1985—2020年呼伦贝尔市冻土气候变化特征

利用1985—2021年呼伦贝尔市15个国家气象站各层地温、第一冻土层下限、最大冻土深度资料,研究呼伦贝尔市冻土气候演变特征,同时采用重标极差（R/S）和非周期循环分析,统计最大冻土深度等气象要素时间序列的Hurst指数、分维数和非周期循环的平均循环长度,分析最大冻土深度等气象要素变化趋势和记忆周期。研究表明：（1）0cm地温、40cm平均地温、80cm平均地温都呈现出增大趋势,且0cm地温增大趋势最显著,特别是0cm地温最小值增大更加明显。（2）冻结持续日数呈缓慢减小趋势,其中中部偏北海拔超过600 m山区持续时间最长,西南部和东南部地区持续时间最短。（3）7月中旬冻土在北部地区开始,9月开始到10月下旬向西南和东南地区扩展,次年5月上旬至6月下旬自西南和东南地区向北部地区开始消失。（4）最大冻土深度呈现逐年减小趋势,突变年份出现在1988年,最大冻土深度在7－9月最浅,次年2－4月最深,10月－次年1月是最大冻土深度不断加深的过程,5－6月是最大冻土深度显著减小的时段,其中最大冻土深度最大值出现在西部偏南地区。（5）R/S和非周期循环分析表明,冻结持续日数和最大冻土深度未来减小趋势仍将持续,持续时间分别为10 a和8 a;0cm地温、40cm平均地温、80cm平均地温未来增大趋势仍将持续,持续时间都为12 a。     

多源融合格点实况数据在四川高温过程的适用性分析

利用1km和5km多源融合格点实况数据和四川地面观测站点资料,采用预报准确率、平均绝对误差、均方根误差和Alpha Index(AI)等统计量,选取2020年夏季四川2次高温天气过程对多源融合格点实况数据的质量进行了检验评估。研究结果表明:多源融合格点实况数据利用邻近插值方法插值到站点优于双线性插值;误差大值区主要位于高海拔地区,如川西高原、攀西地区及盆地山周;AI指数接近于0,多源融合格点实况数据没有随机误差,较为接近理想值;1km分辨率融合格点实况数据在四川的适用性优于5km,误差≤2℃的准确率可达98%,且均方根误差< 1。      

冻土器中无冻结层的原因分析

冻土是不少台站在冬季的观测项目。它是利用灌注在橡皮内管中水的冻结深度 (长度 )作为记录的 ,《规范》规定每天0 8时观测 1次。在检查台站的记录时发现 ,有时地面温度较低 ,甚至 5ｃｍ地温降到了 0℃以下 ,也没有冻土记录。从表面看没有冻土记录有疑误 ,但仔细分析应属正常情况。①地面温度表及浅层地温表安装在没有自然覆盖的裸地处 ,而冻土器是安装在有自然覆盖的地段。根据气象学理论 ,两地段的地面温度及浅层地温有较大的差异 ,在夜间有自然覆盖的地方地温偏高。②冻土器安装的允许误差是± 3ｃｍ ,因此台站冻土器的起点 (即零点 )位…     

高寒生态脆弱区冻土碳水循环对气候变化的响应——以甘南州为例

以位于青藏高原与黄土高原及陇南山地过渡带的甘南藏族自治州为例,基于考虑土壤冻融界面变化的陆面过程模式研究了1979-2012年冻土变化及水资源与生态系统碳通量对气候变化的响应。结果表明,甘南州气候态多年冻土面积约1. 5×104km2,季节性冻土约占2. 5×10~4km~2,多年冻土最大融化深度呈增加趋势,季节冻土最大冻结深度逐渐减少,整体上冻土正随着气温上升逐步退化;尽管降雨有所增加,而气温上升引起的蒸散发增加也可能是产流减少的原因之一,其中多年冻土区更为敏感,水热变化增减率较季节冻土区大;生态系统碳循环方面,北部主要表现为碳源,南部则表现为碳汇,升温促进植被生长,使得进入生态系统的碳呈略微增加的趋势,尽管总初级生产力(GPP)与净初级生产力(NPP)呈增长趋势,但植被碳利用效率逐步减小,表明气候变化背景下生态系统固碳能力有所退化;最后经多元回归分析可知,气候变化在多年冻土区可以解释66%的NPP变化与31%的生态系统净交换量(NEE)变化,而在季节冻土区则能解释45%的净初级生产力变化。     

湖北省西南气流型暖区暴雨相关特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料和其他常规观测资料,对湖北省西南气流型暖区暴雨相关特征进行分析,结果表明:该类暖区暴雨主要发生在鄂东南地区,容易形成极端暴雨;低空急流是最主要的一个影响系统,低层强烈暖平流配合中层小股弱干冷空气,形成上干冷下暖湿层结,是本类暖区暴雨主要的不稳定建立机制;主要水汽输送通道有3条,水汽输送高度主要位于850 hPa附近,水汽辐合高度则位于850 hPa以下;暴雨发生过程中,0～1 km和0～3 km垂直风切变增长明显,其中0～3 km垂直风切变平均值可达11.6 m/s以上,对暴雨区的指示作用更显著;主要动力启动机制是低层风速辐合,而动力加强机制则来自于高低空急流耦合,在这个过程中,高空辐散加强,次级环流形成,从而形成强烈上升运动。     

短时强降水特征统计及临近预警

利用多普勒天气雷达、探空和逐小时降水量资料,对2010 2012年,滇西南普洱、西双版纳537次短时强降水天气过程进行统计分析,建立三种短时强降水概念模型,分别是:低质心弱辐合型短时强降水、低质心辐合型短时强降水、高质心短时强降水。对比分析了不同类型短时强降水的强度特征、移速特征、生命期特征、垂直风切变特征等,探讨了辐合作用与强降水维持时间的关系、辐合切变量与雨强的关系、D_(VIL)与降水量的关系。并得出预警方法:满足如下条件时,出现短时强降水的可能较大:(1)低质心强降水中,回波无倾斜特征,强度以40~45 dBz为主,强度从低层到高层维持或缓慢减弱,大部分回波的H_((40dBz))≥H_0,且0℃层高度上40 dBz的回波的累计长度/回波移速≥0.67 h(辐合切变量≥2.2 m·s~(-1)时,累计长度/回波移速≥0.50 h),预报提前时间30~40 min。(2)高质心强降水中,强回波边缘存在宽≥3 km、强度为40~45 dBz的回波,且0℃层高度上40 dBz的回波的累计长度/回波移速≥0.47 h,预报提前时间28 min左右。此外,对短时强降水成因进行了探讨。     

闪电初始阶段和尺度判别方法及其特征

基于LMA三维闪电定位数据,对2004年10月5日发生于美国新墨西哥州的一次超级单体过程的闪电初始及其尺度特征进行研究,提出闪电初始阶段自动判别及其特征参量提取方法,并给出参量分布特征。结果显示:闪电初始阶段上行负先导（下行负先导）的持续时间中值为13.5 ms（7.5 ms）,三维位移中值为1.4 km（1.0 km）,三维平均位移速度中值为9.2×104 m·s-1（1.2×105 m·s-1）,上行负先导速度随时间递减,下行反之,二者与垂直方向夹角的中值分别为40°和54°。表征闪电尺度的闪电凸壳面积和闪电总长度的概率密度呈负幂函数分布,在小值方向分布更为集中。闪电水平延展距离中值为6.1 km,垂直延展距离中值为4.3 km,约83%的闪电其水平延展距离大于垂直延展距离;闪电的持续时间中值为271.0 ms。分析发现,以水平延展为主的闪电起始高度分布峰值位于8.5 km,以垂直延展为主的闪电起始高度分布峰值位于11 km。闪电初始阶段位移方向越接近水平,对应闪电垂直延展越小,说明闪电初始段的传播方向对于闪电垂直延展具有重要影响。     

西安及周边区域冬季风场特征的数值模拟分析

利用NCEP 1°×1° FNL再分析资料,包括温度、湿度、气压、降水、水汽、风分量等,采用WRF模式、选用适合陕西的物理过程参数化方案,通过3重区域嵌套降尺度到3 km×3 km空间分辨率,模拟西安及周边区域2015—2017年1月10 m~5 km高度风u、v、w分量模,并分析风场特征。结果表明：模拟区域1月05 km高度以下低空流场为一气旋,中心位于西安三环东北段附近,且随高度增加向东偏移;2 km高度以上风向演变为偏西风;南部山区和北部山区为一下沉气流;模拟区域偏南地区有一上升气流区,中心位于337°N、1085°E。北部与南部山区风速大,中部盆地风速小,地面至14 km高度有一小风速区。夜间西安周边为下沉气流,市区为上升气流。此环流夜间最强,日间开始减弱, 11时之后,整个剖面基本为下沉气流,在13、14时达最强;15时后下沉气流减弱,有零散上升气流出现、加强,并逐步演变为城区为上升气流,周边为下沉气流。     

滇南中小尺度灾害天气的多普勒统计特征及识别研究

利用普洱CIND3830-CC新一代天气雷达资料、地面观测资料、探空资料,对2004—2009年滇南普洱、西双版纳典型的中小尺度强对流天气的多普勒雷达回波特征进行统计分析,总结冰雹、大风、短时强降水的识别方法和预报指标。结果表明：冰雹云初始回波中心强度在40 dBz左右,高度在5 km左右,接近0℃层高度。冰雹云径向速度≥10m·s^-1,辐合特征明显,97%的移速≥30 km·h^-1,中心强度为55～69 dBz。97%的冰雹云的45 dBz回波顶高≥7.5 km,92%的冰雹云的45 dBz回波顶高超过-20℃层高度;大风回波可分为4种类型。96%的大风回波径向速度≥10 m·s^-1,50%的辐合特征明显,85%的移速≥30 km·h^-1,大风回波中心强度为30～55 dBz;强降水回波的辐合特征明显,79%的回波径向速度〈10 m·s^-1,85%的移速〈30 km·h^-1,回波强度集中在40～45 dBz,高度集中在6.5 km以下,强中心高度低于4.5 km,85%的强降水回波移速〈30 km·h^-1。这些特征可为短时临近预报提供参考。     

苏联的气象卫星和资源卫星

苏联1963年开始发射气象卫星。1963年3月23日发射第一颗“流星”Ⅰ,到1977年4月5日发射第27颗停止。1975-1982年发射9颗“流星”Ⅱ。1985年10月2日发射第一颗“流星”Ⅲ。主要设备有可见光和短波红外多谱段扫描计,视宽85km,分辨率80m,240m,480m;CCD相机,视宽28km,分辨率28m。还有多通道微波辐射计,剖面绘图仪等。 1988年8月27日苏联发射了第二颗“流星”Ⅲ,近地是1 198km,远地1 221km,倾角82.5°,周期106.4分,3颗组网。可跟踪放射性死灰,进行反潜战,对欧洲和东亚地区进行24小时覆盖。 1988年4月26日发射“宇宙1940”,监视地球大气和海洋的同步卫星,倾角1.2°,周期1 441分钟。 1963-1987年共发射气象卫星55颗,其中宇宙15颗,流星40颗,还利用“闪电”飞船和空间站进行     

天气雷达三体散射长钉回波特征分析

利用2016—2020年中国中东部地区47个强对流个例中50部S波段多普勒天气雷达的基本反射率因子产品资料,在筛选出2626个样本的基础上,分析三体散射长钉（TBSS） 特征。结果表明： TBSS在1.5 km和5 km高度附近出现频次最高;在2.4°仰角出现频次最高。TBSS主要出现在雷达静锥区边缘至雷达径向距离210 km范围,在距离雷达115 km附近达到峰值;TBSS在雷达极坐标系中呈现南多北少、西多东少的形势;当对流风暴移动方向与雷达径向方向的夹角大于30°时有利于观测到TBSS。TBSS回波强度在起始端径向向外0~15 km范围内迅速降低至5 dBz,15 km之后在-5~10 dBz波动,TBSS区域中70%以上为低于25 dBz的弱回波;99%的TBSS长度小于40 km,不同长度的TBSS形态符合正态分布。TBSS出现频次和长度与强回波的中心最高值和区域面积没有显著相关关系。     

陇中黄土高原一次秋季层状云微物理结构及适播性分析

利用陇中黄土高原地区一次机载PMS粒子测量系统的云探测资料,研究该地区秋季典型层状云系的微物理特征,并讨论层状冷云适宜催化作业的指标。结果表明:(1)层状云系由高层云和层积云组成,在0℃层和-3~-4℃层,云粒子浓度与液态含水量存在极大值;(2)小云粒子和大云粒子浓度分别主要由3.5—10μm、50—200μm粒径段的粒子浓度决定,最大值超过100个·cm~(-3)、100个·L~(-1),与平均直径分别呈正相关和反相关,并且小云粒子高浓度区对应高液态含水量区;(3)不同高度和过冷水含量区小云粒子谱均为单峰型,大云粒子谱均为混合型;(4)此次层状冷云适宜催化作业的指标有:云系处于发展期,云高为5.5~6.3 km,温度为-6~-2.8℃,LWC≥0.05 g·m~(-3),小云粒子和大云粒子浓度分别在3.5—15μm、150—200μm粒径段各自有101个·cm~(-3)、10~1个·L~(-1)量级的高值区。     

驱旱魃、缚祝融，人工增雨战犹酣

3月 2 3日是世界气象日 ,今年世界气象日的主题是“天气、气候和水的志愿者”。气象与水的联系非常密切 ,地球陆地上的水主要来自由于太阳的光热作用从海洋蒸发形成的云层中。内蒙古深居内陆、降水稀少 ,降水量由东北向西南递减 ,东部鄂伦春自治旗年降水量近 50 0 mm,西部阿拉善高原年降水量少于 50 mm,额济纳旗仅为37mm,年蒸发量为降水量的 9～ 2 0倍。全区地表水资源为 671亿 m3,仅占全国总水量的 1 .67% ;地下水资源为 30 0亿 m3,仅占全国地下水资源的 2 .9%。中西部地区十年九旱 ,耕地占全区的 30 % ,人口占全区的 66% ,但水资源只占全…     

基于WRF/CALMET的近地面精细化风场的动力模拟试验研究

本文利用中尺度动力模式 WRF和诊断模式CALMET对琼州海峡的两次冷空气过程的近地层风场进行模拟和诊断,所用的资料是美国NCEP再分析FNL资料。WRF模式第一至第四层网格的水平距离分别是27、9、3和1 km,并用WRF-1 km场以单向嵌套模拟方式降至200 m,同时以 WRF-1 km 预报场作为 CALMET 初猜场降尺度诊断至200 m。分别用CALMET-200 m风场、WRF-1 km风场和 WRF-200 m风场,3个风场的风速、风向与沿琼海海峡分布的21个测站（其中6个测风塔）观测资料进行检验比较分析。主要结论是：（1）CALMET-200 m的风速RMSE明显小于另外两组试验,风向RMSE总体上差异不大;在60～80 m高度上也没有明显差异。（2）在0～8 m·s－1风速,10 m高度上CALMET-200 m风场诊断结果最好,风速平均偏差值从4～0 m·s－1,WRF的两组试验平均偏差值比CALMET-200 m结果大约2 m·s－1,风向上表现为偏差的分布更加集中;60～80 m高度上,CALMET-200 m 诊断效果与 WRF-1 km 模拟效果相当,但是冷空气时段内 WRF-200 m的风速要远远差于另外两组试验;而3组试验的风向并无大的差异。（3）WRF／CALMET模式系统在非冷空气活动时段内的风速风向模拟诊断偏差更小,说明其在层结相对较稳定时模拟诊断的准确度更高。     

2021年7月21日保定清苑龙卷雷达观测和环境条件分析

利用石家庄新乐SA型多普勒天气雷达资料、雄安新区安新东白庄X波段相控阵多普勒天气雷达资料、ERA5再分析资料和常规观测资料对2021年7月21日河北省保定市清苑区东闾村龙卷过程进行了详细分析。结果如下：（1）龙卷于15时43分开始,历时22分钟,根据灾情判定此次龙卷为EF2级。造成此次龙卷的影响系统不典型,500 hPa及以下为切变或风速辐合区,700 hPa急流不仅输送了暖湿空气,加强了不稳定,还加大了垂直风切变,有利于强对流的生成和发展。（2）造成龙卷的微型超级单体风暴环境场特征：CAPE达到1 680.3 J/kg,0～3 km垂直风切变较大为17.1 m/s,0～1 km垂直风切变为7.1 m/s,0～6 km垂直风切变较小为7 m/s,湿层相对深厚,抬升凝结高度为316.1 m。（3）SA型多普勒天气雷达和X波段相控阵雷达观测到的1 km以上中气旋起止时间、强度、伸展高度和演变趋势基本一致。（4）X波段相控阵雷达径向分辨率很高,同时龙卷距离雷达较近,因而方位角方向分辨率也很高,观测更精细。X波段相控阵雷达在龙卷发生前5分钟到龙卷结束持续观测到1 km以下的低层中气旋,对发布龙...     

廊坊市雷暴大风多普勒雷达特征指标预警应用分析

利用北京、天津和沧州多普勒天气雷达对2010—2019年廊坊市发生的29次雷暴大风天气过程中的阵风锋、径向速度大值区、垂直累积液态水含量（VIL）≥40 kg?m-2等预警指标进行验证分析,结果表明：51.9%的站次出现了阵风锋,其中61.0%的雷暴大风出现在主体回波移动前方中部到右侧;17 m?s-1以上大风速区作为预警指标,预警的平均提前量达47.2 min。100%的弓形回波雷暴大风出现前上游及可能影响区域存在≥17 m?s-1的大风速区,以此发布预警可提前37.1 min;71.4%的雷暴大风站点上空或10 km范围内VIL≥40 kg?m-2,平均预警提前量最高,达到52.7 min;依据带状回波前侧或右前侧出现阵风锋发布预警的平均提前量为60.6 min。73.7%的块状回波雷暴大风天气上游及可能影响区域有≥17 m?s-1的大风速区。结合上游及可能影响区域≥17 m?s-1和≥20 m?s-1以上大风速区、阵风锋、VIL≥40 kg?m-2出现位置可以提前30—60 min发布雷暴大风预警信号,且可更加精准的预测灾害性大风的落区、出现时间和强度。     

基于火箭探空资料的冰雹云内部结构个例分析

利用探空火箭、新一代天气雷达和气象探测资料对2015年7月17日延安宝塔区冰雹云进行了综合探测,结果表明:（1）当日08:00（北京时,下同）500 hPa河套低涡分裂东移,有较强冷平流且移动速度较快,地面14:00升温明显造成了这次降雹。（2）偏后位置的冰雹云内部温、湿条件以及对流指数（T_g）、整层比湿积分（IQ）、总指数（TT）均小于外部的自然大气;层结稳定度指数（K）、抬升指数（LI）、沙氏指数（SI）冰雹云内部比外部自然大气偏小;热力参数风暴强度指数（SSI）冰雹云内部低于外部自然大气;冰雹云内部能量参数（CAPE）明显低于自然大气;冰雹云内部0°C层高度低于冰雹云外部自然大气。（3）火箭探测的位置偏冰雹云后部,冰雹云由低层到高层风向呈逆时针变化,探空仪摆动明显,?20°C温度层偏高,气流较强,整层偏下沉气流。（4）冰雹云0°C附近,在温度区间?1.8～5.0°C、厚度1.0 km范围内有最大湿度区,湿度达80%以上,最大湿度87.1%,为冰雹的形成提供了水汽条件。（5）紧贴0°C下正温区,有最大水平风速为19 m s?1急流,厚度为0.022 km。在温度区间?4.8～5.0°C、厚度1.6 km范围内维持13 m s?1以上水平风速,为冰雹的形成提供了动力场条件。（6）在温度区间?8.7～?9.2°C、厚度0.2 km,有小于或等于2 m s?1弱风区;弱风区下方,在温度区间?4.6～?8.8°C、厚度0.889 km有上升气流,平均上升速度1.79 m s?1,最大上升速度4 m s?1,这种配置为冰雹的生长提供了环境场。     

郑州市区PM10污染状况及相关气象条件分析

利用郑州市区 2003年空气质量日报和同期气象观测资料,分析了郑州市区PM10 ( >10μm可吸入颗粒物)污染状况及相关气象条件变化特征,结果表明:郑州市区PM10污染全年各月均以 2级为主,占总样本数的77. 5%;其次是 3级污染,占 15. 1%, 1级只占 7. 4%。1 ~7月份 3级污染逐渐减少, 8 ~11月份 1级天气占一定比例。全年 3级污染日依自然季节变化逐渐减少。出现≥3级污染日时,空气相对湿度为 61% ~70%的占 3级污染日的 1 /3;日均风速≤2. 0m/s的日数占 3级污染日的 78%。     

基于卫星数据与GIS技术的北京地区粗糙度长度估算研究

基于卫星数据与GIS技术,利用形态学模型,建立了以植被类型、冠层叶面积指数和植被高度为主要输入参数的植被粗糙度长度Z0估算模型和以建筑物覆盖率和建筑物高度为主要输入参数的城市Z0估算模型;并以北京地区为例,分别利用2012年MODIS(中分辨率成像光谱仪)卫星资料和2005年GLAS(地球科学激光测高系统)卫星资料估算得到1 km空间分辨率北京主要植被地区Z0,利用2009年1∶2000北京城市基础地理信息和GIS技术估算得到北京城市地区100 m空间分辨率的Z0,并利用植被相关研究结果与北京城市地区大气所铁塔(高325 m)研究结果进行了比较和验证分析。结果表明,2012年北京主要植被地区Z0为0~1.3 m,存在着明显的季节变化,山区森林的Z0一般为0.6~1.3 m,冬季高于夏季;平原农田的Z0一般为0~0.4 m,夏季高于冬季。北京城市地区Z0存在明显的空间变化,一般为0.1~8.0 m,显示北京城市下垫面的高度非均匀特征;其中Z0值在1.0 m以上的地区主要分布于北京四环区域内及四环外大型居民社区、经济开发区和郊区县城中心,在二环区域内存在一个Z0低值区,大部分Z0在0.5 m以下;大气所铁塔周围Z0值为4.0~9.0 m,与采用气象学方法的研究结果具有较好一致性。比较和验证分析显示本文Z0估算方法较为合理可信,表明在区域范围内,遥感和GIS技术是未来估算区域尺度复杂下垫面空气动力学参数的一种有效途径。     

一次弓形回波演变特征分析

利用济南CINRAD／SA多普勒天气雷达资料,对2011年4月29日夜间发生在山东北部的一次弓形回波天气过程进行分析。分析发现：这是一次快速移动的右移型风暴,0～6km和0～2km高度存在强垂直风切变,对弓形回波的形成与演变非常有利。垂直剖面揭示了弓形回波发展强盛时期中层强回波悬垂在低层弱回波区之上、低层前侧暖湿气流倾斜上升、中层后侧入流下沉的垂直结构。C-WIL和单体强中心高度同步增长、快速减小的C—VIL对预报冰雹、大风有一定的提前量。