基于序列分解的近50年韶关地区气温变化特征

利用1965-2017年韶关地区8个站点的日平均气温观测资料,在线性趋势法、M-K突变检验法的基础上,进一步结合STL时间序列分解算法系统地分析了该地区年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温的时间变化特征.结果表明:(1)近50年来韶关地区气候增暖显著,年平均气温、年平均最低气温与年平均最高气温的气候倾向率分别为0.014、0.042和0.006 5℃/年.(2)年平均气温、年平均最低气温和年平均最高气温的变化周期均约为8年,三者变化的波动性于1980-2010年期间最为显著,但年平均最高气温于1974年之前也存在较大的波动性.(3)韶关地区年平均气温的突变点为1997年,年平均最低气温为1987年,而年平均最高气温则没有出现突变.(4)年平均气温气候变化因素可能与年平均最低气温有关,年平均最低气温、最高气温的变化速率呈显著的非对称性,年平均最低气温的升温速率明显高于年平均最高气温.     

无锡极端气温事件的气候分析

为了解气候增暖情况下,无锡地区极端最高和最低气温的气候特征,用阈值检测方法对无锡市1959-2007年的日最高气温、日最低气温进行了研究,分析了极端事件的发生规律,得出主要结论:(1)从年代际看,不论是日最高气温或日最低气温,2001-2007年偏高事件最多,偏低事件最少.(2)最低气温从1980s初开始稳定上升.(3)在3、5、7、12月比较容易出现异常的气温.月内异常气温出现次数多少主要与季节更替和天气系统的转换有关.(4)日最低气温不论冬春夏秋,都是明显升高.日最高气温冬、春、秋季呈升高趋势,而夏季震荡加大.即在夏季,日最高气温偏高的事件增多,日最高气温偏低的事件也增多.     

近50 a鲁中地区最高最低气温非对称性变化特征

利用1966—2015年鲁中地区8个气象站逐日气温观测资料,通过分析年平均日最高气温、日最低气温和气温日较差的时空变化规律,研究该区域最高最低气温非对称性变化特征。结果表明:鲁中地区年平均日最低气温随时间变化呈显著增加趋势,自1998年开始突变增温,存在2~4 a的显著性周期,空间变化强度中心在中西部平原地区,在第二特征向量上存在空间变化的差异;年平均日最高气温随时间变化增加趋势不明显,存在2~4 a的显著性周期,主要空间变化规律与日最低气温一致,第二特征向量上存在平原和山区的变化差异;气温日较差随时间变化呈显著降低趋势,90 a代后呈极显著下降趋势,存在2~4 a的显著性周期,空间变化规律与日最低气温的空间变化规律一致。     

我国山区气候的研究

我国山区占全国总面积三分之二以上,山区地形对气候有重大影响。山区中的气候分布复杂,而且变化急剧。因此,山区气候规律的研究,山区气候资源的开发利用,对我国四个现代化说来是很重要的。 下面,仅就当前大家比较关心的气温和降水两个方面的成果和问题作一个简单归纳。 一、地形与气温 (一)气温垂直分布方面:综合国内武夷山、六盘山等山脉的观测资料进行分析,曾得出如下结果。 1、气温随高度递减,其递减率一般上部比下部为大;季节变化则以夏季最大,冬季最小。 2、气温递减率的数值,则随指标要素而有不同;一般是:极端最高气温>平均最高气温>平均气温>平均最低气温>极端最低气温。在山麓部位,极端最低、平均最低以至平均气温都有可能出现逆增现象。 3、气温年较差、曰较差随拔海高度增高而减小;     

青藏高原中东部云量变化与气温的不对称升高

利用ISCCP资料和地面观测资料,对1984 2009年青藏高原中东部云量和云状的气候特点进行了研究,并分析了日最高温度和日最低温度的变化特点及其与云量变化之间的关系。结果表明,青藏高原中东部地区中低云量呈明显的单峰型日变化,而高云云量日变化不显著;青藏高原地区日最低气温的上升速率与日最高气温不一致,即气温出现不对称升高。青藏高原中东部地区白天、夜间云的变化分别与日最高、最低气温的变化速率存在显著相关,并在云量变化与气温的不对称升高之间存在着正反馈机制。高原中东部地区不对称升温使得日出时的地气温差减小,并可能通过减弱对流作用使日出后的云量减少。云量的减少导致到达地面的太阳短波辐射增加,从而使得当日上午气温升高明显;中午,高云的增多与中低云的减少增加了地面接收的太阳短波辐射,导致了较高的日最高温度;而傍晚除卷云外,各类云的云量均出现增加,起到了减缓傍晚气温下降的作用,有利于出现较高的日最低温度。     

近40年内蒙古候平均气温变化趋势

基于1964—2003年内蒙古有关台站的逐日气温数据, 对前20年 (1964—1983年) 和后20年 (1984—2003年) 的候平均气温中值进行了对比, 并利用k-means方法进行了候平均气温变化趋势的聚类分析, 旨在阐明内蒙古气温变化的时空特点和规律。研究结果表明:内蒙古全境年平均气温普遍上升, 没有下降的现象。不同地区、不同季节气温变化格局不同, 北部变暖比南部更为明显, 冬季和夏末秋初变暖出现得更频繁。绝大部分地区大多数候平均气温都有所上升, 而且候平均气温变化存在纬向地带性。大多数台站四季里都有一些显著升温的候, 显著升温在冬季发生得更为频繁。同时, 有少数几个候出现气温下降的现象, 但未达到显著下降的程度。内蒙古绝大部分地区候最高、最低气温都有所升高, 但二者的差值在缩小。候最低气温出现时间有所提前, 候最高气温出现时间有提前也有推迟, 但总体上不同地区候最高、最低气温出现时间更加同步。因此, 候最高、最低气温的时空均一性有所增强。候最高气温出现时间与候最低气温出现时间的间隔有扩大迹象。总之, 全球气候变暖降低了气温的季节和地区差异。     

近40年内蒙古候平均气温变化趋势近

基于1964-2003年内蒙古有关台站的逐日气温数据,对前20年(1964-1983年)和后20年(1984-2003年)的候平均气温中值进行了对比,并利用k-means方法进行了候平均气温变化趋势的聚类分析,旨在阐明内蒙古气温变化的时空特点和规律.研究结果表明:内蒙古全境年平均气温普遍上升,没有下降的现象.不同地区、不同季节气温变化格局不同,北部变暖比南部更为明显,冬季和夏末秋初变暖出现得更频繁.绝大部分地区大多数候平均气温都有所上升,而且候平均气温变化存在纬向地带性.大多数台站四季里都有一些显著升温的候,显著升温在冬季发生得更为频繁.同时,有少数几个候出现气温下降的现象,但未达到显著下降的程度.内蒙古绝大部分地区候最高、最低气温都有所升高,但二者的差值在缩小.候最低气温出现时间有所提前,候最高气温出现时间有提前也有推迟,但总体上不同地区候最高、最低气温出现时间更加同步.因此,候最高、最低气温的时空均一性有所增强.候最高气温出现时间与候最低气温出现时间的间隔有扩大迹象.总之,全球气候变暖降低了气温的季节和地区差异.     

四川最高最低气温日变化特征分析

基于1990~2019年四川地区156个气象观测站2 m最高、最低气温逐日数据,分析了最高、最低气温的日变化特征。结果表明:（1）2 m最高气温逐日变化幅度大于最低气温逐日变化幅度,最高气温逐日变温的极大值区位于凉山州东北部,最低气温逐日变温的极大值区位于甘孜、阿坝两州北部;（2）春季最高气温逐日变温幅度明显大于夏、秋、冬季,冬、春季最低气温逐日变温幅度大于夏、秋季;（3）最高气温和最低气温的逐日变温频次分布均呈现单峰型特征,前者峰值位于0~2℃,后者峰值位于?2~2℃。（4）最高气温逐日变化超过6℃的年均频次明显高于最低气温,两者高频区的空间分布与变温幅度大值区较为一致。      

高黎贡山地气温的分布特征

考察分析表明,高黎贡山地气温变化具有明显的低纬山地气候特征。(1)其东西两侧年平均气温有较大差别,海拔2700米以下东坡高于西坡,东侧怒江狭谷气温变化与拔海高度呈线性关系,而西坡呈非线性关系。(2)气温垂直递减率山脊附近大,盆地、谷地小,东坡大、西坡小。(3)一般来说,1月份最冷,8月最热。海拔2400米以上东西两坡气温年较差差异不大,2400米以下西坡大于东坡。(4)日最低气温出现在日出前,曰最高气温出现时间随高度提前,日较差西坡大于东坡,且随高度减小。(5)有两个逆温层,上层属平流型逆温,下层属辐射型逆温。西坡逆温较强。     

漠河极端气温气候特征及其变化

采用相关系数法和对比分析法,分析了1963-2000年38年间中国最北部的漠河极端最低气温和极端最高气温的气候特征及其气候变化.结果表明:漠河是中国最冷的地方,不仅在中国气象史上创下了-52.3℃的极端最低气温最低极值,且每年极端最低气温都在-38℃以下;年极端最高气温为38.0℃;极端气温年较差很大,最小为73.1℃,最大为87.0℃,1980年代后明显变小;极端最低气温总体变化不明显,但1990年代上升显著,10年间平均升高1.6℃;极端最高气温总体变化显著,为升降交替变化,1970年代显著升高,10年问平均升高了1.6℃;1980年代明显下降,10年间平均下降了1.1℃;1990年代上升,10年间平均上升0.7℃;年极端最低气温出现在11月、12月、1月和2月,1月最多,占52%;年极端最高气温出现在5-9月,7月最多,占47%;日极端最低气温多出现在4-7时;日极端最高气温多出现在14-16时;特别值得一提的是:漠河1963-2000年间1-12月的月极端最低气温都曾经出现过零下的记录.     

Spatial variation of the evolution and structure of the urban boundary layer

The spatial variation of the nocturnal urban boundary-layer structure is described and the time variation of the mixing height, and the nocturnal inversion top and strength after sunrise is presented for urban sites located upwind, downwind, and near the center of the heat island, and at an upwind rural site. Observations were derived from high resolution temperature profiles obtained by a helicopter during 35 intensive morning experiments in St. Louis, Missouri.The nocturnal urban boundary layer increased in depth from the upwind edge of the urban area. Far downwind, in suburban and rural areas, a remnant of the urban boundary layer existed between a stable surface-based layer and an upper inversion that resembled the upwind rural inversion.The mixing height (base of the inversion) evolved in a parabolic manner after sunrise at the urban locations. A rise in the inversion top after sunrise at the urban locations is believed to be due to low-level convergence which caused the entire inversion layer to be lifted. Due to large horizontal temperature gradients associated with the urban heat island, cold air advection tended to counteract the urban-induced lifting effect by inhibiting mixing-height growth at urban locations upwind of the heat-island center. Advection also caused the maximum height and fastest growth rate of the urban mixed layer to be shifted downwind of the urban area with time. However, mean mixing-height growth rates at various urban locations did not differ significantly. The rural mixing-height growth rate was about twice as large as urban values for up to 3 hr after sunrise. Spatial differences in the mixing height became small near the time of inversion dissipation, which appeared to occur at about the same time at all locations.On assignment from the National Oceanic and Atmospheric Administration, U.S. Department of Commerce.     

最高最低气温出现时间分析

对新乡气象站2012-2013年每目的最高最低气温出现时间进行分析发现,在正常出现时间之外,有许多异常情况。剔除异常时间点,对正常时间进行统计得到：日最高气温冬半年平均出现在14～15时,夏半年在15～16时;最低气温冬季在07时左右,夏季在05：30前后。两年中有22％的温度极值在异常时间点出现。异常极值的出现主要由冷锋、强冷空气、云、降水、风、雾、霾等因素引起。当气温日较差比较小时,气温极值出现的时间和地点存在随机性。     

大理苍山—洱海局地环流的数值模拟

利用耦合了湖泊模型的WRF_CLM模式模拟了秋季大理苍山—洱海地区的局地环流特征。结果表明:模式对近地面温度、风向、风速的模拟与观测基本一致,模拟结果能较好地再现该地区山谷风和湖陆风相互作用的局地环流特征。在秋季,大理苍山的谷风起止时间为08:00~17:00(北京时,下同),湖风起止时间为09:00~19:00。局地环流受高山地形及洱海湖面影响明显,山谷风形成早于湖陆风1 h,夜间山风、陆风强盛于白天谷风、湖风。白天苍山谷风与洱海湖风的叠加作用会驱动谷风到达2600 m的高度,而傍晚最先形成的苍山山风则会减弱洱海的湖风环流。夜间盆地南部在两侧山风、陆风的共同作用下,形成稳定而持续的气旋式环流。日出以后,对流边界层迅速发展,边界层高度逐渐增高。陆地17:00温度达到最高,边界层高度也达到峰值2000 m,之后逐渐降低。日落后形成稳定边界层,边界层高度在夜间基本保持在100 m。相对于陆地,湖面白天边界层高度低300 m,夜间边界层高度高100 m。     

一次梅雨锋暴雨的边界层热通量输送与湍流动能收支分析

利用中尺度WRF模式对于2007年7月一次典型的梅雨锋暴雨过程进行了高分辨率数值模拟,对于边界层内的热通量输送和湍流动能的时空变化特征,以及湍流动能各收支项的分布及变化特征进行了分析。结果表明,降水发生时段内边界层热通量和湍流动能的时空分布特征与晴空日变化特征表现出显著不同,潜热通量随高度自下而上呈现"正—负—正"的分布,感热通量以负值为主,负值中心高度与潜热通量由负转正的高度相对应,湍流动能的发展高度与持续时间都有所增加,降水区近地面湍流动能弱于其他区域,但是在468 m以上高度则显著强于其他区域。降水区湍流动能的来源主要是平均风切变所产生的机械湍流,浮力作用与粘性耗散在降水期间消耗湍流动能,湍流输送作用将低层的湍流动能输送至较高的高度,使低层减小而高层增大,临界高度与湍流动能的大值中心高度对应。     

激光雷达和探空反演的混合层高度对比分析

本文利用2016年12月至2017年11月期间晴朗少云天气下的成都微脉冲激光雷达观测数据反演的混合层高度,与温江探空资料确定的混合层高度进行了对比和误差分析,结果表明:基于探空资料和激光雷达数据反演的混合层高度具有较好的一致性,两者相关系数达0.75,激光雷达反演的混合层高度略低于基于探空资料确定的值,在混合层高度为1000～2000m时,两种方法计算所得的值偏差幅度最小,约为20%;在1000m以内和2000m以上,偏差幅度略有增大,为26%;两种方法反演的混合层高度变化趋势较为一致,均呈现出12月、1月较低,4月、5月较高的特点;混合层高度具有明显的日变化特征:上午混合层高度迅速增高,午后增长速度减慢并发展到最大高度,日落后迅速降低;混合层内相对湿度的增加、残留层的存在是导致激光雷达反演混合层高度时产生较大误差的原因之一。     

青藏高原东坡高原草甸近地层气象要素与能量输送季节变化分析

本文简要介绍了青藏高原东坡理塘大气综合观测站的情况。利用该站20072008年观测资料, 分析比较了青藏高原东坡地区高原草甸下垫面情况下近地层气象要素及能量输送的季节变化特征。结果表明:理塘地区近地层气象要素及能量输送的季节变化显著, 具有明显的水热同期特点。各个季节近地层气象要素和湍流通量, 如风、气温、感热通量、潜热通量等, 日变化显著。风速、动量通量、摩擦速度等要素的平均日最大值和最小值分别出现在下午和日出前。比湿的峰值出现在日出前。辐射和热平衡分量的日均最大值与最小值分别出现在正午及日出前。地表热源强度分析表明, 理塘白天为热源, 在春夏秋三季夜间为弱的热源与冷源交替出现。在雨季, 潜热输送在陆气间热量交换过程中占主导作用, 感热输送是次要的;干季的结果与雨季相反, 感热是首要的。      

广东大冰雹风暴单体的多普勒天气雷达特征

选取2004—2012年广东省12个大冰雹风暴单体为样本,利用多普勒天气雷达资料,计算了最大反射率因子及其高度等多个雷达参数,分析了三体散射、旁瓣回波和环境温度层上回波特征以及大冰雹与非冰雹风暴单体间的反射率因子垂直廓线差异。结果表明:大冰雹风暴单体发展均非常旺盛,最大反射因子多超过65 dBZ,对应高度几乎都达到5 km。除受周围大范围雷达回波影响外,大冰雹风暴单体均观测到了三体散射或旁瓣回波特征,并具有一定的预报提前量;在0℃和-20℃层高度上的最大反射率因子均超过54 dBZ。大冰雹风暴单体与非冰雹风暴单体相比,低层回波迅速增加,强核心区垂直伸展更深厚,回波垂直递减率更小。     

Characteristics of Boundary Layer Structure during a Persistent Haze Event in the Central Liaoning City Cluster,Northeast China

The characteristics of boundary layer structure during a persistent regional haze event over the central Liaoning city cluster of Northeast China from 16 to 21 December 2016 were investigated based on the measurements of particulate matter (PM) concentration and the meteorological data within the atmospheric boundary layer (ABL). During the observational period, the maximum hourly mean PM2.5 and PM10 concentrations in Shenyang, Anshan, Fushun, and Benxi ranged from 276 to 355 μg m^–3 and from 378 to 442 μg m^–3, respectively, and the lowest hourly mean atmospheric visibility (VIS) in different cities ranged from 0.14 to 0.64 km. The central Liaoning city cluster was located in the front of a slowly moving high pressure and was mainly controlled by southerly winds. Wind speed (WS) within the ABL (< 2 km) decreased significantly and WS at 10-m height mostly remained below 2 m s^–1 during the hazy episodes, which was favorable for the accumulation of air pollutants. A potential temperature inversion layer existed throughout the entire ABL during the earlier hazy episode [from 0500 Local Time (LT) 18 December to 1100 LT 19 December], and then a potential temperature inversion layer developed with the bottom gradually decreased from 900 m to 300 m. Such a stable atmospheric stratification further weakened pollutant dispersion. The atmospheric boundary layer height (ABLH) estimated based on potential temperature profiles was mostly lower than 400 m and varied oppositely with PM_2.5 in Shenyang. In summary, weak winds due to calm synoptic conditions, strong thermal inversion layer, and shallow atmospheric boundary layer contributed to the formation and development of this haze event. The backward trajectory analysis revealed the sources of air masses and explained the different characteristics of the haze episodes in the four cities.     

科尔沁边界层风廓线雷达探测性能评估

利用2016～2017年科尔沁边界层风廓线雷达每6min的风场资料评估雷达探测性能,主要针对风廓线雷达数据获取率、风廓线雷达与常规探空探测风的相关性等进行了分析。结果表明：风廓线雷达平均数据获取率随高度的增加先增大后减小,3000米以下平均数据获取率都在60%以上。雷达探测数据存在日出后数据缺测率高,午后缺测率低的变化趋势。各层数据获取率与气温和比湿的相关系数分别在0.45和0.35左右。对比风廓线与常规高空探测数据发现：二者v分量的相关系数大于u分量；各高度层中400米到1900米的u分量的相关系数在0.4以上,500米到3400米的v分量的相关系数都在0.6以上；风廓线雷达与常规探空数据u分量相关系数随风速的增大时而减小,从春季到冬季u、v分量相关系数都呈减小趋势。各个季节中风廓线雷达与常规探空数据风速平均偏差春季最小、冬季最大。     

阳泉市城市热岛效应特征分析

利用阳泉市3个国家级气象站资料分析了阳泉市城市热岛效应的年际变化、季节变化、月变化和日变化特征,结果表明：阳泉市存在弱的城市热岛效应,1972年-2011年平均热岛强度0．554℃。阳泉市热岛强度冬、秋季强,春、夏季弱;12月最强,5月最弱;阳泉市热岛强度整体呈显著上升趋势,热岛强度的增加主要是由于夏季热岛强度的增强。热岛强度日变化表现为12时最小,从傍晚开始随降温逐渐增大,到早晨气温降到最低时最大,日出之后迅速减小;2008年-2011年最强热岛强度出现在2010年1月14日08时达7．9℃。阳泉市主要城市发展因子与霾日数、气温呈显著正相关,在目前的经济发展水平条件下,城市化发展可能使阳泉城市温度增高,城市绿地面积的增加可能对热岛效应有缓解。