1988-2009年全球地面风速变化趋势研究

利用来自ESE的1988-2009年高精度、高分辨率的CCMP风场资料,对全球0.25°×0.25°每个网格点上地面风速的逐年变化趋势进行分析.研究发现:近22 a期间,全球大部分区域的地面风速以显著性递增趋势为主导,递增趋势较强的区域主要分布于南极大陆的临海区域、格陵兰岛的临海区域;显著性逐年线性递减以及地面风速无明显变化趋势的区域主要散布于全球各地的一些零星区域,且不同地区地面风速的变化趋势由不同季节主导.     

基于CCMP风场的近22年中国海海表风场特征分析

利用ESE(NASA Earth Science Enterprise)提供的1987 年7 月-2009 年12 月CCMP(Cross-Calibrated,Multi-Platform)风场资料,对中国海近22 年的海表风场特征进行分析.结果表明,中国海的海表风场具有明显的季节变化;6 级以上大风频率的高值中心集...     

热带海表风速与海表温度日变化关系分析

利用热带测雨卫星(TRMM)搭载的微波成像仪(TMI)探测结果,在像元分辨率上同步反演的10年海表温度(SST)和海表风速(SSW)资料,研究了热带地区非降水条件下SSW变化对SST日变化的影响。结果表明热带地区SST日变化显著,SST日最小值多出现在早晨03:00(当地时间,下同)至06:00,日最大值多出现在午后17:00至19:00,SST日绝对振幅为1.9~3.4℃,日相对振幅为5%~7%。SSW变化对SST日最小值和日最大值的出现时间及SST日振幅均有明显的影响,且均呈现出区域性差异。热带地区SST日绝对振幅随SSW增大而减小,当SSW增加至9 m/s之后,SST日绝对振幅变化不再明显;二者符合特定的正弦函数关系。在风速小的情况下,暖池区域平均SST日绝对振幅异常减小了0.16℃;在风速大的情况下,秘鲁沿岸区域平均SST日绝对振幅异常增大了0.17℃,且SST随时间变化波动较大。上述研究结果为下一步研究海表感热和潜热日变化打下了基础。     

海洋锋海表风速最小值及其成因

利用2000—2008年AVHRR、QuickSCAT等高分辨率卫星观测资料和CFSR再分析资料,分析了墨西哥湾流区、东海黑潮锋区、巴西-马尔维纳斯合流区和厄加勒斯回流区等全球主要海洋锋区的大气响应特征,发现在上述海洋锋区普遍存在海表矢量风速的最小值分布,并对这一现象的产生原因进行探讨。研究指出:夏季（6—8月）墨西哥湾流区、6月东海黑潮锋区附近有明显的矢量风速最小值分布,而巴西-马尔维纳斯合流区及厄加勒斯回流区海洋锋附近则终年存在矢量风速最小值。产生这一现象的条件是大尺度气压背景场梯度方向与海洋锋附近海表温度梯度方向接近一致,其物理过程为:海洋锋暖（冷）水区一侧上空对应有低（高）气压,由此产生的局地气压梯度与大尺度背景气压梯度方向接近相反,导致锋区附近叠加后的气压梯度最小,海表风速因此也最小。同时,摩擦作用使海表风偏向低压一侧,于是沿锋区走向（跨锋区走向）的风速分量差在暖水区一侧产生气旋性切变涡度（风速辐合）,进而造成上升运动和强降水,而该分量差在冷水区一侧则产生相反的大气响应特征。      

东亚持续强冬季风影响赤道海表温度初始异常的数值试验研究

通过数值模拟和理论分析 ,文中指出在强东亚季风期间不仅在欧亚大陆和北印度洋出现强大的反气旋环流异常 ,而且通过海气相互作用在北太平洋西部和西北部形成异常气旋式流场 ;在其东南部产生异常反气旋式流场。在这种流场异常的驱动下赤道西太平洋西风加强 ,海面升高 ,海表温度上升 ,赤道中东印度洋和东太平洋东风加强 ,海面降低 ,海表温度下降。证明由于海表温度异常及海表温度变化趋势存在积分关系 ,因此持续的强东亚冬季风所强迫的沿赤道海表温度变化趋势的上述分布的强讯号可以在海洋中存在近一年之久 ,为尔后赤道太平洋 ENSO事件的可能发展提供初始条件 ,也为跨季度气候预测提供前期讯号     

全球大气能量的时空特征及变化趋势分析

大气能量学是大气科学重要的组成部分，了解大气能量的时空分布和变化特征，能够为大气科学研究，尤其是气候变化研究提供新的思路和手段。本文基于1948～2016年NCEP逐月再分析资料，从大气的总能量及其内能、位能、潜热和动能的分布、变化趋势和主模态变化等方面阐释了全球大气能量变化的整体特征。主要结论如下:（1）除高海拔地区外，总能量呈现从赤道向两极逐渐递减的分布，且全球大部分地区呈增加趋势，内能和位能的分布和变化与总能量较为接近；潜热能的极大值区和显著变化区均位于赤道及低纬地区；动能的极大值区分布在中纬度长波槽和西风急流出口区，其在南半球双西风急流区的变化最为显著。（2）总能量呈现出不连续的阶段性跳跃式增长特征；北半球的总能量多于南半球，而增速却慢于南半球，即两半球间的能量呈趋同趋势；海洋上空的总能量多于陆地，且海陆间差额有增大趋势；火山爆发事件可能对大气能量在年际尺度上的减少有重要作用。（3）大气各能量第一模态的空间特征与其各自变化趋势分布非常相似，并先后在1975年左右发生了年代际突变。就第二模态而言，大气的总能量、内能和位能从整体上反映出南北极与其它地区呈反向变化的特征；部分低纬度地区的潜热能与其它地区呈反向变化；动能主要呈现从热带太平洋向南北两极的经向波列分布；它们的时间系数均有一定的多年代际变化特征，可能与气候系统的内部变率有关。     

宜君县1968—2017年气温变化趋势分析

采用宜君气象站1968—2017年地面观测资料,分析宜君县近50 a年平均气温、季平均气温、月平均气温及年极端最高气温、极端最低气温的气候变化特征。结果表明:宜君县近50 a年平均气温总体呈上升趋势,其线性变化趋势率为0.362℃/10 a,20世纪90年代末(1997年)之前为偏冷期,之后为偏暖期;冬季和春季气温变化显著,夏、秋季变化不明显;年平均最高气温和平均最低气温变化趋势与年平均气温变化趋势一致。     

近十五年全球臭氧变化

利用卫星观测臭氧总含量ＴＯＭＳ（第７版）资料,在剔除季节变化后对全球６０°Ｓ－６０°Ｎ范围首先进行了沿纬度分布的线性趋势和周期分析。结果表明：自本世纪７０年代末,各纬带上的臭氧总量都呈下降趋势,强度随纬度升高而加剧,并发现总体上北半球臭氧的下降趋势较南半球更加明显;同时证实了准两年振荡是臭氧变化中除年周期外最显著的周期。并对臭氧变化中的准两年振荡作了遥相关分析;发现准两年振荡在强度和位相上基本呈纬向分布并主要表现出赤道对称的特征。１３５～１７０°Ｅ地区臭氧总量变化所表现出的不同于其它地区的原因可能是这一地区常年频繁出现的对流活动;而臭氧总量下降趋势表现出的北半球同纬度地区均大于南半球的南北半球差异可能是由两半球人类活动的差异引起     

2010—2021年浙江地区酸雨变化趋势分析

利用浙江省气象局13个酸雨观测站观测的降水pH值和降水电导率数据,分析了2010—2021年浙江地区的酸雨污染变化趋势。结果显示,浙江省酸雨污染逐年减轻,降水pH值总体上在逐渐上升,酸雨发生频率在逐年下降,至2021年全省平均降水pH值达到近10 a的最高值5.29,酸雨发生频率降至40%。酸雨污染的季节变化特征表现为夏季较轻、冬季较重。对比浙江二氧化硫(SO₂)、二氧化氮(NO₂)排放量的年际变化趋势以及2020年疫情管控期间浙江的酸雨污染特征表明,污染物排放量的减少是缓解酸雨污染的重要因素。     

20年时间序列海表温度数据集反演和评价

海表温度是研究海洋表面海气相互作用的一个至关重要的物理参数。为建立长时间序列海表温度数据集,在海表温度反演模型建立过程中还需要考虑卫星之间的差异、卫星仪器随时间的衰减、所采用反演算法模型建立过程中人的主观因素的影响等。为此,针对1989—2008年间NOAA/AVHRR数据特点,发展了统一的海表温度反演模型,并生成了20年时间序列海表温度数据集,空间分辨率达到1km。利用船舶浮标资料和OISST数据对该数据集进行了验证,验证结果表明该数据集均方根误差在1℃左右。最后针对1997/1998年厄尔尼诺事件,用反演的海表温度分析了西太平洋暖池区海表温度距平对这次事件的响应。     

气候变暖背景下中国地面风速变化研究进展

气候变暖背景下,中国地面风速在过去几十年整体呈减弱趋势,对风能资源开发产生了显著影响。近50年来,中国地面风速平均减小速率为0.10~0.22 m·s-1/（10 a）,但存在明显的季节、区域和风速段差异。作为地面风的主要驱动力,对流层低层气压梯度力整体呈减弱趋势,这主要是全球变暖背景下欧亚大陆与西太平洋之间以及欧亚大陆高/低纬度地区之间的热力差异减弱所致。东亚季风的年代际变化特征和地面风速变化密切相关,其变率受到不同时间和空间尺度气候因子的影响,其中西伯利亚高压减弱是东亚冬季风减弱的主要因素,而东亚夏季风的年代际减弱主要是由于太平洋年代际振荡与北大西洋多年代尺度振荡分别向暖/冷相位的转换。研究表明：未来随着温室气体排放量增加,中国地面风速减弱趋势将更显著,这将促进低风速风电技术的发展和中低纬度地区风能开发。     

Assimilation of Sea Surface Temperature in a Global Hybrid Coordinate Ocean Model

The Hybrid Coordinate Ocean Model(HYCOM) uses different vertical coordinate choices in different regions. In HYCOM, the prognostic variables include not only the seawater temperature, salinity and current fields, but also the layer thickness. All prognostic variables are usually adjusted in the assimilation when multivariate data assimilation methods are used to assimilate sea surface temperature(SST). This paper investigates the effects of SST assimilation in a global HYCOM model using the Ensemble Optimal Interpolation multivariate assimilation method. Three assimilation experiments are conducted from 2006–08. In the first experiment, all model variables are adjusted during the assimilation process. In the other two experiments, the temperature alone is adjusted in the entire water column and in the mixed layer. For comparison, a control experiment without assimilation is also conducted. The three assimilation experiments yield notable SST improvements over the results of the control experiment. Additionally, the experiments in which all variables are adjusted and the temperature alone in all model layers is adjusted, produce significant negative effects on the subsurface temperature. Also, they yield negative effects on the subsurface salinity because it is associated with temperature and layer thickness. The experiment adjusting the temperature alone in the mixed layer yields positive effects and outperforms the other experiments. The heat content in the upper 300 m and 300–700 m layers further suggests that it yields the best performance among the experiments.     

散射计风场的三维变分对海雾数值模拟的影响

为了评估同化QuikSCAT海面风场资料对海雾模拟的影响,对发生在2006年4月3—5日的海雾过程,首先通过3个敏感性试验,研究了不同边界层参数化方案对海雾模拟的影响,发现YSU边界层参数化方案更适合海雾过程的模拟。然后对2006年4月3—5日平流雾过程和2005年6月23—24日辐射雾过程利用WRF-3DVAR系统将QuikSCAT海面风场资料同化到模式中,并以未同化和同化了QuikSCAT海面风场资料的数据为初始场,应用WRF模式进行模拟预报,同时对模拟预报得到的结果与实况 (卫星云图和地面观测) 进行对比,结果表明:QuikSCAT海面风场资料的三维变分同化能够改善低层其他要素场,对海雾预报有明显的正效应,但对高层的影响相对有限。     

近45 a黑龙江省春季风速变化的区域特征分析

用方差极大正交旋转REOF方法,将经过均一性检验、分布较均匀的黑龙江省1961～2005年25个测站春季风速变化分为5个区,并对各区风速变化特征进行了分析,最后探讨了人类活动对风速变化的可能影响.结果表明:近45 a来,黑龙江省各个区域风速均呈减小趋势,人类活动可能是导致春季风速减小的一个原因.     

Retrieval of Sea Surface Wind Speed by One-Dimensional Synthetic Aperture Microwave Radiometer

One-dimensional synthetic aperture microwave radiometers have higher spatial resolution and record measurements at multiple incidence angles. In this paper, we propose a multiple linear regression method to retrieve sea surface wind speed at an incidence angle between 0° ~65°. We assume that a one-dimensional synthetic aperture microwave radiometer operates at frequencies of 6.9, 10.65, 18.7, 23.8 and 36.5 GHz. Then, the microwave radiative transfer forward model is used to simulate the measured brightness temperatures. The sensitivity of the brightness temperatures at 0°~65° to the sea surface wind speed is calculated. Then, vertical polarization channels(VR), horizontal polarization channels(HR) and all channels(AR) are used to retrieve the sea surface wind speed via a multiple linear regression algorithm at 0° ~65°, and the relationship between the retrieval error and incidence angle is obtained. The results are as follows:(1) The sensitivity of the vertical polarization brightness temperature to the sea surface wind speed is smaller than that of the horizontal polarization.(2) The retrieval error increases with Gaussian noise. The retrieval error of VR first increases and then decreases with increasing incidence angle, the retrieval error of HR gradually decreases with increasing incidence angle, and the retrieval error of AR first decreases and then increases with increasing incidence angle.(3) The retrieval error of AR is the lowest and it is necessary to retrieve the sea surface wind speed at a larger incidence angle for AR.     

近50年我国风向变化特征

利用我国基本和基准气象台站1956—2005年的一日4次风向和风速资料, 对近50年我国风向变化做了尝试性分析。分析发现:我国大部分地区年最大风向频率呈减小趋势, 其中西北、华南和西南地区最大风向频率减小趋势最为显著, 只有西部个别地区略有增加; 全国大部分地区年最大风向频率对应的风速均呈明显的减小趋势。同时, 年最大风向频率对应的风速减小趋势比年平均风速的减小趋势更为显著, 最大风向频率对应的风速减小是平均风速减小的主导因素; 我国冬季主要盛行的偏北风和夏季主要盛行的偏南风都呈明显的减小趋势。偏北风（冬季）和偏南风（夏季）的减小主要是亚洲冬季风和夏季风减弱造成的。     

基于CCMP风场的中国近海18个海区海面大风季节变化特征分析

利用1988-2010年CCMP(Cross Calibrated Multi-Platform)高时空分辨率10 m风场分析了我国近海海区的大风(6级以上)日数和大风风速的空间分布特征,并且按照中央气象台对近海海区的划分,分析了近海18个海区大风的季节变化特征.我国近海大风日数高值中心及大风风速高值中心都集中于巴士海峡、台湾海峡和南海东北部海域,在巴士海峡和南海东北部海域交界处最高可达140天以上,平均大风风速达到13m/s以上.从季节变化来看,大风日数和大风风速充分体现了东亚季风冬强夏弱的特点.冬半年,大风日数及风速高值中心一直位于东海东北部、台湾海峡、巴士海峡、南海东北部以及南海西南部海域,12月是一年之中大风日数和强度的峰值时期.从4月开始,南海西南部的高值中心消失,而以北海域的高值区的分布基本不变,这种情况一直持续到9月.近海18个海区的季节变化呈现出不同的区域差别,南海中部和南部的4个海域大风日数呈双峰型变化,冬季的12月至次年1月出现最高值,夏季西南季风时期的7-8月出现次高值.除琼州海峡外,包括南海北部海域的其余13个海区高值均在冬季12月至次年1月,低值出现在夏季6-7月.     

濮阳近50a风速变化特征及突变分析

利用线性分析方法，分析了濮阳近50a平均风速、大风日数的变化特征，并利用滑动的t检验法分析了风速突变，结果显示：年平均风速以0．498（m／s）／10a的倾向率减少，大风和扬沙日数分别以2．7d／10a和5．6d／10a的倾向率减少；平均风速，大风、扬沙日数在20世纪80年代初期发生突变。     

濮阳近50a风速变化特征及突变分析

利用线性分析方法,分析了濮阳近50 a平均风速、大风日数的变化特征,并利用滑动的t检验法分析了风速突变,结果显示:年平均风速以0.498(m/s)/10 a的倾向率减少,大风和扬沙日数分别以2.7 d/10 a和5.6 d/10 a的倾向率减少;平均风速,大风、扬沙日数在20世纪80年代初期发生突变。