北方草地生态气象综合监测预测技术及其应

近几十年来中国90%以上的草地出现退化现象,特别是内蒙古、宁夏、甘肃、新疆、青海、西藏等地区,草地退化严重,国家急需掌握气象条件对草地植被生长的影响,了解草地生产力、牲畜承载力以及生态质量状况.为此,在实时获取北方草地气温、降水量、日照时数等气象要素和气象卫星植被指数以及产草量观测资料的基础上,应用模糊数学、集合运算、统计分析等多种方法和"3S"手段,建立了北方草地植被生长气象条件优劣评价、产草量和载畜量预测、草地生态质量监测等模型.2005年以来,利用这些模型逐年评价了气象条件对草地植被生长的优劣影响、预测产草量和载畜量、监测草地生态质量优劣,获得了良好的服务效益.北方草地2007年生态气象监测预测结果表明:所建模型综合了多种资料和技术优势,结果符合实际;形成的综合监测预测技术可为国家保护和恢复草地生态环境提供科学依据.     

一次无地面冷空气触发的西南涡特大暴雨分析

利用NCEP 1°×1°的再分析资料对2007年7月17日重庆西部的特大暴雨天气过程的环流背景、主要影响系统--西南涡的演变进行诊断分析.结果表明:(1)在有利的大尺度环流背景配合下,产生此次过程的主要影响系统为西南涡和低空急流,副热带高压的西进北抬为水汽的输送提供了有利的条件;(2)最强降水时段出现在西南涡的最强盛期,垂直螺旋度的大值中心位置和强弱变化与低涡及强降雨的位置和强度有很好的对应关系;(3)在此次过程中虽然无地面冷空气的触发,但由于高层较强的冷平流形成的干冷盖和低层的暖湿气流与强烈的上升运动的极佳配合,使得强对流天气得以发生,高层的干侵入成为此次过程的触发动力;(4)西南低涡上空的不同高度上不同强度的干侵入效应,使得高层高位涡下传,而高层高位涡区的下传和中低层高位涡区的加强,导致西南低涡的气旋性环流加强,降水增强.     

江西省一次冷空气过程中的灰霾天气过程分析

利用江西省常规气象观测资料、探空站资料和空气污染资料,对2008年12月12～13日江西省的一次大范围灰霾天气过程进行了综合分析研究。结果表明:横槽转竖引导冷空气南下和中层高度的干燥暖舌共同影响,是这次灰霾天气过程发生的天气形势背景;冷空气受到700hPa干暖舌的抑制作用,形成低层偏冷,中层偏暖的"逆温"结构,导致了大范围的灰霾天气过程出现、维持;空气相对湿度较低,受昼夜温差和冷空气的共同影响,造成轻雾和灰霾天气之间频繁转换;较低的混合层高度导致近地面污染物以水平运动为主,在遇到较高海拔的山脉阻挡后,沿山脉边缘向东西方向扩展,汇集到平原、河谷地区,降低这些地区的能见度,导致灰霾区域由"南北向型"演变成了"东西向型"。     

近50年陕西黄土高原云量和气温年际变化

利用陕西黄土高原24个气象站1957年以来的气温、总云量和低云量观测资料,分析了它们的年际及年代际演变趋势及相关关系。结果表明:近50年区域年平均气温波动升高,尤其是1987年以后;北部风沙区气温的年际变化较大,增温幅度由北向南递减;1957年以来区域年平均总云量呈逐渐减少趋势,低云量下降趋势较总云量更为明显,2000年以后总云量有所增加。相关分析表明:陕西黄土高原年平均气温与年均总云量及低云量呈明显的负相关,均通过了0.001显著性水平检验,且低云量的相关更为显著;总云量和低云量与降水量呈显著正相关;不同区域和不同季节总云量和低云量与气温的相关系数有明显差异,但与降水量的相关非常显著。     

城市与乡村大气中非甲烷烃(NMHCs)差异

在北京工业大学(城市点)和天津市宝邸县新安镇(乡村点)两个观测点进行了大气中非甲烷烃(NMHCs)的现场取样。从2006年4月16日至5月12日,分两批共获取约80个样本,检出55个组分,其中烷烃25个,烯烃19个,芳香烃10个。从非甲烷烃所含成分及其浓度的观测结果可见,城、乡两地大气中总烃(TNMHCs)平均浓度分别是438.1±173.1μg/m~3、193.8±184.4μg/m~3,城市是乡村的2.3倍,而TNMHCs的低值乡村只有城市的1/5。     

近30 a华北地区高空温度时空演变特征

根据华北地区12个探空站近30 a(1979-2008年)的各标准等压面月平均气温资料,对该地区高空年、季气温时空演变特征进行了分析.结果表明:华北地区高空年、季平均气温变化均具有非常高的空间一致性,其中冬季的一致性特征最明显;华北地区高空年、季平均气温大致以150-100 hPa层为界,以上(平流层下层)和以下(对流层)的气温存在着不同的变化特征:从近地面到200 hPa冬(夏)季最低(高),但在年平均气温最低的100-70 hPa,气温季节变化位相与对流层相反,50 hPa层以上气温的年变化不大;近30 a来华北地区对流层中下层的年、季平均气温变化以上升为主,而对流层上层至平流层下层则以下降为主.低层的变暖始于20世纪80年代后期,高层的变冷普遍始于20世纪90年代.     

郑州市两次不同背景下特大暴雨诊断分析

利用NCEP资料,根据降水实况分布及各物理量分层平面分布,每隔6 h对特大暴雨中心区所在经、纬向带各物理量场作经、纬向垂直剖面图,结合高空观测图对郑州市两次特大暴雨发生的大环流形势场、触发特大暴雨发生的各物理量场进行诊断分析。结果表明:1)连续性特大暴雨区出现在低空急流轴的前方,一方面是由于低空急流前方水平辐合较强,另一方面低空急流对暖湿空气的输送,使大气不稳定度加强;局地短时性特大暴雨过程主要是冷空气侵入使冷暖湿空气团在郑州上空交汇,其对流不稳定能量释放所致。2)辐合线对暖湿空气的抬升运动起到动力加强作用,是触发中尺度雨团的根源,也是特大暴雨产生的根源。3)连续性暴雨发生、发展时,高空的反气旋起主导作用;局地短时性暴雨发生时,中低空的气旋辐合起主导作用。4)短时性特大暴雨天气,前期有较强的不稳定层结;连续性暴雨天气刚发生时,其前期存在较强的不稳定层结,在暴雨连续发生过程中不一定有强不稳定层结。5)连续性暴雨需要较强的水汽输送带,局地短时性暴雨不要求有明显的水汽输送。     

Improvement of Vertical Diffusion Analytic Schemes Under Stable Atmospheric Conditions

Based on gradient transport theory or K-theory, turbulent transport in the atmosphere has long been parameterized using the eddy diffusivity. Due to its simplicity, this approach has often been applied in many numerical models but rarely tested with observations. Here, the widely used O’Brien cubic polynomial approach has been validated together with an exponential approach against eddy diffusivity profiles determined from measurements and from large-eddy simulation data in stable conditions. Verification is completed by analyzing the variability effects on pollutant concentrations of two different vertical diffusion (K(z)) schemes incorporated in an atmospheric chemical model. It is shown that the analytical, exponential solution agrees better with observations than the O’Brien profile and should be used henceforth in practical applications.     

Summertime atmospheric teleconnection pattern associated with a warming over the eastern Tibetan Plateau

By using a surface air temperature index (SATI) averaged over the eastern Tibetan Plateau (TP), investigation is conducted on the short-term climate variation associated with the interannual air warming (or cooling) over the TP in each summer month. Evidence suggests that the SATI is associated with a consistent teleconnection pattern extending from the TP to central-western Asia and southeastern Europe. Associated rainfall changes include, for a warming case, a drought in northern India in May and June, and a stronger mei-yu front in June. The latter is due to an intensified upper-level northeasterly in eastern China and a wetter and warmer condition over the eastern TP. In the East Asian regions, the time-space distributions of the correlation patterns between SATI and rainfall are more complex and exhibit large differences from month to month. Some studies have revealed a close relationship between the anomalous heating over the TP and the rainfall anomaly along the Yangtze River valley appearing in the summer on a seasonal mean time-scale, whereas in the present study, this relationship only appears in June and the signal's significance becomes weaker after the long-term trend in the data was excluded. Close correlations between SATI and the convection activity and SST also occur in the western Pacific in July and August: A zonally-elongated warm tone in the SST in the northwestern Pacific seems to be a passive response of the associated circulation related to a warm SATI. The SATI-associated teleconnection pattern provides a scenario consistently linking the broad summer rainfall anomalies in Europe, central-western Asia, India, and East Asia.     

“低温雨雪冰冻”天气过程锋区特征分析

2008年年初低温雨雪冰冻期间(包括4次过程),冷暖气团长期对峙是"低温雨雪冰冻"天气持续的主要原因;准静止锋稳定、少动,锋面较平缓;等θse经向和垂直向梯度不断加强;冷暖气团形成的逆温很明显;主锋区前部上空存在多层锋区现象;锋区渐强,最强时在10个纬度内南北温差超过20℃;相对湿度≥90%的高湿度区的移动趋势、范围、垂直伸展高度均与4次过程吻合较好;锋生函数的分布与等θse密集区的分布一致,呈向北倾斜上升状,滇黔地区准静止锋区域内,多数时间段有锋生发生,华南地区上空静止少动的锋生中心,正是低温雨雪冰冻期间准静止锋长期稳定的原因之一;南北风交界线的移动趋势与低温雨雪冰冻过程趋势一致,4次过程都伴有偏南风低空急流;当副热带高空急流逐渐加强、水平风垂直切变加强并向下伸展时,低空急流加强;高位涡舌向下伸展,高纬度的高位涡舌与主锋区的中高层相对应,中纬度高位涡舌与副热带锋区对应;湿位涡斜压项PMV2量级较小,但其与,4次过程的对应关系非常好;锋区上界和下界等熵面上的气流能较好地反映准静止锋区上、下界特征;约290 K等熵面上(锋区下界以下)在贵州均为偏东气流,这是贵州及江南大部分地区长时间维持低层冷气团的主要原因.