梵净山区域空中水汽垂直分布与输送特征浅析

通过有限元三角形插值法,将重庆、怀化、贵阳雷达站2010—2014年的逐日L波段雷达探测资料,插值到铜仁市梵净山原始生态自然保护区七要素自动监测站,然后分析地面—100 h Pa高空各层的水汽含量及输送变化。结果表明:梵净山区域空中水汽含量的季节变化明显,整层水汽含量夏季最高,秋季和春季较高,冬季较低;中低层水汽含量随高度增加而增加,高空随高度增加而迅速减少,绝大部分的水汽含量集中在500 h Pa以下,800~600 h Pa以下尤甚;水汽输送强度,夏季最高,春季和秋季次之,冬季最低;水汽最大输送层,夏季最低,春秋季比夏季高,冬季最高。     

襄樊市空中云水资源分布及人工增雨潜力研究

利用襄樊市各县(市)1978-2007年地面水汽压和降水资料,计算分析了该市空中云水资源的时空分布状况,并对其人工增雨潜力进行了评价分析.结果表明:襄樊市年大气可降水量随年代递增呈微弱增多趋势,20世纪90年代、21世纪头7年分别比20世纪70年代末到80年代增加19 cm、22 cm;空中水汽含量月季变化明显,7月最大,8月次之,1月最少;空中水汽含量四季分配不均,夏季远大于冬季,秋季略高于春季;各地自然降水产出率,2月、11月较大,夏季和冬季的12月份较小,7月份最小;增雨潜力四季变化存在较大差异,其中夏季最大,大多在78%以上.秋季9、10月次之,大部在75%以上,冬季2月、11月最小,大部在72%以下;地理分布上,增雨潜力是南部大于北部.     

中国西部空中水汽分布结构特征

利用1958-1997年月平均NCEP比湿资料研究了中国西部空中水汽分布特征。结果表明：水汽的垂直分布结构非常相似，850hPa以上的水汽分布中心位于青藏高原上空，5-10月水汽含量主要集中在500hPa以下，其中7月的空中水汽含量最丰沛。水汽含量随高度减少，从季节变化来分析，夏季最大、秋季次之、冬季最小。40a的水汽年代际变化表明，夏季空中水汽含量呈现线性下降趋势，特别是20世纪90年代以来更明显；冬季比湿呈线性上升趋势，1月和7月比湿的年代际变化趋势呈反位相特征。     

2000—2009年江西空中水汽资源变化特征

利用2000-2009年南昌、赣州两个探空站资料,通过计算大气水汽含量和水汽通量,对江西省空中水汽含量变化、分布、水汽输送等特征进行了分析。结果表明,近10年来,江西省平均大气水汽含量为35.04 kg/m2,水汽含量呈下降趋势。水汽含量夏季丰富,冬季匮乏,2-6月是江西大气中水汽含量主要增长期,最大值出现在8月,最小出现在1月或12月;空间上呈现南多北少分布。水汽输送在春、冬季以纬向输送为主,夏、秋季经向和纬向输送量基本相当。     

祁连山区空中水汽分布特征及变化趋势分析

利用欧洲中心再分析资料,结合探空资料与内陆河径流量资料,分析了祁连山区空中水汽含量和水汽年内变化及多年演变特征。结果表明:祁连山单位面积垂直累积水汽含量随季节变化差异大,夏季最高,秋季次之,冬季最低,与以往认识不同的是在适宜天气条件下,祁连山春季空中水汽也具有开发前景。此外,祁连山东段水汽含量一年四季都高于西段,在祁连山西段山区中稳定存在一水汽低值中心,这是以往资料空间分辨率不高时未曾认识到的,该低值中心年内水汽差异很大,夏季是冬季的6倍之多;水汽密度分布与之类似。祁连山区逐月单位面积垂直累积水汽含量呈单峰型变化,6-9月是水汽分布最多的时段,进入冬季起水汽含量快速减少。近37年来,祁连山区空中水汽年保有量呈现增加趋势,这也与同时段疏勒河与黑河径流量的逐步上升趋势是一致的,但不同季节表现态势不同,夏、秋季整体呈增加趋势,冬、春季呈减少趋势。     

临安暴雨季节特征及成因分析

统计整理了临安区2001—2016年出现的暴雨过程,对其天气形势、物理量场进行了统计分析,形成可供预报参考的指标体系。结果表明:1)夏季出现暴雨雨日最多,春秋季节次之,冬季最少; 6月暴雨雨日为全年最多,7月和8月次之,1月和2月无暴雨发生;梅雨和台风对临安的年降水量有巨大贡献。2)台风暴雨主要分布在夏秋季,夏季的台风暴雨主要是由于台风环流直接影响所致,而秋季的台风暴雨主要是台风环流和冷空气相互作用导致。3)春季低空切变和地面倒槽是引发暴雨最重要的影响系统;夏季各月的主要影响系统存在较大的差别;秋季的暴雨主要是台风造成。4)比湿和可降水量条件夏秋季整体较好;水汽通量条件秋季最好,夏季次之,春季最差,垂直运动条件秋季最强,春夏季次之且差别较小;暴雨强度越强,水汽通量和垂直运动条件越好。日常预报中可通过四分位数表格的查询,对暴雨和强暴雨的预报提供参考指标。     

基于地基微波辐射计反演四川盆地水汽及云液态水的初步分析

利用2016年12月1日～2017年11月30日,地基微波辐射计、L波段探空资料和地面常规气象资料,对四川盆地的水汽和云液态水进行了初步分析。结果表明:(1)探空与微波辐射计反演的水汽含量差值为0.558cm,相关系数为0.787,且通过了α=0.01显著性检验,微波辐射计反演的水汽含量是可信的。(2)基于地基微波辐射计分析四川盆地水汽和云液态水含量的变化特征,可以得出,夏季水汽含量最多,秋季云液态水含量最多;最大值出现在夜晚,最小值出现在白天,夜晚值大于白天。水汽含量和云液态水含量最大值和最小值时间间隔秋季最长(均为16小时),冬季最短(分别为9小时、10小时);水汽含量日较差在秋季最大(1.096cm),冬季最小(0.489cm),云液态水含量日较差在夏季最大(0.908mm),冬季最小(0.311mm)。水汽含量与降水、温度的月变化特征为显著性正相关,相关系数分别为0.842和0.915;与温度日变化特征在春、秋季的11:00～次日01:00为显著性正相关,白天相关性大于夜晚,在夏季01:00～13:00为显著性负相关,日出前相关性最高。(3)水汽和云液态水含量在降水过程开始前1～2h有明显的波动上升,降水结束后,水汽和云液态水含量迅速减少,水汽和云液态水的变化特征对降水天气的预报具有指示意义。      

甘肃省空中水汽含量、水汽输送的时空分布特征

利用甘肃省各探空站历年的高空资料,通过计算空中水汽含量和水汽通量,对其气候特征、水汽的来源或输送进行分析。结果表明,空中水汽含量和水汽输送夏季较多,冬季较少,南部较多,北部较少;2～7月是水汽含量的增长期,8月至次年1月是递减期;输送水汽的源地主要有孟加拉湾及周边海域、南海和东海海域、青藏高原、四川盆地及周边地区;输送水汽的路径主要有中层西南路径、中低层偏南路径以及东南路径。     

新疆水汽输送的气候特征及其变化

利用1961—2000年NCEP/NCAR再分析逐日资料,分析了新疆地区对流层不同层次空中水汽输送特征。结果表明:地面~300 hPa每年平均有26114.8×108t水汽流入新疆,25647.7×108t水汽流出新疆,净水汽收入量为467.1×108t。由于三面环山的地形,新疆地区四季和年对流层中层水汽输送量最大,低层和高层接近。夏季水汽输送量最大,约占全年的38%,春、秋季相当,约占全年的23%~25%,冬季最少。近40年新疆年平均、春、夏和秋季空中水汽总流入量、总流出量为减少趋势,变化率很接近,且1976年后无明显变化趋势,使得净收支量无显著变化趋势。     

基于地基微波辐射计观测的关中平原中部大气气态和液态水分布特征

大气云水含量分布及演变规律研究对于区域云水资源开发利用意义重大。利用2017年10月至2020年12月陕西泾河站MWP967KV型地基多通道微波辐射计探测资料,分析关中平原中部大气云水含量时间变化特征,并结合地面降水和多普勒天气雷达观测资料,通过个例对比分析不同云系降水前水汽和液态水发展演变特征。结果显示：关中平原中部水汽夏季最高,秋季次之,冬季最低,峰值在7月,谷值在12月;液态水秋季和夏季较高,冬季最低,峰值在9月,谷值在12月。水汽和液态水均呈现单峰单谷型日变化,峰谷出现时间存在差异,水汽日峰值夏季和秋季在07:00—08:00（北京时,下同）、春季在23:00、冬季在13:00,日谷值春夏秋三季在12:00前后、冬季在22:00;液态水日峰值春夏秋三季在07:00—09:00、冬季略晚（10:00）,日谷值均在夜间。不同类型云系降水前云水含量增长用时不同,层状云系发展用时平均为15.6 h,其他积状云系平均为9.0 h,初期水汽均先于液态水发展,越临近降水时刻波动幅度越大,但降水触发前液态水率先跳变跃增,且不同季节层状云系触发降水时的水汽和液态水差异较大;午后强对流发展用时较短...     

西北干旱区水汽收支变化及其与降水的关系

利用NCEP资料计算并分析1961—2010年西北干旱区(35°N—50°N,73°E—105°E)经纬向水汽输送、蒸发和水汽辐合辐散的变化特征,以及它们与同期西北干旱区降水之间的关系。结果显示:(1)西北干旱区冬、春、秋季经向水汽输送为净输入,纬向为净输出,总水汽输送为净输入。夏季经、纬向水汽输送均为净输出;(2)1961—2010年,西北干旱区各季节降水均增加,冬、春季降水增加显著,夏、秋季降水增加不显著。冬季纬向水汽净输出减少,导致西北干旱区冬季总水汽输送增加;春、秋季经向净输入减少和夏季经向净输出增加,导致春、夏、秋季总水汽输送减少;(3)1961—2010年,西北干旱区各季节蒸发量显著增加,且夏季增加趋势最显著;(4)各季节水汽通量散度显著减小,水汽辐合加强,且夏季水汽辐合增强最明显;(5)蒸发增大和水汽辐合增强是西北干旱区降水增加的主要原因,但外部水汽输送变化也会影响降水变化。     

兰州市空中水汽含量和水汽通量变化研究

利用历年的高空和地面资料,深入分析了兰州市空中水汽含量和水汽通量的变化特征。结果表明:(1)夏季空中水汽含量和水汽输送相对较多,冬季相对较少;2~7月是水汽含量的增长期,9~1月是递减期,8月与7月持平;97%的水汽集中在400 hPa以下;(2)兰州市空中水汽变化与降水量、降水日数、气温的变化有明显的一致性,也存在一定的差别;(3)兰州市空中水汽输送强度中心接近500hPa高度;冬季水汽日变化最大层位于700~600 hPa,这与我国东部地区空中水汽输送高度和边界层水汽日变化特征有明显的区别。     

河北地区大气水汽含量分布特征及其变化趋势的初步分析

利用河北邢台、张家口两个常规探空站1974—2000年高空气象要素资料,计算了大气中的水汽含量,分析了河北区域大气水汽含量的27年变化趋势,讨论了河北区域大气水汽含量的时空分布特征。计算结果表明,河北地区大气水汽含量的年变化总体上呈现了微弱的增加趋势,但变率不大;河北地区大气水汽含量四季变化明显,其中,夏季水汽含量最大,秋季次之,春季再次,冬季最小;90%以上的水汽集中在对流层中下部,即500hPa以下;与同期相比,河北南部大气水汽含量大于北部地区,年平均大气水汽含量自南向北递减率为1.94mm/纬距。     

天山山区水汽输送气候特征

应用2000～2011年NCEP/NCAR再分析逐日6h 1 1资料,分析了新疆天山山区对流层不同层次空中水汽输送特征,结果表明：(1)天山山区地面～100 hPa每年平均有11504.1×108t水汽输入,11337.0×108t水汽输出,水汽净收支为167.1×108t,其中西、北边界为输入,东、南边界为输出,对流层中层水汽输送量最大,低层次之,高层最小。天山山区水汽总输入量占全新疆水汽输入量的44.1%。(2)各季节中夏季水汽输送量最大,春季、秋季相当,冬季最小,西边界、北边界均为水汽输入边界,东边界、南边界均为水汽输出边界,对流层中层水汽输入量最大。     

空中水资源开发潜力及增雨效益分析

对商丘市代表站各标准层等压面水汽含量计算分析结果表明:商丘春季空中水资源呈逐月递增趋势,秋季空中水资源呈逐月递减趋势;5月和9月是干旱的关键季节,实施人工增雨的潜力较大;春季的增雨潜力大于秋季.     

基于地基微波辐射计遥感的天津大气水汽和液态水特征

利用2013年3月至2017年2月天津西青地基35通道微波辐射计观测资料,分析天津地区大气水汽和液态水特征。结果表明：天津地区各季节积分水汽和积分液态水的日变化趋势基本一致,均呈单峰型日变化特征,其中夏季最大,秋季次之,冬季最小。各季节积分水汽最大值出现在23：00时（北京时,下同）的概率均明显大于其他时次,夏季和冬季的积分液态水的最大值出现在14时的概率最大,春季和秋季分别出现在10时和13时的概率最大。天津地区水汽密度由地面至3.5 km处逐渐减小,递减梯度由夏季、秋季、春季和冬季的顺序依次增大,各季节从1.5 km往上日变化均不明显。1 km以下,春季、夏季和秋季平均水汽密度的日变化曲线呈双峰型,主峰值分别出现在08时、11时和12时左右。冬季呈单峰型变化,峰值区出现在12-16时。液态水密度随高度分层变化,夏季的液态水密度大值区（0.08-0.14 g·m^-3）为5-6 km,在18-20时出现最大值。秋季、春季和冬季液态水密度的大值区出现的高度为1.5-3.5 km,但数值依次减小,春季和冬季的最大值出现在05时前后,秋季则出现在02时左右。另外天津地区水汽、液态水与温度和降水量的变化趋势基本一致,除夏季06-18时及冬季部分时次外,水汽与温度呈正相关。液态水与温度相关性较差,但与降水量呈正相关,全年液态水与降水量夜间的相关性大于白天。     

菏泽市最高和最低气温变化特征分析

利用菏泽1998—2017年20a逐日平均气温和最高、最低气温数据,统计分析平均气温和平均最高、最低气温的月、旬变化特征,以每2℃为一个区间,按月统计分析逐日最高、最低气温以及当日与翌日最高、最低气温的变幅在各区间的样本及出现频率。结果表明:夏、冬季日最高、最低气温及气温日较差分布区间跨度小,气温变化较稳定;春、秋季日最高、最低气温及气温日较差分布区间跨度大,气温变化不稳定。各月最高、最低气温及气温日较差出现频率在均值附近最大,随后向两侧递减;近年冬季有缩短的倾向,严寒天气减少,夏季酷暑天气增多;春季到夏季、秋季到冬季各有两次气温快速升降期。     

川渝地区空中水资源分布及水汽输送特征

利用NCEP/NCAR全球1948~2003年共56年月平均再分析网格点(2.5°×2.5°)资料,计算并分析了川渝地区(100~110°E,25~35°N)空中水资源的逐年变化特征、时空分布、水汽输送特征、水汽收支状况以及大气可降水能力。结果表明:近56年来,川渝地区整层水汽含量总体是略呈下降趋势,但夏冬两季水汽呈上升态势;区域内水汽含量的水平分布表现为以四川盆地东南部至重庆涪陵为湿中心,自东南向西北逐渐减少的趋势;水汽输送以西南和东南方向为主;全年水汽收支呈现净输入的状态;秋、夏、春三季皆有较大的可降水量,空中潜在水资源丰富。      

东亚干旱半干旱区空中水资源研究进展

系统回顾了近年来中外对东亚干旱半干旱区空中水资源方面的主要研究进展,主要包括大气水汽、云的分布特征、空中水资源的降水转化率及其影响因子等。东亚干旱半干旱区西部及东部水汽含量较中部高,背风坡水汽含量较迎风坡高,季风区及山脉地区云水资源高于盆地、沙漠上空。20世纪80年代中期以后,东亚干旱半干旱区对流层底部的水汽显著增多,其中夏季增加最为明显。在全球气候变化背景下,中国西北部分地区云水路径总体呈现上升趋势,同时呈现"东正西负"的东西向变化差异以及"北正南负"的反相位特征。大气环流、地表温度、下垫面地表特征等因子通过影响东亚干旱半干旱区的水汽输送及蒸散,进而改变东亚干旱半干旱区空中水资源,空中水资源的改变通过影响辐射收支、不同高度云量及第2次相变产生的云水含量进而对局地温度和降水产生影响。以往研究中,大部分主要针对东亚干旱半干旱区大气中的水汽含量和云平均状态的分布与变化特征,而与降水相关联的空中水资源的变化特征目前仍不清楚,有待系统深入地研究。      

近43a山西东南部日照时数时空变化特征及其影响因素

基于1976~2018年山西东南部11个地面气象观测站的逐月日照时数资料,分析了近43a山西东南部日照时数的时空变化特征,以及总云量、低云量、水汽压、降水量、雾日数和霾日数等气象因子对日照时数的影响。结果表明:山西东南部平均年日照时数空间差异显著,呈南北多、东西和中部少的分布特征;近43a年山西东南部日照时数呈显著减少趋势,气候倾向率为?71.9h/10a,2005年发生由多转少的突变;四季日照时数由多到少依次为春季、夏季、秋季及冬季,均呈减少趋势,其中春季趋势最小,秋季趋势最大;各月日照时数分布不均匀,5月最多,2月最少,除3月日照时数呈增加趋势外,其余各月均呈减少趋势,6月和9月的减少趋势最为显著;近43a总云量、雾日数、霾日数均呈显著增加趋势,而低云量、水汽压、降水量变化趋势不显著;雾日数增加是导致春季、秋季、冬季和年日照时数减少的重要因子之一,总云量增加是导致夏季、秋季、冬季和年日照时数减少的重要因子之一,降水量增加对夏季日照时数减少也有一定影响。