TRMM-retrieved Cloud Structure and Evolution of MCSs over the Northern South China Sea and Impacts of CAPE and Vertical Wind Shear

Cloud structure and evolution of Mesoscale Convective Systems(MCSs) retrieved from the Tropical Rainfall Measuring Mission Microwave Imager(TRMM TMI) and Precipitation Radar(PR) were investigated and compared with some pioneer studies based on soundings and models over the northern South China Sea(SCS).The impacts of Convective Available Potential Energy(CAPE) and environmental vertical wind shear on MCSs were also explored.The main features of MCSs over the SCS were captured well by both TRMM PR and TMI.However,the PR-retrieved surface rainfall in May was less than that in June,and the reverse for TMI.TRMM-retrieved rainfall amounts were generally consistent with those estimated from sounding and models.However,rainfall amounts from sounding-based and PR-based estimates were relatively higher than those retrieved from TRMM-TMI data.The Weather Research and Forecasting(WRF) modeling simulation underestimated the maximum rain rate by 22% compared to that derived from TRMM-PR,and underestimated mean rainfall by 10.4% compared to the TRMM-TMI estimate,and by 12.5% compared to the sounding-based estimate.The warm microphysical processes modeled from both the WRF and the Goddard Cumulus Ensemble(GCE) models were quite close to those based on TMI,but the ice water contents in the models were relatively less compared to that derived from TMI.The CAPE and wind shear induced by the monsoon circulation were found to play critical roles in maintaining and developing the intense convective clouds over SCS.The latent heating rate increased more than twofold during the monsoon period and provided favorable conditions for the upward transportation of energy from the ocean,giving rise to the possibility of inducing large-scale interactions.     

西太平洋副热带高压对华北地区降水蒸发差的影响

采用小波相关和交叉小波变换等方法, 分析了西太平洋副热带高压脊线和北界位置变化对华北地区降水蒸发差的影响。结果表明, 2000年以来华北区南部的水资源短缺问题有所缓解, 但以北京为中心的华北区东北部仍处于持续缺水期; 华北地区降水蒸发差与副热带高压脊线及北界位置变化相关密切, 存在年际和年代际尺度的显著相关振荡, 与副热带高压脊线的年代际尺度相关凝聚性最强; 时域中年际尺度相关存在局部化特征, 年代际尺度相关具有阶段性。分析认为, 2000年以来副热带高压脊线和北界位置偏北并维持反气旋型环流, 有利于水汽向华北输送, 使得华北降水增多, 是近年来华北中南部降水蒸发差增大的主要原因; 而东亚季风减弱不利于西南气流的水汽输送, 以及蒙古高原显著增暖导致蒸发增大等因素, 使得华北东北部仍处于持续缺水期。     

黄土高原半干旱区非均一下垫面粗糙度分析

利用2007年4月17日-2008年4月16日兰州大学半干旱气候与环境观测站边界层气象塔的风速、 风向、 温度、 气压、 湿度等观测资料, 采用经典的廓线法和风速、 风向标准差法, 分别计算了中性大气层结下观测站下垫面粗糙度长度, 并得到了具有黄土高原地理特征的地表粗糙度及其时空变化特征。计算结果表明, 季节变化对粗糙度的影响幅度可达0.159 m, 空间非均一性对粗糙度的影响幅度可达0.155 m。测站附近粗糙度春季为0.017 m, 夏季为0.062 m, 秋季为0.065 m, 冬季为0.018 m。测站西北方向上游粗糙度春季为0.17 m, 夏季为0.22 m, 秋季为0.34 m, 冬季为0.05 m。测站东南方向上游粗糙度春季为0.11 m, 夏季为0.17 m, 秋季为0.19 m, 冬季为0.05 m。该站下垫面粗糙度计算宜选用风速为6±1.5 m·s-1, 风向变化30°范围内的数据。     

中国地区闪电和对流层上部NOx的时空分布特征及其相关性分析

为了解闪电对对流层上部NO_x的贡献,本文利用美国全球水资源和气候中心（GHRC）提供的1995年4月~2005年12月的闪电卫星格点资料及高层大气研究卫星 (UARS) 上的卤素掩星试验装置 (HALOE) 1991年10 月~2005 年11月的观测资料,分析了中国地区闪电与对流层上部NO_x体积混合比的时空分布特征及两者的相关性.结果表明:中国地区闪电和对流层上部的NO_x在季节分布、年际分布和空间分布上保持很好的一致性,闪电是对流层上部NO_x的重要来源;NO极值高度在350 hPa左右,云闪直接产生的NO是极值产生的主要原因,NO₂的极值高度在250 hPa左右,因为闪电产生的NO在传输过程中会被氧化成NO₂并通过雷暴的垂直输送作用抬升到更高高度;强对流活动有利于NO_x的传输,而人类活动产生的NO_x一般较难输送到对流层上部,因此闪电多发区的NO_x极值较大,所在的高度也较高.     

我国东部4-9月大尺度南北旱涝的特征及变化

研究了我国东部4—9月逐月、逐季降水的跷跷板结构和气候特征,结果表明:不同时段跷跷板结构的位置和强度不同。当时间尺度加大时,南北旱涝特征更明显。定义并计算了1951—2003年我国的南北旱涝指数。对夏季和8月典型南北旱涝年进行差异的显著性t检验,表明南北旱涝年的划分是合理的。研究了1951—2003年我国南北旱涝特征的长期趋势和年代际变化;研究了南北旱涝指数与冷暖事件年的关系。结果表明,冷暖事件年对6月、6—7月以及夏季大尺度南北旱涝有影响,暖事件年有利于发生北旱南涝;而冷事件年则相反。结果还表明,冷暖事件仅是我国南北旱涝分布的一个影响因素。     

青岛一次沙尘污染事件的气象条件特征

2008年5月28日至6月1日青岛市区出现了持续5 d的大气污染,其中29-30日为重度污染,其余3日为轻度污染。本文基于青岛常规地面和高空观测资料以及环境监测站SO2、NO2、PM10监测资料,利用资料分析和中尺度数值模拟的方法,分析造成青岛此次持续多日的大气污染的污染源、大气环流和气象要素特征。分析结果表明：此次污染过程主要是外来沙尘引起的PM10污染;持续较强的逆温层结以及近地面层弱南北风频繁交替出现造成沙尘在近地层往复、积聚,最终导致连续多日的空气污染。     

中国东部夏季降水与同期东亚副热带急流年代际异常的关系

利用中国738个台站的降水观测资料和NCEP/NCAR再分析资料, 分析了我国降水和200 hPa东亚副热带西风急流轴的年代际变化特征, 揭示了东亚副热带西风急流位置的南北移动与我国长江流域和华北降水异常之间的联系。结果表明, 我国东部地区夏季（7、 8月）降水异常主要表现为长江中下游地区多（少）雨, 华北及华南地区少（多）雨, 20世纪70年代末80年代初是这种异常分布型发生转折的时间。与此同时, 东亚高空副热带急流轴位置从70年代末开始逐渐偏南, 急流轴位置的变动将引起对流层低层水汽辐合区和高层散度分布以及垂直环流相应的变化, 进而引起降水区域的变化。相关分析发现, 当急流位置偏南时, 25°~35°N西风增强, 42°~50°N西风减弱, 华北夏季降水减少, 长江中下游地区夏季降水增多; 反之, 当急流位置偏北时, 华北夏季降水增多, 长江中下游地区夏季降水减少。与70年代末开始的我国东部地区急流轴位置逐渐南移相对应, 华北地区夏季降水呈现逐渐减少、 长江中下游地区夏季降水呈现逐渐增多的变化趋势。分析低层水汽通量和高层的散度分布以及垂直环流的差异发现, 1980年以来华北地区对流层中低层水汽通量辐合减弱, 水汽供应减少, 垂直上升运动减弱, 造成了华北夏季降水减少, 而长江中下游地区水汽通量辐合增加, 水汽供应增多, 垂直上升运动增强, 导致该地区降水增加。     

太原城市下垫面扩张对边界层特征影响的个例研究

通过高分辨率卫星夜间灯光数据获取最新的城市地表分布,并利用高分辨率数值模式对2013年8月14~16日太原区域的一次高温过程进行研究,探讨城市下垫面扩张对大气边界层的影响。结果表明：基于DMSP/OLS夜间灯光数据对模式中地表参数修正后,能够更准确地反映太原主城区和高速公路沿线小规模建筑群的扩张,有效改善了模式的预报性能,显著提高对近地面气温、地表温度的预报能力。城市下垫面的扩张,使城区夜间升温明显,热岛强度增强。与1992年的城市化状况相比,晴空天气条件下,2012年太原城区夜间气温上升5℃,热岛强度升高2~3℃。城市下垫面扩张,改变了地表能量分配关系,使得地表感热传输明显加强,潜热通量明显减弱,城市冠层作用下的储热能力增强。边界层内部湍流交换、水汽输送等的进一步研究表明：城市地表水汽输送减弱,边界层水汽含量减少,2~4 km高度的水汽含量增加,湍流动能的影响高度增高,湍流混合加剧;14：00,城区边界层高度抬高了800 m,城市上空混合层加深,持续时间更长。     

近51a漳州市极端最低气温变化特征分析

利用福建省漳州市10个气象站1962—2012年1、2、12月逐日最低气温资料,分析漳州极端最低气温变化特征。结果表明:①漳州多年冬季平均极端最低气温以0.397℃/10 a线性倾向率增加。②各年代际气候倾向率差异明显,20世纪80年代年极端最低气温增加最快(气候倾向率2.715℃/10 a),21世纪以来气候倾向率最小(0.006℃/10 a),20世纪70年代内极端最低气温变化相对稳定(变异系数为0.85),20世纪90年代气温变化剧烈(变异系数为1.72)。③极端最低气温(5℃)日数以-1.6℃/10 a的气候倾向率减少,多年低温日数平均值为7.5 d。④漳州市区、郊区极端最低气温显著增加,漳州市区极端最低气温以0.546℃/10 a气候倾向率增加,郊区以0.381℃/10 a气候倾向率增加。⑤漳州市区与郊区极端最低气温(5℃)日数平均差值5 d,市区低温日数以-2.427 d/10 a的气候倾向率减小,郊区低温日数以-1.509 d/10 a的气候倾向率减少。     

综合地质-地球物理方法在金矿中的应用

河北省丰宁县坝州营金矿床赋存于五台期侵位的“变闪长岩”中,该区从太古代到中生代长期处于构造隆升剥蚀状态,发育多期岩浆侵位事件,为金矿提供了充分的成矿条件。根据区域地质背景及围岩蚀变、矿化等特征,推断本矿床属于受构造控制的中一低温热液石英脉型金矿。结合矿区地质特征开展地球物理工作,以高密度电法圈定了地下矿化体的范围,辅以音频大地电磁测量,实现探测相对深部断裂构造,并以钻探证实,取得了找矿突破,达到了推断控矿构造的走向和找矿前景等目的。