北非和青藏高原感热振荡特征及与我国东部夏季降水的关系

利用EOF方法,分析了NCEP/NCAR 1948—2002年再分析资料中月平均全球地面感热资料,揭示了北非和青藏高原感热的振荡特征。分析了振荡关键区的感热距平与我国东部51个测站1951—2000年汛期降水距平的相关关系,用SVD方法分析了关键区感热距平场与我国东部51个测站全年各月降水距平场的空间耦合和时滞关系及关键区感热异常对我国东部降水异常的影响。结果表明,北非和青藏高原两个区域的感热变化呈负相关,它们对我国华北、江淮和华南三个区域的汛期降水滞后影响明显。感热对我国降水的影响以年代际为主。     

高原和山脉地形对长江中下游梅雨形成的影响

长江中下游梅雨(下称梅雨)是丙南暖湿季风气流随季节增暖北进过程中的产物,是东亚副热带季风系统中的一个重要组成部分.利用气候平均资料分析和敏感性数值模式试验,研究了青藏高原(下称高原)和江南山脉地形对梅雨形成的影响.分析表明,在对流层低层,江南处于强劲西南急流风速中心的下游,有江南山脉地形对西南急流强迫抬升,具有强烈的风速和水汽辐合,这是梅雨形成的直接原因.敏感性数值试验表明,无高原时该西南急流增强,江南上空气旋性涡度增大,梅雨雨量增加2 mm/d,这反映了夏季高原巨大的感热气泵的抽吸作用使其东侧的江南地区环流的气旋性减弱,上升受到抑制,降水减少;无江南山脉地形时梅雨雨量减少2 mm/d,雨带北移到淮河流域,而加高山脉地形时则梅雨量增大,雨带位置南移,说明山脉地形对西南季风气流有强迫抬升增幅降水作用,对梅雨雨带的形成亦有重要影响.     

华北东部地区干旱分布特征

用１９５１－１９９０年降水怛资料，计算了我国华北东部地区的Ｚ指数级别值，并分析该地区内干旱发生的气候规律。结果表明，该区干旱发生频繁且严重，有明显的季节和持续性特点，年代际变化大体上有２０年振荡周期。     

中国黄土高原区域性暴雨时空变化及碎形特征

利用黄土高原51个测站40年日降水资料,采用REOF分析、小波分析和分维分析等方法,研究了该地区区域性暴雨的时空特征。结果表明:黄土高原区域性暴雨事件趋于减少,过程雨量加大;区域性暴雨频数演变存在4年和7~8年的振荡,以4年周期为主;在1977年区域性暴雨事件出现突变性减少,相应的短周期减弱、长周期加强。分析表明,区域性暴雨事件骤减与500 hPa高度、副热带高压和青藏高压位置关系密切;与区域性暴雨事件伴随的全区降水量存在6个空间型,各型暴雨雨量异常具有客观碎形(分形)特点,其中黄土高原西北部和东南部暴雨雨量异常偏多的分维数值较小,在黄土高原中部分维数值较大,反映出黄土高原中部暴雨异常偏多的非线性机制最为复杂,而西北部和东南部地区相对简单。     

黄土高原春季干旱时空分异特征

采用基于相对湿润度的干旱指数分析方法和黄土高原1961 2010年气候要素资料,研究了黄土高原春季干旱时空变化、异常分布和次区域演变特征。结果表明:1961 2010年黄土高原春季干旱强度变化呈现明显中心区域强、周边区域弱的分布特征,其中中部腹地干旱强度增加趋势倾向率最大,中部周边干旱强度增加次之,东北部和西部边缘呈减弱趋势。研究区不同区域春季干旱强度呈同位相变化是干旱变化的首要空间分布模态,异常中心区域在陕北、陇东及宁夏西南部。东西部反相位分布模态反映了黄土高原东西部所受大气系统影响差异性的特征。根据载荷向量不同模态空间异常分布型,可将春季干旱划分为西北部型、东北部型和南部型等3个次区域异常型,南部春季干旱强度时间序列呈显著增强趋势,其由弱变强的突变点出现在1977年,西北部和东北部干旱强度也呈波动增强趋势,但未通过显著性检验,没有突变。西北部和南部春季干旱指数存在显著的3~4年振荡周期,东北部存在显著的5~6年振荡周期。     

西藏藏北高原典型植被生长对气候要素变化的响应

选取西藏藏北高原西部高寒草原植被、中部高寒草甸植被及东南部高寒灌丛草甸植被 3 种藏北地区最典型的植被类型, 结合临近 3 个气象观测站的资料, 分析这 3 种典型植被类型地区 1999—2001 年旬平均气温、旬总降水量和 SPOT VEGETATION 卫星 10 d 最大值合成归一化植被指数 (NDVI) 变化特征以及 3 种典型植被基于 SPOT VEGETATION NDVI 的生长变化对旬平均气温和旬总降水量两个主要气候要素变化的响应关系。 结果表明: 藏北地区降水资源的空间分布特点是东南部向西北部逐渐减少, 气温则由南向北逐渐递减, 与降水资源分布相反, 蒸发量西部高, 东部低; SPOT VEGETATION NDVI 能够较为准确地反映 3 种典型植被生长变化特征, 所反映的植被返青期和枯黄期等重要植被生长阶段与由积温计算的植被生长特征基本一致; 藏北地区基于 SPOT VEGETATION NDVI 的植被生长变化与气温的相关系数明显高于与降水的相关系数 , 其中以那曲为代表的高寒草甸植被的 NDVI 与旬气温和旬降水总量的相关系数最大, 分别为 0.81 和 0.68 , 表明藏北地区由于海拔高, 气候寒冷, 气温对该地区植被生长的影响明显高于降水的影响, 即该地区植被生长变化对气温的响应程度明显高于对降水的响应程度 , 是植被生长的限制性因素; 不同植被类型对气温和降水两个要素的响应程度大小依次是高寒草甸、高寒灌丛草甸和高寒草原。     

黄土高原干旱山地花椒生长的气象条件分析

应用1998~2007年秦安县花椒树物候、产量资料及1961~2007年气象资料,运用统计学方法计算分析,得出影响秦安花椒生长的主要气象因子: 冬季平均最低气温,开花盛期的气温日较差、降水、日照时数,落花期和果实膨大期的平均最低气温,成熟期前期的极端最高气温、降水量,成熟期后期的日平均最高气温及日平均气温.花椒主要灾害是冻害和干旱.2000年以来初春冻害和7月干旱频率增多,花椒种植风险及不确定因素增多,应加强品种培育、土壤条件、栽培管理措施.     

青藏高原东部冰雹形成机理的数值模拟

利用中国科学院大气物理研究所发展和改进的三维冰雹云模式,对青藏高原东部甘肃省玛曲县的一例冰雹云过程进行了模拟研究。结果表明:玛曲冰雹云中冰雹胚胎以霰胚为主;在地面降水中,固态降水占降水总量的46%,而霰占固态降水的65%,霰主要靠撞冻雨水和云水增长;雹云中存在较弱的过冷雨水累积带,累积带的维持时间也很短,累积带中的过冷雨水有利于雹块的增长,但不起主要作用;雹块的增长主要是通过雹撞冻云水,其次是撞冻雨水增长。     

一次华北暴雨过程中边界层东风活动及作用

利用常规气象观测资料、NCEP 1°×1°逐6 h分析资料、微波辐射计资料及FY-2E气象卫星及雷达探测资料,针对2013年6月4日发生在北京及周边地区的一次暴雨过程中边界层东风活动及作用进行了天气学诊断分析,结果表明:对流性暴雨过程伴随有源自东北平原的边界层东风活动,东风活动具有尺度小、降温明显和湿度大等特点。暴雨过程是边界层东风和中低空暖式切变线、偏南风急流和500 hPa短波槽共同作用的结果;东风湿冷空气的锋面抬升和地形抬升作用共同加强了中低层暖湿气流的辐合上升运动,同时东风冷垫和地形抬升作用触发了雷暴的再次发生,相应雷暴具有高架对流特点。东风气流起到了边界层水汽输送作用,中低层偏南暖湿气流为暴雨的产生提供了充足的水汽和不稳定层结条件。     

近年来影响我国东部洪涝的高原东移涡环流场特征分析

利用NECP再分析资料,对1998—2004年间5次影响我国东部地区严重暴雨的高原东移涡过程的对流层中上层环流场特征进行了分析,指出了影响高原低涡东移出高原的四种天气系统类型:北槽南涡型、切变线、切变流场及西风槽前部;揭示了高原低涡东移出高原与500 hPa上的冷空气、副热带高压位置、200 hPa上的南亚高压及西风急流之间的关系;获取了高原低涡东移出高原的强信号,为高原东移涡暴雨预报提供了科学依据。     

青藏高原地面感热异常对西北地区东部夏季降水的影响

本文利用1961~2012年夏季西北地区东部(32~40°N,100~110°E)156个站点逐日降水资料,以及1982~2012年青藏高原70个站点的地面感热观测资料,采用EOF、相关分析等方法分析了西北地区东部夏季降水、青藏高原冬末春初(2~4月)地面感热的时空变化特征,讨论了西北地区东部夏季降水对于青藏高原冬末春初地面感热异常的响应,通过环流场分析高原感热异常对西北东部夏季降水的影响成因。结果表明:高原东部冬末春初地面感热偏强时,西北东部地区北部降水偏少,东南部和西南部降水偏多;反之,西北东部北部降水偏多,东南部和西南部降水偏少。     

Turbulence spectra in the near-neutral surface layer over the Loess Plateau in China

We present the power spectra of wind velocity and the cospectra of momentum and heat fluxes observed for different wind directions over flat terrain and a large valley on the Loess Plateau. The power spectra of longitudinal (u) and lateral (v) wind speeds satisfy the −5/3 power law in the inertial subrange, but do not vary as observed in previous studies within the low frequency range. The u spectrum measured at 32 m height for flow from the valley shows a power deficit at intermediate frequencies, while the v spectrum at 32 m downwind of the valley reaches another peak in the low frequency range at the same frequency as the u spectrum. The corresponding peak wavelength is consistent with the observed length scale of the convective outer layer at the site. The v spectrum for flat terrain shows a spectral gap at mid frequencies while obeying inner layer scaling in its inertial subrange, suggesting two sources of turbulence in the surface layer. All the spectra and cospectra from the valley direction show a height dependency over the three levels.     

川西高原气象条件对稻米品质的影响

为了研究气象条件对稻米品质(主要指蛋白质和氨基酸)的影响,利用优质稻品种"合系39号",在川西高原南部分期播种试验资料和稻米蛋白质、氨基酸等的实验室分析资料,采用正交多项式积分回归方法,分析了从齐穗前35天到成熟期间温度、日照、温度日较差等因子对稻米蛋白质及氨基酸含量的动态影响,建立了气候生态主导因子的动态影响综合模型.结果表明,温度的影响从齐穗前20天至齐穗后40天,温度日较差和日照的影响从齐穗前30天至齐穗后40天,且不同时期的影响系数不同,但蛋白质、氨基酸的变化基本同步.     

冬、 春季青藏高原东侧涡旋对特征及其对我国天气气候的影响

受高原地形影响, 低层西风气流在高原西侧分支, 从南北两侧绕流, 在高原东侧汇合, 并在南（北）侧形成定常的正（负）涡度带。本文利用NCEP/NCAR提供的1951-2004年再分析资料, 发现这两个涡度带在700 hPa上最明显, 常年存在一正一负两个对称的涡旋（下称“涡旋对”）, 且冬, 春季较强。根据各月涡旋对的位置及强度, 本文定义冬, 春季绕流指数为正\, 负涡旋对平均涡度之差, 定量地表征高原绕流作用的强弱, 绕流指数大则高原绕流作用强。结果表明, 1951-2004年中2/3的年份高原绕流作用春季强于冬季, 高原绕流作用不仅是高原大地形的动力作用造成的, 而且受到热力作用的影响。冬季绕流指数以年代际变化为主, 近50年冬季高原绕流作用有显著的增强趋势; 春季绕流指数年代际和年际变化均不明显。冬、 春季, 强高原绕流作用均有利于中高纬冷空气向我国北方输送, 使东北及新疆北部地区气温偏低。春季强高原绕流作用还有利于高原东南侧的暖湿气流向华南及江南地区输送, 使西南、 华南部分地区气温偏高; 偏南暖湿气流和来自中高纬的偏北冷干气流在31°N附近辐合, 有利于江淮地区降水。无论冬\, 春季, 亚洲中纬度西风强度是影响高原绕流作用的重要因子。     

中国黄土高原地区春季气温时空特征分析

利用黄土高原40年的气温资料,采用小波分析方法,分析了该区域的春季气温变化特征。结果表明：黄土高原春季气温变化存在3个特征区域;在1991／1992年发生突变,突变后气温突然转暖,突变之前气温以负距平为主,突变后以正距平为主;1980年代中期最冷,1990年代后期最暖;且存在2年、3年和5～6年周期振荡,3年周期振荡最显著。春季逐月气温空间变化的主要特征是全区一致,各月气温以升温为主,1990年代最为明显,升温速度最大区和年际变化幅度最大区主要在黄土高原中部,准5年为主的年际振荡和10～12年年代际振荡在月气温变化中显著。     

陕北黄土高原中部生态修复对局地气候的影响

利用陕北黄土高原2000—2019年MODIS产品的MOD13Q1数据，定边、安塞、志丹、子长、延安气象站1990—2019年月（年）平均气温及最高（最低）气温、降雨量、降雨日数等资料，通过差值（比值）、相关系数、线性回归等方法，对陕北黄土高原生态修复显著区（志丹、安塞、子长、延安）和非显著区（定边）在生态修复前（1990—1999年）和生态修复中（2000—2019年）的气象要素变化进行了对比分析。结果表明：（1）生态修复中显著区、非显著区的归一化植被指数随年份以0.123、0.081/10 a增加，显著区的气温上升速率为非显著区的1.5倍；显著区和非显著区年平均气温分别以0.164、0.467 ℃/10 a速率上升，平均降雨量分别以39.95、25.56 mm/10 a的速率增加，显著区较非显著区升温明显缓慢，但平均降雨量的增加速率明显大于非显著区。（2）生态的显著性修复在2012年之后对年平均气温上升的抑制作用凸显，显著区和非显著区年平均气温差值出现突变发生在2013年，此年为生态修复对年平均气温影响的关键时间点；生态修复显著区在植被生长季（4—9月）对年平均气温上升的抑制较为明显，7月最为明显，显著区较非显著区年平均气温降低了1.05 ℃；对最高气温的抑制出现在7—8月，对最低气温的抑制出现在5—6月。（3）生态修复中（2013—2019年）显著区的降雨日数较修复前明显偏少近6 d，其减少主要是小雨日数的减少，中雨以上的降雨日数均随着生态修复的开展呈增加趋势；显著区植被生长季降雨量增加最为明显，降雨量的增加主要表现为中雨以上降雨日数的增加；1—7月随着植被覆盖度不断增加，显著区与非显著区不同等级降雨日数差值逐渐增大，7月达到最大，8—12月，随着植被覆盖度不断降低，降雨日数的差值又逐渐减小。     

Climatic Aridity and the Relocations of the Zhou Culture in the Southern Loess Plateau of China

Several Holocene loess-soil profiles at the archaeological sites of the political center, and later, the capital cities of the predynastic Zhou and Western Zhou Dynasty (ca. 1400–771 B.C.) inthe southern Loess Plateau were studied multi-disciplinarily. It provides insights into monsoonal climatic change and the relocations of the Zhou culture in this climatically sensitive semiarid zone. Both the analytical data and written records indicate that increased climatic aridity at 1150 B.C. induced a considerable environmental deterioration and degradation of natural resources, especially water shortages, decreases in precipitation and deficits in soil moisture. These resulted in poor harvest and great famines, plagues, domestic upheavals, population migrations, and even conflicts between Zhou people who subsisted on dry farming and nomadic tribes on the northern steppe during the development of the Zhou culture. It seems that persistent droughts forced Zhou people to move from the upland plateau to the lowland riverbanks step by step through relocations, following a direction of increasing climatic humidity, soil moisture, water availability and biodiversity. The southward migration of the nomads on the steppe of the northern Loess Plateau and the Mongolia Plateau in response to the climatic aridity was another dynamic force that caused the relocations of the Zhou culture.     

黄土高原土壤湿度变化规律研究

利用黄土高原59个气象站1961—2002年月降水量和29个农业气象观测站从建站到2002年逐年4~10月旬土壤重量含水率资料,分析了黄土高原土壤湿度的地域和时间分布特征以及土壤湿度的变化规律。结果表明:(1)黄土高原4~10月土壤湿度与降水量的地理分布有较好的一致性,两者都从东南向西北减少。由于六盘山和太行山对东南季风的阻挡影响,在陇中和晋中黄土高原出现一条南北向的干舌;(2)采用年降水量和变异系数,结合植被地带,把黄土高原土壤湿度划分为5个气候区域:草原化荒漠带土壤严重失墒区、荒漠草原带土壤严重失墒区、草原带土壤失墒区、森林草原带土壤湿度周期亏缺区、森林带土壤湿度周期亏缺区。前3个气候区位于黄土高原中北部,经雨季之后,土壤水分不能得到有效恢复,土壤经常处于重旱或轻旱状态。后2个气候区位于黄土高原南部,土壤有季节性缺水现象。(3)土壤湿度具有动态变化规律。一般从7月份开始土壤湿度增加,但各区的增湿幅度有差异。(4)土壤湿度与降水呈极显著的正相关,与气温呈不显著的负相关。     

近几十年青藏高原夏季风变化趋势及其对中国东部降水的影响

根据NCEP/NCAR、NCEP/DOE和ERA40再分析资料以及中国596个台站逐月降水观测资料,利用相关分析、小波分析和交叉谱分析等统计方法,分析了近几十年青藏高原夏季风变化趋势及其对中国东部降水的影响,探讨了影响高原夏季风长期变化的可能原因.结果表明:高原夏季风具有年际和年代际的多时间尺度变化特征,在1958～2...     

Formation and Evolution of Tibetan Plateau and Its Effects on the Environment and Resources

TheKeyProjectofNationalBasicTheoreticalResearch"FormationandEvolutionofTibetanPlateauandItsEffectsontheEnvironmentandResources"isundertakenjointlybyChineseAcademyofSciences,theMinistryofEducation,theMinistryofLandandResources,theChineseMeteorologicalAdmin…