青藏高原东北侧短时强降水阈值确定及特征分析

基于临夏州2006—2018年4—9月自动气象站逐日小时降水量,在传统降水百分位法、Z指数法和平方根变换法3种方法中,确定了短时强降水阈值的最佳计算方法,在此基础上分析临夏州短时强降水的时空分布特征.平方根变换法确定的临夏州短时强降水阈值为14.6 mm·h-1.临夏州短时强降水空间分布表现为自中南部分别向西北和东南减...     

青藏高原东北侧强降水变化特征及其气候重现期计算

选取青藏高原东北侧临夏回族自治州的6个代表气象站点自建站以来的强降水（日降水量≥25．0mm）资料,对该地区强降水的时空分布及气候变化特征进行了分析;利用Pearson—Ⅲ概率分布方法对强降水异常气候重现期进行了计算。结果显示,自20世纪80年代以来,该区域强降水日数呈显著增多趋势;对2008年8月20日一次强降水过程进行的重现期计算显示,与人工估算结果相符。     

青藏高原东北侧地区暴雨特征分析

利用统计方法,对比分析青藏高原东北侧甘肃、陕西、宁夏和青海四省区1961—2008年的暴雨时空分布特征及地形影响。结果表明:本地区暴雨年频次变化存在3a和6a两个显著周期;暴雨的空间分布具有"三高两低"的特征,地理分布受地形影响明显,多暴雨区域均发生在迎风坡及河川喇叭口辐合地带;年度内的第一场较大范围的区域性暴雨较早出现时对该年度暴雨偏多有一定指示意义,即当年内首场暴雨落区偏北或偏西时,预示着该年度暴雨的落区会出现相对偏北或偏西分布;相关结论和规律能为人们趋利避害、防洪减灾提供一定借鉴。     

青藏高原东北侧干旱的数值试验

用谱方法（Ｔ４２）求解半球球面无辐散正压涡度方程,采用实际的干旱环流资料,分别在有地形和无地形的情况下,求出其对应的干旱环流型的强迫场,模拟了在强迫场的作用下干旱环流的形成、维持情况及在强迫场消失后干旱环流型的崩溃情况。结果表明：（１）强迫场在干旱环流型的形成、维持及崩溃过程中起重要作用;（２）青藏高原的存在使其东北侧干旱形成和崩溃均加快。     

青藏高原东北侧一次MCC环境流场特征分析

对１９９１年７月２８日青藏高原东北侧发生的一次中尺度对流复合体天气过程进行了环境和要素场分析，给出该类天气过程预报提示。     

青藏高原对其东北侧干旱形成的数值试验

应用再分析资料，指出高原边界层内存在北高南低偶极子型涡旋对的独特气候现象。根据当雄站1998年5月31日至6月4日感热通量的连续观测资料，确定了高原热力作用的时变特征，分别用不同的理想高原初始涡度场加定常热源强迫和时变热源强迫代入正压准地转涡度模式，研究了高原东北侧干旱的形成。认为有三种过程在起着重要作用，它们是：基流对上游反气旋涡旋的平流输送、南侧气旋涡旋的能量频散以及高原热力强迫引起的频散生成高值系统的增强。     

青藏高原东北侧夏季降水的气候特征分析

利用西北地区均匀分布的126个地面测站,采用REOF和模糊聚类方法对降水的空间特征进行研究发现,青藏高原东北侧是西北地区夏季降水最为敏感的自然区,主要雨季为7～8月,几乎占全年总降水的一半,该区域少雨年的概率大于多雨年,旱年和多雨年交替出现。6月降水在近40a里呈上升趋势,7月降水总体变化不大,8月呈下降趋势,从降水线性趋势来看,整个夏季降水无明显变化。另外,气温距平和降水距平百分率具有明显的反位相变化关系,近40a来气温呈缓慢升高趋势。     

台风活动对青藏高原东北侧干旱的影响

应用１９５９￣１９９６的青藏高原东北侧５８个站历年逐月降水量资料,历年（１９５０￣１９９６年）逐月西太平洋台风资料及５００ｈＰａ高度格点资料,分析了台风活动对高原东北侧干旱的影响。结果指出：少台风活动年与干旱环流流型及高原东北侧干旱之间,多台风活动年与多雨环流流型及高原东北侧多雨之间,均存在着对应关系。     

青藏高原东北侧一次MCC的环境流场及动力分析

利用卫星云图和高空风等各种天气学资料,对1991年7月28日青藏高原东北侧发生的一次中尺度对流复合体（MCC）和陕西关中的暴雨天气过程进行了大尺度环境场和物理量场的诊断分析,结果表明,东海台风北上,西太平洋副热带高压北上西伸是该MCC发生发展的重要大尺度条件;MCC是造成暴雨的直接影响系统;并给出了该类天气预报的参考指标。     

青藏高原东北侧一次突发性大暴雨环境场综合分析

利用常规天气图、卫星云图、物理量场、地面能量比和湿位涡对2004年6月29日下午发生在西安市的一次突发性大暴雨的环境场进行了综合分析,结果表明:东西两路冷空气的活动,使近地面能量在关中形成积聚,地面图上东路冷空气活动形成的能量比低值舌触发了突发性暴雨的产生。暴雨发生前青藏高原东侧对流层低层存在的弱西南气流使暴雨区形成高能和位势不稳定,12 h内边界层东南气流和南风气流的同时快速发展为突发性暴雨提供了充沛的水汽。300 hPa西南高空急流和850 hPa以下边界层南风气流、东南气流的耦合,以及和阶梯槽后西北气流的耦合产生的双次级环流为大暴雨提供了持续强劲的上升运动。湿正压场上,对流层低层中β尺度强对流不稳定核心区的生成,湿正压场和湿斜压场的耦合、配合sθep随高度的变化、暴雨区对流层低层形成有利于中尺度气旋快速且显著发展的条件,也是突发性暴雨在短时间内获得强上升运动的一个重要原因;突发性暴雨在卫星云图上表现为西风带中低层云系和副热带云系相互作用,在交汇点附近快速生成中β尺度强对流云团。     

青藏高原及其周边地区降水的水汽来源变化研究进展

近几十年来,随着全球气候变暖,青藏高原降水整体呈现增加趋势,气候暖湿化趋势明显;与此同时,位于青藏高原东南缘的中国西南地区整体上呈现暖干化趋势,干旱事件频发。探讨青藏高原及其周边地区降水的水汽来源变化、揭示降水趋势性变化的原因已经成为当前研究热点。本文评述了近年来青藏高原降水的水汽来源研究,重点关注青藏高原变湿、西南地区变干的水汽来源变化原因以及青藏高原南北水汽来源差异,讨论了尚未解决的科学问题,展望了未来研究方向。现有研究表明,青藏高原以西的西风带控制区蒸散发贡献的水汽整体呈现减少趋势,青藏高原以南和以东的季风控制区蒸散发贡献的水汽整体呈现增加趋势,上述水汽源区贡献变化导致了青藏高原及其周边不同区域降水趋势性变化的差异。展望未来,水汽来源分析的模型和数据需要进一步验证及减少不确定性,青藏高原下垫面和蒸散发变化对周边地区降水的影响机制研究有待加强,全球变化与青藏高原降水水汽来源变化的关系尚需深入分析。     

Impact of the anomalous thawing in the Tibetan Plateau on summer precipitation in China and its mechanism

The impact of the anomalous thawing of frozen soil in the late spring on the summer precipitation in China and its possible mechanism are analyzed in the context of the frozen soil thawing date data of the 50 meteorological stations in the Tibetan Plateau, and the NCEP/NCAR monthly average reanalysis data.Results show that the thawing dates of the Tibetan Plateau gradually become earlier from 1980 to 1999,which is consistent with the trend of global warming in the 20th century. Because differences in the thermal capacity and conductivity between frozen and unfrozen soils are larger, changes in the freezing/thawing process of soil may change the physical properties of the underlying surface, thus affecting exchanges of sensible and latent heat between the ground surface and air. The thermal state change of the plateau ground surface must lead to the thermal anomalies of the atmosphere over and around the plateau, and then further to the anomalies of the general atmospheric circulation. A possible mechanism for the impact of the thawing of the plateau on summer (July) precipitation may be as follows. When the frozen soil thaws early (late) in the plateau, the thermal capacity of the ground surface is large (small), and the thermal conductivity is small (large), therefore, the thermal exchanges between the ground surface and the air are weak (strong). The small (large) ground surface sensible and latent heat fluxes lead to a weak (strong) South Asian high, a weak (strong) West Pacific subtropical high and a little to south (north) of its normal position. Correspondingly, the ascending motion is strengthened (weakened) and precipitationin creases (decreases) in South China, while in the middle and lower reaches of the Changjiang River, the ascending motion and precipitation show the opposite trend.     

TRMM卫星对青藏高原东坡一次大暴雨强降水结构的研究

利用热带测雨卫星（TRMM）探测资料,NCEP、ERA-Interim再分析资料,结合C波段多普勒雷达和其他地面观测资料,研究了2013年7月21日发生在青藏高原东坡的一次大暴雨强降水结构。结果表明,高能、高湿的不稳定大气在700 hPa切变线及地面辐合线的触发下产生了此次大暴雨,降水具有明显的强对流性质。从水平结构来看,降水系统由成片的层云雨团中分散分布的多个对流性雨团组成,对流样本数远少于层云,但平均雨强是层云的4.7倍,对总降水的贡献达到25.6%;以超过10 mm/h雨强为强度标准,3个20-50 km、回波强度在45-50 dBz的β中尺度对流雨团零散地分布在主雨带中,对应 < 210 K的微波辐射亮温区和≥ 32 mm/h的地面强降水;对流降水的雨强谱集中在1-50 mm/h,其中20-30 mm/h的雨强对总雨强的贡献最大,这与中国东部降水有着显著区别,而90%的层云降水的雨强均小于10 mm/h。从垂直结构来看,对流降水云呈柱状自地面伸展,平均雨顶高度随地面雨强的增强而不断升高（5-12 km）,强降水中心区域的质心在2-6 km;降水廓线反映出强降水系统中降水主要集中在6 km以下高度范围,且降水强度在垂直方向分布不均匀,对流降水和层云降水的强度随高度升高的总趋势是趋于减弱,但在一定高度范围内,对流降水强度随高度升高而增大,并且在多个地表雨强廓线中都有体现。此外,地基雷达的探测结果也表明了强降水的低质心特点及显著的逆风区演变特征,这是对TRMM PR探测的验证和补充。      

重力波对青藏高原东侧一次暴雨过程的影响

采用WRF（weather research and forecasting）模式输出资料、NCEP/NCAR1°×1°再分析资料以及地面站降水资料,对2009年7月31日至8月1日四川省一次暴雨过程进行了分析。结果表明：水汽辐合区与降水区基本一致;散度场、水汽通量和水汽通量散度对降水具有较好的指示作用。在降水之前的6h中,降水中心上空的大气层结基本稳定,这种层结条件并不利于对流运动发生和发展;但是通过对散度场、非线性平衡方程和理查森数的分析,发现在暴雨开始前存在着中尺度重力波,它激发了对流运动的发展,而对流运动对暴雨的发展起到了主要作用。这说明,在整个暴雨过程中,只有同时考虑中尺度重力波与对流运动的相互作用,才能较完整地解释雨带的强度和特征得以发展和维持的原因。     

Properties of cloud and precipitation over the Tibetan Plateau

The characteristics of seasonal precipitation over the Tibetan Plateau(TP) were investigated using TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission) precipitation data(3B43). Sensitive regions of summer precipitation interannual variation anomalies were investigated using EOF(empirical orthogonal function) analysis. Furthermore, the profiles of cloud water content(CWC) and precipitable water in different regions and seasons were analyzed using TRMM-3A12 data observed by the TRMM Microwave Imager. Good agreement was found between hydrometeors and precipitation over the eastern and southeastern TP, where water vapor is adequate, while the water vapor amount is not significant over the western and northern TP.Further analysis showed meridional and zonal anomalies of CWC centers in the ascending branch of the Hadley and Walker Circulation, especially over the south and east of the TP. The interannual variation of hydrometeors over the past decade showed a decrease over the southeastern and northwestern TP, along with a corresponding increase over other regions.     

Changes in precipitation extremes over arid to semiarid and subhumid Punjab,Pakistan

Asymmetrical monsoons during the recent past have resulted into spatially variable and devastating floods in South Asia. Analysis of historic precipitation extremes record may help in formulating mitigation strategies at local level. Eleven indices of precipitation extremes were evaluated using RClimDex and daily time series data for analysis period of 1981–2010 from five representative cities across Punjab province of Pakistan. The indices include consecutive dry days, consecutive wet days, number of days above daily average precipitation, number of days with precipitation ≥10 mm, number of days with precipitation ≥20 mm, very wet days, extremely wet days, simple daily intensity index, maximum 1-day precipitation quantity, maximum 5 consecutive day precipitation quantity, and annual total wet-day precipitation. Mann-Kendall test and Sen’s slope extremes were used to detect trends in indices. Droughts and excessive precipitation were dictated by elevation from mean sea level with prolonged dry spells in southern Punjab and vice versa confirming spatial trends for precipitation extremes. However, no temporal trend was observed for any of the indices. Summer in the region is the wettest season depicting contribution of monsoons during June through August toward devastating floods in the region.     

青藏高原东北侧雷电气候特征

选取了青藏高原东北侧临夏站1980—2010年的雷暴观测资料和陇中地区闪电定位仪2006—2010年的闪电观测资料,利用统计学手段对该地区雷电的年际变化、年变化、日变化、首次发生雷暴方向、地闪密度等进行了分析.基本揭示了该地区雷电的发生特征,发现一年中雷电主要发生在夏季,一天中雷电主要发生在下午及傍晚,地闪密度高于中国平均密度.对该地区雷电灾害防灾减灾工作有一定的促进意义.     

青藏高原夏季地面热源的气候特征及其对高原低涡生成的影响

根据NCEP/DOE再分析资料的地面感热通量和潜热通量以及MICAPS天气图资料识别的高原低涡资料集,研究了近30年来青藏高原夏季地面热源和高原低涡生成频数的气候学特征,分析了高原地面加热与低涡生成频数的时间相关性及其物理成因.得到如下认知:夏季高原地面感热通量的气候均值为58 W m-2,近30年地面感热总体呈微弱的减小趋势.其中在1980年代初期和21世纪前10年的大部分时段,地面感热呈增大趋势,而中间时段呈波动式下降.地面感热具有准3年为主的周期振荡,1996年前后是其开始减弱的突变点.高原夏季地面潜热通量的气候均值为62 W m-2,近30年呈波动状变化并伴有增大趋势.地面潜热的周期振荡以准4年为主,地面潜热增大的突变始于2004年前后.夏季高原地面热源的气候均值为120 W m-2,其中地面感热与地面潜热对地面热源的贡献在夏季大致相当.地面热源总体呈幅度不大的减弱趋势,其中1980年代到1990年代末偏强,21世纪前6年明显偏弱,随后又转为偏强.地面热源亦呈准3年为主的周期振荡并在1997年前后发生由强转弱的突变.根据MICAPS天气图资料的识别和统计,近30来夏季高原低涡的生成频数整体呈现一定程度的线性减少趋势,低涡高发期主要集中在1980年代到1990年代中后期.低涡生成频数有准7年为主的周期振荡现象,自1990年代中期开始的低涡生成频数的减少态势在1998年前后发生了突变.夏季高原低涡生成频数与同期高原地面感热呈高度正相关,与地面潜热呈一定程度的负相关,但与同期地面热源仍呈较显著的正相关.因此,在气候尺度上,高原地面热源偏强特别是地面感热偏强的时期,对应高原低涡的多发期.本研究从气候统计的时间相关性角度揭示了高原地面加热作用对催生高原低涡乃至高原对流活动的重要性.     

青藏高原季风期降水的日变化

利用1998年夏季GAME－TIBET IOT期间的探空、降水和雷达资料分析了季风期降水和CAPE、LCL热力参量的日变化及其之间的关系。降水的日变化很明显，最大的降水和CAPE的最大值出现在同一时间段。6km和8.5km高度内的大气层结在大部分时间是不稳定的。0400－0800时间内6km以下9km以上的稳定层结阻碍了对流系统的发展，降水的日变化与这些热力参数的日变化有关。同时，利用三维云模式模拟了降水的日变化和水汽及温度对降水的影响，云模式再现了降水和回波强度的最大和最小值，晚上低层的高湿度是影响降水的重要因素。     

东北地区一次暴雨过程落区研究

利用中国常规高空、地面观测资料和美国NCEP 1°×1°的6 h再分析资料对2008年7月5日08时至6日08时发生在中国东北地区的暴雨过程进行诊断分析。结果表明:此次暴雨过程是蒙古高空槽和华北气旋共同作用下产生的,副热带高压西伸北抬后与东北高压脊叠加形成高压坝,水汽沿高压外围即渤海西岸向东北移动,华北气旋入渤海加强北上,是造成东北地区西部强降水的主要天气形势。风速大于等于16 m/s的低空西南急流的建立为暴雨的发生提供了动力和水汽条件。暴雨到大暴雨过程强降水中心的落区与比湿场的大值区、垂直速度场和涡度场的高值区有较好的对应关系。