祁连山夏季地形云综合探测试验

2006年和2007年夏季在祁连山冷龙岭西段开展了地形云云量、云状、大气水汽、风场、雨滴谱和雨强等的综合探测试验,以分析祁连山地形云的特征。结果表明：①祁连山区夏季云量丰富,平均云量在6成以上。西南气流天气背景下总云量多达8成;②祁连山夏季无降水日大气水汽非常少,700 hPa以上层大气相对湿度大多在20%以下;③西南气流背景下祁连山南北侧山谷风的共同作用,气流昼间向山顶辐合,夜间向山谷辐散,当水汽条件充足时,极易抬升形成可以产生降水的地形云;④祁连山降水主要由小于1 mm的雨滴组成。     

祁连山及周边地区降水与地形的关系

利用祁连山区及其周围(90°～104°E,32°～42°N)1960—2004年55个气象站点白天08:00—20:00时、夜间20:00—08:00时和全天20:00—20:00时逐日降水资料,分析了不同降水强度的时空分布特征及其与海拔的关系,得出了不同降雨强度以及不同季节最大降水总量出现的海拔.小雨日数与海拔较为密切,呈线性增长;中雨以上与坡向、地理位置有关,在海拔4850m附近降雨日数最多为143d.降雨日数和总量在海拔3700m左右达最大峰值,而在海拔2700m附近为次大峰值.进一步利用干湿年资料诊断分析出祁连山区最大降水高度的出现除了受地面海拔的影响外,很可能与高低空两个最大相对湿度中心及相应较强的冷空气活动中心出现高度关系密切.     

毫米波测云雷达的特点及其研究现状与展望

云在大气的能量分配、辐射传输,尤其是水循环系统中有不可忽视的作用。云探测对云物理、人工影响天气、气候变化和航空航天等领域有重要意义,是大气科学研究的热点之一。尽管目前已经发展了很多种遥感设备对云进行观测(如激光雷达、卫星、云幂仪等),但这些设备无法得到高时空分辨率的云水平和垂直结构,而毫米波雷达是云三维精细结构探测的重要工具。由于毫米波雷达具有更接近小粒子尺度的短波长,因此更适合用来探测弱云,同时毫米波雷达也存在衰减严重的缺点。介绍了毫米波雷达的特点以及其探测小粒子的优势;对比分析了其与新一代多普勒天气雷达、晴空风廓线雷达的差异,得出：毫米波雷达具有高时空分辨率,能够更精确地反映云的垂直和水平结构,比普通天气雷达更适合监测云的变化。概括了国内外毫米波测云雷达的发展现状以及在云物理研究方面的情况,并展望了国内毫米波雷达未来研究的方向。     

黑河流域降水的研究进展与展望

归纳总结了黑河流域降水方面已有的研究成果,主要集中在流域降水的时空变化规律及降水的影响因子分析两个方面.在降水变化研究方面,对整个流域降水的时空变化特征与上游祁连山区降水的变化特征分析已有不少工作;在降水影响因子研究方面,对上游祁连山区地形与降水的关系研究在逐步开展;水分条件,气候变化、人类活动与流域降水的关系研究也取得了一些进展.这些研究使我们对流域的气候特征、降水分布情况及降水的地形影响等方面有了一定的了解.为更全面、深入地研究黑河流域降水机理奠定了基础,但仍需在以下两个方面展开深入细致地研究:1)与大尺度环流系统变化有关的水汽来源及输送对黑河流域降水的影响;2)与地形有关的局地因子对黑河流域降水的影响.     

祁连山区能量场特征与降水分布的关系分析

采用祁连山地形云野外观测的资料,分西南气流移动、西南气流阻塞、西北和平直西风气流型,用三维插值方法分型计算湿静力总温度Tσ场和总降水场,分析了不同的大尺度流型下冷龙岭西段降水分布与能量场特征的关系.对比山脉南北坡与山外同高度Tσ的日变化,发现山坡Tσ全天高于山外,山脉呈高能岛其外围有能量锋,不同流型下南北坡能量锋强度和...     

祁连山区云光学特征的遥感反演与云水资源的分布特征分析

利用Terra和Aqua卫星上载的MODIS探测器接收资料和祁连山区及周边气象台站6 h降水量资料,应用6S辐射传输模式和Mie模式,针对2002—2005年以来的18次大范围云覆盖的祁连山区,反演了云的光学厚度、云粒子有效半径以及云液态含水量等参数,结合地理信息系统分析了其随海拔高度变化的分布特征及其与地面降雨量的关系.结果表明:祁连山区云的光学厚度、云粒子有效半径以及云液态含水量分布受地形影响具有显著的地域差异,最大值分布在海拔4 300 m以下的山区,是云水资源丰富区和易降水区;云宏观特征参数与地面6 h降水量成正相关关系,产生降水概率较大的云光学厚度在8~20之间,云粒子有效半径在6~12μm之间,云液态含水量在0.04 g·m^-3就能产生降水.祁连山区云液态含水量可高达0.15 g·m^-3,表明山区云水资源具有很大的开发潜力.     

祁连山西段冰川区与非冰川区气温梯度年内变化特征

为研究冰川区与非冰川区不同下垫面对气温梯度的影响。本文利用祁连山老虎沟流域4 180 m, 4 550 m和5 040 m处的三个气象站及肃南、肃北、托勒、玉门、酒泉、瓜州、敦煌等七个国家气象站2011-2013年的日平均气温资料,分析了祁连山西段冰川区与非冰川区年内气温梯度特征,并结合相应时段的降水资料以及其他气象因素对其变化特征做了分析。结果表明：（1）在非冰川区,气温梯度随海拔上升而增大,且有明显的月际波动特征,年内梯度呈现先减后增的趋势,夏季最大,冬季最小,年气温梯度为0.50℃·（100m）^-1;（2）在冰川区,气温梯度呈现先增后减的趋势,夏季最小,冬季最大,年气温梯度为0.61℃·（100m）^-1,日内变化特征为白天气温梯度变化幅度大但值较小,夜间变化幅度小,稳定在0.83℃·（100m）^-1左右,日内平均气温梯度为0.49℃·（100m）^-1;（3）冰川区与非冰川区年内温度梯度与降水梯度呈相反的变化趋势,表明降水对气温梯度变化有一定的影响。（4）由于非冰川区与冰川区下垫面不同,气温梯度呈相反的年内变化趋势,在由非冰川区气温推算冰面气温时必须考虑温跃值影响,老虎沟12号冰川年平均温跃值为1.30℃。     

祁连山北坡稳定同位素生态水文学研究的初步进展与成果应用

2012年以来祁连山北坡稳定同位素生态水文学研究的初步进展包括:(1)云下蒸发和水汽再循环是降水稳定同位素演化的重要因子;(2)各水体稳定同位素年内变化指示了地表水和地下水的不同转化模态;(3)海拔2000 m以上山区水汽再循环贡献了约24%的降水;(4)冰雪冻土带贡献了出山径流的80%左右。上述结果为祁连山国家公园范围区划和生态保护提供了科技支撑。     

祁连山摆浪河全新世冰量变化初探

采用祁连山老虎沟12号冰川2009年RTK测量生成的数字高程模型(DEM), 建立现代冰川表面横截面拟合的二次方程, 结合差分GPS测量的冰碛垄形态, 运用于祁连山摆浪河上游14号冰川和16号冰川全新世以来冰量变化的估算. 结果表明: 新冰期以来冰储量减少0.38 km³, 小冰期以来14号冰川和16号冰川的冰储量分别减少0.016 km³和0.047 km³; 根据祁连山全新世各个时期最大冰川范围的时间, 估计了全新世以来14号和16号冰川冰储量的减少速率, 新冰期以来为12.2×10^-5~15.0×10^-5 km³·a^-1, 小冰期以来分别为4.0×10^-5~5.3×10^-5 km³·a^-1, 11.75×10^-5~15.7×10^-5 km³·a^-1.     

祁连山云和空中水汽资源的季节分布与演变

祁连山云和空中水汽资源具有明显的季节变化特征：总云量春季最多,夏季次之,低云量夏季最多,春季次之。近45年中的春季和夏季,总云量在减少,低云量在增加,对应降水也在增加;秋季三者都为减少趋势;冬季总云量和降水在增加,但低云却呈减少趋势。相关分析表明,总云和降水在夏季、秋季呈显著正相关,低云和降水在春季、夏季及秋季呈正相关;值得注意的是冬季低云和降水在祁连山的中东段呈负相关,但通不过信度检验。空中水汽主要沿两条路径输送到祁连山,平均状况下祁连山存在较强的水汽辐合,且东段辐合（-0.1～-0.05 kg/(m2·s）)强于中西段（-0.05～0 kg/(m2·s））。地中海、黑海、里海、咸海、阿拉伯海和孟加拉湾是祁连山的水汽输送源地,但各个季节又有所不同。祁连山区域的水汽收支表明,春季净水汽通量在1979年以后一直为正且呈增加趋势,夏季整个区域基本上是个“水汽汇”,秋季和冬季则一直为负。分析认为祁连山春、夏两季空中云水资源具有较好的开发潜力。     

祁连山区1997-2004年积雪面积和雪线高度变化分析

利用1997-2004年5～8月的NOAA-AVHRR和EOS-MODIS卫星资料、周遍气象台站气象数据、人工增雨雪等相关资料,对河西内陆河流域上游的祁连山区积雪、冰川的光谱特征进行了判识,并分析了积雪面积和雪线高度变化.结果表明:6～8月祁连山西、中、东部的积雪面积都呈下降趋势,5月积雪面积有所升高;雪线高度处的气温在5月为降低趋势,6月和8月略有升高,7月升高最快;5～8月随时间的变化,祁连山区累计降水量都呈现出不同程度的增加;祁连山西、中部积雪面积和雪线高度随降水和气温的变化有明显的响应,并且中部较西部明显.人工增雪作业对祁连山雪消融具有缓冲作用.     

祁连山中段北坡最大降水高度带观测与研究

2006年6月至2008年9月,在祁连山中段北坡黑河流域上游进行了降水空间变化的统观测.结果表明:在黑河上游流域中山区,夏季降水量从东向西呈减少趋势,递减率约为80 mm·(100 km)-1;最大降水高度带位于海拔4 500～4 700 m左右,年降水量为485 mm.该高度带与本区最大相对湿度高度层(海拔4 600 m左右)以及夏季气温零温层高度(海拔4 680 m左右)相一致.研究区域2008年夏季的凝结高度大致位于海拔4 900 m左右,个别降水日的凝结高度可降至海拔4 460 m左右.在最大降水高度带以下的高山和中低山区,年降水量随海拔升高的递增率为17.2 mm·(100 m)-1,夏季降水量的递增率为11.5 mm·(100m)-1.     

祁连山东段剥蚀面与青藏高原隆升

祁连山北麓广泛分布着一级剥蚀面, 它是山地阶段性隆升的产物. 通过对剥蚀面之上砾石层中细砂物质的ESR测年以及黄土地层的古地磁测定, 认为祁连山东段的剥蚀面最终解体于1.4 Ma BP. 这与邻近区域陇西盆地的剥蚀面解体时代(1.8 Ma BP)有所差异, 这或许是第四纪期间青藏高原阶段性隆升在区域间存在着差异特征的重要表现.