甘肃中西部近年沙尘天气气候特征及典型个例诊断分析

从极涡位置、土壤湿度、地温等探讨了甘肃中西部地区沙尘日差别的原因,指出冷空气是产生沙尘天气的首要因素,高温少雨、土壤干层厚是发生沙尘天气的有利气候背景,并用合成分析法得出西北路径型和偏西路径型两种类型沙尘天气的平均流场;"20010408"强沙尘暴过程实况资料对条件对称不稳定度(CSI)和锋面次级环流进行诊断分析,结果表明:强沙尘暴发生前存在深厚的条件对称不稳定,锋面次级环流和沙尘暴有较好的时空对应关系.     

NCAR CAM3全球气候模式对亚洲中部干旱区气候变化的模拟检验

以英国气象局哈德来环流中心提供的连续变化的海温和海冰资料为边界场,用NCAR CAM3全球气候模式对近百年来亚洲中部干旱区气候变化进行模拟,然后利用NCEP再分析资料、英国东安哥拉大学近100 a的CRUTEM2v气温格点序列资料及距平均方根误差、相关系数等方法对模拟的亚洲中部干旱区气候平均场进行检验,结果表明:CAM3.0对亚洲中部干旱区的高度场模拟较好,均方根误差均较小,相关系数较大,相关性较强;温度场除低层700 hPa均方根误差稍大外,其余对流层均较小,并且相关系数比较大;无论对经向风速还是纬向风速,模式模拟的均方差均较大、相关系数较小,模拟的效果较差,其原因尚待进一步研究;地面加热场模拟均方根误差分布具有明显的纬向性,局域和季节差异明显;数值实验模拟出了近百年来亚洲中部干旱区地面气温的变化趋势,但模拟的增温幅度更大,同时对季节变化的模拟存在差异。     

甘肃临夏地区2次沙尘寒潮天气成因对比

利用常规天气资料和数值预报产品,应用天气分析和天气诊断方法,对甘肃中部临夏地区出现的2次沙尘、寒潮天气过程对比分析,结果表明:冷空气活动是沙尘、寒潮天气的主要动力来源,高空急流是大风的动量来源;地面冷锋是触发2次天气过程的重要系统。但由于2次过程中,冷空气的源地,高空槽位置、强度,高低空冷暖平流的空间配置,急流位置的不同,所造成的影响范围、强度和受灾情况也有较大的差异;同时位涡在2次过程中也有很好的表现。     

2008年1月甘肃省连阴雪特征及成因分析

利用2008年1月甘肃省连阴雪实况资料及同期欧洲中期天气预报中心(ECWMF)逐日客观分析场资料、 1951\_2000年NCEP/NCAR500 hPa高度再分析资料, 分析了甘肃省持续20天之久的低温连阴雪天气的特征, 以及这次过程形成和发展的天气气候原因, 并针对过程中强降雪发生时段进行了完全矢量散度诊断及数值模拟分析。结果表明： 2008年1月甘肃省的低温连阴雪天气具有降雪异常偏多、 气温异常偏低、 持续时间长等特点, 属60年不遇。大气环流的异常及稳定维持为连阴雪天气的发生提供了气候背景, 具体表现在阻塞形势建立并长时间异常维持, 西太平洋副热带高压的异常加强西伸、 维持。阻高崩溃及副热带高压减弱东退, 促使这次连阴雪过程减弱、 结束。诊断分析和MM5数值模拟结果表明, 高低空形势场以及中尺度的动力、 湿度因素的有效配合为较强降雪的出现提供了必要条件。在甘肃南部到中部出现较强降雪时, 青藏高原南支槽前有一支明显的偏南风向北输送, 并在高原东南侧形成辐合, 同时在高原中部也有明显的高原切变线发展东移。强降雪对应区域上空有明显的低层辐合、 高层辐散, 而且垂直上升运动发展旺盛。     

BCC_CSM气候模式对中国区域气候变化模拟能力的检验

为了科学评价BCC_CSM气候模式的模拟效果,并为改进和完善此模式提供科学依据,以NCEP/NCAR 1948—2005年逐月再分析资料作为检验模式对应的实况场,利用距平标准化均方根误差、相关系数等方法对国家气候中心发展的BCC_CSM气候模式模拟中国气候变化的能力进行了检验,检验要素包括:对流层高、中、低层各季节的温度场、风场、相对湿度场和加热场等。结果表明,除春季外,其他3个季节实况场与模拟场的距平标准化均方根误差都较小;全年相关性都比较好,全国绝大部分地区均通过了α=0.05显著性水平检验;不同气象要素场的距平标准化均方根误差与相关系数呈现出季节性和区域性特征;模式模拟出了中国不同区域各个气象要素的年变化;与IPCC AR4中的13种模式相比较,BCC_CSM气候模式对中国区域地面温度场的模拟效果较好。     

青藏高原东部边缘一次大暴雨发生机制研究

2007年8月25～26日青藏高原东部边缘发生1次成灾十分严重的大暴雨过程。利用NCEP(1°×1°)资料对暴雨的影响系统、水汽输送进行了分析,并用位涡理论对此次暴雨的发生机制进行了研究。结果表明:副热带高压边缘强盛的水汽输送,暴雨区上空强烈的水汽辐合是暴雨发生的重要原因,暴雨发生前的强烈不稳定为暴雨的发生提供了热力条件;此次暴雨过程中,西北冷低压槽在青海东部和甘肃中部影响较弱,它在气压场上表现不是很明显,仅在暴雨区附近形成弱风切变;而325K等熵面位涡对此次暴雨的发生系统具有明显的指示意义,高值位涡的冷空气沿着陡峭的等熵面下滑到底层,由于位涡守恒,从而促使低层垂直涡度急剧增大,从而导致了此次暴雨的发生。     

"4.29"中国西北强沙尘暴数值模拟及螺旋度分析

利用实况观测资料对2009年4月28～30日中国西北出现的区域性强沙尘暴过程进行了天气分析,并用GRAPES-SDM沙尘模式对此次过程进行了数值模拟,然后利用螺旋度理论研究了沙尘暴的动力场结构.结果表明,500 hPa高空槽及高空锋区、地面冷锋及热低压等是形成此次强沙尘暴的主要天气系统.此次沙尘暴过程中在新疆北部和高原...     

影响中国西北及青藏高原沙尘天气变化的因子分析

利用1948—2006年的NCEP(2.5°×2.5°)月平均再分析资料,分析了影响西北及青藏高原沙尘天气变化的动力、热力因子。结果表明:①200 hPa副热带西风急流是影响沙尘天气的动力因子,高层天气系统的季节性变化,导致了其位置及强弱的季节性变化,从而导致了高原南部扬沙、沙尘暴季节性南北移动;急流的动力结构使局地环流得以形成,局地环流的下沉支流使得高空动量下传,使地面风速增大,从而使扬沙和沙尘暴发生。②浮尘和扬沙、沙尘暴天气成因有所不同,地表温度等热力因素对浮尘天气有直接影响;而急流等动力因子则影响浮尘天气的频率,对发生范围影响较小;动力因子是扬沙、沙尘暴发生的直接原因;500 hPa锋生函数大值带的季节性南北移动也是扬沙、沙尘暴南北季节性变化的重要原因。③500 hPa水汽输送带的边缘是扬沙和沙尘暴容易发生的区域。④地表湿度是沙尘天气发生的一个因子,当地表较干时,沙尘天气发生频率增加,而当地表湿度增大时,沙尘天气发生的频率减小。     

地表能量平衡方程在新疆地表温度模拟中的应用

地表温度是影响地表能量收支平衡和气候变化的重要因子,也是评价陆面模式性能的主要指标。新疆下垫面包括沙漠、绿洲、冰川、积雪等多种类型,其地表温度变化对生态环境和天气气候变化有重要影响。为了找到影响第三代陆面模式NCAR CLM4.5模拟新疆地表温度效果的主要因子,促进该模式发展,在对ERA-5再分析资料评估基础上,以其作为实况资料,首先对CLM4.5长时段模拟新疆地表温度的效果开展评估,然后利用地表能量平衡方程得到的地表温度变化影响因子分离方法,揭示出引起新疆地表温度模拟偏差的主要因子。结果表明：ERA-5地表温度的空间分布特征、量级和时间变化与观测结果一致,可用来研究该区域地表温度变化。CLM4.5对新疆地表温度模拟冷偏差值较大,但相关性显著,且误差与气候背景和下垫面条件有关。CLM4.5模拟的潜热值偏大是地表温度模拟值偏低的主要原因,CLM4.5模拟的潜热值在新疆大部分区域比ERA-5的多90%以上。CLM4.5对新疆0—10 cm土壤湿度模拟值偏大,蒸散过强,导致潜热通量偏大,因此改进土壤湿度计算方案是提高该陆面模式对新疆地表温度模拟水平的有效途径。     

2011年4月28-29日中国北方强沙尘暴发生机制位涡分析

利用实况观测资料及NCEP1°×1°再分析资料和位涡理论,对2011年4月28-29日发生在中国北方的一次强沙尘暴发生机制进行研究.结果表明:500 hPa强斜压槽为此次沙尘暴的主要影响系统,同时,高原到新疆低层暖高压为沙尘暴的发生提供了有利的不稳定条件;沙尘暴主要发生在地面冷锋后部,是一次锋面后部大风型沙尘暴过程,地面3h变压(▽P3)对沙尘天气的移动路径有明显的指示作用;强沙尘暴发生前CAPE增大,形成了有利的不稳定条件;500 hPa位涡对沙尘暴影响系统有明显的指示意义,0.5 PVU等值线可作为沙尘天气区的分界线;此次沙尘暴发生过程在位温剖面上表现为高纬的冷空气向低纬度扩展的过程;等熵面高值位涡系统由高层向低层下滑中,由于等熵面坡度增加和位涡守恒,使低层垂直涡度增大,导致地面气旋环流的发展和风速的增强,从而导致了此次沙尘暴天气的发生.