1960-2017年河西走廊东部寒潮时空变化特征

利用甘肃河西走廊东部5个气象站1960—2017年平均气温和最低气温逐日资料,采用线性趋势法、Mann-Kendall检验及Morlet小波分析等方法,从单站和区域角度出发,统计分析河西走廊东部地区寒潮的时空变化特征。结果表明:河西走廊东部单站寒潮次数及强度存在明显的空间差异,除武威站外寒潮频次自北向南逐渐减少,而寒潮强度则呈现南北两端强、中间弱的分布特征。单站寒潮主要发生在9月到次年5月,而区域性寒潮多发生在10月至次年5月,单站和区域性寒潮在春季最易发生,而最强区域性寒潮易出现在秋季。近58 a来,河西走廊东部民勤、永昌、武威3站寒潮次数均发生了由多到少的显著突变,突变点分别为1973、1973、2014年,且5站寒潮频次均存在41 a左右的周期变化;区域性寒潮频次呈现明显的"显著减少-波动变化-缓慢增加"阶段性年代际变化,但未发生显著突变,且具有42 a、15 a、8 a、4 a的变化周期。现行寒潮统计标准无法完全反映气温缓慢下降的冷空气活动。     

河西走廊东部寒潮时空变化特征及典型个例分析

利用1986—2015年河西走廊东部5个气象站逐日气温、大气环流特征量和2016年5月常规天气图和物理量场,分析了河西走廊东部寒潮时空分布及其与大气环流特征量的关系和2016年5月3次寒潮天气过程天气成因。研究表明：河西走廊东部寒潮频次由北向南减少,中部最少;寒潮频次年际差异较大,总体呈下降趋势;寒潮主要出现在1—5月和10—12月,频次站次4月最多,6月最少,春季寒潮频次最多;寒潮最早出现在9月1日（永昌）、最晚出现在6月7日（乌鞘岭）。月寒潮频次与月亚洲、北半球的极涡面积和强度、北极涛动、亚洲经向环流和冷空气指数呈显著正相关,与北半球极涡中心纬向位置和强度、东亚大槽强度、西藏高原1和2指数呈负显著相关,前一月亚洲、北半球极涡面积和强度、北半球极涡中心强度、北极涛动指数对月寒潮预报预测具有良好的指示意义。使用多元回归建立寒潮月频次预报方程,通过了=0.1显著性水平检验。2016年5月3次寒潮天气均与极涡中心偏强有关,前期升温明显、高空强盛冷平流强盛、地面冷高压强烈是造成三次寒潮天气的主要原因,500 hPa横槽转向南压造成的降温幅度比小槽东移更大、影响范围更广。     

河西走廊东部风能资源分布特征及开发利用

利用河西走廊东部5站1971-2004年逐日4次定时地面气象观测资料和2005-2006年地面自动气象观测站逐小时气象观测资料,用统计学方法分析了该区域近地面风速及风能的演变和分布。结果表明：河西走廊东部环境风速的气候变化比较稳定,但探测环境变化较大的站点风速下降十分明显;风能分布具有山区最大、沿河西走廊峡管和荒漠地带次之、中部武威绿洲盆地最小的地域分布特点;南部山区年平均风速均大于等于3．5m·s^-1、全年各月平均风速均大于等于3．0m·s^-1,且全年风向、风速跃变小,习平均有效风能时数大于等于13．9h,年平均有效风能时数大于等于5000h,因此具有较大的风能开发利用价值;北部荒漠和沙漠地区年平均风速为2．7m·s^-1,一年中3～7月风速较大,日平均有效风能时数为8．7h,年平均有效风能时数为2913h,年平均有效风能密度为82．7W·m^-2,具有季节性风能开发利用价值;位于绿洲盆地的凉州区由于各项风能参数均较小,不适宜进行风力发电。根据河西走廊东部地域和气候特点,分析了风能开发利用前景。     

河西走廊东部大风气候特征及预报

利用河西走廊东部1971—2010年4个气象站大风（≥6级,即10min平均风速≥10.8～13.8m/s）资料,系统分析了该区大风的时空分布、强度和持续性等气候特征。结果表明,河西走廊东部大风天气主要发生在山区和沙漠边缘;年、年代际大风日数总体呈减少趋势,3—5月是大风的高发期,占全年大风日数的34.8%～56.8%,其次是2月、6月和11月;各强度大风日数的变率较大,随着大风强度的增强,大风日数迅速减少;大风天气具有持续性特征,最大风速大多出现在持续大风时段内。采用2003—2007年逐日20时ECMWF数值预报格点场资料,按照Press准则进行预报因子初选,运用逐步回归预报方法进行预报因子精选,使用最优子集回归建立大风预报方程,并用双评分准则（CSC,couple score criterion）确定各季节各地大风预报全局最优的显著性方程,预报方程通过了α=0.01的显著性检验。预报方程回代拟合率为66.7%～73.4%,预报准确率为58.8%～67.5%,达到了一定的预报水平,可为大风的业务预报提供客观有效的指导产品。采用最大靠近原则确定了大风预报临界值和预报、预警的级别。     

基于CMPAS产品的河西走廊汛期降水日变化特征

利用CMPAS格点和河西走廊国家气象站、区域气象站逐小时降水量数据,运用常规的气候统计方法,分析了河西走廊2018—2022年汛期（5—9月）降水量、降水频次、降水强度的空间分布和日变化特征。结果表明：（1）受地理位置、海拔高度、纬度以及影响系统影响,降水总量、降水频次及降水强度的空间分布总体上表现为由西北向东南增加,低纬度高海拔的走廊中东部及沿山区大于高纬度低海拔的走廊西部及平原区;（2）受青藏高原东北侧午后湿对流和凌晨到上午气温较低影响,降水量、降水频次和降水强度日变化均表现为双峰型分布,峰值时间段出现在16—23时和06—10时,谷值出现在12—14时;（3）持续7～12 h的降水量和1～3 h的降水频次最多,持续13～24 h的降水频次和降水量最少,不同持续时长降水量和降水频次大值都集中出现在傍晚和凌晨。     

河西走廊东部近57年不同等级冷空气时空变化特征及寒潮分析

利用河西走廊东部5个国家气象观测站1961—2017年的日最低气温,统计分析其5个等级冷空气的时空变化和降温幅度,并用NCEP月平均500 hPa位势高度场、风场分析本地寒潮显著极端年的特征。结果表明:(1)冷空气年均日数:Ⅰ级最多,Ⅳ和Ⅴ级基本接近,Ⅲ级最少。空间分布Ⅰ级偏北沙漠区少、中部平原区多;其余四级分布均为偏北沙漠区偏多。时间分布Ⅱ、Ⅳ和Ⅴ级春季4—5月最多,夏季最少;Ⅲ级集中在夏季7—8月;Ⅰ级月季出现频率接近,夏季8月略多。(2)年降温日数Ⅴ和Ⅳ级呈明显减少趋势,Ⅰ～Ⅲ级线性不明显,但Ⅰ和Ⅱ级增多。年均降温频数的年代际差异不大,整体呈先降后升,但其主要周期有差异。(3)平均降温幅度季节变化只有Ⅴ级明显,Ⅳ级相近,而Ⅰ～Ⅲ级最大分别出现在春季、秋季和夏季;Ⅴ级24 h、48 h、72 h最大降温幅度分别为9.9、12.2、14.3 ℃。(4)寒潮次数有12个极端年,显著偏多(少)年寒潮天数差异10月最大,夏季较小。河西走廊东部500 hPa位势高度场在显著偏多年为明显的西北气流控制,配合负距平中心;乌拉尔山脊前有极地干冷空气输送有利于寒潮天气发生。偏少年以纬向平直西风气流为主,有明显的正距平高度,冷空气下滑少降温不易发生。     

强地震与河西走廊月降水异常关系研究

利用河西走廊地区月降水和地温、地震资料,分析该区域降水异常与地震的关系。结果表明:河西走廊降水异常可分为4个区;强地震会造成河西降水半年以上持续多雨(少雨),影响河西走廊降水异常的强地震分布在6个区域;各区域地震对河西走廊降水异常影响不同,主要有河西本区及上游强震将使河西半年内持续多雨,中阿巴热点和S涡列的强地震将使本区半年内持续少雨。     

河西走廊东部冬季沙尘暴的典型个例及气候特征分析

应用1971—2016年河西走廊东部代表站的地面观测资料、NCEP 2.5°×2.5°月均地面至300 hPa高空资料,2006—2016年民勤逐日07和19时每隔10 m加密高空资料,分析了近45年河西走廊东部冬季沙尘暴天气的年际变化特征。同时选取2016年11月两次沙尘暴天气过程从天气学成因、物理量场及近地面边界层特征等方面进行了诊断分析。结果表明:近45年河西走廊东部冬季沙尘暴日数呈减少趋势,产生大风沙尘天气的主要原因不仅与大型冷暖空气强度及环流形势有关,还与冷锋过境时间、日变化、近地层风速和干湿程度关系密切。夜间至早晨近地面逆温厚且强,大气层结稳定,削弱沙暴强度,而午后到傍晚,逆温薄而弱,大气层结不稳定性强,加强了动量下传和风速,增强沙暴强度。近地层越干,风速越大,沙暴越强。     

河西走廊风速变化及风能资源研究

利用河西走廊地区25年风速气候资料和风塔周年资料,研究了该区域近地面风速及风能的演变和分布。结果表明:河西走廊绿洲内风速下降十分明显,而其它高山站风速比较稳定,没有明显的减少趋势;风速变化具有周期振荡特点;垂直风速差由近地面向上减小,高层风速极大(小)值滞后于低层;风速随高度按自然对数规律增大,风能距地面8 m层内随高度变化迅速;该地区4~12 m/s风居多,是风能的主要贡献者;2~4月风速最大,1,5月最小;该地区风能丰富,10~70 m层内年风能储量在2200 khW/m2以上。     

河西走廊东部“2018.3.19”强沙尘暴特征分析

利用常规气象观测资料和ECMWF数值预报产品初始场资料,对2018年3月19日河西走廊东部的大风强沙尘暴天气过程进行了分析。结果表明:500 hPa蒙古西部到新疆东部低槽是此次区域性大风沙尘暴发生的影响系统,700 hPa河西走廊东部变形场是大风沙尘暴的触发系统,午后气温日变化加大了地面冷锋前后的气压梯度和温度梯度,冷锋前后Δp3达8.3h Pa,造成冷锋移至河西走廊东部产生强烈锋生是沙尘暴爆发的直接原因;随着河西走廊东部上空高空西风急流风速增大、高度降低,风速为14 m·s~(-1)的强风速带伸展到地面,将高空动量向下传播,加之北风前锋到达之处,沙尘暴爆发;沙尘区低层辐合、高层辐散,以及无辐散层和-52.6×10~(-3)hPa·s~(-1)的强上升运动一致,有利于增大近地面沙尘浓度;V-3θ曲线显示强垂直风速切变和上干下湿的状态,为此次沙尘暴的发生发展提供了不稳定的环境条件;前期降水稀少,气温异常偏高的气候背景和边界层逆温层破坏,中低层干热及地面风速增大,为沙尘暴天气爆发提供了前期气候背景和不稳定及动力条件。     

河西走廊风能变化及储量

利用河西走廊地区1970~2004年风速气候资料和2004年9月至2005年8月风塔精细资料,研究了河西走廊风能资源特征。结果表明:河西走廊地区环境风速比较稳定,在气候上没有明显的减小趋势;绿洲内风速下降明显。风能分布存在区域差别,存在2个风能大值区域。全区风能普遍较高,10 m层内风能密度都在100 W/m2以上,大部分地方在150 W/m2以上,大值地带在200 W/m2以上;在10~70 m高度层风能随高度按线性关系增长,平均每升高10 m风能增加28 W/m2;70 m层普遍在300 W/m2以上。河西走廊风能存在日和年变化,2~6月是风能密集阶段;距地面10 m高度处风能在07:00前后处于低值,从08:00以后不断增大,到18:00前后达到日最大,然后逐渐减小。河西走廊年有效风速时数普遍在6000 h以上,大值区接近7500 h。     

河西走廊东部近50年沙尘暴气候预测研究

应用甘肃省河西走廊东部武威市5站(乌鞘岭、古浪、永昌、凉州区、民勤)近50年月、年气象资料和沙尘暴个例,详细分析了沙尘暴产生的气候背景和气候影响因子。在分析二十多种气象要素的基础上,做出沙尘暴不同时间、不同范围的日数和强度预报方程。研究表明：河西走廊东部的沙尘暴是武威市北部干旱气候、丰富的地表沙源与大风天气相互作用的结果;沙尘暴日数与该市中北部冬春季的气温、年降雨量和大风日数有关;沙尘暴强度与武威市前期的干旱、异常增温、强大风日数有关。     

Evaluation of the Effect of Artificial Precipitation Enhancement over Eastern Hexi Corridor

This paper employed the non-randomization experiments such as the sequential test, the regional control test, the double ratio analysis evaluation method, and the regional regression test to analyze the effects of the artificial precipitation enhancement operations, which were carried out over eastern Hexi Corridor from May to September during 1997-2004. It is discovered that, after the implementation of the arti cial precipitation enhancement operations, the rainfall amount increased by 161.5 mm averagely in 8 yr,that is,an average relative precipitation enhancement ratio equals 43%.This indicates that the effects of artificial precipitation enhancement operations over eastern Hexi Corridor are obvious, thus carrying out these operations is feasible.The artificial precipitation enhancement opens a new way for eastern Hexi Corridor to exploit and utilize the air water resources, to ameliorate the ecological environment, and to increase the water store in reservoirs.     

河西走廊东部气候变化及资源利用对策

运用统计学方法对河西走廊东部1961～2000年日照、气温、降水、蒸发等气候资料进行统计分析得出：40年来，气温呈持续升高趋势，进入20世纪90年代升温加速，冬季升温最为显著，春、秋季次之，夏季升温幅度最小。日照、降水呈增加趋势，蒸发呈减少趋势，但增减幅度均不大。同时分析了气候变化对河西走廊东部生态、农业的影响。提出了提高气候资源利用率的途径。     

近50年河西走廊地区降水均值突变特征分析

利用1960-2009年河西走廊地区16个测站的年和季降水资料,在对该区降水量进行气候分区的基础上,采用墨西哥帽小波函数,对该区域各代表站年和季降水的均值突变特征进行了小波分析,揭示了河西走廊地区降水变化的多时间尺度突变特征。结果表明,河西走廊地区降水量在1968,1973,1982,1991及2005年左右发生了均值...     

河西东部绿洲农作物生物量变化特征初探

利用地处干旱绿洲的河西走廊东部武威农业气象试验站1994—2001年农作物玉米生物量观测资料,分析了河西走廊东部绿洲农作物生物量年际、年内变化特征。结果表明：玉米叶面积、叶面积指数及叶、穗、株干重的年内变化呈S型曲线,叶、叶鞘、茎、穗、株鲜重及叶鞘、茎干重的年内变化表现为缓慢增长快速增长一缓慢增长一下降的趋势;各生物量数值在不同生长发育期存在不一致的年际变化,而生物量年内变化趋势在不同年份基本保持一致,但阶段变化速率有一定的年际差异。研究认为：在全球气候变化大背景下,农作物生物量变化的基本特征没有改变,但全球气候变化对农作物生物学进程及其生物量积累产生了一定的扰动．并且在不同生物量的不同生长时段产生不同的影响。     

河西走廊东部中雨及以上降水的气候特征及预报

利用河西走廊东部武威市5个气象站1960～2009年降水资料,分析了该区域中雨及以上降水(日降水量≥10 mm)的时空分布特征.结果表明:河西走廊东部中雨及以上降水南部明显多于北部;各地中雨及以上降水日数的年变化不太一致,天祝、永昌、民勤呈增加趋势,凉州、古浪呈减少趋势.中雨及以上降水天气主要出现在4～10月,以7月、...     

河西走廊东部冬季浅层地温与春季沙尘天气的关系

利用河西走廊东部民勤、凉州、永昌3个气象站1960~2010年冬季0、5、10、15、20 cm地温和1961~2011年春季沙尘暴和扬沙天气的常规观测资料,分析了河西走廊东部冬季浅层地温和春季沙尘天气日数的时空特征,进而探讨了春季沙尘天气与冬季浅层地温的关系。结果表明:受海拔高度、地理位置等影响,河西走廊东部冬季浅层地温有明显地域差异,其中高海拔的永昌最低,低海拔的民勤次之,而海拔介于民勤和永昌之间的凉州最高;春季沙尘天气日数自低海拔地区向高海拔地区逐渐减少,即民勤最多、凉州区次之、永昌最少;河西走廊东部的沙尘天气日数与浅层地温在空间上呈一定的负相关,二者的年变化趋势明显相反,即冬季浅层地温总体呈逐年升高的趋势,而春季沙尘日数呈逐年减少的趋势,且都存在6~7 a和9~10 a的周期;相关分析表明,河西走廊东部春季沙尘日数与冬季浅层地温呈负相关,其中与0 cm地温的相关性最显著。     

河西走廊大风持续时间的气候特征

分析了河西走廊1980~2010年一日大风持续时间的气候特征。结果表明:河西走廊一日大风平均和最长持续时间的空间分布特征与大风日数基本一致,总体上自东向西、自南向北增多,且随海拔高度的升高而增多。全区年大风平均持续时间在7~207 min之间,平均为65 min。大风一日最长持续时间是1 390 min。酒泉市大部、永昌、民勤和乌鞘岭年大风平均和最长持续时间偏长,其余地方偏短。各季大风平均和最长持续时间,春季最长、冬季次长、夏季最短、秋季次短。年一日大风持续时间的频率为偏态分布,在0~2 h的累积频率为0.67。风速偏小站大风的持续时间基本为0~12 h,风速偏大站大风的持续时间在12~24 h,这说明风速越大,大风的持续时间越长。