中国南方准静止锋对冬季大范围冻雨的影响

利用1979—2016年1月逐日0.125°×0.125° ERA-Interim再分析资料及冻雨观测资料,通过个例合成等方法,探讨了中国南方准静止锋和冬季大范围冻雨的关系。结果表明:（1）中国南方大范围冻雨受昆明和华南准静止锋共同影响呈东西带状分布;（2）青藏高原东侧逆温之强,范围之广以及水汽之充沛的主要原因,一是冷空气常堆积在横断山脉以东和南岭山脉以北等中国广大的南方地区,其形成机制主要为冷平流和绝热冷却,地势较高地带非绝热冷却也较明显;二是700和850 hPa暖平流形成的暖层也十分宽广;三是850 hPa源自中国南海和西太平洋的湿平流输送;（3）500 hPa东亚大槽、700 hPa南支槽、850 hPa反气旋和地面蒙古冷高压为青藏高原东侧对流层低层极地大陆性气团与热带海洋性气团和热带大陆性气团交绥创造了必要的环流条件;（4）东亚冷空气爆发从青藏高原东侧南下,迫使近地面暖湿气团抬升形成华南准静止锋。同时,受青藏高原东部地形的阻挡产生冷空气堆积。当冷空气堆积到一定厚度向西爬上低纬高原时,又与南支西风相遇形成昆明准静止锋。由昆明和华南准静止锋形成的复杂锋面结构,伴随宽广而强烈的逆温有利于中国南方大范围冻雨的产生。      

气候变暖背景下降水持续性与相态变化的研究综述

持续性降水和固态降水（或近地面气温为0℃左右的降水）都能导致洪涝和低温雨雪冰冻等灾害性的极端事件,对人民群众生命和财产安全以及社会经济发展也会造成严重危害。目前中外围绕降水量、极端降水事件变化等已开展了大量研究,但在降水持续性和相态变化的特征及其影响机理方面的研究仍显不足。因此,围绕降水持续性和相态变化的相关研究,对近20余年来取得的一些重要研究进展进行回顾。研究指出,在气候变暖背景下降水持续性和相态变化的特征在全球范围内表现出了区域上的不一致性。有关降水持续性变化方面,中国南方地区持续性降水过程及其产生的降水量呈现增多趋势,但北方地区呈现减少的趋势,而西南地区长持续性降水呈下降趋势。至于降水相态变化方面,中国南方地区持续性雨雪冰冻事件在气候变暖背景下总体呈减少趋势。这些变化除了与气候变暖有关外,可能还与大气遥相关模态、低频振荡及ENSO事件等引起的大气环流异常有关。今后应该更多开展气候变暖背景下降水持续性和相态变化的特征、可能机理以及其与气候变暖的可能联系方面的研究,以期通过相关研究深入理解中国降水持续性与相态变化的规律、成因及其与旱涝、低温雨雪灾害等的联系,进一步加深对气候变暖背景下中国天气、气候的影响及其机理的认识。      

一个检测水中冻结核含量的新装置

为了检测降水物中冻结核的相对浓度,在Vali均匀水滴冻结实验方法的基础上,研制了一种可自动检测冻结信号和处理实验数据的装置。其主体是由一组热电偶制冷的冷台,49个热敏元件等间隔地贴在冷台上,其中一个贴上小型的Pt100测温元件,另一个作为信号参考,其他47个热敏元件各滴上一个被测水滴。试验进行时冷台和水滴线性降温,降温率由818P4欧陆控温仪控制。每个水滴冻结时释放的潜热被热敏元件检测,经电路转换为电压信号,全部水滴冻结产生的一串等值信号由计算机实时跟踪监测。可得到水滴冻结的温度谱和时间谱。通过软件计算可方便地推导出水中所含冻结核的微分和积分浓度的温度谱。与以前的同类装置相比,提高了效率和检测精度。文中简要地介绍了该系统的结构、软件功能、试验程序,并给出了几种人工和自然水样的初步检测结果。这个装置对检测水中冻结核和播云催化剂研究都是有用的。人工冰核(如AgI)常用于人工增雨作业,如果对催化前后的降水样品取样检测它们的冻结核含量,可能发现其中的差别,有助于评估播云效果。     

2008年1月中国南方低温雨雪冰冻天气特征及其天气动力学成因的初步分析

在欧亚大陆中高纬度长期维持阻塞形势的背景下,2008年1月11日至2月2日中国南方连续经历了4 次低温雨雪冰冻天气过程(简称"0801南方雪灾").这次强天气事件过程范围广、强度大、持续时间长且灾害极为严重.其天气学特征表现为中高纬阻塞形势稳定少变,低纬系统活跃确保水汽输送,以及南方部分地区满足冰雪风暴形成的有利天气条件等.研究表明,导致大气环流异常从而促使这次低温雨雪冰冻强天气事件出现的主要因素包括:(1)北极涛动(AO)的异常活跃,有利于行星尺度波动的稳定维持;(2)阻塞上游50°N区域有极强的负涡度平流持续输送到阻塞区,使濒临崩溃的阻塞形势得以重新加强,从而使阻塞形势长时间稳定维持;(3)青藏高原以南低纬地区南支气流活跃,确保中国南方充沛的水汽来源;以及(4)长期存在有利于冰雪风暴生成发展的天气-动力-物理学条件等."0801南方雪灾"事件一个突出的特征就是冰冻现象极为严重.文中借助新型卫星CloudSat的星载云廓线雷达(CPR)资料对这次事件中典型云系进行天气-动力-物理学分析,揭示出西南暖湿气流沿锋面爬升,形成界限分明上下交替的两个冷暖气团,冷气团较浅薄;在2-4 km高度存在一个融化层,冰水不仅存在融化层之上,在近地面层亦含有丰富的冰粒子.结合常规观测资料分析发现,在此期间中国南方大部地区中层(大约在850-700 hPa)存在温度大约在0-4 ℃的逆温层,地面气温大致维持在-4-0 ℃且相对湿度在90%以上,分析表明,此次大范围冰冻灾害天气是由于冻结、凝华和冰雾粒子的附着增长等物理过程共同作用的结果."0801南方雪灾"事件持续时间较长,事件本身作为一个整体其成因可追溯到行星尺度系统.研究极涡异常及其随时间变化的结果表明,平流层极涡变化比对流层的超前,尤其是该事件前期平流层极涡进入12月后就趋于加强,而对流层的极涡加强则明显滞后,并且直到1月中至2月初才快速加强;这意味着平流层蕴含着对流层极涡变化及伴随的强天气事件的先期信号,这可能是中长期预报的一个值得深入研究的方向.     

2016年1月大气环流和天气分析

2016年1月大气环流主要特征为：北半球共有三个极涡中心,强度较常年同期偏强,欧亚中高纬环流经向度大,东亚大槽和南支槽均偏强。1月,全国平均降水量25.7 mm,较常年同期偏多94.7%,广东、广西和湖南三省(区)平均降水量偏多3.7倍,为1951年以来同期第一多。1月,全国平均气温-5.3℃,较常年同期（-5.0℃）偏低0.3℃,冷空气和降水活动频繁,共有5次降水过程和4次寒潮过程,其中,1月21—25日,我国大部地区遭受强寒潮天气。此次过程降温幅度大,影响范围广,多地最低气温跌破历史极值。1月28—29日,南方出现历史同期罕见的强暴雨天气过程。     

青藏高原多年冻土区地表能量收支过程及其对活动层影响的初步分析

基于2005—2016年青藏高原多年冻土区唐古拉和西大滩站的气象、涡动通量以及活动层资料,利用涡动相关法、气象梯度法和SHAW模型等方法探究了气候变化背景下高原多年冻土区地表能量通量变化规律及其对活动层的影响。结果表明：2005—2016年唐古拉和西大滩气温、地气温差有所升高,年降水量、10 cm土壤含水量及风速有所下降。2005年以来唐古拉和西大滩净辐射（R_n ）与感热（H）呈增加趋势,潜热（LE）呈减小趋势,地表土壤热通量（G）变化较小。唐古拉和西大滩地表能量通量季节变化明显,但受海拔、纬度、坡向、土壤冻融过程、降水、下垫面状况等因素的影响,地表能量通量存在区域差异。研究时段内,唐古拉和西大滩地表冻结指数与土壤热通量呈负相关;融化指数、活动层厚度与土壤热通量呈正相关,融化期间土壤热通量积累量与融化深度的变化呈线性增加关系。     

冬季结冰灌溉对苏打盐碱土水盐变化的影响

在苏打盐碱土区进行结冰灌溉试验,研究灌溉后盐碱土土壤水分和盐分的分布状况。试验分为淡水结冰灌溉(E)、微咸水结冰灌溉(D)、微咸水结冰灌溉+100%GR(石膏需求量)磷石膏(A),微咸水结冰灌溉+50%GR磷石膏(B),以及对照(CK),5个处理。灌溉水量为180 mm。试验结果表明灌溉融水增加了土壤耕层的含水量,为春播抗旱起到了重要作用。同时灌溉融水使土壤耕层主要离子Na+、Cl-、CO32-、HCO3-明显降低,使土壤耕层的盐碱化程度得到改善。不同处理方式之间比较,微咸水结冰灌溉洗盐效果和盐碱化改良效果明显好于淡水结冰灌溉,微咸水+磷石膏淋洗和改良效果好于微咸水结冰灌溉,且随着磷石膏施用量的增多,洗盐和改良效果更好。     

How freezing and thawing processes affect black-soil aggregate stability in northeastern China

Laboratory experiments were carried out to investigate the effect of freezing and thawing processes on wet aggregate stability （WAS） of black soil. Wet aggregate stability was determined by different aggregate size groups, different water contents, various freeze-thaw cycles, and various freezing temperatures. The results showed that, when at suitable water content, aggregate stability was enhanced, aggregate sta-bility will be disrupted when moisture content is too high or too low, especially higher water content. Temperature also had a significant ef-fect, but moisture content determined the suitable freezing temperatures for a given soil. Water-stable aggregate （WSA〉0.5）, the total aggre-gate content, and mean weight diameter decreasing with the freeze-thaw cycles increase, reached to 5 percent significance level. The reason for crumbing aggregates is the water and air conflict, thus raising the hypothesis that water content affects the aggregate stability in the process of freezing and thawing.     

天然气水合物孔底冷冻取样器室内冷冻试验能量计算与分析

针对以干冰作为冷冻剂、酒精作为载冷剂的天然气水合物孔底冷冻取样方法,提出干冰与酒精用量的计算方法。计算出在干冰双层保冷的方式下,干冰与酒精的用量。通过实验与计算机模拟分析,验证该计算方法的可行性。针对试验过程中出现的问题,提出对试验装置的改进,为取样器的设计提供参考。     

冻土带砂金矿再生机理的初步模拟实验研究——含Au(Ⅲ)、Au(0)的NaCl溶液单向冻结实验

文章首次报道了含不同价态金的ＮａＣｌ溶液在单向冻结条件下，其中的Ａｕ（Ⅲ）、Ａｕ（０）浓度及盐度的变化特征。实验结果表明，冻结过程中，由于“盐析作用”的结果，金元素及盐分离子发生强烈迁移，大量富集在未冻液中。在常温及零温条件下，Ａｕ（Ⅲ）稳定，Ａｕ（０）最不稳定，极易发生沉淀。表明冻土带砂金矿再生的关键可能就在于如何使金的价态发生变化，从而导致未冻液中金元素的沉淀，以及使分散在沉积物中的微细粒金进一步富集、长大。