近33年新疆阿勒泰地区积雪变化特征及其与气象因子的关系

利用阿勒泰地区7个气象观测站1981-2013年积雪初、终日期、积雪期(积雪初、终日期间日数),以及同期平均气温、平均0厘米地面温度、降水量、日照时数和平均风速资料,分析了该区积雪的变化特征及其与五个气象因子的关系。结果表明：阿勒泰地区平均初日为11月3日,终日为4月2日,平均积雪期为152d;近33年阿勒泰地区积雪初日呈上升的趋势,而终日和积雪期是呈下降趋势;除了吉木乃站的积雪初日气候倾向率是负值外,其余各站均是正值的,积雪终日的气候倾向率各站均为负值,积雪期的气候倾向率除了吉木乃站外其余均是正值;各站在积雪期内与降水量呈显著的正相关,表明降水量越多积雪持续时间越长,而且七个站均通过了显著性检验,降水因子在五个因子的对各站积雪期的影响较大;阿勒泰地区的各站积雪期与积雪初、终日期间的风速、降水量、0厘米地温、日平均气温、日照时数五个因子的相关系数中有57%的通过信度0.05的显著性检验,还有20%的通过了信度0.001的显著性检验;     

张家口市崇礼的雪季与冬奥会赛期的降雪特征分析

利用张家口市崇礼1960-2014年逐日降水和天气现象资料,分析了雪季与冬奥会赛期(2月4-20日)的降雪特征。结果显示：崇礼最早降雪初日为10月13日,最迟降雪终日为4月30日,初、终雪日多年平均为11月2日和4月6日;雪季长度最长和最短分别为190 d和123 d,多年平均为156 d。雪季间最长连续无降雪时段多出现在12月末到1月下旬。冬奥会赛期前的11月上旬降雪日数少,但降雪量较大;此后各旬降雪日数、雪量差异不大。2月4-20日间平均4~5 d出现一次降雪,且主要为中小雪,出现大雪的概率极低。这些结果为冬奥会赛场充分利用降雪资源、制定赛事计划和赛事期间的气象条件预测及预报等保障提供参考依据。     

1970—2019年内蒙古大兴安岭林区降雪特征分析

基于1970—2019年内蒙古大兴安岭林区11个气象站逐日降水量和温度资料, 提取降雪数据, 采用趋势分析法、距平法、M-K突变法、滑动t检验法等, 分析了大兴安岭林区降雪的时空变化特征。结果表明: 大兴安岭林区总降雪量和各等级降雪量均呈增加趋势, 其中小雪和暴雪的降雪量增加趋势较小; 小雪和中雪量在21世纪00年代达到最大值, 大雪和暴雪量在21世纪10年代达到最大值; 各等级降雪量对总降水量的贡献率为小雪>中雪>大雪>暴雪; 各等级降雪量年内月变化均呈M型分布, 总降雪量高峰出现在11月; 总降雪量在1995年有显著突变, 小雪、中雪、大雪、暴雪降雪量无显著突变年份。空间上总降雪量和各等级降雪量(除暴雪外)大体呈北多南少、西多东少的变化趋势。大兴安岭林区降雪初始日呈延后趋势, 终止日呈提前趋势, 雪季长度呈每10 a缩短2.3 d的趋势。     

北京北部山区两次降雪过程微物理形成机制的观测—模拟研究

降雪是北京冬季的重要降水天气过程,但目前对实例降雪形成的微物理机制的观测-模拟研究较少。本文利用中尺度WRF模式结合外场观测资料,对北京2015年1月24日和11月5~6日两次不同天气条件下的山区降雪云系的微物理结构特征及降雪形成的微物理转化机制进行了分析研究,定量比较了云中水凝物含量的比例和降雪形成机制的差异。研究结果表明:(1)由于两次降雪过程的天气形势和水汽输送有较大差异,导致降雪形成的微物理转化机制也出现较大差异。11月5日降雪第一阶段水汽输送较强,云中过冷水含量较高,降雪形成以凝华增长和凇附增长为主,地面表现为雨夹雪天气,而1月24日和11月5~6日第二阶段水汽输送弱,降雪形成以凝华增长和聚并增长为主,地面表现为纯降雪天气;(2)11月5日的雨夹雪天气过程中,云中不仅有冰晶(9%)、雪晶(72%),还有云水(6%)和雨水(12%)的存在,高层生成的雪胚在下落过程中主要通过凝华(78%)和凇附(20%)过程增长。而1月24日与11月5~6日第二阶段的纯降雪过程中,云中水凝物分布相似,以冰晶和雪晶为主,1月24日冰晶含量占28%,雪晶含量占72%;11月5~6日冰晶含量占11%,雪晶含量占88%,冰粒子主要分布在高层。首先高层6~12 km通过云冰转换生成的雪胚下落到低层水汽充足区,然后通过凝华和聚并过程增长,1月24日凝华增长过程占92%,聚并增长过程仅占5%;11月5~6日凝华占88%,聚并仅占3%。(3)垂直上升气流速度与冰晶、雪晶生成和增长过程呈正相关,上升气流带来充足的水汽,配合垂直运动使得雪胚增加,凝华、凇附凇附和聚并过程增强,导致雪晶含量增加。     

镇江市道路结冰影响指数分级预报方法

利用2010年3月至2003年12月镇江市水泥路面、柏油路面两种下垫面的地面气温数据,分析镇江市道路结冰的气候特征,结合降水性质、是否有积雪、日最低气温和日平均气温,定义道路结冰影响指数,并对其分级预报进行检验。结果表明：镇江市道路结冰月季分布不均,主要集中在冬季,11月和3月出现次数很少,其变化趋势与镇江11月至翌年3月常年月平均气温的变化趋势呈反位相;在考虑当日或者前一日出现降雪或者有积雪的情况下,水泥、柏油两种下垫面的地温≤0 ℃并持续16 h以上将会出现对交通有严重影响的道路结冰;道路结冰主要出现在夜间,白天如果出现了道路结冰,当日其它时次也会出现严重的道路结冰,对交通的影响将比仅夜间出现更大。道路结冰影响指数对连续的道路结冰具有一定的预报能力,但是空报率比较高。     

北半球雪盖的气候特征及与印度季风降水的关系

利用卫星观测的1966年11月－2000年12月北半球雪盖资料，研究了北半球、欧亚、北美和青藏高原雪盖的气候学特征及其变化趋势。通过对雪盖与印度季风的分析，得出：（1）欧亚冬季（12月－翌年3月）雪盖面积与印度季风降水（6－9月）呈反相关，并指出印度季风降水不仅受欧亚雪盖的影响，可能与暖水年有一定的联系。（2）青藏高原10、11月雪盖面积与次年印度季风爆发及降水关系较好，并提出可能的影响机制。     

基于GIS的雪灾风险区划

依据巴彦淖尔地区冬春季节降水少、年变率大的气候特点和易形成雪灾的量级指标进行雪灾风险区划。选取1971—2010年11月到次年3月,日降雪量大于等于3mm,并出现积雪和结冰现象为研究对象,分析了降雪量大于等于3mm的降雪日数和积雪深度大于等于5cm的积雪日数年代际变化,结合民政部门历史灾情记载、实地调查、农牧业现状以及各种基础资料数据与GIS技术,从致灾因子、脆弱性评估分析方面,在NOAA卫星遥感雪覆盖监测图像上,利用加权综合与层次分析法,构建雪灾判别模型,得出巴彦淖尔地区雪灾风险区划:雪灾最严重的地区为五原县大部、乌前旗南部和东北部部分区域、乌中旗东南和西南两区域、乌后旗的海力素附近大片区域。     

1971—2020年呼伦贝尔市积雪气候特征和未来趋势预估

利用1971—2020年呼伦贝尔市16个国家气象站最长积雪日数和最大积雪深度资料，采用经验正交函数（EOF）分析、重标极差分析（R/S）和非周期循环分析，统计最长积雪日数和最大积雪深度时间序列的Hurst指数、分维数和非周期循环的平均循环长度，分析最长积雪日数和最大积雪深度变化趋势和记忆周期；同时采用MOD10A2积雪产品，研究2001—2018年呼伦贝尔市积雪覆盖率变化。结果表明：（1）近50年呼伦贝尔市最长积雪日数呈递减趋势，最大积雪深度呈递增趋势；（2）积雪深度>20、30cm的年平均积雪日数主要出现在1996—2014年，其中积雪深度>30cm年平均积雪日数>1d;(3)呼伦贝尔市积雪初日出现在10月中旬至11月上旬，积雪终日在4月结束，积雪初日出现最早时间和积雪终日结束最晚时间都在呼伦贝尔市的北部地区；（4）R/S分析和非周期循环研究表明，呼伦贝尔市最长积雪日数和最大积雪深度H指数分别为0.589 9和0.889，即最长积雪日数未来减少和最大积雪深度未来增多趋势持续，持续时间分别为8和12 a;(5)呼伦贝尔市年平均积雪覆盖率为98.87%，呈波动增加趋势，...     

Sensitivity of the Asian summer monsoon to an anomalous Eurasian snow cover within the Météo-France GCM

Both observational and numerical studies suggest that the Eurasian winter snow cover has a strong influence on the subsequent summer monsoon in Asia. An updated version of the ARPEGE climate model of Météo-France, including a simple but physically-based snow parameterization, is used to test the impact of an increased snow mass prescribed at the beginning of March on the simulated summer monsoon circulation and rainfall. The large-scale features of the Asian monsoon are reproduced in a realistic way in the control integration, which is a necessary premise of such a sensitivity test. In the heavy snow cover experiment, the anomalous persistence of the winter snow pack delays the springtime continental heating. This weakens the thermal low over northern India and Persia as well as the southwesterly winds over the monsoon area. There is also a significant decrease in the rainfall over western India and Bengal-Burma, which usually represent the centers of maximum precipitation. Radiative, turbulence transfer and hydrological processes seem to be involved in the snow-monsoon relationship. The changes in the monsoon precipitation are strongly related to changes in the atmospheric circulation and are not reinforced by a local evaporation/convection feedback in our experiment. Received: 17 May 1995 / Accepted: 27 November 1995     

Dependence of global radiation on cloudiness and surface albedo in Tartu, Estonia

Summary ?The dependence of global and diffuse radiation on surface albedo due to multiple reflection of radiation between the surface and the atmosphere (base of clouds) is found on the basis of data obtained at the Tartu–T?ravere Actinometric Station over the period 1955–2000. It is found that the monthly totals of global radiation increase by up to 1.38–1.88 times, particularly in the winter half-year between November and March, when snow cover albedo may be high. A semi-empirical formula is derived for calculating with sufficient accuracy the monthly totals of global radiation, considering the amount of cloudiness and the surface albedo. In the time series of the monthly total by global radiation a downward trend occurs in winter months. A decrease in global radiation by up to 20% in the past 46 years can be explained primarily by a relatively high negative trend in the snow cover duration and surface albedo (up to − 0.24). As a result, days are growing darker, a new phenomenon associated with climate change, which undoubtedly affects human mood to some extent. Received November 8, 2001; revised January 24, 2002; accepted February 2, 2002     

大同市一次暴雪天气过程多普勒雷达速度特征

利用高空、地面环流形势图、欧洲数值预报产品和大同地区C波段单多普勒雷达产品中的反射率因子、径向速度和VWP产品,对2009年 11月9-10日发生在大同地区的大到暴雪天气过程进行综合分析。结果表明：地面回流和高低空急流是产生强降雪的主要原因;较大降雪回波与连续性降雨回波存在相同特点;利用大面积降水的多普勒雷达PPI径向速度零线的朝向、正负速度面积和径向速度值的大小定性判断辐合辐散图像特征与根据零速度线的弯曲程度、一定距离圈上零速度点与雷达中心连线夹角计算出的辐散值相比较,表明两种方法具有很好的一致性,可以在实际工作中对辐合、辐散快速判断。由重新处理雷达原始资料求得每30 min的雷达风廓线资料,可以清楚地展示强降雪的风场的垂直结构及其变化特点,直观地反映出降水过程中的风场变化特征。     

Test of a simple two-layer parameterisation to simulate the energy balance and temperature of a snow pack

Summary  Reasonably simple yet realistic modelling schemes simulating the heat and mass balance within a snow pack are required to provide the necessary boundary conditions for meteorological and hydrological models. An improvement to a one-layer snow energy balance model (UEB, Tarboton etal., 1995) is proposed to better simulate snow surface and snow pack temperatures and, as a result, snowmelt. The modified scheme is assessed against measured snow data from the WINTEX field campaign during spring 1997 in northern Finland, and compared with results from a complex multi-layer snow energy balance scheme. The results show that separation of a one-layer representation into two snow layers and a soil layer enables a more realistic simulation of soil and snow temperatures as well as of the snow surface temperature. The two-layer and the multi-layer snow schemes yielded comparable results for internal processes in the snow whenever the simulation was carried out under similar boundary forcing. The modified scheme is proposed for use as a sub-scheme in meteorological or hydrological models, or as a tool for simulating spatially-variable snowmelt and the surface energy balance during seasonal snow cover. Received November 18, 1999 Revised June 17, 2000     

为什么NCEP-CFSv2模式对11月西伯利亚高压强度的预测性能较好

作为东亚冬季风的关键系统,西伯利亚高压的变化对欧亚大陆冬季天气及气候异常产生重要影响。本文系统地评估了美国国家环境预测中心第二代气候预测系统（NCEP-CFSv2,National Center for Environment Prediction-Climate Forecast System, version 2）对冬半年（11～2月）及逐月西伯利亚高压强度的预测效能。结果表明,NCEP-CFSv2模式仅对11月西伯利亚高压强度的预测效能较好,研究其成因发现11月西伯利亚高压强度主要受该地区热力、动力过程以及西伯利亚地区积雪状况的影响。在热力过程方面,NCEP-CFSv2模式可以较好地再现11月西伯利亚高压强度及其相联的该地区表层土壤温度、对外长波辐射等热力因素;在动力过程方面,模式能较好地再现11月西伯利亚高压强度及其相联的该地区对流层低层辐散环流、中高层下沉运动;同时,模式也能较好地再现11月西伯利亚高压强度与该地区积雪覆盖率之间的相互作用。因此,与11月西伯利亚高压相联的热力、动力过程和该地区积雪状况可能是11月西伯利亚高压强度的可预测来源,且NCEP-CFSv2模式能较好地再现这些可预测来源。     

两次降雪天气过程预报中边界层风廓线雷达资料的应用

通过分析2009年10月31日至11月1日和2009年11月9-10日北京两次不同类型降雪天气过程中海淀边界层风廓线仪数据发现:①降雪开始前2h内底层偏东气流建立,且该气流里均有风速突然加强的现象,这对短时临近预报中预报降雪的起始时间有一定参考价值;②700 hPa以上出现冷平流或者冷平流加强且高度降低,也是降雪即将开始的一个特征;③风廓线资料计算得到的温度平流廓线可以较好的反应大气稳定度情况,为判断降雪是否为对流性降雪提供可靠依据.在临近预报中加强风廓线和温度平流的监测,对临近转折性天气的预报有指示意义.     

青藏高原积雪异常与大气环流异常间关系分析

在参考前人对青藏高原积雪异常年的划分成果的基础上,初步确定出1957—2003年的典型积雪异常年。采用NCEP提供的全球144×73个格点1957—2003年前一年12月至当年5月100 hPa和500 hPa的月平均高度场资料,分析了青藏高原积雪异常与大气环流异常的相互关系,提出了大气环流异常影响青藏高原积雪异常可能的天气气候成因机制;应用三因子最优子集二级判别,建立了判别青藏高原积雪多雪年/少雪年的判别方程,作为客观、定量判断高原积雪异常的指标;结合初步确定的典型青藏高原积雪异常年,用得到的最优判别方程进行划分,并经反复论证后,确定出1957—2003年青藏高原积雪正常略多年和正常略少年。     

Improvement of a Snow Albedo Parameterization in the Snow–Atmosphere–Soil Transfer Model:Evaluation of Impacts of Aerosol on Seasonal Snow Cover

The presence of light-absorbing aerosols(LAA) in snow profoundly influence the surface energy balance and water budget.However,most snow-process schemes in land-surface and climate models currently do not take this into consideration.To better represent the snow process and to evaluate the impacts of LAA on snow,this study presents an improved snow albedo parameterization in the Snow–Atmosphere–Soil Transfer(SAST) model,which includes the impacts of LAA on snow.Specifically,the Snow,Ice and Aerosol Radiation(SNICAR) model is incorporated into the SAST model with an LAA mass stratigraphy scheme.The new coupled model is validated against in-situ measurements at the Swamp Angel Study Plot(SASP),Colorado,USA.Results show that the snow albedo and snow depth are better reproduced than those in the original SAST,particularly during the period of snow ablation.Furthermore,the impacts of LAA on snow are estimated in the coupled model through case comparisons of the snowpack,with or without LAA.The LAA particles directly absorb extra solar radiation,which accelerates the growth rate of the snow grain size.Meanwhile,these larger snow particles favor more radiative absorption.The average total radiative forcing of the LAA at the SASP is 47.5Wm~(-2).This extra radiative absorption enhances the snowmelt rate.As a result,the peak runoff time and "snow all gone" day have shifted 18 and 19.5 days earlier,respectively,which could further impose substantial impacts on the hydrologic cycle and atmospheric processes.     

Snow pack in the Romanian Carpathians under changing climatic conditions

Snow pack characteristics and duration are considered to be key indicators of climate change in mountain regions, especially during the winter season (herein considered to last from the 1st of November to the 30th of April). Deviations recorded in the regime of the main explanatory variables of snow pack changes (i.e. temperature and precipitation) offer useful information on winter climate variability, in the conditions of the winter warming trend already seen in some areas of the Romanian Carpathians. The present work focuses on changes and trends in snow pack characteristics and its related parameters, registered at the 15 weather stations located in the alpine, sub-alpine and forest belts in all the three Romanian Carpathian branches (>1,000 m) over the 1961–2003 period. Changes in the snow pack regime were investigated in relation with the modifications of winter temperature and precipitation having been detected mostly at the end of the twentieth century. A winter standardized index was calculated to group winters over the 43-year period into severity classes and detect the respective changes. Links between the number of snow cover days and seasonal NAO index were also statistically analysed in this study. The general results show large regional and altitudinal variations and the complex character of the climate in the Romanian Carpathians, leading to the idea of an ongoing warming process associated with a lower incidence of snow cover, affecting to a large extent the forested mountain areas located below 1,600–1,700 m altitude. Also negative and weak correlations were found, particularly over the December–March interval, between the number of snow cover days and seasonal NAO index values.     

河南省两场初雪的Q矢量诊断分析

2003年11月8～9目河南省发生了近10年来唯一一次初雪即达暴雪的过程。利用Q矢量方法和常规观测资料，将2003年11月8～9目和2000年11月7～8目过程中的Q矢量和水汽条件进行对比分析，结果表明：Q矢量散度场、水汽通量散度和Q矢量湿锋生函数与河南省暴雪预报有较好的对应关系，对降雪预报有指示作用。     

2003年11月6日大同市异常暴雪成因初探

2003年11月6日大同市产生暴雪天气过程,此次暴雪主要是由高空强冷气旋、低气切变线和地面倒槽前部强盛的偏东暖湿气流的共同影响所引发的。通过分析论述,进一步揭示出大同市暴雪发生的环流背景和水汽辐合区,为今后的暴雪预报总结出一些关键着眼点。     

北京降水相态判别指标及检验

为提高降水相态预报准确率,以北京南郊观象台为代表站,选取1951年1月至2011年4月逐日20时至20时出现的雨夹雪日数,统计分析其月变化特征;再选取2000-2011年10月-4月08时和20时出现的雨、雨夹雪、雪个例,使用与降水个例对应时次的地面及高空常规观测数据,统计分析各层常用气象要素在各降水相态判别中的作用,并找出主要影响因子及降水相态判别指标;应用多元回归方法,建立降水相态统计预报方程,并对方程及判别指标进行检验。结果表明：雨和雪的温度、露点平均值在低层（地面到850 hPa）有明显差异,但随着高度增加其差异逐渐减小;因雨和雪的温度露点差平均值各层差异均很小,使用温度露点差很难区分降水相态;经过对2011年11月至2012年3月出现的降水相态进行检验可知,总结出的地面温度和露点判别指标以及降水相态统计预报方程均有一定的参考价值,可为今后做降水相态预报服务提供参考依据。