河套干旱地区夏季边界层结构特征观测分析

利用2013年夏季7月爱尔达K/LLX802J型机动式边界层风廓线雷达获取的三维风场资料和银川站高空气象探测资料,对河套干旱地区夏季边界层日变化特征进行了分析.结果表明:爱尔达K/LLX802J型机动式风廓线雷达能较好的反映并分辨出夏季河套干旱地区边界层内大气湍流和风场的演变过程.夏季7月河套干旱地区边界层高度白天平均为2127.2 m,夜间平均为1760.7 m,白天边界层高度比夜间平均高366.5 m.河套干旱区夏季地表非绝热加热对边界层的影响主要集中在800 m以下,800~2000 m高度边界层则主要受昼夜交替和大尺度天气系统的影响.夏季7月河套干旱地区边界层风速在300 m以下随高度增加而增大,离地500 m以下边界层易在北京时间07:00-11:00和18:00-21:00时段发生风速切变;300 m以下边界层白天盛行西南偏南风、夜间盛行南风,300~2000 m高度边界层白天和夜间均盛行东南风;离地300 m以下边界层易在夜间21:00-23:00时出现风向切变.夏季7月白天河套干旱地区边界层大气垂直速度在300 m高度以下随高度增加而增大,由0.3 m·s^-1增大到0.6 m·s^-1,夜间边界层大气垂直速度在200 m高度以下随高度增大而增大;300 m高度以上边界层大气垂直速度无论昼夜随高度变化均较小.     

藏北高原夏季边界层加热(冷却)特征初探

利用GAME-Tibet1998年加强观测期安多探空观测资料与CAMP-Tibet2004年加强观测期那曲探空资料, 分析了藏北高原夏季大气边界层加热(冷却)特征. 结果表明: 夏季, 藏北高原大气边界层的大气加热(冷却)率的逐日变化特征明显, 晴天时较大, 多云和降雨时较小. 白天大气加热率和夜晚大气冷却率的平均值都基本相当, 印证了大气能量守恒.     

极端干旱荒漠区典型晴天大气热力边界层结构分析

利用极端干旱区敦煌野外观测试验资料,分析了极端干旱荒漠区夏季典型晴天位温、风速、比湿等主要物理要素的垂直结构特征及其地表热力和近地层大气运动特征的日变化规律。发现在极端干旱地区夏季晴天大气热力边界层结构十分独特。在夜间,贴地逆温层最低在900 m以上,最厚可以达到1 750 m,逆温层上面的残余层一般能达到4 000 m左右的高度。在白天,位温超绝热递减层高达1 000 m,超绝热递减层上面的混合层最高达3 700 m,混合层顶上还有大约450 m甚至更厚的夹卷层。当白天对流层发展达到残余层以后,混合层的发展明显加快。风速和比湿垂直廓线特征很好地印证了大气热力边界层独特的结构特征,地表热力和近地层大气运动特征也为这种独特的大气热力边界层结构提供了较好的物理支持。     

天山乌鲁木齐河源1号冰川近雪面气象要素观测分析

利用中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所于2009年1月20日至12月31日在天山乌鲁木齐河源1号冰川冰雪表面实施大气科学观测实验观测取得的资料和同期大西沟气象站资料, 分析了1号冰川四季大气温度、风速、风向以及总辐射的变化特征, 对比、探讨了冰川尺度上冰雪表面与周边山地的辐射和地-气热量传输特性, 在此基础上揭示了二者气温、风速、大气湿度变化的差异及其成因. 研究表明: 1)由于冰川冰雪对太阳辐射的反射率高, 冰雪表面得到的净辐射和热量少, 使得冰川四季大气温度比大西沟站平均偏低2.9 ℃; 2)冰川与周边山地下垫面的不同, 引起太阳净辐射-温度场-气压场-风场的连锁变化, 造成冰川轴向风以下行偏南气流为主导, 法向风盛行偏东气流; 冰川夜间风速大于大西沟, 白天却小于大西沟风速; 3)冰川和大西沟大气含水量较高, 相对湿度在40%～80%之间变化, 因大西沟地表蒸发大, 其相对湿度略高于冰川.     

藏北高原夏季典型天气大气边界层特征分析

利用加密探空资料,分析了藏北高原那曲和安多地区夏季典型晴天与阴天边界层风速、位温与比湿时空分布及变化特征.结果发现:在夏季8月,上述地区东西分量风速(切变)晴天均比阴天小,安多地区盛行偏西风,那曲地区盛行偏东风;南北分量风速(切变)晴天比阴天大.边界层晴天和阴天白天(晚上)的对流(稳定)边界层特征明显,阴天稳定边界层的厚度和对流边界层的高度较晴天时的都低;比湿夜间比白天大,阴天比晴天大.在安多地区和那曲地区都出现了逆湿现象,强逆湿主要出现在午夜或正午.     

1979—2100年青藏高原夏季大气0 ℃层高度变化分析

大气0 ℃层高度是决定青藏高原冰冻圈消融状态的重要指标。基于ERA5再分析资料,分析了1979—2019年青藏高原夏季大气0 ℃层高度时空变化,发现青藏高原夏季大气0 ℃层高度介于4 423~5 972 m之间,以高原中南部（30°~32° N,83.5°~88.5° E）为高值中心,呈纬向分带状向四周逐渐降低。过去41 a青藏高原夏季大气0 ℃层高度总体呈持续上升趋势,高原北部上升趋势大于南部,祁连山地区上升趋势最为明显,为60 m?（10a）^-1,而在高原西南部略呈下降趋势。平均而言,青藏高原夏季地面温度每升高1 ℃,大气0 ℃层高度升高122 m。利用CMIP6模式数据,预估在SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5四种社会共享路径情景下,2020—2100年期间青藏高原夏季大气0 ℃层高度都呈现升高趋势,但不同情景下升高趋势在空间上差别较大。相对于1979—2014年参考时段,在四种情景下,到2081—2100年青藏高原夏季平均大气0 ℃层高度将分别升高265 m、394 m、576 m 和729 m;相对应的是到2081—2100年,在高原上处于夏季大气0 ℃层高度以下的冰川面积分别为第二次冰川编目数据的79%、86%、94%和98%。仅从夏季大气0 ℃层高度变化角度看,在SSP5-8.5情景下,到本世纪末期,预估除帕米尔高原和昆仑山西北部地区外,青藏高原其他地区的冰川在夏季将不存在积累区。     

基于RS与GIS的冰川变化研究--青藏高原北侧新青峰与马兰冰帽变化的再评估

应用遥感(RS)与地理信息系统(GIS)技术, 分析了位于青藏高原东北部, 可可西里地区、昆仑山脉中段的新青峰和马兰冰帽近30 a来的冰川变化.1971-2000年间新青峰冰帽总面积呈减小变化, 马兰冰帽面积有所增加;结合以往研究结果, 发现新青峰冰帽面积变化在1979年前后为突变点, 1979年前冰帽总体面积扩大, 之后面积迅速减小, 期间经历了1989-1994年相对稳定的时期. 进一步分析新青峰冰帽东南侧新青峰冰川和西北侧西新青峰冰川长度变化过程, 发现新青峰冰帽面积变化在很大程度上取决于这两条冰川的变化. 研究时段内两条冰川末端进退变化有较大差异, 西新青峰冰川在1971-1976和1994年之后为退缩期, 1976-1994年间为前进, 而新青峰冰川则有所不同, 该冰川1971年以来一直处于退缩之中, 但不同时段退缩速率不同, 且1994年后有加速退缩的趋势. 根据马兰冰帽冰芯δ18 O记录所反映的夏季气温变化, 近50 a来研究区在1976年之前为相对高温期, 之后为相对低温期, 两冰川不同的长度变化趋势可能与两冰川对气候变化具有不同的动力响应特征有关.根据两条冰川冰面地形特征分析认为, 受地形条件制约, 两条冰川可能具有不同的冰川表面物质平衡梯度, 这也可能是两冰川具有不同的动力响应特征的影响要素之一.     

天山乌鲁木齐河源1号冰川对夏季0 ℃层高度变化的响应

采用1971-2000年乌鲁木齐河源1号冰川周围4个探空站逐日0 ℃层高度探测资料, 用距离倒数的加权平均得到1号冰川的夏季0 ℃层高度, 并与1号冰川观测资料进行对比, 定性与定量分析了30 a来夏季0 ℃层平均高度变化和冰川观测量的变化趋势及之间的关系. 结果表明: 1971-2000年的30 a里1号冰川夏季0 ℃层高度呈增高趋势, 1990年代呈陡升趋势, 与1号冰川的零平衡海拔高度、消融区面积、 纯物质消融量和融水径流深4个量具有很好的一致性, 为正相关;而与积累区面积、纯积累量、纯物质平衡总量、纯物质平衡值4个量反位相同步变化, 为负相关, 说明天山乌鲁木齐河源1号冰川对自由大气夏季0 ℃层高度具有非常好的响应. 随着全球变暖加剧, 天山山区对流层中下层均显著变暖, 夏季0 ℃层高度升高, 天山乌鲁木齐河源1号冰川消融加快. 1990年代夏季0 ℃层高度陡升, 进而1号冰川出现了最大的物质负平衡.     

祁连山老虎沟冰川积累区风速、风向变化特征研究

基于2008年11月-2009年10月祁连山老虎沟12号冰川积累区的风速、风向观测资料, 分析了年内季节和日变化特征. 结果表明: 全年日平均风速波动较大, 介于1～8.8 m·s^-1. 日均值以冬季最大, 春, 秋季次之, 夏季最小, 分别为5.1 m·s^-1, 3.4 m·s^-1, 3.7 m·s^-1, 2.6 m·s^-1, 表现出典型的"高山型"风速特征. 秋, 冬季节, 无论昼夜, 以偏南风为主, 风速始终保持在较为稳定的高值状态, 属于典型的冰川风; 春, 夏季节, 冰川风场依旧强劲, 而且伴有山谷风出现. 受山系-河谷地形及雪冰下垫面的共同作用, 春, 夏, 秋三季表现出一定的偏东风, 柴达木低压可能对此也有贡献.     

基于加密探空观测的成都市一次重霾污染过程中大气边界层气溶胶垂直结构分析

基于2017年1月4日至7日成都市一次重霾污染过程的系留汽艇探测的低层大气气象要素和大气颗粒物垂直探空加密观测资料,分析了大气边界层结构及气溶胶垂直分布。结果表明,此次重霾污染期间,大气边界层昼夜变化特征基本消失。稳定边界层结构出现25次,对流边界层结构仅出现3次,大气边界层结构趋于稳定,边界层高度普遍在700 m以下。霾污染发生、维持及消散阶段大气边界层气溶胶垂直结构具有明显差异。霾污染发生阶段,大气边界层气溶胶粗、细粒子主要集中在300m高度以下,近地面层大气气溶胶粒子累积触发霾污染事件;霾维持阶段,大气颗粒物粒子浓度数垂直方向趋于一致,大气边界层稳定结构中存在强的大气垂直混合作用;在霾消散阶段,较高处的气溶胶粒子浓度最先下降,且下降幅度最大,表明对流层自由大气作用对霾污染消散具有影响。大气边界层风速的增大加剧了大气传输扩散。温度与大气颗粒物浓度在近地层呈负相关关系,在100m高度以上呈正相关关系。大气边界层低层偏冷,高层偏暖的稳定大气热力层结减弱了大气污染物的垂直扩散。相对湿度的增加有利于气溶胶粒子的吸湿增长和液相化学反应,加剧了霾污染。