1961—2015年新疆天山日照时数时空变化特征及其影响因素分析

采用新疆天山地区55个气象站1961—2015年逐月气象数据,用Mann Kendall突变检验、基于ArcGIS的混合插值及偏相关分析对天山日照时数年、季节特征及影响因素进行分析。结果表明：①天山日照时数年及季节均呈减少趋势,天山各区域变化差异显著,山区及天山北坡变化趋势明显于南坡。②天山北坡、天山南坡及天山山区年日照时数突变时间为1985年、1980年和1988年,云量和降水是导致突变发生的主导因素。③新疆天山年日照时数由西向东逐渐增加,平原多、山区少,春季呈“东北部多、西南部少”,夏季为 “东北部多、西南部少”,平原盆地高于山区,秋季呈现“北少南多,东多西少”,冬季由南向北逐渐减少。④云量、降水是导致天山地区日照减少的主要因素,少云区日照时数较多,多云区日照时数较少,天山云量减幅或增幅区域,日照时数突变量变化明显。     

中国天山积雪对气候变化响应的多通径分析

基于天山山区1961-2013年60个气象站点实测气温、降水、相对湿度、日照时数和积雪深度等气候资料,结合时间序列分析、空间分析以及通径分析等方法,全面精确地获取了天山山区气候变化特征以及气候变化对积雪的通径影响。结果表明：天山山区气候变化显著,主要表现为整体增暖、局部变湿与黯化;气候变暖导致天山山区固态降水（降雪）保证率明显降低,尤其是低海拔区域。各气象要素对积雪不仅存在直接的单因素影响而且各气象要素之间还存在间接的相互交叉、相互联结的多因素影响。单因素影响通径分别为气温、降水和日照时数对积雪深度的3条直接影响通径;多因素影响通径分别为气温、降水和日照时数通过相互之间的内在关系对积雪深度产生的6条间接影响通径。最终结果表明气温是积雪变化的主要影响因素,其影响效应远远大于降水和日照时数的影响。     

基于MODIS的天山山区草地类型植被指数变化特征及其与气候因子的关系

本研究建立基于MODIS的天山山区草地类型植被指数并分析其与气候因子的关系,研究发现：天山山区NDVI分布北部大,南部小;西部大,东部小。降水是影响天山山区NDVI的主要因子。天山山区在温度上升0.1℃,面雨量增加10%的情况下,NDVI增加2.5%。2000~2009年天山山区NDVI年平均值为0.35,温度呈上升趋势,降水呈减少趋势,对植被的生长不利,NDVI呈现出减小趋势,但减小不明显。天山山区NDVI最大值的年份,降水并不是最多的,说明植被的长势需要水分和热量匹配。1961~2009年天山山区的气候变化有利于草地NDVI的增加     

青藏高原唐古拉山南北坡夏季风降水特征的对比分析

根据GAME-Tibet加强观测期间 (1998年5~9月) 所得到的位于青藏高原唐古拉山北坡的D105站和南坡的WADD站夏季风降水资料, 对唐古拉山南北坡夏季风降水特征进行了初步的对比分析.结果表明两地夏季风降水频率较高.在1998年6月25日~9月19日, WADD站的降水量比D105站的降水量多48.8%, 而发生的降水次数在WADD站比D105站多10次, 两者的累积降水次数基本上差不多.同时, WADD站平均降水强度高于D105站.这两地的夏季风降水存在明显的活跃期和中断期, 7月中旬夏季风降水都不活跃.大多数情况下, 这两地的日降水量的变化有较为一致的趋势, 表明两地降水可能受同一降水过程的控制.9月初以后, 夏季风降水已明显减弱.     

1966—2015年天山南北坡空气湿度差异及其影响因素

利用天山地区近50年(1966—2015年)逐日气象资料,采用Mann-Kendall趋势检验法研究了天山南北坡相对湿度(RH)的时空变化特征,分析了天山南北坡RH对平均气温、降水量、平均风速、参考蒸散量、日照时数的敏感性,并探讨了引起RH变化的主导因素。结果表明：(1)整个天山地区RH变化有略微上升的趋势但不显著,北坡RH总体呈下降趋势,南坡RH总体呈上升趋势。(2) RH空间分布呈自北向南递减趋势,南北坡全年及春季以下降趋势为主,而夏、秋、冬三季均以上升趋势为主,且南坡变化趋势的显著性高于北坡。(3) RH对风速、气温、日照时数及参考蒸散量均为负敏感,对降水量为正敏感。北坡RH对各气象因子的敏感程度依次为日照时数>参考蒸散量>风速>气温>降水量,南坡敏感程度依次为日照时数>风速>参考蒸散量>气温>降水量。空间分布上,仅降水量敏感系数高值区位于北坡伊犁河谷,其余要素敏感系数高值区均位于南坡。(4)参考蒸散量是影响天山地区RH变化的主导因子,整个天山地区参考蒸散发贡献率较高,日照时数贡献率高值区集中于北坡伊犁河谷,风速、降水量、气温贡献率高值区均集中于南坡克孜勒苏地区。     

中天山北坡云与降水的气候特征

使用1980年以前中天山北坡的地面气候资料及个别水文站的气候资料，通过对这一地区特殊气候条件下的云与降水的气候特征进行分析研究，评估这一地区的人工增雨潜力和可行性?分析研究表明：地形的作用对中天山北坡的云和降水分布有重要影响，在暖季地形对降水的影响是非常突出的，而在冷季地形影响并不甚明显；暖季在山区有极丰富的地形云资源和优越的降水条件；盛夏的山区是实施人工增雨首选的季节和地带。     

WRF模式对青藏高原南坡夏季降水的模拟分析

利用中尺度数值模式WRF研究积云对流参数化方案、网格嵌套技术和模式分辨率对陡峭的青藏高原南坡夏季降水模拟的影响。对2006年7月青藏高原南坡地区降水的模拟分析表明:降水对积云对流参数化方案的选择很敏感,不同方案模拟的结果差异显著,采用Grell-Devenyi质量通量方案时的模拟效果优于其他方案。在此基础上,通过5种试验方案比较发现,使用积云对流参数化方案、提高模式分辨率和应用网格嵌套技术能改善降水强度和空间分布的模拟,组合使用时模拟的降水与观测资料更接近。它们均能改进风场,使得水汽的输送和辐合过程的模拟更加准确;还能影响大气的垂直加热状态,导致不同的对流发生,使垂直速度的分布趋于合理。未使用积云对流参数化方案时,大气湿度偏小,而模式分辨率和网格嵌套技术对大气湿度的影响不大。      

天山山区有利人工增雨的综合条件分析

利用天山山区2001～2002年6～7月31次较强降水天气过程的实况资料和20个降水日的28例云系的711数字化雷达资料，对天山山区夏季有利于人工增雨的气象条件、雷达回波资料及探空资料，分析了影响天山山区降水的几种主要天气系统、各种系统下降水回波源地、性质、变化、移向移速等活动规律，归纳出相关雷达回波参数和判据，为今后山区高炮一火箭人工增雨作业提供了一些科学依据。     

凝结潜热加热对台风降水分布的影响

本文计算7504号台风大尺度稳定性降水和积云对流降水所产生的凝结潜热加热作用,讨论它们对登陆台风降水强度和分布的影响。发现凝结潜热加热对台风的结构和降水起很重要的作用,是影响台风降水的最重要的物理过程,由此引起的垂直运动基本上决定了整个垂直运动场的分布,与实际降水分布配合甚好。其中,大尺度稳定性降水决定了台风降水的范围与分布,但在台风暴雨区,降水强度不够,这些地区,由于存在明显的辐合上升运动,对流活动活跃,对流性降水加热显著,对该区降水起了补充和加强作用。     

基于BCC-CSM2-MR模式的疏勒河流域未来气温降水变化趋势分析

疏勒河是河西走廊三大内陆河之一,该区生态环境和水资源易受气候变化影响,对该区未来气温降水变化趋势进行分析研究,有助于厘清疏勒河流域未来气候变化状况,为气候变化风险评估提供参考.本文基于1961-2014年气温降水数据及中等分辨率气候模式BCC-CSM2-MR输出数据(1961-2100年),采用MBC(Multivar...     

“鱼尾”状地形热力效应对天山降水系统及水资源的影响

利用卫星遥感资料、逐月2.5°×2.5°和1°×1°NCEP/NCAR再分析资料、逐月1°×1°CRU降水资料,以青藏高原与天山山脉相连区域的热源为切入点,重点探讨高原与天山山脉相连区域的热源、天山区域大气水份循环和云水资源的相关特征,计算了整层水汽、水汽输送、水汽相关矢及视热源等动力、热力诊断物理量,分析了天山区域夏半年降水的时空分布和变化特征。结果表明,天山区域降水和整层水汽集中区位于天山西部;天山区域强垂直运动能够描述出地形效应引起的气流爬升特征。分析天山地区的大气视热源与水汽汇的垂直结构揭示了天山西部充沛云水资源和高原与天山山脉相连的类似"鱼尾"区域的视热源存在显著相关。利用对"鱼尾"地形的整层视热源与整层水汽输送通道的相关矢分析,追踪影响夏半年天山地区丰富云水资源的远距离海洋水汽源,结果发现,夏半年天山地区的水汽源主要来自南部的大西洋、孟加拉湾、阿拉伯海和北部的北冰洋。天山地区水汽、降水和"鱼尾"地形热源具有12年的显著周期,在该周期上,20世纪50年代至末期,"鱼尾"地形热源的周期变化比天山地区的整层水汽的周期变化提前3~4年,而在50-80年代天山地区的整层水汽比降水提前3~4年,之后至末期提前1~2年。天山区域云水资源的年际变化特征一定程度上反映了该区域大气水份循环结构对"鱼尾"地形热源的响应机制。     

区域中尺度模式对西南地区一次强降水过程的预报分析

为了认识区域数值模式对西南地区降水预报能力,探索降水预报误差原因,本文应用MICAP资料,NCEP再分析资料,FY-2E辐射亮温资料,自动站资料,西南涡加密观测资料等,针对2012年7月2～5日西南地区一次强降水过程,分析了西南区域中心运行的WRF模式和GRAPES中尺度模式的预报能力,得到：（1）两模式不同程度反映了本次强降水过程.相对而言,WRF模式的预报略好于GRAPES,得益于WRF模式对对流层中低层温度、水汽、流场等演变的较好反映.（2）两模式预报对流层中低层温度偏差总体呈现正偏差,GRAPES模式呈现较大的温度偏差,正偏差特征更显著.两模式不同程度出现空报降水,特别是在高原东南坡.GRAPES模式空报雨区特征更明显.（3）两模式预报近地层湿度较实况大,都预报高原南坡,特别是高原东南坡风场辐合、水汽场辐合偏强,可能是造成虚假降水的主要原因.（4）较实况,WRF模式预报对流层高层的高压和对流层中低层的低压系统偏强,GRAPES模式预报西南低空急流偏强（可能是引起温度正偏差的原因）,两个模式预报的对流层正涡度较深厚,辐合上升运动强,这些可能是造成降水预报偏差的原因.     

基于树轮的天山北坡三屯河流域过去146a降水变化

通过对新疆天山北坡三屯河流域2个采点的云杉树轮宽度标准化年表与小渠子和大西沟气象站月降水相关普查分析发现,区域森林中下部林缘年表与小渠子气象站上年7月至当年6月的降水呈显著正相关,其相关系数为0.694（p〈0.000 1）,且具有明确的树木生理学意义。利用区域森林中下部林缘年表序列可较好地重建小渠子气象站146 a来上年7月至当年6月降水量。对天山北坡三屯河流域过去146 a降水变化特征分析表明：天山北坡三屯河流域降水大体经历了6个偏干阶段和6个偏湿阶段,具有2、4、7、14、26 a的变化准周期,1942年和1945年分别是三屯河流域甚至天山山区较大范围内过去146 a的降水最大年份和最小年份,降水的长期变化与天山山区变化趋势有很大的相似性。     

奇台县“虎年”干旱及其预报

奇台县是北疆著名的商品粮产区,自古以来就有“金奇台”之称.1907年浙江湖州知府方希孟在伊犁戌所获释东归后写下的《西征续录》中,就有奇台“土地肥饶,农业最盛”的记载.在当时和以后的几十年间,农业耕种土地以上、中戈壁和前山旱地为主.水源依靠自然降水;初春,积雪融化播种.4-8月作物生长期,天山北坡大量雪水融化浇灌农田,并得到同期自然降雨的补充.每当降水偏多年份,天山北坡积雪增多,给     

昌吉州大降水分析

昌吉州位于天山北麓、准噶尔盆地南部和东南部,是自治区粮食产地之一.大降水,特别是区域性的大降水对农、牧业生产、经济建设和人民生活都有很大影响.例如:1984年6月21-23日,昌吉州东部出现了一场暴雨,木垒、奇台降水量27-50毫米,天池22日降雨120毫米.由暴雨形成的洪水冲毁渠道、农田、道路,造成巨大损失.但这场大范围的降水也使农作物得到了     

夏季东天山中段一次强对流天气过程的数值模拟

利用常规气象观测资料、区域自动站观测资料和FY-2D卫星逐时TBB资料,采用WRF中尺度数值模式,对2011年夏季发生在东天山中段一次强对流天气过程进行数值模拟和诊断分析,研究了天山特殊地形对降水过程的动力结构、水汽输送和云降水微物理机制的影响。结果表明,西风气流东移时受东天山的阻挡,气流从东天山南北两侧绕流,北侧急流经博尔塔拉谷地越过北天山西段后,急流右侧气流反气旋转向形成北支气流;南侧急流遇吐鲁番地区反气旋系统阻挡而转向北进形成南支气流。两支气流受地形动力抬升在东天山中段北坡汇合,为此区域局地强对流降水的形成和发展提供动力条件,北支气流为主要的水汽供应源。高空西南气流引导的冰相云系与低层局地对流云在东天山中段北坡结合,分别持续提供冰晶和云水,促使云微物理过程发展旺盛,致使局地暴雨过程产生。     

乌鲁木齐市地理地形因素对降水空间分布的影响

提供了一个描述乌鲁木齐市年、季降水空间分布的估算模型.利用中国气象局整编的气象站点信息资料和位于研究区域的3个站点(乌鲁木齐、达坂城、蔡家湖)从建站到2000年的多年降水资料,采用多元逐步回归方法,分析和估算了3个地理、地形影响因子(即经度、纬度、海拔高度)对乌鲁木齐市降水空间分布的影响,并对回归方程和影响因子进行了显著性检验,得出了一些定性、定量的结果.本文模型估算的降水能够较好地再现该区的实际降水分布,具有一定的适用价值.     

天山北麓植被指数变化特征及其与气温和降水的关系

利用1982-2005年的归一化植被指数(NDVI)和气象资料,研究了天山北麓各地区不同植被类型ND-VI的年际变化特征及其对气候因子的响应.结果表明:1)近24 a来天山北麓各地区植被指数在波动中有所增长.2)不同植被类型对气候因子的响应不同,但各类型植被NDVI都与气温和降水存在着明显的正相关关系.3)平原区植被指数增幅大于山区植被指数增幅,说明植被生长不仅受自然因素影响,也受人为因素影响.     

乌鲁木齐区域数值预报业务系统降水预报检验与评估分析

基于乌鲁木齐区域数值预报业务系统,运用Ts和Bias评分方法,对2012年9月1日—2015年8月31日逐日2个起报时次的逐6 h累积降水量的年与季节预报性能进行检验,并从空间上分析了2015年全疆站点逐6 h累积降水量在4个预报时段的评分特征。结果表明:(1)2个起报时次的降水评分相差较小,00 UTC起报略优于12 UTC起报,2015年系统改进了白天大量级降水的空报现象。(2)系统对晴雨预报较为准确,Bias接近1,空报、漏报率很小;随着降水阈值的升高,Ts评分减小,Bias变幅增大,空、漏报率也随之增加。系统对强降水过程以漏报为主。(3)系统的降水预报能力存在季节差异,夏季Ts评分最高,秋季次之,冬季最小;随时间模式对四季降水预报能力均有提高,降低了冬季大量级降水的漏报率和夏季大量级降水的空报率。(4)在新疆地区,08—14 BT(Beijing Time)、14—20 BT、20—次日02 BT空报站点数多于漏报,14—20 BT空报率最高;在02—08 BT整体呈漏报。(5)各站点整体来看,白天Ts评分高于夜间,山区及邻近地区评分高于平原地区;西天山评分略优于东天山,夜间晴雨预报有天山北坡漏报、南坡空报的趋势。     

基于多雷达观测和数值模拟的中天山北坡夏季降水过程研究

基于微雨雷达、Ka波段云雷达、C波段天气雷达和微波辐射计等仪器的观测资料对2019年7月27日中天山地区一次局地对流云降水过程的精细结构及演变过程进行分析,并结合WRF高分辨率数值模式模拟结果研究了热力不稳定结构及风切变层对云发展的影响。结果表明：此次降水过程中天山北坡区域受到地形热力强迫,形成爬坡气流,并与翻越天山山脉的偏南气流在局部形成对流;雷达观测发现,由于天山山区受到高空西风的控制,局地产生的对流云团不足以突破中天山北坡上空的风速较大的西南气流或偏西气流,低层的偏北气流被高层气流夹带而转向形成风切变层。降水发生后,低层对流云团被限制在风切变层以下,云顶平整且高度较低,风切变层对对流云团存在明显的抑制作用。通过分析模拟结果,此次降水过程中风切变层对中天山北坡降水云的发展及热力不稳定变化影响十分重要,高层西南风对相当位温的平流输送使得风切变层上空更倾向于热力不稳定,同时使其下方更倾向于热力稳定从而抑制低层对流而促进高层对流的发展。当低层对流云团强度不足以突破其上空因垂直风切变导致的稳定层结,对流便会被局限于垂直风切变层以下,使得降水强度减弱。