古尔班通古特沙漠大气边界层参数化方案的模拟评估[1]

为准确描述我国最大的固定/半固定沙漠-古尔班通古特沙漠区域的大气边界层结构,本文利用该沙漠腹地2017年的梯度铁塔和通量观测数据,基于中尺度气象模式WRF (Weather Research and Forecast v3.7.1),分析了5种边界层参数化方案在古尔班通古特沙漠的适用性。结果表明：1）采用WRF模拟沙漠腹地近地层内的边界层特征时,2m气温的模拟存在冷偏差,5种边界层参数化方案均能较好地模拟出四个季节2m气温的日变化特征,其中非局地方案ACM2(Asymmetric Convective Model version 2)对2m气温效果最好,局地方案BL方案的模拟偏差最大;2）5种边界层参数化方案均能够模拟出10m风速的日变化特征,其中局地方案BL(Bougeault-Lacarrere)对10m风速效果最佳;3）采用WRF模拟沙漠近地层内的地表通量特征时,感热通量存在高估现象,潜热通量存在低估现象,5种边界层参数化方案均能较好地模拟出四个季节模拟时间段内地表净辐射通量的日变化特征,其中局地方案MYJ(Mellor-Yamada-Janjie)的模拟精度最高。     

沙尘对南疆沙漠腹地太阳辐射的影响

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中大气环境观测试验站(83°39'E,38°58'N)总辐射、散射辐射和直接辐射的观测资料,分析了塔中大气透明系数变化和沙尘对总辐射、直接辐射、散射辐射的影响。结果表明,10-12月塔中大气透明系数最好,春、夏季最差;晴天大气透明系数最高(0.57),沙尘暴天气最低(0.07)。晴天、浮尘和扬沙天气总辐射最大可达1000 W·m-2以上,而沙尘暴天气最大可达700 W·m-2。晴天散射辐射值大多在400 W·m-2以下,主要集中在100~200 W·m-2范围内;有沙尘的天气大多在600 W·m-2以下。沙尘对直接辐射的衰减最大,晴天、浮尘、扬沙和沙尘暴天气下直接辐射200 W·m-2的概率依次为41.2%,72.5%,78.1%和100%。随着大气中沙尘增多,散射辐射逐渐向高值区域集中。沙尘天气下各辐射日变化曲线波动很大,其中总辐射和直接辐射减小很多;总辐射和散射辐射日变化曲线形态相似、量值接近。大气透明系数与总辐射、直接辐射和散射辐射关系密切。     

2000年以来库尔勒市果树冻害气象条件综合分析

2000年以来,巴州地区出现了3次较明显的冻害天气,其中库尔勒2次,焉耆盆地和静1次。本文从低温天气前期气候特征、低温强度及持续时间、积雪、地温、冻土深度等方面入手对库尔勒2000年以后的2次果树冻害天气进行综合分析,找出能提前表征果树冻害的相关气象参数,为巴州林果业气象决策服务提供必要参考,提高气象防灾减灾能力。     

英吉沙县1961-2009年气候变化特征分析

利用气候倾向率和气候趋势系数方法对英吉沙气象站1961-2009年气温和降水资料进行统计分析,得出近49 a来英吉沙气候增暖现象较明显,增温率为0.4℃/10 a,秋、冬季变暖的趋势大于春、夏季;降水量的增加趋势也较明显,增幅为4.6 mm/10 a;尤其是1985年以来英吉沙县气温升高、降水量增加趋势较明显.     

南疆西部干旱区两次极端暴雨过程对比分析

利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料、ERA5分析场数据等资料,对南疆西部两次极端暴雨过程的环境条件和形成机理进行对比分析,以更深入理解南疆极端降水特征和产生机制。两次过程分别发生在春季和夏季,高层环流存在显著差异,南亚高压分别呈东部型和双体型,但配合中层的“阶梯槽”形势,均为极端降水提供了特殊有利的环流背景。低空700～850 hPa偏东急流是南疆西部极端降水发生的重要天气系统,其不但是暴雨发生地主要水汽通道,还与地形形成强烈辐合,是极端降水重要的触发和水汽集中机制。引入二阶湿位涡对两次暴雨过程的非均匀特征及可能产生机制进行了对比分析。结果表明,二阶湿位涡高值区与降水的发展演变呈现较高一致性,二阶湿位涡主分量包含对流稳定度与绝对涡度垂直梯度的耦合,体现极端降水大气的主要动热力结构特点:发生在2021年6月15～16日的夏季过程,极端降水区主要位于昆仑山沿线,与塔里木盆地南侧强烈的低层气旋性旋转有关,旋转促进水汽快速集中,垂直方向表现为中层负涡度叠加于正涡度之上,垂直涡度梯度显著,同时水汽抬升凝结,中层大气加湿加热,对流稳定度在垂直方向非均匀性增强,两种垂直梯度结构均有助于垂直运动增强,促进极端降水形成;发生在2020年4月17～24日的春季过程,降水主要位于南疆西部喇叭口地形区,“阶梯槽”形势造成的越山干冷气流和塔里木盆地的偏东暖湿气流辐合,形成中层正涡度带,激发上升运动,是极端降水的主要成因。     

和田市近40年蒸发量的变化特征

利用和田市气象站1961-2000年20cm口径蒸发量资料，对蒸发量的年、季、月变化趋势、年代际变化特征、突变和周期等气候变化作了较全面分析。结果表明：40年来各季、月蒸发量呈现不同程度的上升趋势，年蒸发量以48．52mm／10a的倾向率增多，偏多趋势主要表现在春季、秋季，其中5月份蒸发量偏多趋势最明显。年蒸发量在20世纪60年代为相对偏少期，80年代为相对偏多期。采用累积距平曲线和标准Morlet小波方法对年总蒸发量进行突变检验和周期分析表明，年蒸发量在1978年发生一次突变，蒸发量变化具有4～6年、11年和22年左右的年周期变化。     

民丰县近48年霜冻特征分析及防御对策

利用民丰县近48a霜冻气候资料,分析了初、终霜冻日及无霜期历史演变特征,提出了相应防御对策措施熏分析结果呈示:民丰县近48a来初霜期呈偏晚趋势,终霜期略偏早趋势,无霜期呈延长趋势。这种变化趋势与气候变暖理论相一致。     

环塔里木盆地绿洲城市发展与水环境质量协调度

解决好新疆环塔里木盆地绿洲城市发展与水环境质量之间的关系,对"一带一路"倡议顺利实施及新疆社会稳定具有十分重要的作用。基于2004-2017年环塔里木盆地绿洲城市发展与水环境变化状况,构建城市发展与水环境质量的综合评价模型及二者的协调度模型,以探讨环塔里木盆地绿洲城市发展、水环境质量变化及二者的协调关系。结果表明：2004-2017年,（1）环塔里木盆地绿洲城市发展综合指数呈现出逐年稳定上升的趋势,经济发展和城镇空间规模扩大是环塔里木盆地绿洲城市发展的主要形式;（2）环塔里木盆地绿洲城市的水环境质量综合指数呈现出逐年降低的趋势,水环境质量形势严峻;（3）环塔里木盆地绿洲城市发展-水环境质量系统的协调度呈现倒U型的稳定发展趋势,但总体上两者的协调度较低,城市发展和水环境质量之间的矛盾日益突出。     

沙面温度对风蚀动力过程的影响

大量关于土壤可蚀性的研究证明,低温的沙面更易被风蚀。但大多研究以中低纬度低海拔地区为背景,建立的模型并不能完全适用于高海拔寒冷地区。我们使用青藏高原错那湖湖岸的地表沙,利用高低温实验箱调节沙面温度,开展了风洞模拟实验,量化了不同粒径、风速条件下风蚀率随沙面温度的变化关系,旨在分析地表温度对风蚀动力过程的影响及作用机制。结果表明：（1）沙面温度与风蚀率之间呈负线性相关,低温沙面更易被风蚀。这与空气温度影响风蚀过程的作用机理类似,即低温沙面可以增加近地表空气密度和气流拖曳力,使沙粒更容易起动,风蚀量也随之增大;另外,沙面与空气间的温差,会破坏大气稳定度,影响湍流强度,进而影响风蚀强度,这可能也是沙面温度影响风蚀过程的一种主要机制。（2）在自然情况下,寒冷沙面对水汽具有一定的冷凝效应,从而对沙粒的起动与风蚀过程起到抑制作用,而且这种冷凝效应,在低风速、粗颗粒沙面上表现得更为明显。（3）高温沙面可以在一定程度上抑制风蚀。作为影响高寒地区风力侵蚀过程的重要自然因素,沙面温度对青藏高原典型风沙区的风蚀过程起到了重要的控制作用。     

塔里木河下游输水与生态恢复监测初报

根据近三年塔里木河下游生态输水前后地下水位、水质、土壤、植被等项内容的监测资料，分析了塔里木河下游输水对地下水位、水质的影响，揭示了输水与地表生态的响应过程，探讨了地下水位与天然植被生长、恢复的相互关系，阐述了植被退化过程及相关因子，确定了维系塔河下游生态安全的最低生态需水量、最佳生态水位。