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。     

南疆沙漠腹地大气边界层气象要素廓线分析

利用塔中80m观测塔梯度系统采集的2006年8月、10月和2007年1月、4月的风、温度、湿度资料,结合气象站的同步气象资料,对南疆沙漠腹地近地层四季的晴天平均风速、温度、湿度廓线分布特征进行分析。结果表明,晴天平均风速白天随高度升高增加缓慢,夜间较快,低层风速白天比夜间大,高层则白天比夜间小,春夏季风速较大;四季平均温度廓线表现为夜间辐射型、早上过渡型、白天日射型和傍晚过渡型等四种类型,早、晚过渡时间四季各有不同,日最低、最高温度出现时间四季则相差不大;冬季夜间比湿随高度升高而增大,整个80m近地层表现为逆湿状态,其他季节逆湿一般出现在0．5—1m、1～2m、32—47m、63—80m等4个层次上,各逆湿层出现的时间各季节有所差异。     

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。     

阿克达拉大气本底站紫外辐射特征及影响因素分析

利用阿克达拉大气本底站基准辐射观测站紫外辐射UV-A和UV-B数据,分析阿克达拉大气本底站紫外辐射和UV-B在不同时间尺度、云量和降水过程的变化特征。结果表明：阿克达拉大气本底站全年紫外辐射年总量达到321.1 MJ/m2,年均日曝辐量为0.88 MJ/m2,UV-B年曝辐量为5.3 MJ/m2,紫外辐射年平均值占总辐射年平均值的比例为5.6%。紫外UV和紫外UV-B的辐射强度的季节变化表现为夏季>春季>秋季>冬季。夏季紫外辐射曝辐量是冬季的2.79倍;UV-B夏季平均日曝辐量是冬季的8.10倍。积雪导致紫外辐射及占总辐射比值增大,积雪期与非积雪期紫外辐射占总辐射比值均值分别为6.53%和5.83%,积雪使地面紫外辐射增加25.89%。在多云与阴雨时可能由于水汽作用大量吸收波长较大的红外辐射致使紫外辐射与总辐射的比值较大。     

沙尘暴过程中气象要素响应及输沙分析

通过野外监测系统获取的试验数据,对拐子湖地区2011年4月份一次强沙尘暴过程中贴地层微气象要素和输沙进行分析,得出如下结论：大气高温干燥,地表高温低湿、气压下降,风速增大是沙尘暴来临的前兆;沙尘暴过程中风向和风速相对稳定,气压、水汽压和相对湿度都会明显下降;地温下降速度较慢,土壤湿度略有上升;输沙量主要集中于距地表50cm以内高度层,在0-20cm高度层里输沙量呈增大趋势,20cm以上随着高度升高含沙量逐渐下降;跃移沙粒输沙量的空间分布与风向频率既有相似性,又有差异性;蠕移输沙量的方向分布比较复杂,同风向分布有显著的差异。这些结果对沙尘暴预报和沙源区的防风治沙有指导意义。     

西北风沙起蚀观测试验及其研究进展

简要阐述了国家自然科学基金“西北沙漠地表沙粒运移特性及动力热力参数研究”支持的“我国西北三大沙漠地表风蚀起沙观测试验”的科学意义、试验方案和科学目标,总结了该试验在前期取得的部分研究进展和研究成果,概括叙述了该项目在地表沙粒跃移特征、起沙风速、沙尘通量等方面的重要发现和一些新的认识。最后,提出并讨论了在沙漠风蚀起沙观测试验方面需要进一步研究和思考的一些重要问题。     

乌鲁木齐冬季黑碳气溶胶污染特征初步研究

利用2010年2月乌鲁木齐大气成分观测站黒碳仪观测数据,结合散射系数及常规观测资料,对乌鲁木齐冬季黑碳气溶胶浓度变化特征进行了分析,并通过气流后向轨迹进行了来源分析。结果表明：(1)观测期间BC质量浓度日平均值为12707±4673 ng.m-3,浓度变化范围为4916~22997 ng.m-3,散射系数日均值为1086±561Mm-1,变化范围为350~2232 Mm-1。BC质量浓度和散射系数日均值变化趋势基本一致;(2)BC质量浓度日变化具有明显的峰值和谷值,峰值分别出现在9~11时和20~22时,谷值分别出现在4~6时和16~18时,散射系数与BC质量浓度日变化趋势基本一致,相对其有一定的滞后。春节期间燃放烟花爆竹对空气污染物浓度上升有明显作用,显著影响BC质量浓度日变化规律;(3)乌鲁木齐冬季大气层结稳定,污染物不易扩散,风速和降水对黑碳气溶胶浓度具有明显的稀释作用。在乌鲁木齐特殊的地形和气象条件下,本地源排放与来自周边城市群污染物输送的叠加使得污染更加严重。     

塔克拉玛干沙漠人工绿地与自然沙地能量收支差异研究

利用2013年塔克拉玛干沙漠腹地自然沙地与人工绿地的地表太阳辐射和能量通量观测数据,分析不同下垫面太阳辐射分量和能量收支参数间的差异。结果表明：1）沙地与绿地,辐射各分量日变化特征显着,DR、UR夏季为峰值,冬季-春季-夏季为上升趋势,夏季-秋季-冬季为下降趋势。沙地与绿地ULR的差值为-30-20W?m-2。土壤湿度变化是导致人工绿地与自然沙地地表反照率差异的主要原因之一,在塔克拉玛干沙漠的人工绿地滴灌,增加了土壤含水率,传递到表层具有滞后效应,影响了地表反照率的月变化。2）净辐射,在夜间以G0耗能形式为主,而白天以H耗能形式为主。在塔克拉沙漠大环境影响下,人工绿地的能量分配格局与自然沙地基本相同,但是在植被的生长季与茂盛季节,LE的通量的耗能份额会有所递增,耗能比增加了1.5%。3）人工绿地EBR夜间的波动幅度大于自然沙地,白天自然沙地EBR上升速率要大于人工绿地冬季,自然沙地和人工绿地不闭合率都超过50%,其他季节,人工绿地的不闭合率优于自然沙地。     

塔克拉玛干沙漠沙垄起伏地形夏季地表温度差异特征

摘 要：开展塔克拉玛干沙漠沙垄起伏地形夏季地表温度观测试验,旨在为塔克拉玛干沙漠环境陆面过程研究提供科学依据。2019年6月7日至9月2日在塔中地区,沿沙垄迎风坡以及背风坡底部、中部、上部、顶点及垄间谷地共设8个地表温度观测点。结果表明：（1）夏季沙垄地表温度最高温出现在垄间谷地,为74.63 ℃,最低温出现在迎风坡底部,为10.52 ℃;地表温度一天中在7:00左右达到最低,15:00左右达到最高。（2）晴天、多云以及浮尘天各观测点地表温度日均变化曲线呈单峰型,降水、扬沙及沙尘暴天呈双峰型;地表温度的最高温与日均值最大值均出现在晴天的垄间谷地,地表温度的最低温及日均值最小值均出现在降水天的迎风坡底部。（3）沙垄顶点与两个底部最大温差范围是顶点与背风坡底部在晴天的温差范围,为0～18.62 ℃,最小温差范围是顶点与迎风坡底部在降水天的温差范围,为0.01～6.18 ℃;迎风坡和背风坡在晴天地表温度温差范围最大,为0.01～16.93 ℃,在降水天温差范围最小,为0.01～4.15 ℃;顶点与两个底部夏季综合温差范围在0～18.62 ℃,迎风坡与背风坡夏季综合温差范围为0～16.93 ℃。塔克拉玛干沙漠地表温度受典型天气影响变化类型多样,沙垄顶点与底部、迎风坡与背风坡地表温度差异受风力及地形作用明显。     

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。