塔克拉玛干沙漠腹地沙丘温度特征浅析

塔克拉玛干沙漠腹地沙丘温度因不同类型、深度、部位、天气、时段差异很大。利用不同深度、部位,晴天和沙尘天,裸地与植被,不同植被下的温度观测,浅析其温度分布特征。沙丘表面日最高温出现在顶部,日最低温和日较差最大值出现在迎风坡。沙丘顶部和迎风坡升温快,降温也快,日较差大,落沙坡则相反。沙丘顶部、左翼、迎风坡和落沙坡,日变化振幅,浮尘、扬沙天小于晴天。迎风坡和落沙坡20cm深度,晴天和沙尘天最高最低温度出现时间和沙表层有相反趋势。0～20cm迎风坡和落沙坡日较差逐渐减小,最高与最低温度出现时间,晴天和沙尘天不同,晴天和沙尘天温度差值在白天较大。裸地和植被表层沙面温度变化较大,植被阴面日变化振幅小于裸地和植被阳面。裸地和植被浅层温度变化平缓。红柳和芦苇所在沙堆表层温度日变化较大,梭梭的日变化小,温度最低值均出现在07时。     

塔克拉玛干沙漠东南部气象参数及沙丘横断面风速特征研究

以塔克拉玛干沙漠东南部国道G315线若羌-且末沙漠公路沿线为研究区域，分析研究了塔克拉玛干东南部近43a气候特征和气候变化趋势。在上述基础上，选取复合沙丘顶部、半坡、底部和平沙地四种典型风沙地貌为床面，采用YNZX—多功能全自动集沙仪，进行野外风沙监测，获取一批有关沙丘横断面不同高度脉动风速、输沙量的珍贵资料，分析了塔克拉玛干沙漠东南部沙丘横断面风速特征，为沙漠地区修筑公路以及选线参数研究提供科学依据。     

塔克拉玛干沙漠地面风场特征及周边地区沙丘排列关系分析

通过对1996~2000年17个气象站风资料的分析和计算, 结合高空环流形势分析, 对塔克拉玛干沙漠近地面风场特征进行了研究, 并对风场特征与周边地区沙丘排列方向之间的关系进行了分析。研究表明:①塔克拉玛干沙漠近地面风场特征是在高空西风带的背景下, 经过青藏高原、天山山脉的动力分支和抬升等作用下形成的。冬季, 尼雅河以东盛行偏东风, 以西盛行偏西风; 夏季, 克里雅河以西地区盛行偏西北风和西风, 以东盛行东北风。②从东到西, 东北风系影响逐渐减弱而西北风系影响逐渐加强; 南北方向变化较为复杂。③除若羌地区外, 塔克拉玛干沙漠输沙势都小于200 VU, 属于低能风环境, 且以单峰或锐双峰为主。在区域分布上, 沙漠东部及中部强度较大, 西部及南部较小。④沙丘排列方向主要由主、次输沙方向的夹角及二者的输沙比率决定, 其走向与最大输沙总量垂直。     

塔克拉玛干沙漠沙丘沙和大气降尘粒度分异特征

基于粒度特征区分风尘序列中沙尘暴降尘和流动沙丘沙组分对探究环境演变、重建风尘活动强度有重要意义。以塔克拉玛干沙漠中部流动沙丘沙和沙漠南缘策勒绿洲现代大气降尘为研究对象,分析其粒度差异,并与中国其他地区沙丘沙进行对比。结果表明：（1）塔干沙漠沙漠沙丘沙粒度分布曲线以单峰分布为主,策勒绿洲尘暴降尘呈双峰分布;（2）塔干沙漠沙丘沙和降尘均呈分选较好、近对称分布和中等峰态,但沙丘沙粒径粗;（3）不同区域沙丘沙的相同粒径组分相对含量和粒度特征具有相似性。尽管沙丘沙和大气降尘均有较好的分选性,但风场强度的差异导致它们的粒径分布范围、偏态和峰度不同。研究结果可为沙漠边缘区域地层中的风成组分判别提供依据。     

塔克拉玛干沙漠不同区域土壤热通量变化比较

选取塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区和北缘过渡带肖塘地区2013年土壤热通量观测资料,初步比较分析了塔克拉玛干沙漠两种下垫面的土壤热通量变化特征。结果表明：(1)在日变化尺度上,两个站点都有明显的日变化特征,1月份塔中站土壤热通量日平均变化幅度小于肖塘站,日较差分别为58.9 W.m2和72.4 W.m2,4月份两站土壤热通量变化幅度较为接近,日较差分别为88.1W.m2、100.1 W.m2。7、10月份塔中站土壤热通量变化幅度明显高于肖塘站,日较差分别为99.0 W.m2、53.7W.m2,100.3 W.m2、73.3W.m2。(2)不同天气条件下两个站点土壤热通量变化都有很大差异。晴天,塔中站和肖塘站土壤热通量变化都呈现出单峰型,变化幅度较一致,日较差分别为119.7 W.m2、119.1 W.m2。沙尘天和雨天受云层或降水的影响土壤热通量变化波动较大,沙尘天塔中站变化幅度小于肖塘站,日较差分别为83.6 W.m2、133.1 W.m2;雨天塔中站和肖塘站变化幅度都很剧烈,日较差分别为70.6 W.m2、66.6 W.m2。(3)年变化尺度上,塔中站土壤热通量在7月份达到最大值(7.7 W.m2),在11月出现最小值(-5.3 W.m2),肖塘站7月份出现最大值(4.2 W.m2),11月份出现最小值(-10.2 W.m2)。塔中站和肖塘站土壤热通量年总量差异很大,塔中站为16.8 W.m2,能量由大气向土壤传递,土壤为热汇,而肖塘站则为-34.9 W.m2,能量由土壤向大气传播,土壤表现为热源。     

1996—2008年塔中地区的风沙环境特征

对塔中气象站1996—2008年气象数据分析和野外观测试验及理论计算,结果表明:塔中地区地表沙源平均粒径约为2.88φ(136μm),属于细砂、极细砂;年平均风速均在2.5 m·s-1以下,近10年来整体呈下降趋势,风速的年变化呈单峰分布,最大值出现在6—7月,风向与起沙风向以偏东风为主;2 m高度的起沙风速约为4.1 m·s-1;年浮尘、扬沙日数呈波动式上升趋势,年沙尘暴日数呈缓慢下降趋势;年风蚀气候因子平均为28.3。     

1961—2019年北疆冬季不同等级降雪变化特征

利用1961—2019年冬季北疆45个国家站逐日降水观测资料,采用统计分析方法,对不同等级降雪的气候变化特征进行了分析。结果表明:近59 a北疆降雪日数、降雪量、降雪强度分别以0.41 d/10 a、3.13 mm/10 a、0.15(mm·d~(-1))/10 a的速率增加,其中降雪量对全年降水量的贡献以1.3%/10 a的速率增长。降雪日数、降雪量主要表现为中雪和大雪的增加,降雪强度主要表现为暴雪强度的增加。小雪对降雪日数、降雪量的贡献呈减少趋势,其余等级为增加趋势,以中雪降雪日和大雪降雪量的贡献最为明显。北疆降雪日数仅在1月表现为减少趋势,主要是小雪日数显著减少;冬季各月降雪量均表现为增加趋势,主要是中雪和大雪降雪量显著增加。21世纪前10 a是降雪日数和降雪量最多的时期,20世纪60年代和21世纪10年代是降雪日数较少的时期。北疆降雪量在1985年发生突变,突变后年平均降雪量增加了12.4 mm。对比丰雪年和枯雪年,丰雪年降雪量偏多主要是小雪以上等级降雪日数的增多。     

桂西南不同季节雨滴谱特征

利用崇左国家基本气象站2019—2022年的雨滴谱观测数据,研究桂西南不同季节雨滴谱特征。结果表明：（1）降水微物理参数的平均值具有季节性差异,夏季雨强（R）最强,春季、秋季和冬季则依次递减。质量加权平均直径（Dm）、雨水含量（W）、雷达反射率（Z）的季节演变趋势与R一致。广义截距参数（Nw）则以秋季为最高,冬季略低于秋季,夏季最低,春季次低。（2）小雨滴是雨滴数浓度的主要来源。不同季节之间的各类雨滴对雨强的贡献存在差异,春季、夏季降雨以中、大雨滴贡献为主,秋季、冬季则以中、小雨滴贡献为主。     

新疆不同区域闪电频次的时间变化特征

利用2014—2019年5—9月暖季新疆39部ADTD雷电监测定位系统获取的闪电资料,对北疆、南疆和东疆闪电频次的时间变化进行统计分析。结果表明,近6 a闪电频次北疆最多,东疆最少,前者是后者的10倍。闪电频次北疆2019年最多,2018年最少;南疆最少则出现在2014年;东疆则为2014年最多,2016年最少。月变化均为单峰型,峰值北疆为7月,南疆和东疆为6月。旬变化北疆和东疆呈单峰型,峰值出现在7月上旬和6月下旬;南疆呈双峰型,主峰在6月下旬,次峰在9月上旬。日变化均为单峰型,主要发生在午后至傍晚;总闪和负闪峰值北疆、南疆、东疆分别出现在16时、18时、15时,正闪北疆和南疆出现在17时,东疆出现在16时。北疆、南疆负闪占比遵循总闪频次越多,负闪占比越高,正闪占比越低的规律,但东疆与此有些不同,东疆闪电频次的年、月、旬变化幅度明显大于南疆和北疆。     

包头市不同路面温度变化特征及预报模型研究

利用包头试验场2016年12月—2018年12月沥青、水泥、地砖、砂石路面温度、气温观测和同期气象站实况资料,统计分析了不同季节、不同天气状况下各种路面温度和气温的日变化特征,以及不同路面温度与气象因子的关系,采用逐步回归统计方法建立了不同季节不同路面温度预报模型并进行检验。结果表明,不同路面温度的日变化与季节和天空状况有密切关系,路面温度与平均气温、最高气温、最低气温呈显著正相关;与相对湿度呈负相关。基于不同路面温度预报方程的检验结果得出,预报准确率在82%～94%,相关系数在0.86～0.96,模型应用于路面温度预报业务。     

内蒙古奈曼流动沙丘下垫面湍流输送特征初步研究

分析了2000年7月21日～8月10日在内蒙古奈曼流动沙丘下垫面取得的近地面层湍流及辐射观测资料,讨论了无量纲湍流方差与稳定度参数z/L的关系,发现无量纲速度分量方差及无量纲温度、湿度脉动方差在不稳定层结下,均满足莫宁-奥布霍夫相似理论;同时还讨论近地面层能量的收支.发现流动沙丘下垫面感热通量与地表热通量最大值分别为170 W m-2及100 W m-2;潜热通量通常小于50 W m-2;流动沙丘净辐射最大值为400 W m-2左右.(Hs+Hl),与(Rn-G)的比值在晴天白天平均值为0.78左右,流动沙丘下垫面近地面层能量不平衡现象存在,其原因有待进一步研究.     

人工触发闪电不同放电阶段电流特征关系

分析了2019年夏季在广州从化人工引雷试验场获取的14次人工触发闪电通道底部电流数据,以有无回击(RS)和初始连续电流(ICC)持续时间长短2个标准对数据进行分类,研究不同触发闪电和不同放电阶段的差异和规律。研究表明:相比无回击的触发闪电,产生回击的触发闪电具有更大的先驱放电脉冲(PCP)及初始先驱放电脉冲(IPCP)的平均峰值电流、更多的IPCP总体转移电荷量、更大的ICC平均电流和总体转移电荷量以及更长的ICC持续时间;初始连续电流持续时间是回击平均峰值电流大小、首次继后回击转移电荷量大小和首次继后回击峰值电流大小的重要影响因素,且长初始连续电流的触发闪电对应的PCP及IPCP平均峰值电流也更大、平均转移电荷量也更多;PCP和IPCP平均峰值电流与ICC持续时间相关性最强,是决定ICC放电持续时间的重要因素,未能产生初始连续电流的PCP脉冲簇其平均转移电荷量小于初始先驱放电脉冲簇,其转化的关键阈值之一是平均转移电荷量大于25.91μC。     

黑龙江省大豆不同生育阶段干旱时空特征

干旱是黑龙江省农业生产中的主要自然灾害之一,影响大豆生长发育和产量形成。利用1981—2017年黑龙江省32个农业气象观测站土壤水分资料和26个站大豆生育期资料,采用中国气象局2018年发布的气象行业大豆干旱等级中大豆干旱指标,分析黑龙江省5个区域大豆各生育期干旱发生频率、强度和干旱风险指数的时空变化特征,并对黑龙江大豆干旱风险进行评估与分区。结果表明：大豆轻旱发生频率高于重旱和特旱,西区为干旱多发区域,中区次之,其他区域相对少发;中区干旱发生强度最高,西区次之,北区最低,东区、北区和中区大豆三真叶至鼓粒期干旱发生强度高于前期和后期,而西区和南区在大豆鼓粒至成熟期干旱发生强度高于前期;西区干旱风险最高,中区次之,北区最低,大豆开花-结荚期干旱风险最高,播种-出苗期最低,干旱中等以上风险区域集中在松嫩平原西部和三江平原西南部,其他大部地区为次低或低风险区。     

干旱环境下夏玉米各生育时期光响应特征

2011年6—9月在中国气象局河北固城生态试验站借助大型电动式防雨棚及人工灌溉, 开展水分影响夏玉米生长发育的田间试验。首先进行夏玉米叶片光合作用日变化和光合作用光响应曲线的观测,然后利用不同模型拟合光响应曲线确定最适模型并提取光合特征参数,探讨土壤水分条件对不同生育时期夏玉米叶片光合特性的影响规律。结果表明:土壤水份适宜时,玉米抽雄期的光合能力最强,重度干旱时,抽雄期的光合能力降低幅度也最大,其次为乳熟期、拔节期;直角双曲线修正模型最适合描述干旱环境下的玉米光合能力光响应过程,轻度干旱使各生育时期光饱和点及最大净光合速率下降,而对光补偿点量子效率和光补偿点的影响不明显; 重度干旱下各生育时期光饱和点、最大净光合速率较轻度干旱又进一步下降,同时各生育时期光补偿点量子效率也有明显下降,而光补偿点明显上升,表明玉米叶片的强光利用能力对干旱敏感,而它的弱光利用能力对干旱响应较迟钝。     

不同发展阶段对流云合并过程的数值模拟

使用MM5 (Mesoscale Model 5, 简称MM5) 中尺度模式和雷达组网产品,对2008年7月22日发生在安徽等地的一次强对流天气过程中对流云合并现象进行观测和数值模拟分析.观测结果表明,30 dBZ以上回波水平尺度约10 km,回波中心相距近20 km的小单体通过合并形成了水平尺度几十公里的大单体.首先是外围较弱的回波相连接,其次是中低层的强回波中心发生合并,合并后有雷达回波中的强回波面积增加等现象出现.对模拟结果和观测资料进行的对比验证的结果表明,模拟结果和实况特征基本一致.基于雷达观测结果和第三层细网格模拟结果,对两类不同发展阶段的对流单体之间的合并过程分析结果表明,当两个单体都处于相近的发展阶段,合并后单体发展增强;当一个单体强度大于另一个单体时,合并后一个单体得到增强,另一个单体减弱消亡.合并时,两云间下部的低压辐合区会有新的云水中心产生,前一类合并过程中,新产生的云水中心代替了原有的两个云水中心,而后者在合并时,新产生的云水和其中一个原有的云水发生了合并,而另一个云水中心减弱消散了.模拟分析结果还表明,对流云合并过程可引起回波增强、云顶抬高、云水、冰相物质含量增加、地面降水增加现象.     

Characteristics of Near Surface Winds over Different Underlying Surfaces in China: Implications for Wind Power Development

Accurate wind and turbulence information are essential to wind energy research and utilization, among which wind shear and turbulence intensity/scale have seldom been investigated. In this paper, the observational data from the100-m high wind towers in Xilinhot in Inner Mongolia(2009–10; grassland region), Huanghua in Hebei Province(2009–10; coastal flat region), and Xingzi County in Jiangxi Province(2010–11; mountain–lake region) are used to study the variations in near surface winds and turbulence characteristics related to the development of local wind energy over different underlying surfaces. The results indicate that(1) the percentage of the observed wind shear exponents exceeding 0.3 for the grassland region is 6%, while the percentage is 13% for the coastal flat region and 10%for the mountain–lake region. In other words, if the wind speed at 10 m is 10 ms^–1, the percentage of the wind speed at 100 m exceeding 20 ms^–1 for the grassland region is 6%, while the percentage is 13% for the coastal flat region and 10% for the mountain–lake region.(2) In terms of the turbulent intensity in the zonal, meridional, and vertical directions(I_u, I_v, and I_w, respectively), the frequencies of I_v/I_u < 0.8 in the grassland, coastal flat, and mountain–lake regions are 23%–29%, 32%–38%, and 30%–37%, respectively. Additionally, the frequencies of I_w/I_u < 0.5 in the grassland, coastal flat, and mountain–lake regions are 45%–75%, 52%–70%, and 43%–53%, respectively. The frequencies of I_v/I_u < 0.8 and Iw/I_u < 0.5 in each region mean that I_u is large and the air flow is unstable and fluctuating,which will damage the wind turbines. Therefore, these conditions do not meet the wind turbine design requirements,which must be considered separately.(3) At 50-and 70-m heights, the value of the turbulence scale parameter Λ in the grassland region is greater than that in the coastal flat region, and the latter is greater than that in the mountain–lake region. Therefore, under the same conditions, some parameters, e.g., the extreme directional change and extreme operating gust at the hub height in the grassland region, are greater than those in the coastal flat region,which are greater than those in the mountain–lake region. These results provide a reference for harnessing local wind energy resources and for the selection and design of wind turbines.     

不同下垫面湍流统计特征研究

利用戈壁、草原、郊区和城郊等不同下垫面进行的湍流观测资料,使用相同的湍流数据采集和处理方法,研究了不同下垫面湍流统计特征。结果表明：在不稳定层结下,三个方向分量风速归一化标准差σu／u*,σv／u*,σw／u*与稳定度参数z／L呈1／3幂次关系;水平方向速度归一化标准差随地表粗糙度的增加而降低,垂直方向的速度、温度和湿度没有明显差异。文中给出了不同下垫面近中性层结下风速归一化标准差的数值。研究还发现：较湿润地区的湿度统计特征与温度的相似。     

半干旱区典型下垫面反照率特征的初步分析

利用2008-2009年7-9月中国半干旱区9个通量观测站的通量和常规气象数据结合同期MODIS的EVI植被覆盖数据,分析了不同下垫面反照率的月、季特征及其与降水之间的关系,系统地探讨了特殊天气条件下各类下垫面的反照率日变化特征。结果表明:(1)按照季平均反照率的大小,各类下垫面排序依次为荒漠草地高寒草甸退化草地农田;(2)除退化草地外,其余各类下垫面反照率的拟合结果均通过0.05显著性水平检验,高寒草甸的拟合好于荒漠草地、农林混交农田和东北农田,而荒漠草地和农林混交农田拟合效果相当;(3)在荒漠草地下垫面,夜雨不会对次日反照率的"U"型分布产生影响,存在潜热维持土壤湿度和感热加强蒸腾作用两种机制;(4)无雪盖高寒草甸的反照率主要受植被覆盖度和高原植被叶面特性的影响;退化草地下垫面在强降水日白天出现反照率"√"型分布,由于09:00(北京时,下同)-11:00云量偏多、反照率偏高,15:00-17:00太阳高度角对反照率增大作用强于土壤湿度的减小作用,反照率缓慢回升造成的。低矮作物农田在雨日15:00-17:00反照率的骤升是植被覆盖度和太阳高度角相互作用所致,受浅层土壤含水量的影响不大。     

一次TS型线状对流不同阶段LMI闪电特征分析

本文以2019年一次尾随层状（TS）型线状对流为研究个例，利用FY-4A闪电成像仪（LMI）资料、雷达组合反射率因子资料、地基闪电定位资料（ADTD）、FY-4A云顶亮温资料（TBB）和其他常规观测资料，对比分析了LMI闪电数据在TS型线状对流3个不同演变阶段的数据可靠性及观测特征。结果表明：TS型线状对流不同演变阶段的LMI闪电观测具有一定的时空连续性，LMI闪电分布与ADTD闪电分布的区域总体较为一致，但数量多于ADTD闪电数量，并多位于TBB≤240K的对流云中，LMI闪电数据可信度较高；对流发展阶段，LMI闪电观测大部位于TS型线状对流移动方向的前方，位置超前于前导对流线，对未来0-1小时内对流发展具有提前指示意义；对流成熟阶段，LMI闪电观测与前导对流线位置较为一致，对线状对流发展具有监测意义；对流减弱阶段，LMI闪电一部分位于减弱的前导对流线中，另一部分位于其后侧尾随的积层混合云中。最后，给出了本次TS型线状对流不同演变阶段LMI闪电观测特征示意图，为LMI闪电产品在对流天气监测预警中的应用提供一定参考。     

沈阳春玉米不同生育阶段需水量及缺水量变化特征

基于1960—2016年沈阳5个气象观测站玉米发育期资料及气象观测资料,计算春玉米不同生育阶段需水量、有效降水量,进而计算水分盈亏指数并分析其变化特征。结果表明:沈阳市春玉米除播种—出苗、出苗—七叶及拔节—抽雄期有效降水量呈增加趋势,其他发育阶段及全生育期呈显著减少趋势;全生育期及各生育阶段需水量均呈下降趋势;全生育期缺水量总体以下降为主,其中拔节—抽雄期处于强下降趋势,播种—出苗和出苗—七叶期呈弱下降趋势。沈阳北部有效降水量偏少、需水量偏高,是缺水量高值区;拔节—抽雄期缺水量最大。