Plateau),whereas square-shaped precipitation areas had the highest median RRav(~1.58 mm h~(-1) over the eastern Tibetan Plateau).The 3D morphology was defined as the ratio of the average vertical scale to the average horizontal scale, where a large value corresponds to thin and tall, and a small value corresponds to plump and short. Thin-and-tall precipitation areas and plump-and-short precipitation areas had a greater median RRav, whereas the precipitation areas with a moderate 3D morphology had the lowest median RRav. The vertical structure of the precipitation-area reflectivity was sensitive to both size and 3D morphology, but was not sensitive to the horizontal shape. The relationship between RRav and the morphological characteristics was most significant over the southern slopes of the Tanggula Mountains and the Tibetan Plateau east of 100°E. The morphological characteristics of precipitation areas are therefore closely related to the intensity of precipitation and could potentially be used to forecast precipitation and verify numerical models.     

青藏高原雷暴的闪电特征及其成因探讨

通过对2003—2004年夏季青藏高原那曲地区30次雷暴过程的地面电场及闪电电场变化的分析,发现高原雷暴具有三极性电荷结构特征,其中73%(22次)的雷暴过程在其成熟阶段地面电场呈正极性,表明在雷暴云下部存在较常规雷暴范围广、电荷量大的正电荷区(LPCC),其余27%(8次)的雷暴同样具有三极性电荷结构特征,但LPCC相对要小得多。高原雷暴平均闪电频数一般只有1 fl.min-1,相对其它地区要小几十倍。对雷暴云闪电特征的进一步分析发现,具有较大LPCC的雷暴按照闪电特征可分为以云闪(IC)、负地闪(-CG)和正地闪( CG)为主的三类雷暴。结合气象参量分析发现IC型雷暴对应较高的地气温差和地表温度,相对湿度较小,而 CG型雷暴发生在傍晚,因此对应的地气温差偏小。     

1998年5～8月青藏高原东部和邻近地区大气热源日变化特征及其与高原环流的关系

利用1998年5－8月“南海季风试验”期间观测站的探空及地面资料，计算并分析了高原及邻近地区大尺度大气热源和水汽汇的日变化特征及其与高原环流的关系。初步结果表明：中南半岛－高原东部的大气热源在早上弱，傍晚较强；南海北部－华南－华中的热源在早上强，傍晚弱。水汽汇的日变化与热源基本相似。傍晚高原东部上升运动明显增强，高原及其南侧的局地经向季风环流增强；高原东部下游地区傍晚的上升运动减弱或变为下沉，形成一个西升东降的局地日变热力纬向环流。1998年夏季长江中偏上游的致洪暴雨和华南的降水主要集中在夜间至午后。     

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。     

青藏高原地区5月热力差异和后期夏季北疆降水的联系

基于美国国家环境预测中心/美国国家大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析月平均资料和新疆70站降水资料,分析了1961~2010年5月青藏高原地区地表热力异常差异和新疆夏季降水的联系。奇异值分解(SVD)分析发现,当5月青藏高原视热源偏弱,高原西北部地区偏强时,北疆夏季降水偏多。定义了一个热力差异指数来表征两个区域热力异常的对比程度,发现考虑这种大尺度热力差异对比要比单一地区与区域气候有更为密切的联系。当热力差异指数为负时,即5月青藏高原视热源偏弱,其西北部视热源偏强时:(1)西亚副热带西风急流位置偏南;(2)500 h Pa中亚上空和贝加尔湖上空分别对应异常气旋和反气旋环流,在二者共同作用下,北疆上空盛行异常的偏南气流,有利于低纬度的暖湿气流北上,形成有利于降水的环流形势;(3)印度半岛上空为异常反气旋环流,中亚上空为异常气旋环流,形成北疆夏季降水水汽的两步型输送,阿拉伯海水汽被输送至中亚和新疆地区。偏相关分析发现,青藏高原热力异常主要影响对流层中高层大气环流和水汽输送的第二步环流条件,高原西北部热力异常则影响水汽输送的第一步环流条件。     

青藏高原地区地表及行星反射率

文章讨论了利用ISCCP卫星观测资料确定青藏高原地区地表反射率的方法,在无积雪地区和季节,地表反射率可以ISCCP可见光反射率为基础,在模式计算过程中,假定紫外反射率以及红外与可见光反射率的比值分别为常数。敏感性试验表明,由这两个假设所产生的误差并不显著。在有积雪地区或季节,地表平均反射率可直接由ISCCP可见光反射率表示。试验结果与地面实际观测作了比较,除沙漠区外,两者比较一致。文中还计算了高原晴天行星反射率。经与ERBE卫星观测比较,发现从5月至9月高原周围沙漠区气溶胶对辐射平衡有较显著的影响。而在其