近20年青藏高原云分布特征及云参数时空变化分析

准确估算云量是了解青藏高原云参数时空特征的基础。通过相关分析、回归分析、趋势分析方法,分析了近21年来青藏高原云分布的动态变化。利用MODIS云量日产品（MOD08＿D3）数据和ERA5再分析资料,分析了青藏高原不同阶段云量分布和云参数的时空特征。结果表明,高云区云量中心位于墨脱县（77.3%）,林芝（72.5%）地区云量最大,青藏高原日平均云量在过去21年间减少了0.04%。季节分布上,夏季出现水云的概率最高（31.7%）,春季出现冰云的概率最高（26.5%）。每年出现的冰云比水云高2%左右。在全球变暖背景下,青藏高原上空水汽含量呈减少趋势,云水含量呈逐渐增加趋势。年平均云水含量比大气总水汽含量高约0.01 cm,云水总含量增加约0.04 cm。本研究为理解云水资源对全球气候变化和青藏高原地区水循环的影响提供了依据。     

青海省气温异常的时空分布特征

本选取本省26个站为代表站，分析了本省近40年来气温异常的时空分布特征，初步揭示了本省气温异常的基本事实。指出，气温正、负异常在暖半年(4—9月)和冷半年(10——3月)发生的频数基本上呈相反的关系。月平均气温负异常频数，随海拔升高而明显增加。     

青海省道路结冰变化时空分布特征及其影响等级划分

利用2004—2012年10月至次年4月青海省主要公路沿线自动气象站逐时气象资料,分析了青海省道路结冰的时空分布特征,讨论了道路结冰与地面和气温之间的变化关系,以及积雪深度与地面最高温度的关系。分析表明,青海省道路结冰的空间分布为从东南向西北逐渐减少,结冰时间主要集中在1—4月。由于道路结冰主要取决于气温和积雪深度变化,而地面温度与气温,积雪深度与地面最高温度之间存在显著的线性相关关系,因此分别建立了地温和积雪深度预报模型,从而对道路结冰进行预警。根据道路结冰的持续时间,将道路结冰对交通安全影响程度划分为4个气象等级,分别为极严重、严重、较重和轻度道路结冰。     

青海省东部地区水资源的时空分布特征

地面实际蒸发量与降水是估算水资源各分量的两个重要物理量，本利用青海东部地区9个气象站1961--2000年的月降水量和月平均气温观测资料，依据高桥浩一郎的陆面蒸散经验公式，计算了青海东部地区地面蒸发和可利用降水(降水量-蒸发量)等水资源有关的主要物理量，从大气可提供的水资源部分初步分析了青海东部地区水资源的时空变化和分布特征。     

山东冰雹时空分布特征与分类预报指标研究

利用冰雹实况资料、高空探测资料、地面观测资料和EC细网格数值预报资料,统计分析了2012—2021年79次对山东造成较大灾害的冰雹过程的时空分布特征,总结了不同区域、不同大小以及关键月份降雹的关键环境参量特征及阈值。结果表明：①山东降雹具有明显的时空分布特征,降雹主要出现在鲁中地区和鲁北地区;降雹日数年际变化较大,最多年份可达14 d,最少仅为5 d;降雹主要出现在春末夏初,占全年降雹日数的65%;14:00—20:00是冰雹高发时段,占全天降雹的63.3%。②鲁中地区年平均出现大冰雹的次数最多,但半岛地区出现大冰雹的概率更大;大冰雹主要出现在5—6月,占全年大冰雹日数的68.6%。③山东降雹具有较大的对流有效位能、中等及以上强度的深层（0～6 km）垂直风切变、显著的条件不稳定层结和适宜的特征层高度/厚度。④不同区域、不同大小以及关键月份的物理参量的特征和潜势预报阈值都有一定的差别,主要体现在内陆地区、6月降雹、大冰雹较沿海地区、5月降雹、小冰雹的对流有效位能明显偏大、干暖盖指数偏小、深层垂直切变有所增大、抬升凝结高度略偏高、-20～0 ℃层的厚度偏薄。     

怀化近15年降雹时空分布及其环境参量特征分析

利用怀化地区11个国家气象站2004—2018年降雹日资料、地面和高空常规观测资料,对怀化地区近15年降雹时空分布、冰雹天气的主要形势以及环境参量特征进行了统计分析。结果表明:1)怀化地区中部降雹多,冰雹天气主要发生在2月和3月的午后到傍晚,冰雹直径较小。2)高架对流类是怀化地区降雹最主要的天气形势。怀化一般处于地面冷高压底部或底后部;850 hPa或925 hPa以下为东北风或北风,是一个强冷垫;850 hPa有切变线、干线和锋区;700 hPa有强暖湿气流沿锋面(强冷垫)做斜升运动。3)怀化高架对流冰雹天气发生的主要环境参量特征为700 hPa与500 hPa温度差≥11℃;850 hPa与500 hPa垂直风切变≥20 m/s;700 hPa比湿≥3.28 g/kg;0℃高度为3.2～4.0 km,-20℃高度为6.3～8.0 km,且0℃到-20℃层的厚度≥2.7 km。     

青海省东部地区雾特征

利用青海省东部地区6站1977～2006年30年的地面气象观测资料,对该地区雾发生演变的特征进行了统计分析。结果表明,该地区雾的空间分布不均匀,高值中心在门源站,为8．3d／a,年雾日最多达13d;雾存在明显的年、季和日变化特征,由于气候变化的影响,年雾日呈明显的减少趋势,每年4～10月02：00～08：00是雾集中出现的时段;雾存在NNE—NE的主导风向,ESE风和SSW风频率最低,不到1．5％,同时在一1～5℃的温度窗区雾频率最高;除西宁站雾形成时相对湿度临界值为57％外,其它各站形成雾时相对湿度较高,均大于88％。     

中国龙卷时空分布及其环境物理量特征

利用2004—2012年《中国气象灾害年鉴》和CFSR再分析资料,研究中国龙卷的时空分布以及三个龙卷频发区的环流背景场和环境物理量特征,并比较他们之间的区域差异。结果表明:中国龙卷多发生于春夏季,午后傍晚较多,江苏和广东等平原地区出现龙卷概率最高。龙卷临近时,“江苏及其邻近地区”位于500 hPa槽前,850 hPa上有西南急流,造成了较强的低层垂直风切变;“广东及其邻近地区”在龙卷发生前地面对流有效位能均值达997.3 J/kg,0~1 km螺旋度均值达91 m2/s2,层结不稳定,动力抬升强;“东北地区”受深厚东北冷涡控制,整层水汽含量低,中低层比湿均值小于10 g/kg。通过比较环境物理量平均场的分布特征发现:螺旋度、垂直风切变、能量螺旋度指数和强龙卷参数对分析龙卷发生有很好的指示意义。“东北地区”对流有效位能和比湿均值远低于“江苏及其邻近地区”和“广东及其邻近地区”,但高低空的温度直减率大、中低层的垂直风切变强,该地区也会产生龙卷。      

四川上空大气可降水量时空分布特征

本文利用94个气象台站30 a地面湿度参量资料,采用通过地面水汽压计算大气可降水量的经验公式,分析了四川上空大气可降水量时空分布特征,初步评估了四川地区的空中水资源。结果表明:(1)四川地区空中水资源十分丰富,开发潜力巨大:东部盆地区全年大气可降水量为1178.11 cm、降水效率8.98%;西部高山高原区全年大气可降水量为321.06 cm、降水效率21.16%。(2)大气可降水量和降水效率空间分布明显不均匀,东部盆地区大气可降水量远远高于西部高山高原区,降水效率则是西部高山高原区高于东部盆地区。(3)大气可降水量季节变化明显,一年之中夏季最多,秋季次之,冬季最少。西部高山高原区大气可降水量季节差异尤其显著。(4)30 a来,大气可降水量波动略呈线性增多,大气可降水量年际变化小。     

四川省大雾时空分布特征研究

采用1986~2007年四川省157个站22年大雾资料,初步统计分析了四川省大雾时空分布特征。结果表明:年平均雾日数最多的主要在四川盆地;雾日有明显的季节和月际变化,春、夏季年均雾日数较少,分布范围较小,秋、冬季年均雾日数较多,分布较广;雾大多开始于晚上20时~次日早上8时,结束于8~12时;其中持续0~3小时的大雾所占比例最大。近22年雾日年际变化趋势:约40%的观测站呈显著下降趋势,且分布集中在四川盆地,有少数的站点呈显著上升趋势。     

青海省冰雹灾害分布特征

根据青海省近40年冰雹灾情统计资料,研究了青海省雹灾发生频数及受灾面积、成灾率的时空分布特征。结果表明:雹灾发生频数自20世纪60年代逐渐上升,80年代出现高峰值,90年代后有逐渐减少的趋势。青海省冰雹灾害发生的时间为5~10月,6~8月最多,属夏季多雹区类型;东北部区占总雹灾频数的86.35%,成为全省雹灾高峰区;但是雹灾高峰区与冰雹发生高值区并不一致。雹灾面积也呈逐年上升的趋势,与全省雹灾发生频数的变化趋势基本一致;各区平均受灾面积与成灾率有月际变化,东北部区平均受灾面积7月达到最大值,成灾率9月达到最大值;青南区受灾面积最大值出现时间与东北部一致,成灾率最大值出现在7月。形成雹灾的冰雹直径出现频数最多在20~30 mm之间,受灾面积随冰雹直径的增大而增加,成灾率也随之增大;冰雹直径超过40 mm后,对作物的危害是毁灭性的。     

一次层状云降雨过程多源遥感特征参量演变分析

利用河北省邢台市皇寺国家观测站布设的Ka波段云雷达、微波辐射计和微雨雷达以及地面雨量计等观测资料,对2017年5月3日一次西南涡天气过程的降水云系进行了综合分析,结果表明:本次降水过程为稳定性层状云过程,云内粒子下落速度由高空向地面逐渐增大,第一轮降水出现在云的发展阶段,第二轮降水出现在云的成熟阶段,每次降水开始前云内的相对湿度、水汽含量、液态水含量和温度曲线同时出现跃增和峰值,各指标在降水结束后出现较明显下降,之后得到恢复,出现第二三次峰值并产生降水;利用微波辐射计资料在时间和空间上连续反演计算云中水汽压和冰面饱和水汽压差值场("e—E_i"差值场),当云中过冷水和过冷水汽大值区与"e—E_i"差值场的正值区重合时,冷云中贝吉龙过程较强,有利于精细化定量判断强降水出现和人工增雨潜力区位置,综合以上遥感探测资料分析结果,可以认为本次天气过程有利的人工增雨作业时机出现两次,第一次在13:45降水刚刚开始至云顶下降到6 km前;第二次时间较长,云层条件更为有利,即17:40—21:15云顶高度维持在8~10 km的时段;作业适宜高度为4~8 km(-20~0℃)。     

内蒙古地区与北半球云水资源分布

利用ISCCP D2云资料、内蒙古116个气象站地面降水资料、NCEP同化资料，分析研究了全球云水时空分布特征及内蒙古地区云水时空分布特征、降水分布特征。研究表明：20年年均变化来看，可降水量在波动过程中有增多的趋势；降水量从1984年到1998年有增多的趋势，1998年到2001年有明显的减少趋势；从24年实际降水量空间变化趋势来看，内蒙古东部地区有明显的减少趋势，中西部地区有增多趋势，尤其中部地区乌兰察布市、呼和浩特市、包头市等地区有明显的增多趋势。     

基于探空云识别方法的云垂直结构分布特征

云的垂直结构特征作为云重要的宏观特征之一,直接决定了云的类型,进而通过发射和吸收辐射的方式影响着地气系统的能量收支平衡,因此对云垂直结构特征的研究一直都是云物理研究的一个重要方向。作为观测云垂直结构特征的一种方式,探空气球通过获取沿路径方向高分辨率的廓线信息,采用一定反演方法从而能够较为准确的识别云的垂直结构。本文即利用我国业务布网探空站的观测资料,采用相对湿度阈值法识别云垂直结构,并同激光云高仪、“风云四号”静止卫星和毫米波云雷达对识别的云结构特征量进行了一致性检验。在此基础上,统计分析了2015～2017年单层、两层和三层云的垂直结构分布特征、日变化和季节变化特征以及全国区域分布特征,结果表明:（1）整体分布上,单层云在垂直方向上出现的高度范围介于多层云的高度范围内,并且随着云层数的增加,云在垂直方向上更为伸展,即高层云越高,低层云越低;（2）在日变化中,中午单层和多层云中最低层云的云底高度均高于早晨,而夜间单层和多层云中最高层云的云顶高度则高于早晨和中午,同时中间层云厚的变化要小于最上层和最下层云厚的变化;（3）在季节变化中,夏季云量较其他季节更多,云体发展也更为深厚,表明温暖的大气条件更有利于云的形成和发展;（4）我国云垂直结构分布特征具有明显的纬向变化趋势,从以青藏高原为中心的西南地区的云底较高云体较薄的云,逐步过渡到以东南沿海地区为中心的云底较低云体较为深厚的云,表明不同地形和气候带的差异与不同云类型的分布直接相关。     

西北地区冰雹时空分布特征

应用1991—2000年西北地区基本站资料,统计分析了西北地区降雹的时空分布特征。结果表明：西北地区降雹主要的高频区在青藏高原中部、祁连山和天山山脉西段,并呈带状分布,多雹中心一般位于东西走向山脉的南坡,南北走向山脉的东坡。西北地区降雹旬、侯分布不均匀,产生双一多峰特征,从多雹区各代表站的旬或候际演变看,高原北部降冰雹来的比其南部早且持续时间长,但降雹日数明显少于其南部。天山山脉、祁连山降雹盛发期处于波动状态而高原中部降雹盛发期比较集中。     

洛阳市暴雨时空分布特征

对洛阳市1961-2005年10个站逐日雨量资料统计分析结果表明:洛阳暴雨集中在7-9月,且7-8月单站暴雨较多。有2个暴雨多发区域中心,一个在北部的丘陵区,另一个在南部山区。年区域暴雨出现≥4次时,有准3 a的周期变化规律;≤3次时,有准5 a的周期变化规律。     

来宾市暴雨时空分布特征

利用1965～2007年来宾市5个测站24h降水实测资料,对暴雨的时空分布特征进行统计分析.分析结果表明:来宾市年均暴雨量的分布随纬度的增大而增大,暴雨中心位于大瑶山上的金秀,地形的强迫作用对暴雨有增幅作用;在地域上,暴雨呈北部多于南部,西北部多于东南部;不同季节年均暴雨日数其地域分布有明显的差异;来宾市各月均可出现全市性暴雨过程,但主要出现在4～8月.     

基于GIS的潮州市日照时数的时空分布特征

基于潮州市100m×100m的高程数据和包含周边10个气象站点的日照百分率数据,应用GIS技术和回归统计模型对潮州市日照时数的空间分布进行了模拟、结果验证和分析。结果表明,创建的各月和年日照时数空间分布模型显著性水平大多为0.01,研究区内的2个气象站的日照时数模拟值和实际值之间具有很好的一致性,误差百分率在6%以下,模拟结果有实用价值。模拟结果分析发现,潮州市的日照时数除了受太阳高度角影响外,还受天气气候等因素的影响,最低和最高月日照时数分别出现在2月和7月;海拔、坡度等地形因子对日照时数有明显影响,最小日照时数出现在约1100~1200m海拔高度或坡度70°~75°上,低海拔地势平缓地区日照时数明显偏多。     

青海省东部地区云特征参量与降水相关性分析

利用青海省东部地区2018年7—9月、2019年4—9月、2020年4—7月FY-2G卫星反演的云特征参量及地面小时降水数据,分析了云顶高度、云顶温度、云光学厚度和云粒子有效半径4种云特征参量对降水频率及降水强度的指示性。结果表明:(1)单云特征参量中,云光学厚度对降水频率指示性最强。中雨、大雨频率分别随云顶温度下降、云顶高度及云光学厚度增加呈明显增加趋势,而小雨频率随之呈减小趋势。(2)双云特征参量(云光学厚度和云顶温度)对降水频率指示性优于单云特征参量,降水频率随云光学厚度增加及云顶温度下降而增大。当云光学厚度为21~30且云顶温度大于0℃时,小雨频率最大。云光学厚度大于40且云顶温度为-45~-31℃时,中雨频率最大。云光学厚度大于40且云顶温度小于-45℃时,大雨频率最大。(3)三云特征参量(云顶温度、云光学厚度和云粒子有效半径)对降水频率指示性优于单云特征参量,但比双云特征参量降水频率指示性弱。