天山暴雨数值模拟的试验研究

利用新疆天山地区加密自动气象站资料、常规探空资料和NOAA卫星AMSU辐射亮温资料,应用中尺度模式(WRF-ARW)和(3DVAR)同化系统,对2007年7月16-17日发生在新疆东天山的暴雨天气过程进行了数值模拟试验。结果表明:①通过WRF模式对天山地区“2004-07-18”和“2010-06-22”两次暴雨过程的数值模拟试验, WRF模式在天山地区以Lin微物理过程方案,Grell积云对流参数化方案,MYJ边界层参数化方案,耦合Noah陆面模式的方案组合更优。②同化天山地区加密自动气象站资料、常规探空资料和AMSU-A/B辐射亮温资料,使初始场更接近于当时的实际大气状况,且同化后的模拟预报效果,无论是对降水落区还是对降水强度均较控制试验有明显的改善。③适当提高模式水平分辨率,有助于改进暴雨落区的预报强度。     

塔克拉玛干地区近40a来的冷暖变化

利用塔克拉玛干地区、周围山区及相邻地区的48个气象站近40a的温度资料,分析塔克拉玛干地区年与四季冷暖变化的阶段、周期、趋势,比较与其周围山区及相邻地区的相关性,探讨与其欧亚环流指数的关系,得到5点统计结论:(1)区域平均温度序列对该区的冷暖变化具有较好的代表性;(2)区域平均温度序列具有各自不同的冷暖阶段及变化周期,其中年温与冬温具有显著的变暖趋势,且变暖的幅度冬季约为年的3倍;(3)与周围山区站的相关性,以托云同步性较好;(4)与相邻地区温度变化的相关性,以甘肃为最好;(5)年温变化与欧亚年平均经向环流指数具有显著的负相关性,其秋季温度与10~11月份的纬向环流指数具有显著的正相关性。     

基于树轮宽度的伊塞克湖入湖径流量重建与分析

中亚区域气候与水文变化特征及其对全球气候变化的响应重要而复杂,伊塞克湖流域周边山区分布的天山云杉原始森林为揭示区域过去几百年气候水文变化事实和规律提供了良好的载体。本文利用伊塞克湖周边山区4个点的树木年轮宽度、入湖年径流量以及CRU格点气象资料,基于对树轮宽度指数对区域水文和气候要素响应关系分析,利用区域树轮宽度差值年表重建了伊塞克湖355a来的入湖径流量变化历史,二者线性转换方程的方差解释量为30．2％。重建径流量的丰枯阶段变化与天山北坡的玛纳斯河、乌鲁木齐河相对应。但与天山南坡的阿克苏河流域的径流量的低频变化特征不一致,在1850年前的变化趋势相反。空间相关分析发现伊塞克湖流域重建径流量变化能较好地代表中亚天山北坡以及哈萨克斯坦东南部和新疆北部平原区降水变化。此外,还发现了伊塞克湖径流量与北大西洋长周期年代际震荡（AMO）在年代际尺度的同步变化。     

嫩江、松花江流域降水与暴雨分析

利用1951－2000年夏季（6－8）月嫩江、松花江流域39个基本地面气象观测站的降水资料分析了夏季降水和暴雨的天气气候特征，利用NCAR／NCEP的再分析资料讨论了形成这些特征的原因，并分析了降水量出现异常时的环流状况。结论指出：嫩江、松花江流域夏季多年平均降水量基本上是呈南北的带状分布，历年的分布中以嫩江和第二松花江流域的差别较大，逐年变化的起伏比较大，但有较明显的阶段性；暴雨日的空间分布与季降水量分布基本一致，集中出现在7、8月，以7月下旬最多，其次是7月中旬和8月上旬；第二松花江流域暴雨日出现的机会要比嫩江和干流流域都多，7月中间以前基本上是嫩江流域大于干流流域，7月下旬开始干流流域明显大于嫩江流域；850hPa高度候平均图表明，影响嫩江、松花江流域夏季降水的环流系统为西风带阻塞形势下的低值系统和东亚夏季风，包括西南季风和东南季风两支；当这两个系统发展强盛时，该流域暴雨日出现较多，降水量偏多。     

喀什场地土剪切波速与土层深度经验关系

在喀什市城区地震小区划工作的基础上,通过对喀什城区地貌单元划分,描述了不同地貌单元内的地层岩性,将实测剪切波速钻孔资料统计分析,运用较为常用的三种统计回归分析方法给出喀什市城区不同地貌单元不同土类剪切波速与土层深度的经验关系。结果可为喀什市城区防震减灾规划土层地震反应分析提供依据。     

塔克拉玛干沙漠腹地春、夏季CO_2通量特征

利用世界上唯一深入流动沙漠腹地200 km以上的塔克拉玛干沙漠塔中站所采集的2011年4月、7月的气象资料,分析了塔克拉玛干沙漠腹地春、夏季CO2通量的变化特征及影响因素。结果表明:塔克拉玛干沙漠腹地CO2通量表现为白昼地表吸收CO2,夜间地表排放CO2,且地表吸收强度明显大于地表排放;塔克拉玛干沙漠腹地春、夏季CO2平均净吸收速率分别为0.93μmol·m2·s-1和0.82μmol·m2·s-1;CO2通量受大气稳定性影响较大,稳定大气条件利于沙漠地表CO2的释放,不稳定大气条件有利于沙漠地表CO2的吸收;此外,地表温度、土壤湿度、风速均与CO2通量呈不同程度的负相关关系。     

新疆区域近50a积雪变化特征分析

利用新疆91个气象台站1960-2011年的观测资料, 对南北疆及天山山区冬春年(10月-翌年5月)的积雪日数、最大积雪深度、积雪初始、终止日期等因子进行了统计分析, 并通过Kringing插值计算了新疆区域平均最大积雪深度的空间分布.结果表明: 新疆冬春季积雪主要分布在天山以北, 厚度可达30 cm以上, 天山以南积雪比较浅薄, 大部分在10 cm以下;50 a来, 南北疆及天山山区的积雪深度均呈小幅增长(天山山区增幅最大), 积雪日数呈略微降低趋势, 积雪初始、终止日期无明显变化. 天山山区的积雪变化与北疆有较高的相关性, 它们积雪深度和积雪日数的相关系数分别达0.708和0.614, 南疆积雪变化与它们几乎没有相关性;积雪深度与冬春年降水量的变化均有很好的一致性, 尤其在北疆,二者相关系数高达0.702, 但与平均温度呈低的负相关;积雪日数与冬春年降水量变化没有明显相关关系, 但均与气温呈较好的负相关, 在北疆二者的相关系数达-0.742.     

新疆戈壁地区近地面大气折射率结构常数观测对比

利用大口径闪烁仪和QHTP-2型温度脉动仪对新疆戈壁地区近地面大气折射率结构常数进行对比观测。结果表明：两种仪器测量所得大气折射率结构常数具有较好的相关性,皮尔森相关系数达0.68。大口径闪烁仪所测结果符合新疆戈壁地区近地面大气湍流强度日变化特征,与温度脉动仪测量结果随时间变化趋势基本一致。两种仪器测量结果在数量级上存在的差异,可能是由测量原理、测量高度、大气稳定状态等因素造成的。     

乌鲁木齐冬季大气细颗粒物水溶性离子特征及来源

为了探讨乌鲁木齐冬季大气细颗粒物的污染水平及其水溶性离子的特征,于2013年1-3月采集大气PM_2.5样品,并利用离子色谱仪分析其中的水溶性离子,采用硫转化率、离子相关性分析及后向轨迹模型对其可能来源进行了讨论。结果表明:观测期间采样点PM_2.5平均质量浓度为170.13±51.39 μg·m^-3,水溶性离子总浓度平均值为53.47±23.76 μg·m^-3,其中3种二次离子(SO₄^2-、NO₃^-和NH₄⁺)是水溶性离子的主要组分;不同天气类型下PM_2.5和离子浓度差异较大,雾、霾天气二次离子浓度占总浓度的81.99%和86.24%,硫转化率均大于0.1;春节期间由于燃放大量的烟花爆竹,使得PM_2.5可溶性离子K⁺和Cl^-浓度急剧上升;NH₄⁺与SO₄^2-、NO₃^-相关系数分别为0.975和0.748,(NH₄)₂SO₄、NH₄HSO₄和NH₄NO₃是细颗粒物水溶性组分的可能结合方式,Cl^-和K⁺的相关性显著,说明两者具有同源性;固定排放源仍然是乌鲁木齐大气污染物的主要来源,局地大气输送会使大气污染加重。     

青藏高原新增探空资料同化对南疆夏季降水预报的影响

利用第三次青藏高原大气科学试验中青藏高原西部新增3个探空站(狮泉河、申扎、改则)的探空资料,基于中尺度数值(WRF)模式和GSI同化系统,选取2015年夏季南疆两次不同类型(南亚高压双体型和单体型)的强降水过程进行同化敏感试验,以初步评估新增3个站探空资料同化对南疆夏季降水预报的影响。从初始场物理量的增量场来看,同化高原3个站探空资料对两次过程的初始场均有一定改进,对南亚双体型过程的改进较显著,这可能与其偏南气流及上下游效应较强有关。中、高层物理量的增量中心均出现在高原中、西部,分别对应申扎和狮泉河两站,并向周边地区逐渐减小,南疆地区表现为弱的正或负增量。虽然高原探空资料均在600 h Pa以上,通过动力调整对低层物理量也有一定影响。同化后低层的散度和湿度增量中心出现在高原西南侧,南疆地区变化较小。随着模式时间积分,各高度上的物理量和降水影响系统调整效果逐渐显著,总体使得200 h Pa副热带长波槽有所加深、南疆上空的偏南急流得到加强,500 h Pa低值系统强度有所减弱,850 h Pa的散度和湿度在南疆地区均有显著调整,但低层散度和湿度在南疆西部强降水中心调整相对较小。从降水预报结果来看,同化高原3个站探空资料后,对两次过程的小量级降水评分显著提高,即对降水落区预报能力有所提高;但对强降水中心结果影响不大,即对局地性强降水的预报能力仍有所欠缺。