Atmospheric hydrological budget with its effects over Tibetan Plateau

1IntroductionThe Tibetan Plateau is the most prominent feature located at unique latitudes in the world and shows special dynamic and thermal effects, thus responsible for a conspicuous hydrological cycle in the atmosphere within Asian monsoon areas, and an extremely sensitive region of land-air interactions in East Asia. A lot of researches have dealt with Tibetan dynamic and thermal effects on atmospheric circulation (Ye and Gao, 1979; Zhang etal., 1988; Ye and Fang, 1999; Zheng etal., 2…     

Atmospheric hydrological budget with its effects over Tibetan Plateau

Based on 1961-2000 NCEP/NCAR monthly mean reanalysis datasets, vapor transfer and hydrological budget over the Tibetan Plateau are investigated. The Plateau is a vapor sink all the year round. In summer, vapor is convergent in lower levels (from surface to 500 hPa) and divergent in upper levels (from 400 to 300 hPa), with 450 hPa referred to as level of non-divergence. Two levels have different hydrologic budget signatures: the budget is negative at the upper levels from February to November, i.e., vapor transfers from the upper levels over the plateau; as to the lower, the negative (positive) budget occurs during the winter (summer) half year. Evidence also indicates that Tibetan Plateau is a "vapor transition belt", vapor from the south and the west is transferred from lower to upper levels there in summer, which will affect surrounding regions, including eastern China, especially, the middle and lower reaches of the Yangtze. Vapor transfer exerts significant influence on precipitation in summertime months. Vapor transferred from the upper layers helps humidify eastern China, with coefficient -0.3 of the upper budget to the precipitation over the middle and lower reaches of the Yangtze (MLRY); also, vapor transferred from east side (27.5o-32.5oN) of the upper level has remarkable relationship with precipitation, the coefficient being 0.41. The convergence of the lower level vapor has great effects on the local precipitation over the plateau, with coefficient reaching 0.44, and the vapor passage affects the advance and retreat of the rainbelt. In general, atmospheric hydrologic budget and vapor transfer over the plateau have noticeable effects on precipitation of the target region as well as the ambient areas.     

中国天山西部山区森林积雪消融过程观测分析——以巩乃斯河谷为例

通过对2013年春季中国科学院天山积雪与雪崩研究站区内阳坡无林地和阴坡不同开阔度森林内积雪深度、融雪速率以及常规气象的观测,分析了融雪期不同开阔度森林积雪的消融过程以及积雪表面能量平衡特征。结果表明:不同开阔度林冠下积雪深度具有相同的变化趋势,森林的林冠开阔度越大,林下积雪深度越大,林下积雪开始消融和完全消融的时间越晚,消融期也越长。森林积雪融雪开始和结束时间比阳坡无林地区晚20~30 d左右。融雪前期林冠开阔度越大,其林下融雪速率越小。融雪后期则森林开阔度越大,森林积雪的融雪速率越大。不同时期由于不同开阔度林冠下雪面能量收支以及雪层深度等物理特性的差异,从而使不同开阔度林冠下森林积雪融雪速率的相对大小,融雪速率最大值出现时间和日变化特征均不相同。晴天森林积雪的消融速率和日变化特征取决于净短波辐射和长波辐射变化特征。降水期间,其融雪速率的变化则主要受降水形式、降水量以及积雪深度等雪层特性的影响。     

太行山对北京“7.21”特大暴雨的影响及水汽敏感性分析的数值研究

运用GRAPES_Meso模式对2012年7月21—22日发生在北京地区附近的特大暴雨过程进行数值模拟和地形、水汽的敏感性试验。地形敏感性试验发现,在这次特大暴雨过程中,由于太行山北端的阻挡作用,使得气流和水汽辐合、抬升,加强了对流过程;对流层低层山前东南风和西南风、北风的辐合带增大了气旋性涡度,使东移到北京的低涡稳定维持5 h左右,对降水有明显的增幅作用;而且地形起伏和地形海拔高度对降水都有明显增幅作用,地形起伏的增幅作用较地形高度的大。水汽敏感性试验发现在这次特大暴雨过程中,水汽条件较小的变化,会导致水汽输送的明显差异,从而导致降水量显著地改变。     

摄食水平和温度对军曹鱼幼鱼生长及氮收支的影响

研究了不同摄食水平(从饥饿至饱食)和温度(21℃、27℃和33℃)对军曹鱼幼鱼(平均初始体重约10g)生长和氮收支的影响,并建立了生长-摄食/温度关系和不同摄食水平和温度条件下的氮收支方程。结果表明,在实验的温度范围内,军曹鱼幼鱼特定生长率均随摄食水平的增加呈显著增长趋势,生长-摄食关系在33℃时表现为线性相关,在27℃和21℃时表现为减速增长趋势,采用对数函数定量描述;在实验的摄食范围内(饥饿组除外),军曹鱼特定生长率随温度增加呈增长或先升后降的变化趋势,两者间的关系均采用二次函数定量描述。在实验的温度范围内,随摄食水平增加,军曹鱼幼鱼食物转化效率在水温33℃和21℃时呈增长趋势,在水温27℃时呈先升后降的变化趋势;在实验的摄食范围内(饥饿组除外),军曹鱼幼鱼食物转化效率随温度增加呈增长或先升后降的变化趋势,饱食时虽然食物转化效率最大值出现在33℃时,但方差分析显示33℃和27℃之间无显著性差异,其他摄食水平组在27℃时有最大值。在实验的摄食水平和温度范围内,军曹鱼幼鱼的排泄氮随摄食水平和温度的增加均呈显著增长趋势。     

亚洲通量观测网建立的回顾与展望

1IntroductionTheelucidationofthebudgetsofcarbon,waterandothermassesatvariouslandecosystemshasbecomeanimportantsubjectintheglobalwarmingissue.Forthisstudy,thedatafrompreciseandlong-termobservationsofcarbondioxide,watervapor,andheatfluxtakeninvariouslandsur…     

秋行夏令:2021年10月初北方致灾性持续暴雨及水汽极端性分析

2021年10月3—6日,我国北方地区经历了历史罕见的持续性极端强降水过程,暴雨中心稳定维持在陕西中部、山西、京津冀、辽宁等地南部和山东北部,给上述地区造成了巨大的经济损失和严重的人员伤亡。基于台站观测降水、NCEP/NCAR和ERA5再分析资料诊断了本次降水过程的极端性。结果表明,本次暴雨过程无论是降水强度、持续时长还是经向水汽输送均表现出典型北方夏季暴雨和大气环流配置特征。上述五省二市区域平均的过程累计雨量强度远远超过秋季其他暴雨个例,即使在夏季也位列第二。本次过程的极端性与强降水中心稳定在上述地区密切相关。上述五省二市区域平均降水连续4日均超过15 mm,这在秋季历史上从未出现过。除过程的极端性强外,9月山西等地降水异常偏多对10月初秋涝也起到了叠加作用。本次秋涝对应的大气环流呈现出典型的北方夏季主雨季环流型,表现为西太平洋副热带高压（副高）偏西偏北,副高西侧的经向水汽输送异常强盛,同时10月4—6日北方地区发生一次强冷空气过程,冷暖气流交汇在上述地区。水汽收支计算表明,本次过程的经向水汽输送强度为秋季历史之最,甚至超过了盛夏时期北方大部分暴雨过程水汽输送强度。上述分析结果表明,即使在仲秋时节亦可产生有利于北方极端持续暴雨的环流形势和水汽输送,并导致秋涝发生。     

一次华北暴雨过程的数值模拟及水汽螺旋度和水汽涡度收支应用分析

运用WRF模式对2009年8月发生在华北地区的一次暴雨过程进行了数值模拟,按照性质的不同对模拟降水进行了研究,还进行了湿度场试验,最后利用模式输出结果对水汽螺旋度和水汽涡度收支进行了诊断分析。结果表明,数值模式比较合理地再现了本次暴雨天气过程。显式降水在模拟的总降水量中占了很大的比重,但是在暴雨爆发初期,积云降水起了重要作用。对流层中层的水汽饱和程度对模拟降水性质及降水量大小有重要影响,显式降水一般发生在空气饱和程度较高的区域,而位势不稳定则是诱发积云降水的主要原因。对流层中低层水汽螺旋度的强度变化在一定程度上代表了降水系统的强弱变化,其高值区与强降水落区在出现的时间和空间上都存在较好的一致性。水汽涡度收支对于水汽涡度及水汽螺旋度的变化具有很好的指示意义,可以作为预报降水的一个动力指标。     

SOME NEW UNDERSTANDINGS OF LAND-SURFACE PROCESSES IN ARID AREA FROM THE HEIFE*

The survey for the HEIFE(Atmosphere-Land Surface Processes Experiment at Heihe River Basin,Western China) is given in the paper.The following basic subjects for land-surface processes in arid areas are studied:(1) the general characteristics of the energy budget on ground surface in arid areas;(2) the parameterization of the land surface processes;(3) the interaction between oasis and its desert circumstances,a special phenomenon in arid areas.The analysis shows that the sensible heat flux in the surface energy budget is in the majority,and the latent heat flux may be neglected.The influence of atmospheric stratification stability on the turbulent transfer of energy and substance must be considered in parameterization of land surface processes in arid areas.The "cold island effect" phenomenon in oasis and the "humidity inversion" phenomenon in desert near oasis are the result of the interaction between them.The results would improve the understanding of land surface processes in arid areas.     

利用太阳光度计测值估算北京上空水汽含量

基于CE318自动跟踪太阳光度计水汽通道（936nm）和一个窗区通道（870nm）的北京上空太阳直射辐射观测数据，利用修改的兰勒方法对大气柱水汽含量的估算方法，开展了太阳光度计的标定和北京上空水汽含量的计算等。利用探空观测结果对太阳光度计测量水汽量的标定显示，二者的线性相关性为0．986，定标不确定度为0．024g／cm^2。利用该方法对从2002至2004年观测的北京地区水汽含量进行了估算，结果表明在1，2，3，11，12月份，北京地区大气柱的水汽含量基本上小于0．5g／cm^2，三年中同月份水汽含量的平均值有较好的一致性。