夏季绿洲气候效应的观测和数值模拟

利用“金塔绿洲能量水分循环观测试验”的资料和中尺度数值模式对绿洲小气候效应进行了17天较长序列的研究,在模拟过程中每天替换土壤湿度。研究结果表明：在分析时段内2004年7月6目前和9日后分别盛行西北风和东风两种背景风;白天,绿洲低层相对沙漠是一个冷源,随着高度的增加逐渐转为暖中心,温度场在600～700hPa之间转变。当背景风较大时,绿洲上空的温度中心会偏向绿洲中心下游。白天绿洲低层风场平均态为在东风背景场的基础上向南北两侧辐散,随着高度的增加风场逐渐由辐散转为向绿洲的辐合,转变高度在700hPa以下,且低于温度场的转变高度。白天绿洲上以下沉运动为主,绿洲风次级环流是绿洲上夏季晴天长期存在的平均态。当背景风较小时绿洲低层可形成向四周辐散的风场,当背景风场过大时,无绿洲环流生成。绿洲为高湿场,在绿洲边缘沙漠上存在的逆湿和高水汽柱,既阻止沙漠上干热气流侵入绿洲,又防止绿洲上水汽的流失。白天沙漠、绿洲的地表能量通量差异较大,绿洲上以潜热为主,沙漠上以感热为主,二者量级相当。绿洲上的边界层高度低于沙漠的,对绿洲生态系统起一定的保护作用。     

夏季金塔绿洲风环流的数值模拟及结构分析

利用中尺度数值模式MM5，替换了模式第三重嵌套模拟域中金塔绿洲及周围地区与实际不符的植被类型，对2004年7月5日金塔绿洲效应进行了较为成功的模拟。模拟结果显示：白天绿洲是一冷源，这一现象可维持到3000m左右，临近地面沙漠绿洲温差最大，冷中心强度由低层向高层逐渐减弱；气压距平场低层为沙漠低，绿洲高，较高层则反之，转变发生在1300m。低层绿洲风盛行，随高度增加，辐散风渐弱；750hPa以上转为以背景风为主，存在向绿洲中心辐合的趋势；距平风场低层为辐散风，高层为辐合风，绿洲中部风速较小，越远离风场辐散（辐合）中心，风速越大；沙漠上为上升气流，绿洲基本上全为下沉运动所控制，但剖面图上显示绿洲上并不是只有一个闭合中心，且绿洲上、下沉运动的顶部高度也不一致，绿洲中心最低，两侧逐渐增高。最大下沉运动出现在绿洲边缘；绿洲低层分布着强度均匀的辐散区，而沙漠上则为零散辐合区，750hPa辐合区开始侵入绿洲，700hPa时绿洲基本为辐合区，绿洲边缘辐合最强，沙漠以辐散为主，分布少许辐合中心。比湿同湿位温具有相似特征，在一定高度以上，在下沉气流的作用和西风背景场的影响下等值线形成低槽形状，低槽中心从高层向低层、由西向东偏移。     

夏季金塔绿洲冷岛效应的数值模拟

利用中尺度数值模式MM5对金塔绿洲2003年7月31日～8月2日的观测资料进行了模拟研究，分析了金塔绿洲的温、湿、气压、风场演变。结果表明，绿洲上白天为湿冷中心，气压场表现为低层（850hPa）高压，高层（700hPa）低压。受背景场影响，温、湿、气压中心偏离绿洲中心，风场向背景风的垂直向辐散。但绿洲上的感热和潜热场形状不受背景风场影响，不产生变形、偏离，同绿洲形状重合。     

夏季金塔绿洲与沙漠次级环流近地层风场的初步分析

利用2004年6～8月在甘肃省酒泉金塔地区进行的“绿洲-沙漠能量和水分循环的野外观测试验”的风场资料,分析了该地区两种不同的绿洲沙漠低层风场结构。结果表明：绿洲沙漠的温差效应可以激发绿洲和沙漠间的次级环流,在白天绿洲沙漠边缘低层是辐散气流,夜间表现为辐合气流;在大背景风场较强的情况下,在背景风场风向方向上局地环流被掩盖,而其它方向上局地环流占主导地位;大背景风场处于转换期,如西风转东风时,当西风削弱。而东风还没有产生时,绿洲地区背景风场很小,绿洲沙漠环流较为明显。     

“苏拉”台前强螺旋云带辐合特征分析

为了研究爆发式发展的台风苏拉台前强螺旋云带,采用多种实况资料,运用风场分解、Shuman-Shapiro滤波、雷达回波相关性跟踪(TREC)反演风场等方法对其辐合特征进行分析。结果表明:从中尺度滤波场、变风场以及风场分解后的辐散风可见,螺旋云带形成于大范围辐合背景下。在低层,旋转风是水平动能输入的主要贡献者,它加强了低层动量堆积,辐散风则加强了风场水平辐合;在高层,辐散风是动能输出的主要贡献者,辐散风的增强,加强了高空辐散。旋转风和辐散风的不同配置形成了强上升运动,从而促进了强螺旋云带的发展。对地面风场进行中尺度滤波后,在选取的两个关键区内可见明显的中尺度辐合或涡旋,且辐合在更高层仍有一定的反映。中小尺度辐合与螺旋云带中对流云团的发展相互对应、相互反馈。     

9012号热带气旋登陆后维持不消的动力机制

分析了影响南海的几类台风路径所对的２００ｈＰａ辐散风场和速度热场的特征,发现２００ｈＰａ辐散风场对台风路径有一定的制约作用。主要体现在：（１）２００ｈＰａ辐散风场表征的季风环流结构的差异决定着台风路径扣期趋势;（２）西太平洋副高所对应的辐散风次级辐台线的走向和西伸程度指示着信风特征,影响台风未来的路径;（３）台风一般向辐散中心以外的次级辐散线西侧２个经距的位置移动,用辐散风环流的物理意义和台风受环     

有限区域流函数和速度势的计算及其在台风中应用

在Endlich提出求解旋转风和辐散风基础上,本文给出了直接利用风场迭代计算流函数和速度势的方法,该方法不但能求解流函数和速度势,还可将原始风场直接分解为旋转风和辐散风。此方法在有限区域中,能大大降低边界条件对计算结果的影响,不仅能计算准确的涡度和散度,还能很好的重建原始风场。采用此方法,对"0808"号台风"凤凰"进行了诊断分析,得到了台风不同时期的流函数和速度势、旋转风和辐散风。结果发现在台风的不同时期,流函数与高度场相似,可用其低值中心来分析台风移动路径和强度的变化,速度势存在高值区,其中心与高度场低值中心不吻合;旋转风的涡旋中心也可用来反映台风中心,台风南侧辐散风较大,故可用来反映南方水汽供应对台风发展、成熟、衰退的影响。     

夏季金塔绿洲及邻近沙漠地面风场、气温和湿度场特性的对比分析

利用2004年7～8月金塔“绿洲系统能量与水分循环过程观测与数值研究”观测试验期间的资料,对比分析了金塔绿洲及邻近沙漠地面风场和空气温湿特性的水平差异。结果表明：绿洲及邻近沙漠的温湿和风速差异明显,绿洲内部冷湿风弱,而外部干热风稍大;绿洲内的温湿场为非对称结构,冷湿中心偏离绿洲的几何中心,在绿洲东部,当地盛行风向的上风方位置上;而风速场结构对称,弱风中心与绿洲的几何中心一致;在不同的风向时空气比湿有较大的差异,存在明显的来自东北方沙漠戈壁的干平流和来自西南方水库及绿洲的湿平流。     

绿洲内城镇气候效应的数值模拟

利用数值模式MM5探讨了绿洲内的城镇以及城镇进一步扩大后对绿洲小气候的影响,模拟结果显示：在边长约50 km的三角形绿洲内实际存在的远离绿洲中心的5 km×4 km的城镇,对绿洲小气候的影响较小;当城镇位于绿洲中心后,对绿洲小气候的影响将增强;城镇远离绿洲中心有利于绿洲的良性发展。当城镇范围扩大后,其对绿洲小气候的影响将变得明显,白天城镇上的辐合中心将减弱低层辐散的绿洲风强度,有利于绿洲周边荒漠暖干空气侵扰绿洲;向城镇辐合产生的上升运动,将使绿洲上的低层水汽向高空输送,加大水汽的损耗;绿洲内城镇的存在也升高了绿洲总体边界层高度,不利于水汽在低层的滞留;城镇的增大将不利于绿洲的良性发展。绿洲内的城镇增加相同的面积,横风向扩展城镇试验中城镇对绿洲冷岛效应的破坏强于城镇沿顺风向扩展。     

典型风场的单多普勒速度特征

模拟一组典型环境风场的单多普勒速度模型，这组环境场包括水平一致风场、纯涡旋风场和纯辐散风场等。不同的风场在单多普勒速度场上有不同的特征，通过本文提供的一组模型，可以帮助用户正确识别单多普勒速度场中的有用信息。     

夏季河西地区绿洲-沙漠环境相互作用热力过程的初步分析

从绿洲和沙漠地面能量平衡方程和水分平衡方程出发,得到了表达绿洲稳定度和绿洲环流的表达式,绿洲地表温度低于沙漠的最主要原因是绿洲地表明显的蒸发。绿洲上大气稳定度的增加对于维持绿洲是一个重要的自我保护机制。从动力学角度来看,绿洲区明显的下沉(上升)运动将使大气稳定(不稳定)。反照率效应将减弱绿洲风环流,相反,蒸发效应会驱动它。绿洲中过多的蒸发使绿洲地表温度低于周围沙漠。这种温度差异使绿洲风环流产生,并且使绿洲区产生下沉运动、沙漠区产生上升运动。     

河西绿洲效应的数值模拟研究

利用MM5V3．6模式,设计了一组河西绿洲存存的控制试验和绿洲变为荒漠的“去绿洲”试验;模拟分析了剔除现有绿洲影响下,背景场的环流、温度及湿度情况,同时对比分析了绿洲存在状况下,环流场及温度、湿度场的特征。通过两者的对比分析,更加清晰地再现了河西绿洲效应的特点。     

绿洲环境形成机制和干旱区生态环境建设对策

绿洲生态环境建设对我国西北干旱地区的经济可持续发展有着特殊的战略意义。本文总结了绿洲小气候的一系列研究结果。根据绿洲小气候的形成机制和绿洲稳定性状态，提出了我国西北干旱区生态环境建设对策及提高绿洲的稳定性和抗干扰能力的建议。指出绿洲生态环境保护和建设对策应充分利用绿洲冷岛效应小气候特点，把有限的水资源与丰富的光热资源结合起来，发展独特的气候生态类型。对于不同稳定状态绿洲生态环境建设应采取不同对策。并指出良性绿洲生态环境建设应发展耐旱喜阳生态农业，提高水资源利用效率；低效绿洲生态环境建设应尽量调整绿洲格局，将破碎绿洲连通成片，力图减小晒衣绳效应；“退化绿洲”生态环境建设的对策是在足够水资源供给的条件下修复生态系统，限制地下水开采和农牧业的发展，抑制生态系统的进一步恶化。     

酒泉绿洲夏季大气边界层加热(冷却)特征初探

利用“绿洲系统能量与水分循环过程观测与数值研究”的观测资料和酒泉站的地面和探空气象资料,计算了酒泉绿洲夏季大气边界层的加热（冷却）率,分析了酒泉绿洲近地面层和行星边界层的大气加热（冷却）率逐日变化,研究了不同典型天气下大气加热（冷却）率的变化特征。结果表明,酒泉绿洲近地面层和行星边界层内,大气加热（冷却）率具有明显的逐日变化特征;近地面层和行星边界层及整个大气层白天的大气加热率和夜晚的大气冷却率基本相当,大气能量基本守恒;日照时数、云量和特殊天气过程（如冷空气活动、沙尘天气和降水等）对大气加热（冷却）率有很大影响。     

且末绿洲1961-2010年霜冻的变化特征及其对主要农作物的影响

利用且末绿洲近50 a初、终霜日等气候资料,分析该地区的霜冻变化特征,初步探讨其对主要农作物的影响.结果表明:且末绿洲近50 a来终霜危害大于初霜,初霜冻推迟、终霜冻提前趋势明显,无霜期呈微弱延长趋势但不显著;初、终霜均具有5a、33 a的振荡周期,未来一段时期均处在偏晚期;进入21世纪以后未出现特早初霜和特晚终霜.总体上看,气候变暖使该地区霜冻灾害减少,对主要农作物的生长有利.     

夏季金塔边界层风、温度和湿度结构特征的初步分析

利用2004年6～7月在河西走廊金塔陆-气相互作用试验的观测资料,分析了该地区夏季夜间和中午风、温、湿的垂直结构特征,结果表明：夏季夜间,当地面风较小时,金塔绿洲高空可能为偏西风气流,夜间稳定层高度大致在100～190m。夏季中午,当低空为偏东风时,风速随高度的变化比较复杂。总的来说,存在着东风急流,急流高度在1000-4000m之间,大气边界层顶盖（即逆温层底）约在3000-3600m高度,在500-800m高度以下存在绿洲内边界层;当低空为偏北风或西北风时,高空都为偏西风或西北风气流,低空风速随高度的变化比较平缓,风速有时存在极大值,大气边界层顶盖（即逆温层底）在3500m左右,在1200m以下可能存在绿洲内边界层,绿洲内边界层高度有时会很低。     

塔克拉玛干沙漠腹地逐日太阳总辐射模拟计算 -以达理雅博依绿洲为例

基于塔克拉玛干沙漠腹地面积最大的天然孤立绿洲达理雅博依2015年1月—2016年2月太阳总辐射观测资料,运用H.L.Penman经验公式模拟计算了该地区2015年逐日总辐射累计量,模拟值与实测值的误差分析显示:本气候学方法成功模拟了沙漠腹地总辐射的年内变化趋势。使用模拟值估算得到达理雅博依绿洲2015年太阳总辐射累计量约为5 332.23 MJ·m-2。又以相同方法模拟了塔中气象站2015年3—5月总辐射变化,结果较达理雅博依的模拟更接近实测值,说明本模拟在塔克拉玛干沙漠腹地不同地点结果有效。