华北平原农田水热通量与作物水分利用效率的特征与模拟

在中国科学院禹城综合试验站,采用涡度相关技术对夏玉米生长期间净辐射(Rn)、水汽通量(LE)、感热通量(Hs)和土壤热通量(G)进行了观测,并应用农田生态系统模型RZ-SHAW对水热过程和作物水分利用效率进行了模拟和分析.结果表明,夏玉米水汽通量具有明显的日变化与季节变化,Rn大部分用于玉米潜热的消耗,水汽通量与净辐射的比值(LE/Rn)随生长阶段呈上升趋势,在灌浆期达最大,约60%左右,但比用RZ-SHAW模型模拟的结果略低;RZ-SHAW模型模拟得到的夏玉米日蒸散量与实测值的变化比较符合;逐时水汽通量与相应时段内涡度相关实测值一致性指数(IA)均在0.75以上,均方差(RMSE)在1.0W·m?2以下.LE日变化呈倒“V”型,Hs呈倒“U”型并偏向午前,二者出现峰值的时间不同,Hs出现在11︰30左右,LE出现在13︰00左右,比Hs推迟一小时左右.CO2通量日变化呈不对称“V”型,峰值出现时间在11︰30左右.夏玉米4个生育期的群体水分利用效率(Fc+Rs)/LE在日出以后,随着光强的增强,水分利用效率迅速升高,至10时左右达到最大后开始下降,其最大水分利用效率为24.3g·kg?1,平均水分利用效率为10.3g·kg?1.     

山西省主要河流流域面雨量预报业务流程

以T213、HLAFS模式、MM5中尺度模式输出的格点资料以及日本降水量格点资料为基础，将影响山西降水的天气动力模型归纳为诊断模型，从中引出多个能够全面反映降水模型特征的综合物理因子；根据各种数值模式输出的降水量预报性能和质量优劣特点，依据数值模式的形势场预报优于要素场预报的现实，构造在不同环流形势背景下，启动不同预报方程的面雨量预报业务流程，有效地遏止了在环流形势调整时预报输出不能快速响应的弱点，提高了点和面雨量预报的准确度。     

应用GMS5多通道云图估计降水技术的研究

对近两年来5～8月中国东部地区120多个测站雨量观测资料和对应4400多幅GMS-5四个通道云图的研究发现：红外亮温的时间、空间变率、红外和水汽通道亮温差等云图衍生资料对消除卷云，弥补夜间缺少可见光云图的不足起到明显作用。从而，应用双判据双重MOS多元回归法建立四通道云图因子、衍生因子与降水量之间的回归方程，进行6小时分级降水估计。为了进一步消除厚卷云和特殊地形的影响，提出使用逐日实时资料自动建立多元回归方程估计降水量，从而对双判据双重MOS多元回归法估计结果进行校正。上海中心气象台的业务使用表明，总体估计的准确率达70％左右。     

1998年南海夏季风爆发前后区域动能收支研究

利用1998年南海季风试验(SCSMEX)资料和区域动能收支方程，对南海南部和北部两个区域该年夏季风爆发前后的区域总动能和区域扰动动能收支进行了诊断分析。结果表明，南海北区夏季风爆发前后动能主要在高层制造，大部分动能被摩擦消耗，南区夏季风爆发前后动能主要在高层被破坏，摩擦项充当动能源。扰动动能主要在高层和部分在低层制造。在此期间，南海地区一直向邻近区域输出动能。     

风云2号卫星云图在短时强对流天气预报中的应用

利用风云2号水汽通道的云图进行强对流天气的临近预警，发现每小时1次的风云2号云图对强对流天气有着重要指示作用，尤其水汽图反映了大气中上层的水汽分布，水汽区的活动、干湿区边界、暗区等都与强对流的发生发展有着密切关系，并找出了可以作为临近预警的关键指标，在2003年的几次强对流天气预报中，风云2号云图发挥了很好的作用。     

GPS水汽遥感中的大气干延迟局地订正模型研究

在GPS遥感水汽过程中,大气干延迟模型的精度直接影响水汽遥感的精度。根据广东清远站1995～2001年的气象探空资料,计算了GPS水汽测量中的实际大气干延迟。在此资料基础上,利用地面气象要素建立了大气干延迟的年和分月局地订正模型。分析结果表明,年模型的精度优于目前广泛使用的普适模型;月模型与年模型相比,效果不是很明显,建立局地分月订正模型意义不大;在对高度角的敏感程度上,局地模型略大些;当高度角小于75时,大气干延迟弯曲路径与直线路径之差ΔS随天顶角增大而迅速增大。     

2003年10月11-12日山东暴雨及风暴潮分析

文分析了2003年10月11-12日山东一次秋季暴雨的水汽条件及物理量场特征，并简要分析了这次天气过程引起的莱州湾沿岸风暴潮的形成机制，提出了此类天气形势下风暴潮的预报思路。     

黄河三门峡水库—小浪底水库间夏季降水量年际变化及水汽形势分析

利用1960~1999年全国600个站月平均降水资料,对黄河三门峡水库—小浪底水库间的夏季降水总量年际变化进行了统计分析,并应用功率谱诊断方法提取了夏季各月降水的振荡周期。在此基础上,选取了黄河三门峡水库—小浪底水库间降水量多与少的年份,利用NCEP再分析资料研究了其上空的水汽变化以及水汽输送量变化。结果表明,黄河三门峡水库—小浪底水库间降水量多的年份,其上空为较为明显的水汽辐合;降水量比较少的年份,其上空为明显的水汽辐散。选取多雨年(1982年)及少雨年(1997年),结合NCEP再分析资料以及TBB资料,进一步验证了上述结论。     

中国中东部冬季霾日的形成与东亚冬季风和大气湿度的关系

利用1961-2013年中国地面台站长期观测资料和同期NCEP/NCAR再分析资料,以华北、江淮和华南为研究区,分析了中国中东部冬季霾日的形成与东亚冬季风以及大气湿度的关系。结果表明:(1)冬季霾日与东亚冬季风强度成显著的负相关。首先,东亚冬季风强度的减弱使得地面风速减小,进而导致冬季霾日增多。其中,华北7-8 m/s最大风速日数和江淮6-8 m/s最大风速日数的减少,及华南≤2 m/s最大风速日数的增多对各区冬季霾日的增多作用较大。其次,东亚冬季风减弱引起冬季气温的持续升高,易导致冬季霾日的增多,这在华北地区较之在江淮和华南更为明显。(2)由于气候变暖,冬季气温升高,使得近地面相对湿度减小。在江淮和华南地区,冬季霾日的增多与近地面相对湿度的减小显著相关,而在华北地区这种相关较弱。(3)冬季气温升高也有利于大气层结稳定度的增强,3个区域冬季霾日的增多均与大气层结稳定度的增强显著相关,特别是与对流层中低层(850-500 hPa)大气饱和度的降低显著相关。(4)冬季霾日数变化与区域水汽输送关系密切。其中,华北地区的冬季霾日数与水汽总收入成显著正相关,江淮地区与纬向水汽收入成显著正相关,与经向水汽收入成显著负相关,华南地区与经向水汽收入成显著负相关。     

青藏高原春季地表感热异常对西北地区东部降水变化的影响

利用青藏高原地区代表站点的实测地表热通量数据、JRA-55和NCEP再分析资料以及中国西北地区东部代表站点的降水资料等数据,通过波文比分析、奇异值分析(下称SVD)以及环流场的合成分析等方法,研究了青藏高原地区春季地表加热场异常与同期中国西北地区东部降水变率的关系,结果表明:(1)高原春季波文比值的变化反映出高原地表的非绝热加热中,春季感热加热的贡献较为显著,是高原春季地表加热的主要成分;(2)SVD分析表明,春季高原地表感热的异常与同期中国西北地区东部的降水存在负相关关系,春季高原地表感热增强的年份,中国西北地区东部的春季降水减少;(3)春季地表感热强-弱年的高原周边垂直环流偏差场表明,春季高原地表感热的年际异常增强(减弱)会引起高原周边地区的垂直环流场上升气流的减弱(增强);(4)相对涡度场、位势高度场、风场和水汽通量散度场的合成分析表明,春季高原地表感热偏强的年份,中国西北地区东部对流层高层以正涡度和气流的辐合运动异常为主,中低层以负涡度和辐散下沉运动异常为主,因此中国西北地区东部春季的水汽辐合由低层向高层逐渐减弱,不利于春季降水的发生。