黄土高原表土磁化率与气候要素的定量关系研究

黄土高原地区已建立多个表土低频磁化率-气候转换函数,为黄土古气候定量重建提供了关键方法。但是表土磁化率变化的气候控制因素的系统研究尚未开展; 同时,低频磁化率部分受到沉积作用的影响,需要寻找气候意义更明确的指标。我们系统采集了黄土高原及周边地区的表土样品,运用相关、回归和因子分析等方法,研究了不同气候要素及其季节变化对表土磁化率和频率磁化率的控制作用。结果显示,湿度是控制黄土高原表土磁化率的主要因素,温度的影响相对较小; 降水的季节分配也有影响,月降水变率较小的地区磁化率较高。在此基础上,选择反映成壤磁性颗粒组分的频率磁化率,建立了频率磁化率-年均降水量的转换函数,为黄土古气候定量估算提供了新的途径。     

基于对流尺度集合模拟的长江中下游暖区对流过程的可预报性研究

弱天气尺度强迫背景下的暖区暴雨发生发展机制复杂且难以准确预报。为深入探讨长江中下游暖区对流过程的实际和内在可预报性,本文通过同化模式模拟的探空、雷达等仿真资料的集合资料同化,构建了基于WRF-EnSRF的对流尺度集合预报系统,针对2013年7月21日一次典型暖区对流过程进行了初值扰动集合试验。试验结果表明,不同成员降水预报的发生时间和落区存在两个有显著差异的分岔时段,其一在对流触发阶段,源于扰动风场与地形的相互作用;其二在发展阶段,源于初值扰动导致对流系统强度出现差异,对流强（弱）,冷池出流强（弱）,导致降水落区偏南（北）。进一步的可预报性定量分析可见,由于初值的扰动,在分岔时段,模式的实际可预报性受到严重限制,表现为集合成员降水场的差异和扰动的偏差能量均快速增大。同时,在减小扰动振幅的“等同孪生子”对比试验中,扰动偏差能量随时间变化的曲线在对流触发阶段表现出的非线性特征表明,内在可预报性在这一分岔时段也显著受限。由以上结果可进一步得出结论：由于初值扰动导致分岔时段模式的实际可预报性受限时,准确的初值可有效改进预报效果。而当系统受到由混沌非线性动力学所导致的内在可预报性限制时,改善初值...     

黑龙江省多水期降水气候变化

利用1961—2020年降水量数据分析黑龙江省多降水期和少降水期的转折年及不同时期降水差异,得出结论：(1)1961年以来,黑龙江省年降水量经历多—少—多—少—多的演变,1966年以前降水量偏多,1967—1982年偏少,1983—1998年偏多,1999—2011年偏少,2012—2020年偏多。(2)黑龙江省多年平均降水量526.2mm,中部山区偏多,西南部和西北部偏少。多降水期(PM)平均降水量596.6mm,相对基准气候期降水偏多13.4%,偏多区主要在46—48°N之间;少降水期(PL)平均降水量485.8mm,相对基准气候期降水偏少7.7%,主要是西部和中南部偏少。(3)PM1时期黑龙江降水量554.6mm,相对基准气候期偏多5.4%;PM2时期降水量638.6mm,偏多21.4%;PM1时期降水主要多在西南部,PM2时期降水主要多在东北部;PM1时期,冬季和春季降水量却表现出偏少,冬季全省偏少15.3%,春季偏少8.6%;5月中下旬和8月下旬至9月上旬的日降水量PM2时期较PM1时期偏多,7月中旬降水量较PM1时期少。     

乌鲁木齐达坂城谷地一次极端暴雪天气过程成因分析

2018年3月17-18日乌鲁木齐达坂城谷地出现一次极端暴雪天气过程,降雪量达28.7 mm,为冬半年历年平均降水量的4.35倍,实属罕见。本文利用区域自动气象站小时监测资料、常规与加密观测资料、NCEP/NCAR再分析资料、FY-2G卫星相当黑体亮温(TBB)资料,分析此次极端暴雪天气过程。结果表明: 此次极端暴雪发生在3月中旬的初春时节,以500 hPa低涡、700 hPa西南低空急流、切变线及气旋性辐合中心、850 hPa偏北气流作为环流背景的低涡型暴雪;水汽来源主要是地中海、红海的水汽沿着偏西气流经波斯湾-阿拉伯海加强后,随低涡前西南气流输送至暴雪区,另一支通过北大西洋沿西南路径输送至中天山北坡中段,同时有由低涡前偏西气流接力输送的里、咸海水汽补充。2～4 km水汽密度较高,2 km水汽密度最大值为8 g/m_³以上;850～700 hPa乌鲁木齐附近为强上升运动区,西北急流受天山阻挡强迫爬升,对中尺度垂直上升支起加强作用,为此次暴雪提供持续的动力支持;乌鲁木齐城区至达坂城一线受斜压不稳定增长,利于暴雪的持续与增强;中尺度云团是造成暴雪最直接的影响系统,强降雪区均位于中尺度云团的北至东北侧TBB等值线梯度最大区。     

CMA-SH9在川渝地区的降水日变化预报效果评估

利用CMA-SH9模式逐小时降水预报数据和地面自动站-CMORPH卫星融合降水数据,开展该模式对2020年暖季（5~9月）川渝地区降水日变化的预报效果评估。结果表明：CMA-SH9模式可以再现小时平均降水量在四川盆地偏小、盆地周边陡峭地形处偏大的空间分布特征;显著的预报正偏差分布于青藏高原东坡至四川盆地西南部一带和四川盆地以东地区,偏差来自降水频率和降水强度的共同贡献;预报负偏差分布于四川盆地,主要来自模式对降水强度的低估;降水日变化峰值时间自西向东呈午夜到上午的滞后,模式预报的降水日变化峰值时间超前于观测;模式能够较好地把握青藏高原东坡至四川盆地西南部一带和四川盆地的单峰型日变化位相,以及盆地以东地区的双峰型日变化位相,但预报的降水量值和观测存在一定偏差。     

泸州暴雨预报指标研究

利用区域加密资料、常规观测资料,对泸州2014~2021年共计70次暴雨天气过程进行概念模型分型和预报指标研究。结果表明：根据不同分型建立预报概念模型,共可分为西风大槽移动型、低涡切变型、东风波扰动型、南风型,以前两种类型为主,其它为辅;通过对极端性暴雨的研究发现,泸州北部区县的极端暴雨与西面的低槽、低涡、切变线的稳定少动有关,且形成这些系统的500 hPa、700h Pa风速均达到了12 m/s;而南部区县的极端暴雨与东风波扰动、台风外围偏东气流的移动有关。     

隆昌市柑橘气候适宜性论证

选取隆昌站1981~2018年气象资料,分别统计柑橘生长发育期间的降水、气温、日照时数及其柑橘的生长适宜性指标,进行园区走访果农和咨询相关专家等方法,分析评估隆昌市柑橘种植气候适宜性。结果表明：除了春梢抽发期降水、果实成熟晚期光照稍微偏少外,其余各生长发育期的气候因子都十分适宜柑橘的生长发育。隆昌市气候条件适宜开展柑橘种植,为隆昌市政府提出的“建设万亩柑橘产业示范园区”重点工作提供了气象条件支撑。     

An overview of dry-wet climate variability among monsoon-westerly regions and the monsoon northernmost marginal active zone in China

Climate in mainland China can be divided into the monsoon region in the southeast and the westerly region in the northwest as well as the intercross zone, i.e., the monsoon northernmost marginal active zone that is oriented from Southwest China to the upper Yellow River, North China, and Northeast China. In the three regions, dry-wet climate changes are directly linked to the interaction of the southerly monsoon flow on the east side of the Tibetan Plateau and the westerly flow on the north side of the Plateau from the inter-annual to inter-decadal timescales. Some basic features of climate variability in the three regions for the last half century and the historical hundreds of years are reviewed in this paper. In the last half century, an increasing trend of summer precipitation associated with the enhancing westerly flow is found in the westerly region from Xinjiang to northern parts of North China and Northeast China. On the other hand, an increasing trend of summer precipitation along the Yangtze River and a decreasing trend of summer precipitation along the monsoon northernmost marginal active zone are associated with the weakening monsoon flow in East Asia. Historical documents are widely distributed in the monsoon region for hundreds of years and natural climate proxies are constructed in the non-monsoon region, while two types of climate proxies can be commonly found over the monsoon northernmost marginal active zone. In the monsoon region, dry-wet variation centers are altered among North China, the lower Yangtze River, and South China from one century to another. Dry or wet anomalies are firstly observed along the monsoon northernmost marginal active zone and shifted southward or southeastward to the Yangtze River valley and South China in about a 70-year timescale. Severe drought events are experienced along the monsoon northernmost marginal active zone during the last 5 centuries. Inter-decadal dry-wet variations are depicted by natural proxies for the last 4--5 centuries in several areas over the non-monsoon region. Some questions, such as the impact of global warming on dry-wet regime changes in China, complex interactions between the monsoon and westerly flows in Northeast China, and the integrated multi-proxy analysis throughout all of China, are proposed.     

青藏高原及邻区未来地震活动性趋势数值分析

区域中长期地震危险性数值分析研究,需要对其初始构造应力场有所了解,但目前以及未来一段时期内仍无法直接观测到深部孕震层区域的应力场状况.本文首先基于岩石库仑-摩尔破裂准则,利用青藏高原及邻区百年历史范围内的强震信息,来反演估算该区域的初始应力场.然后,考虑区域构造应力加载及强震造成的应力扰动共同作用,重现了历史强震的发展过程.然而对于初始应力场的反演估算,本文仅能给出区域其上下限的极限值,并不能唯一确定.因此,采用Monte Carlo随机法,进行大量独立的随机试验计算,生成数千种有差异的区域初始应力场模型,且保证每种模型都能令历史强震有序发生,但未来应力场演化过程不尽相同.最后,将数千种模型在未来时间段内的危险性预测结果集成为数理统计结果,据此给出了区域未来的地震危险性概率分布图.初步结果显示未来强震危险性概率较高地区集中在巴颜喀拉块体边界及鲜水河断裂带地区.

     

基于热层电离层耦合数据同化的热层参量估计

本文采用高效集合卡尔曼滤波（EnKF）算法和背景场热层电离层理论模式NCAR-TIEGCM,开发了热层电离层数据同化系统.基于全球空地基GNSS电离层斜TEC观测、CHAMP和TIMED/GUVI热层参量观测构型设计了系列观测系统模拟实验,对热层参量进行估计.实验结果表明,（1）通过集合卡尔曼滤波算法同化电离层TEC观测能够较好地优化热层参量.（2）中性质量密度优化效果在整个同化阶段均有提升,提升百分比能达到40%.（3）积分氧氮比在同化阶段也能得到较好的优化,但在电子密度水平梯度变化剧烈区域效果较差.最后本文对中性质量密度进行了预报评估,结果表明,由于中性成分优化,在地磁平静条件下其预报时间尺度可长达24 h.