华南及邻近海域春季海陆温差减弱与东亚夏季风强度关系的分析和模拟

利用NCEP/NCAR再分析资料,计算了1948-2006年春季平均地面气温的线性变率,表明其在华南地区为负变率,而在南部海洋则为正变率,即华南及邻近海域的春季海陆温差具有明显的减弱趋势.合成分析表明,其与夏季东亚区域南风的减弱趋势存在一定的联系.采用第三代区域气候模式(ICTP RegCM3)进行了在春季增高华南陆地表面气温和降低南部海洋表面气温的理想状况数值模拟试验,进一步分析华南及其邻近海域春季海陆温差减弱趋势对东亚夏季风强度的影响.模拟结果表明,与控制试验相比,敏感试验模拟的夏季850 hPa风场在中国东部地区表现出南风减弱的特征(差值风场为北风),同时还可发现夏季中国东部及其以东洋面存在一个气旋性差值环流.因此,华南及其邻近海域春季海陆温差的减弱趋势对东亚夏季风强度可能具有一定的影响.     

青藏高原冬季积雪关键区视热源特征与中国西南春旱的联系

利用1955-2010年地面气象站积雪深度、降水资料和NCEP再分析资料,采用统计相关,异常指数与相关矢等计算方法,对2010年西南春旱区域性特征、青藏高原积雪视热源特征进行了综合分析,研究了西南春旱典型区域,获得了影响西南地区春季降水的青藏高原积雪视热源关键区。对高原积雪关键区积雪深度与该区域大气视热源的相关性进行了综合分析,发现青藏高原积雪关键区2月的视热源代表性最好。重点分析了青藏高原积雪关键区2月大气视热源与后期西南严重春旱区降水的异常指数年际变化及其相关关系,结果表明,冬季青藏高原积雪关键区积雪浅、整层大气视热源偏高,有利于西南地区春季出现干燥的偏北气流,导致我国西南地区春雨异常偏少。青藏高原积雪关键区视热源对我国西南春旱预测具有明显的指示意义。     

2008年1月中国南方低温雨雪冰冻天气特征及其天气动力学成因的初步分析

在欧亚大陆中高纬度长期维持阻塞形势的背景下,2008年1月11日至2月2日中国南方连续经历了4 次低温雨雪冰冻天气过程（简称“0801南方雪灾”）。这次强天气事件过程范围广、强度大、持续时间长且灾害极为严重。其天气学特征表现为中高纬阻塞形势稳定少变,低纬系统活跃确保水汽输送,以及南方部分地区满足冰雪风暴形成的有利天气条件等。研究表明,导致大气环流异常从而促使这次低温雨雪冰冻强天气事件出现的主要因素包括：（1）北极涛动（AO）的异常活跃,有利于行星尺度波动的稳定维持;（2）阻塞上游50°N区域有极强的负涡度平流持续输送到阻塞区,使濒临崩溃的阻塞形势得以重新加强,从而使阻塞形势长时间稳定维持;（3）青藏高原以南低纬地区南支气流活跃,确保中国南方充沛的水汽来源;以及（4）长期存在有利于冰雪风暴生成发展的天气 动力 物理学条件等。\n“0801南方雪灾”事件一个突出的特征就是冰冻现象极为严重。文中借助新型卫星CloudSat的星载云廓线雷达（CPR）资料对这次事件中典型云系进行天气 动力 物理学分析,揭示出西南暖湿气流沿锋面爬升,形成界限分明上下交替的两个冷暖气团,冷气团较浅薄;在2—4 km高度存在一个融化层,冰水不仅存在融化层之上,在近地面层亦含有丰富的冰粒子。\n结合常规观测资料分析发现,在此期间中国南方大部地区中层（大约在850—700 hPa）存在温度大约在0—4 ℃的逆温层,地面气温大致维持在-4—0 ℃且相对湿度在90％以上,分析\n表明,此次大范围冰冻灾害天气是由于冻结、凝华和冰雾粒子的附着增长等物理过程共同作用的结果。“0801南方雪灾”事件持续时间较长,事件本身作为一个整体其成因可追溯到行星尺度系统。研究极涡异常及其随时间变化的结果表明,平流层极涡变化比对流层的超前,尤其是该事件前期平流层极涡进入12月后就趋于加强,而对流层的极涡加强则明显滞后,并且直到1月中至2月初才快速加强;这意味着平流层蕴含着对流层极涡变化及伴随的强天气事件的先期信号,这可能是中长期预报的一个值得深入研究的方向。     

昆明城市气候特征

利用云南大学观测点与昆明国家气候基准站的资料进行对比分析，发现昆明的热岛强度干季大于雨季，冬季大于夏季，日基本上具有夜间强，白昼弱的特点，干岛强度同样是干季大于雨季，冬季大于夏季，日变化特占在雨季为夜间弱，白天强，在干季则反过来为夜间强，白天弱，同时提出了一些意见供有关部门参考。     

城市群落大气污染源影响的空间结构及尺度特征

以迅速发展的城市群落-北京及周边区域为样本, 利用2003年冬季(2月)、夏季(8月)北京城市大气环境现场科学试验(BECAPEX, Beijing City Air Pollution Observation Experiment)建筑群边界层大气污染动力-化学过程观测资料以及相关的气象要素、卫星反演气溶胶光学厚度等综合资料, 进行“点-面”空间结构动力-统计合成分析, 剖析北京大城市及周边区域大气污染影响域的空间结构及多尺度特征. 结果表明, 冬、夏季不同污染排放源对大气污染成分特征的贡献率具有显著差异, 统计模型主成分分析结果亦表明, 冬季气溶胶颗粒物成分结构以SO2和NOx影响为主; 夏季粒子成分结构则以CO, NOx影响为主. 冬、夏季北京城区不同方位测点近地层大气动力、热力结构及建筑群上边界各类污染物种均具有“同位相”变化及其“影响域”空间尺度特征. 功率谱分析发现冬、夏季颗粒物浓度和大气风场动力结构的周期谱相吻合, 冬季以长周期为主, 夏季则多为短周期, 揭示出冬、夏季大气环流季节性尺度特征对大气污染变化周期特征的影响效应. 分析城市区域热力非均匀性特征, 可发现北京地区热岛多尺度效应与高层建筑群面积非均匀扩展特征存在相关关系. 城市大气动力、热力特征空间结构中城市边界层群筑群湍流尺度特征对城市大气污染多尺度特征具有重要影响. 晴空、稳定天气条件下MODIS气溶胶变分订正分析场和污染源追踪相关合成风矢场综合分析模型均表明, 冬季北京大气污染气溶胶颗粒物的排放源可远距离追溯到北京南部周边的河北、山东及天津等地更大尺度空间范围, 气溶胶指数高值区与北京及周边地区居民户数高值区(采暖面源)空间分布存在关联. 冬、夏季空气质点后向轨迹特征呈类似上述多尺度特征, 且描述出不同季节污染源空间分布的尺度特征差异, 城区大气污染周边源轨迹路径主体来自城市近郊固定工业面源或采暖面源, 且冬季周边污染源扩散输送距离较夏季呈更远的空间尺度, 上述结论描述出城市区域大气污染源影响和大气动力结构引起的多尺度空间影响域及季节性特征. 冬季TOMS气溶胶光学厚度高值区域位于北京地区并向南延伸, 且呈南北向带状分布, 可描述出周边地形分布对区域尺度大气污染源扩散的动力影响效应. 研究分析表明: 北京周边大地形“谷地”内冬季污染程度与南部周边地区的污染排放源密切相关; 北京及周边地区冬季的气溶胶光学厚度和日照时数的“反位相”变化特征显著, 冬季云量、雾日数与气溶胶呈区域尺度相关特征, 反映了该区域尺度气溶胶影响的局地气候效应. 另外, 流域面尺度的大气干、湿沉降分布对密云水库区域尺度空间水体的影响分析亦反映了夏季水、土、气多圈层污染源影响多尺度空间结构对密云水库水质影响的可能性.     

厄尔尼诺与我国汛期降水

本文详细地讨论了厄尔尼诺与我国汛期大尺度降水的关系。指出,厄尔尼诺东部型,北太平洋海温的三个主要正负距平区的结构具有PNA遥相关型;厄尔尼诺中部型,北太平洋海温的三个主要正负距平区分布在赤道东太平洋到千岛群岛一线上。进而指出,厄尔尼诺东部型峰期过后,我国汛期降水的大尺度特征是长江流域降水偏少,江南和华北地区降水偏多。在厄尔尼诺中部型峰期过后则相反,长江流域降水偏多,江南和华北降水偏少。     

拉格朗日方法诊断2007年7月中国东部系列极端降水的水汽输送路径及其可能蒸发源区

以2007年7月中、下旬中国中东部地区系列极端降水为研究对象,分别以NCEP/NCAR分析资料和中尺度气象模式(WRF)模拟输出驱动拉格朗日三维粒子输送模式(FLEXPART),通过对极端降水有贡献的大气粒子群(气块)的后向轨迹,诊断了极端降水事件的水汽输送路径及其可能蒸发源区,并定量估算了不同水汽源区对降水事件的相对贡献大小。结果表明,极端降水事件的水汽输送可以向上游追溯到阿拉伯海和西亚地区,青藏高原的地形和副热带高压对水汽输送路径具有重要影响。源于热带和副热带低纬度地区的气块在到达降水区域之前,经历了多次的降水和蒸发过程,其中,阿拉伯海、印度半岛、孟加拉湾、中南半岛的缅甸以及中国西南部的川、滇等地区都是水汽的蒸发源区,上述所有源区为极端降水事件贡献了约80%的水汽。但是,不同水汽源区的相对贡献计算结果发现,陆地蒸发对水汽贡献相对重要,尤其是中南半岛的缅甸、中国的川、滇等地区的地表前期蒸发对这次极端降水的贡献超过了40%,这表明上游地区前期的土壤湿度异常可能对极端降水的发生具有重要的指示意义。     

第2次青藏高原大气科学试验:陆气过程、边界层观测研究

JJAs国科学家在过去ZO年内先后开展了两次高原大气科学试验,试图对高原陆气相互作用的物理过程对气候变化和灾害性天气发生发展的作用机理有较深入的了解。第1次青藏高原大气科学试验问XPMEX）于1979年夏季进行,首次在青藏高原上获得了十分宝贵的各种加强观测资料。第2次青藏高原大气科学试验（TIPEX）于1998年5－8月进行,重点在高原大气边界层科学上,在技术上比常规试验要复杂得多。在边界层科学试验中投入了先进的仪器装备,例如风廓线仪,6－7层（20m）梯度观测塔、波文比系统,超声探测仪（风和温度）、脉动温湿仪、红外辐射…     

青藏高原UT/LS夏季CO的季节内变化特征及可能影响因子分析

基于2005、2006年夏季大气微波临边探测仪(MLS)探测的青藏高原上对流层-下平流层(UT/LS)一氧化碳(CO)和臭氧浓度数据,分析了其浓度的季节内变化特征并对可能机制进行了初步探讨。结果表明,青藏高原及其周边区域UT/LS是大气痕量成分的异常区,具有对流层特性的一氧化碳和具有平流层特性的臭氧在时间变化呈现出反位相变化特征;UT/LS大气成分的变化存在两个主要季节内振荡(ISO)周期,即10～20天和30～60天,但不同的高度上具有不同的表现特征,UT主要表现为10～20天的季节内振荡,而LS主要表现为30～60天的季节内振荡;这两个振荡周期分别和夏季对流活动以及南亚高压的季节内变化具有同位相特征,说明上述两个因子可能是影响该区域不同高度的大气痕量成分季节内振荡的两个主要动力过程。      

北京城市热岛“尺度”变化与城市发展

用北京地区20个气象观测站、1960~2000年的温度资料研究了北京城市热岛的季节变化, 年际变化, 进而用北京的城市化指数, 讨论了它与热岛强度与尺度范围变化之间的关系, 得到如下几点结论: (i) 北京城市热岛存在明显的季节变化, 其中以冬季为最强, 春、秋季次之, 夏季为最小, 城市热岛的季节变化主要发生在市区, 冬季市中心的温度在0.8℃以上, 夏季只有0.5℃. (ii) 北京城市热岛强度具有清楚年际增温, 年平均热岛强度的增温率为0.3088℃/10a, 其中冬季的增温率最大, 春、秋季次之, 夏季为最小, 热岛强度的增加主要由市区的温度上升引起的. (iii) 改革开放以来, 城市化指数成几十倍乃至百倍的增长, 热岛强度也出现了跃变式的增加, 且随城市建筑群扩大, 热岛“尺度”范围亦显著扩大. (iv) 城市化指数的年际变化与城市热岛强度的年际变化非常相似, 具有良好的线性关系, 它们与热岛强度之间的相关系数都已超过了0.1%信度.