农业气象灾害防御技术研究进展

本项目的总体目标是：研制开发影响我国农业生产的各种重大农业气象灾害（包括干旱、涝渍、低温冷害、霜冻、雹灾和森林火灾等六个灾种）的防灾抗灾技术,逐步形成并建立综合应变减灾技术体系,为增强我国农业防灾减灾能力提供对策措施、技术方法和科学依据。项目的技术成果,将使我国农业的防灾减灾能力有较大程度的提高。产生明显的社会经济效益,为我国农业的持续稳定发展提供可靠有效的保障。从当前我国国民经济和农业持续发展所面临的挑战和机遇‘特别是面临川世纪人口的增长和当前生态环境恶化、旱涝等气象灾害频繁发生的严峻态势来看…     

环境场大尺度锋面系统与变性台风结构特征及其暴雨的形成

本文将登陆台风环境大尺度锋面系统动力、热力结构作为台风变性发展的关键影响因子。本文的分析研究揭示了变性台风半冷半暖的热力非对称结构,及其演变过程气压谷型、动能峰型、降水增幅特征形成的环境场影响因子。本文的数值试验表明,台风环境场斜压结构（锋面特征）可以显著地影响台风变性过程,并可导致台风中心气压呈“谷型”、动能“锋型”以及热力非对称结构特征。引起台风变性涡旋加强及其暴雨增幅现象或台风衰减、消亡。本文的数值试验证实了登陆台风变性发展的某些成因,某种程度揭示了中低纬度系统的相互作用的机理问题。     

江淮流域旱涝年夏季E-P通量特征分析

利用 1 958～ 1 997年NCAR/NCEP全球再分析资料和 1 951～ 1 998年全国 1 6 0站月降水资料研究了江淮流域旱涝年夏季E P通量的分布状况 ,旱年E P通量在4 0°N附近呈强辐合特征 ,涝年在 30°N附近呈强辐合特征 ,其分布形式与降水的对应关系显著。旱涝年E P通量不同的分布形式促使江淮流域旱年 4 0°N附近的高空西风急流得到加强 ,涝年 30°N附近的高空西风急流得到加强 ,使得相应地区的风场高层辐散、低层辐合得到加强 ,形成了有利于降水生成的动力条件 ,是江淮流域及中国区域不同形式的降水分布形成的重要因素。     

Water vapor transport around the Tibetan Plateau and its effect on summer rainfall over the Yangtze River valley

The water vapor transport around the Tibetan Plateau(TP) and its effect on the rainfall in the Yangtze River valley(YRV) in summer are investigated by decomposing the moisture transport into rotational and divergent components.Based on the ERA-Interim and PREC/L(Precipitation Reconstruction over Land) data from 1985 to 2014,the vertically integrated features of the two components are examined.The results show that the divergent part dominates the western TP while the rotational part dominates the rest of the TP,implying that moisture may be mostly locally gathered in the western TP but could be advected to/from elsewhere over the rest of the TP.The divergent and rotational moisture fluxes exhibit great temporal variability along the southern periphery of the TP,showing sensitivity of water vapor to the steep topography there.Correlation analysis reveals that it is over the southeastern corner of the TP and to its south that a significant correlation between rotational zonal moisture transport and summer rainfall in the YRV appears,suggesting that the southeastern corner of the TP may serve as a moisture transport bridge between the South Asian(Indian) monsoon and the East Asian monsoon.Further composite analysis indicates that anomalous eastward(westward) zonal water vapor transport from the South Asian monsoon via the southeastern corner of the TP favors more(less) precipitation in the YRV in summer.     

应用谱逼近方法模拟2008年初南方持续性降水过程及其水汽通道周期特征分析

本文利用谱逼近方法,对2008年初发生在我国南方的大范围持续性降水过程进行了对比试验,结果发现使用谱逼近方法的试验模拟所得的雨带空间分布和降水强度明显优于没有使用谱逼近方法的试验。对于低层受槽线、风切变线等频繁影响的区域,使用谱逼近方法的试验得到的经向风场具有2~4天的显著周期特征,与实况较为一致,即该方法能够提高模式对经向风场的模拟能力。综合分析水汽输送通道、模拟区域位置以及水汽通道超前高相关区的周期特征可知:谱逼近方法可能把中南半岛东部区域这一超前高相关区的经向水汽输送信息引入模式,从而改善了模式对降水区水汽收支周期的模拟能力,这可能是该方法能够改善降水模拟的重要原因之一。另外,对于谱逼近方法没有直接作用的模式变量,经过模式内部各变量之间的相互调整,其在谱逼近试验中的统计结果也有不同程度的提高。本文研究结果表明,谱逼近试验通过引入外源性的周期特征因素项,调整了模式与大尺度驱动场之间的协调关系,进而能够提高两周内模式模拟水平。此方法可能会在模式数值预报中具有一定的实际使用价值。     

北京上甸子本底站2003年秋冬季痕量气体浓度变化特征

2003年9月至2004年2月在北京上甸子区域大气污染本底监测站(117°07′E,40°39′N,海拔293.9 m)开展了对大气中痕量气体的连续在线监测,获得了NO、NO2、SO2、CO和O3等气体组分的变化特征、变化规律和浓度水平。初步分析表明,NO、NO2、SO2、CO和O3有明显的日变化和月变化特征。O3浓度在秋季较高,冬季较低;NO、NO2和SO2冬季出现浓度高值。探讨了O3和痕量气体与气象因子的关系。O3与NO、NO2、NOx、CO和SO2皆为负相关,CO与NOx和SO2具有较好的相关性。本底站痕量气体浓度与同期观测的城区污染物浓度相比其变化趋势基本呈同位相。     

青藏高原坡面观测信息对我国夏季降水预报的作用

利用不同同化方式分别同化青藏高原地区新一代综合气象观测网的自动站和GPS大气可降水量信息,探讨这些观测资料对我国夏季不同区域降水预报的作用。通过两组数值试验对2008年夏季连续两个月的天气进行分析场和降水预报结果检验,得出以下主要结论：（1）由于同化测站的平均台站高度在2550m以上,因此同化青藏高原地区新一代综合气象观测网资料后,对背景场调整的正作用主要集中在500 hPa以上;循环同化方式对背景场的调整作用比静态同化方式更明显,尤其在500 hPa以上;（2）无论用静态同化,还是循环同化,该观测网资料对华北地区降水预报的改善作用都不太明显,只是对个别降水量级有改善作用;（3）采用静态同化,会对西南地区东部24小时降水预报有改善作用;在多数情况下同化沿99°E附近的7个测站资料得到的降水预报结果比同化24个站的好;（4）对于长江中下游地区,采用循环同化方式更有利于该地区降水预报准确率的提高,尤其是对25～48小时降水的预报;同时,在多数情况下同化24个自动站和GPS大气可降水量信息对降水预报改善比只同化7个站的更好。     

青藏高原大气水分循环特征

青藏高原对亚洲季风环流的形成有重要作用,同时作为"世界屋脊"拥有丰富的冰川、积雪、河流、湖泊和地下蓄水层。青藏高原特殊大地形动力和热力作用深刻地影响着亚洲与全球大气水分循环,也对全球气候与环境产生深远的影响。基于青藏高原在亚洲夏季风系统大气水分循环过程的重要地位,从青藏高原对全球大气水分循环重要作用的视角,综述了青藏高原大气水分循环过程中青藏高原局地热力对流、高原的"阶梯式"水汽流爬升"第二类条件不稳定(CISK)"物理模型、青藏高原视热源结构影响及多尺度水汽汇流通道、海洋-青藏高原"水汽源-汇"结构、青藏高原跨半球垂直环流圈水分循环结构、青藏高原大气水分循环综合模型等的相关研究进展,剖析了青藏高原大气水分循环综合模型的研究背景,探讨了青藏高原特殊大地形热力驱动机制及其云水效应,描述出与青藏高原热力驱动的亚洲区域和跨半球垂直环流圈水分循环结构,揭示了青藏高原热力强迫与海洋-大气-陆地水文过程特殊的相互反馈作用。青藏高原发源的亚洲河流水系是为人口众多的亚洲区域供给生活、农业和工业用水的重要水资源之一。因此,认识在全球变暖背景下青藏高原的水分循环及其对水资源变化影响至关重要,仍需深入地探讨青藏高原大气水分循环机制及其全球影响效应。     

CMAQ模式卫星产品源同化模型及其在空气质量预报中的应用研究

对比分析了2006年1月和8月华北地区OMINO2卫星遥感二级产品和NO2实测浓度变化趋势的一致性,重点构建了CMAQ空气质量模式卫星遥感产品源同化模型,采用变分订正方法和CMAQ卫星遥感产品源同化技术方案探讨了华北地区冬夏季OMI高分辨率柱浓度卫星资料在空气质量数值预报中的应用.分析结果表明,无论冬季还是夏季,华北地区NO2实测浓度与OMINO2卫星遥感柱浓度的变化趋势具有较好的一致性,两者的相关性较显著,该卫星资料可适用于华北地区卫星遥感-地面观测综合变分分析;经过线性和变分订正后,北京周边地区OMINO2柱浓度的空间分布特征与实测值分布一致,而且可清晰反映出NO2空间分布特征,即NO2的城市局地污染特征较明显.经变分订正的OMINO2柱浓度的空间分布特征可看出,北京的西南、东南地区污染源对北京地区的NO2浓度的影响较大.采用高分辨率的OMINO2卫星遥感资料同化修正排放源时,WRF-CMAQ模式对于华北地区冬、夏季NO2浓度水平预报和趋势预报可取得较显著的改善效果.采用经变分订正的、高分辨率的OMINO2卫星遥感资料进行源同化时,可模拟得到与实测浓度分布较一致的、高分辨率的NO2浓度信息,弥补了采用地面...     

夏季青藏高原地区近地层水汽进入平流层的特征分析

青藏高原为亚洲季风区的典型代表区域,研究其水汽进入平流层的过程和机理对认识全球气候和大气环境变化具有一定的现实意义. 本文基于中尺度气象模式(WRF)的模拟输出结果(2006年8月20日至8月26)驱动拉格朗日大气输送模式FLEXPART,通过追踪并解析气块的三维轨迹以及温度、湿度等相关物理量的相关变化特征,初步分析了夏季青藏高原地区近地层-对流层-平流层的水汽输送特征. 研究结果表明,源于高原地区近地层的水汽在进入平流层的过程中受南亚高压影响下的大尺度环流和中小尺度对流的共同影响.首先,在对流抬升作用下,气块在短时间内(24 h)可抬升到9~12 km的高度,然后在南亚高压闭合环流影响下,相当部分气块在反气旋的东南侧穿越对流层顶进入平流层中,并继续向低纬热带平流层输送,进而参与全球对流层-平流层的水汽循环过程. 在对流抬升高度上气块位置位于高原的西北侧,然而气块拉格朗日温度最小值主要分布于高原南侧,两个位置上气块的平均位温差值可达15~35 K,这种显著的温度差异将导致气块进入平流层时"脱水". 比较而言,夏季青藏高原地区近地层水汽进入平流层的多寡主要和大尺度汽流的垂直输送有关,而深对流的作用相对较弱.