Estimation of regionalized phenomena by geostatistical methods: lake acidity on the Canadian Shield

 This paper describes a geostatistical technique based on conditional simulations to assess confidence intervals of local estimates of lake pH values on the Canadian Shield. This geostatistical approach has been developed to deal with the estimation of phenomena with a spatial autocorrelation structure among observations. It uses the autocorrelation structure to derive minimum-variance unbiased estimates for points that have not been measured, or to estimate average values for new surfaces. A survey for lake water chemistry has been conducted by the Ministère de l'Environnement du Québec between 1986 and 1990, to assess surface water quality and delineate the areas affected by acid precipitation on the southern Canadian Shield in Québec. The spatial structure of lake pH was modeled using two nested spherical variogram models, with ranges of 20 km and 250 km, accounting respectively for 20% and 55% of the spatial variation, plus a random component accounting for 25%. The pH data have been used to construct a number of geostatistical simulations that produce plausible realizations of a given random function model, while 'honoring' the experimental values (i.e., the real data points are among the simulated data), and that correspond to the same underlying variogram model. Post-processing of a large number of these simulations, that are equally likely to occur, enables the estimation of mean pH values, the proportion of affected lakes (lakes with pH≤5.5), and the potential error of these parameters within small regions (100 km×100 km). The method provides a procedure to establish whether acid rain control programs will succeed in reducing acidity in surface waters, allowing one to consider small areas with particular physiographic features rather than large drainage basins with several sources of heterogeneity. This judgment on the reduction of surface water acidity will be possible only if the amount of uncertainty in the estimation of mean pH is properly quantified. Received: 3 March 1997 · Accepted: 16 November 1998     

Spatial patterns of ice storm disturbance on a forested landscape in the Appalachian Mountains, Virginia

Ice storms (major freezing rain events) periodically disturb forests in eastern North America. The damage may vary spatially, especially in complex terrain. This study uses satellite imagery to investigate spatial heterogeneity of forest damage caused by ice storms that affected the Appalachian Mountains, Virginia during 1994. The results display a region-scale (southwest-to-northeast) gradient in damage that apparently corresponds to a gradient in the depth of ice that accumulated during the storms. Damage also varied topographically, particularly by aspect. Damage was most extensive on east-, southeast- and south-facing slopes; at middle elevations; and on slopes of moderate steepness.     

华南前汛期的锋面降水和夏季风降水 II. 空间分布特征

利用中国730站降水资料和第I部分(郑彬等,2006)得到的华南前汛期锋面降水和季风降水的划分日期,计算出1958-2000年华南前汛期锋面降水量(强度)和季风降水量(强度)的序列,采用EOF和扩展EOF分析方法,得到华南前汛期降水的几个主要分布型,并探讨锋面降水与季风降水的可能联系。分析结果表明:华南前汛期的锋面降水和季风降水分布主要有三种类型——全区旱涝型、西南涝(旱)东北旱(涝)型、东南涝(旱)西北旱(涝)型。各分布型的时间系数与850 hPa风场的相关结果表明不同的分布对应着不同的低层环流形势。统计结果显示华南前汛期锋面降水的分布形式与季风降水的分布形式有一定的对应关系。     

梅雨锋结构特征及与锋上涡旋扰动关系的诊断分析

利用1999年6月下旬持续性梅雨锋降水过程的模拟结果以及野外实验的加密资料，对这次梅雨锋过程进行诊断分析， 发现梅雨锋主；要表现为中层锋面，强度比边界层锋强，低涡沿中层锋面南缘移动。中层锋强的演变对两类低涡（西南涡和局地涡）发展的影响程度不同。对于东移明显的西南涡，梅雨锋强度的加强比低涡提早6小时以上。而对于长江中游的局地涡，锋面最强与低涡最强出现的时间却比较接近。梅雨锋中层锋面发展最强的位置与低涡发展最强的位置在东西方向上基本重合，基本在同一经度上。因此，低涡暴雨扰动加强发展区的北侧正是前期持续锋生所在，并且锋生的位置在东西方向上基本不随时间发生位移。当低涡移经该地时，低涡强度最强， 随后低涡东移并且强度减弱，锋面大值带也减弱并随低涡向东传播。     

北京地区暖季对流天气的气候特征

对北京地区最近12年暖季(5—9月)雷暴、冰雹、暴雨和大风等各种对流天气进行了气候统计和分析。统计结果表明:北京地区暖季发生对流的概率很高,按日数统计的气候概率达47.77%,大风、暴雨和冰雹气候概率分别为27.29%、10.84%和6.29%。暴雨多发季节为7月中旬到8月上旬。冰雹集中于6月中、下旬。在对流天气的地理分布上,北京西北部、东北部山区及西南部山区多对流天气,中心区和东南部平原地区对流天气较少。暴雨呈西南—东北方向带状分布,东北部山区、中部和东南部平原地区多发生暴雨,而西北部和西南部山区很少发生暴雨。山区冰雹明显多于平原。西北部和东北部山区大风偏多。暴雨有明显的夜发性。冰雹集中发生在午后到傍晚,占冰雹总站次的76.72%。     

1998年7月河套气旋强烈发展时的暴雨过程分析

采用位涡理论对1998年7月4—7日的一次河套气旋强烈发展中的暴雨过程进行分析。结果表明:此次夏季河套气旋的强烈发展是在高层正位涡平流和低层暖平流的共同作用下产生的。高空双急流结构产生的强烈辐散加强了低层辐合，有利于气旋的加强。强降水出现在河套气旋强烈发展过程中，是由高层冷空气与季风涌带来的西南暖湿气流辐合而引起的大尺度降水过程。在这次气旋强烈发展过程中，对流层低层到中上层均出现强的上升气流，使得南方深厚的暖湿空气不断随西南风流入暴雨区上空。暴雨发生时，华北地区处于地面Ω型的θ_se高能舌之中，其上空500 hPa存在一个由大尺度动力强迫形成的东北—西南向的非地转湿 Q 矢量辐合带，对流云带与 Q 矢量辐合中心有非常好的对应关系。     

2003年渭河流域5次致洪暴雨过程的水汽场诊断分析

利用实况高空探测和地面观测资料、NCEP/NCAR再分析资料, 从水汽输送、水汽收支以及水汽含量等方面着手, 对2003年发生在渭河流域的5次致洪暴雨过程进行了对比分析, 结果表明:强降水发生时, 降水区700 hPa上的比湿值均不低于7 g/kg; 在垂直结构上, 强降水地区低层水汽含量在降水前6~12 h出现峰值, 强降水出现在高层比湿的峰值附近; 致洪暴雨过程的水汽通道与西太平洋副热带高压的位置有着明显的相关性; 渭河流域南边界是水汽的主要输入方, 主要的水汽输送层在850~700 hPa, 西边界是水汽的主要输出方。     

阿克苏地区大降水天气的气候特征

根据1961—2006年阿克苏地区气象观测站资料,从时空分布及地形影响等方面对局地和系统性大降水进行了分析;普查了20世纪90年代以来大降水天气资料,探讨了大降水的预报指标。结果表明:阿克苏地区大降水次数自20世纪80年代开始明显增加,50%以上发生在夏季,大降水集中出现在1～3h之内,1h降水量≥10mm一般出现在下午,傍晚是高峰期。局地大降水发生次数远多于系统大降水,有78.4%的局地大降水出现在西部和山区,东部和南部以系统大降水为主。大降水的主要影响系统是巴尔喀什湖低槽和中亚低槽,中低层切变线、辐合线的暖湿区和高能区与大降水落区有很好的对应关系。     

“050810”苏中局部特大暴雨多普勒天气雷达资料分析

本文分析2005-08-10苏中地区出现局部特大暴雨期间的南通多普勒天气雷达资料，结合天气形势和数值预报产品，给出相似时段、相似天气条件下利用多普勒天气雷达6min图像资料，做好突发性、灾害性天气临近预报服务的注意点。     

上海市近百年来夏季降水时空分布特征及影响因素

依据前人的研究和上海1949-2005年气象资料,研究了上海地区夏季降水特征,结果显示:上海夏季降水在时间分布上具有周期性变化,在100多年中有3个多雨湿润期和3个少雨偏干期;在空间分布上,因城市"雨岛"效应影响,城市和郊区差异明显。太阳活动周期对降水存在周期性的影响,ENSO事件对降水多寡有影响,火山爆发使降水出现1~2 a的较短的周期波动。