1996—2008年塔中地区的风沙环境特征

对塔中气象站1996—2008年气象数据分析和野外观测试验及理论计算,结果表明:塔中地区地表沙源平均粒径约为2.88φ(136μm),属于细砂、极细砂;年平均风速均在2.5 m·s-1以下,近10年来整体呈下降趋势,风速的年变化呈单峰分布,最大值出现在6—7月,风向与起沙风向以偏东风为主;2 m高度的起沙风速约为4.1 m·s-1;年浮尘、扬沙日数呈波动式上升趋势,年沙尘暴日数呈缓慢下降趋势;年风蚀气候因子平均为28.3。     

南疆暴雨研究进展

南疆地区位于欧亚腹地,属于典型的温带大陆性干旱气候,受复杂地形地貌、天气系统路径以及特殊的大气环流与水汽条件等影响,暴雨突发性强且地域性特征显著。目前,全球数值预报模式及中尺度数值模式对南疆暴雨的预报能力十分有限,近年来,许多研究团队在塔里木盆地进行了大型外场观测试验,对揭示南疆暴雨的机制机理有了更多启示,对造成南疆暴雨的对流触发机制、高低空系统配置及演变特征、降雨云物理过程等都有了更为深入的认识。本文对南疆暴雨的气候特征、大尺度环流背景、中尺度系统发生发展、水汽输送、降水动力机制等方面进行了总结回顾,并提出了需要进一步研究的科学问题,以期为进一步开展南疆暴雨研究、提高暴雨预报准确率及防灾减灾能力提供参考。     

塔中人工绿地与自然沙面辐射平衡对比研究

使用2014年5—9月塔克拉玛干沙漠腹地塔中大气环境观测实验站地表辐射观测资料,分析了塔中人工绿地与自然沙面在各种典型天气条件下的辐射分量特征差异。结果表明:人工绿地与自然沙面辐射平衡各分量最小值均出现在夜间,最大值出现在中午前后,总辐射和反射辐射日最大值出现在12:00;大气长波辐射日变化振幅较小,地面长波辐射日变化呈现不对称分布。晴天,人工绿地与自然沙面总辐射和净辐射变化幅度较小,自然沙面总辐射高于人工绿地;阴天,地面长波辐射略有减小,绿地大气长波辐射略有增加,总辐射和反射辐射减少,净辐射的变化受总辐射的影响,但减弱幅度小于总辐射;沙尘暴天气下,沙尘对辐射各分量影响明显,辐射各分量日变化不规则,人工绿地与自然沙面总辐射被明显削弱,日变化波动大。     

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。     

乌鲁木齐和克拉玛依市2008年大气质量状况对比分析

大气降尘是城市大气环境监测的重要内容之一,可作为空气质量的指标。本文根据2008年乌鲁木齐与克拉玛依市空气质量指数的统计数据及大气降尘数据,采用空气污染指数法对两个城市的大气环境质量进行了评估,比较分析了大气降尘量。结果表明：2008年乌鲁木齐全年AP／值较高,夏季大气污染最轻,冬季AP／月均值可达120以上,空气污染严重,克拉玛依市AP／月均值较低,各月数值变化不大,全年空气质量以优、良为主。2008年乌鲁木齐和克拉玛依降尘量随季节变化都很显著,克拉玛依降尘量受气象因素影响较大,春季大于其他季节,而乌鲁木齐降尘量变化为春季>冬季>秋季>夏季,受到自然因素及人为因素综合影响较大。     

乌鲁木齐及周边城市空气质量变化特征及影响因素分析

利用2004—2010年乌鲁木齐及其周边的米泉、昌吉、阜康、克拉玛依和吐鲁番6个城市空气质量日报资料,同时结合降水和风速等气象资料对空气质量变化特征和影响因素进行分析。结果表明:(1)除了吐鲁番外,其他5个城市每年API指数具有相同的变化规律,每年的10月开始API指数逐渐增大,翌年的3月开始API指数逐渐下降。(2)6个城市API指数变化依次为,米泉乌鲁木齐阜康昌吉吐鲁番克拉玛依。(3)每年Ⅰ级和Ⅱ级天数占主导地位,乌鲁木齐和米泉在60%～80%之间,昌吉、阜康和吐鲁番在70%～90%,克拉玛依占到97%以上。(4)API高值出现在冬季,低值出现在夏季,反映了乌鲁木齐及周边城市典型的煤烟型污染特点;冬天逆温天气及大气稳定度以稳定型居多不利于空气污染物的扩散稀释;API与月降水量和月平均风速呈负相关关系。     

乌鲁木齐大气混合层厚度和稳定度与大气污染的关系

利用乌鲁木齐市4座10层100 m梯度气象塔2013年6月~2014年4月气象观测资料和7个环境监测站[WTBX]AQI[WTBZ]资料,计算并分析了大气混合层厚度和稳定度特征,探讨了大气混合层厚度和稳定度与污染的关系。结果表明：乌鲁木齐市混合层厚度夏季郊区高、城区低,冬季从南郊—城区—北郊随地势降低依次降低;夏季和冬季分别在1 559～1 772 m和526～1 156 m之间。地面至2 km以上每500 m高度间隔统计混合层厚度,500～1 000 m出现频率最多;月变化为6～9月基本在500 m以上,且每个高度区间其概率均超过10%,10月～次年2月1 500 m以上区间概率明显减小;日变化为中午13:00～16:00达到最高值,下午和傍晚迅速下降。白天较大的感热输送提供充足的热力条件,这也体现出白天以不稳定层结为主,夜间则以稳定层结为主。大气稳定度分类结果,夏季郊区和城区不稳定（A～C类）所占比例差不多,冬季北郊稳定（E、F类）所占比较最大、城区最弱。[WTBX]AQI指数冬季最大,从南郊—城区—北郊依次增大,这与采暖期污染物多、南郊比北郊地势高有利于扩散输送有关。总体来看,乌鲁木齐大气混合层厚度空间分布与气象要素、大气稳定度、地形等密切相关,对AQI[WTBZ]指数分布有重要影响,这对近地层大气污染状况预报有着重要的指导意义。     

10个CMIP5模式预估中亚地区未来50 a降水时空变化特征

利用CRU月降水资料首先对参与IPCC第五次评估报告（IPCC AR5）的10个CMIP5模式对1951-2005年中亚地区年降水气候平均态、年际变率以及线性趋势等特征参数的模拟能力进行了系统评估,并选取具有较好模拟性能模式的未来预估试验结果作多模式集合平均预估未来50 a（2011-2060年）中亚地区在不同代表性浓度路径下降水量各特征参数的空间分布特征,结果表明：多数模式能够模拟出中亚地区年降水气候平均态、年际变率以及线性趋势的空间分布特征,同时发现中亚地区年降水量在过去50 a整体以轻微增加为主,趋势不显著。根据定量评估结果,从10个模式中选取4个具有较好模拟性能的模式结果做集合平均,同时利用历史回报试验数据进行检验,发现集合平均的模拟结果无论在量级还是高、低值中心的位置和范围与CRU资料非常接近。未来预估结果表明4种排放情景下4模式集合平均的中亚年降水在未来50 a增加较为明显,尤其在中国新疆南部（由低值区转变为高值区）。总体来看,未来50 a中亚降水增加趋势随着RCPs的增加而增加,且降水增加显著的区域随着RCPs的增加而明显增大。     

塔克拉玛干沙漠腹地气溶胶不同波段散射系数比较

利用2010年塔克拉玛干沙漠腹地塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站(下文简称"塔中")多波段(450、525、635 nm)积分浊度计和PM_(10)自动监测仪观测资料,并结合塔中地面气象观测资料,分析了沙漠腹地不同波段气溶胶散射系数的变化特征。分析结果显示:(1)塔中气溶胶对635 nm太阳辐射的散射作用最大,其次是525 nm,最小为450 nm。三波段(450、525、635 nm)散射系数平均值分别为:288.0、318.4、443.8 Mm~(-1)。(2)三波段散射系数日变化与PM_(10)质量浓度一致,都呈单峰变化:夜间高、白天低。在日变化中,散射系数始终保持635 nm最大,525 nm次之,450 nm最小。(3)三波段散射系数年变化基本一致,都与PM_(10)变化接近。1—5月中,除3月散射系数是450 nm最大外,另外4个月均是635 nm最大,450 nm次之,525 nm最小。6—12月散射系数都是635 nm最大,525 nm次之,450 nm最小。(4)三波段散射系数均是沙尘暴下最大,扬沙次之,浮尘最小。不同沙尘天气下,塔中气溶胶对635 nm散射作用都是最明显的,对450 nm和525nm散射作用不同:沙尘暴时,对525 nm的散射强于450 nm,在扬沙和浮尘时,对450 nm的散射强于525 nm,尤其在浮尘时。(5)三波段散射系数与PM_(10)质量浓度都呈显著正相关,PM_(10)质量浓度与525 nm散射系数相关程度最大,450 nm次之,635 nm最小。但是季节内相关程度略有差异:春、冬季PM_(10)浓度与450 nm散射系数相关程度最大,525 nm次之,635 nm最小。夏、秋季则是525nm最大。     

乌鲁木齐市城区和郊区湍流特征

利用乌鲁木齐市4座100 m气象塔2013年6月至2014年4月46 m三维超声风速观测资料,计算湍流统计特征值并进一步详细分析乌鲁木齐市近地层湍流特征,得出以下结果:乌鲁木齐南郊摩擦速度u*平均值为0.37 m·s~(-1)、城区平均0.28 m·s~(-1)、近北郊和北郊平均0.23 m·s~(-1),春夏季大、冬季小,南郊、城区、近北郊和北郊春季最大分别为0.75、0.64、0.51和0.50 m·s~(-1),冬季最大分别为0.56、0.26、0.22和0.23 m·s~(-1);南郊湍流动能TKE平均1.38 m~2·s~(-2)、城区平均0.7 m~2·s~(-2)、近北郊和北郊平均0.6 m~2·s~(-2),春夏季大、冬季小,南郊、城区、近北郊和北郊春季最大分别为3.39、2.22、1.88和1.79 m~2·s~(-2),冬季最大分别为2.82、0.44、0.45和0.33 m~2·s~(-2)。三个方向湍流强度呈现Iu≈IvIw的规律,南郊0.11~0.36、城区0.12~0.37、近北郊0.10~0.36、北郊0.13~0.39。各个季节南郊白天u*和TKE最大,表明南郊湍流垂直扩散能力最强。