Implementation of a surface runoff model with Horton and Dunne mechanisms into the regional climate model RegCM_NCC

A surface runoff parameterization scheme that dynamically represents both Horton and Dunne runoff generation mechanisms within a model grid cell together with a consideration of the subgrid-scaie soil heterogeneity, is implemented into the National Climate Center regional climate model （RegCM_NCC）. The effects of the modified surface runoff scheme on RegCMANCC performance are tested with an abnormal heavy rainfall process which occurred in summer 1998. Simulated results show that the model with the original surface runoff scheme （noted as CTL） basically captures the spatial pattern of precipitation, circulation and land surface variables, but generally overestimates rainfall compared to observations. The model with the new surface runoff scheme （noted as NRM） reasonably reproduces the distribution pattern of various variables and effectively diminishes the excessive precipitation in the CTL. The processes involved in the improvement of NRM-simulated rainfall may be as follows： with the new surface runoff scheme, simulated surface runoff is larger, soil moisture and evaporation （latent heat flux） are decreased, the available water into the atmosphere is decreased; correspondingly, the atmosphere is drier and rainfall is decreased through various processes. Therefore, the implementation of the new runoff scheme into the RegCMANCC has a significant effect on results at not only the land surface, but also the overlying atmosphere.     

2011年初湖南暴雪过程的成因和数值模拟分析

利用多种观测资料及NCEP再分析资料,对2011年1月1720日湖南一次大范围暴雪过程进行了诊断分析,并使用WRF模式对其云微物理特征及降水相态转换机制进行数值模拟,旨在探讨本次强雨雪过程降水相态变化和暴雪形成及其发展成因。结果表明：乌拉尔山前部南下的冷空气与来自孟加拉湾及南海的暖湿气流在湖南长时间交汇产生锋生强迫,在静止锋区上界形成强辐合上升运动,是湖南大范围暴雪天气持续的主要原因;强烈的上升运动和持续的水汽辐合为本次暴雪过程提供了动力、水汽条件,“冷空气楔”上爬升的暖湿气流维持时间较长,是持续性大范围暴雪产生的重要热力条件;WRF模式能较好地模拟降雪量级及强降雪落区。雪粒子的产生和发展不仅与液水比含量大小有关,还与其上空冰晶的含量及分布密切相关,雪的凝华增长、冰晶向雪的自动转化和雨水与雪碰并成雪可能是本次降雪发生、发展最主要的物理过程,冰雪粒子大值中心及强上升运动区对预报强降雪带位置有较好的指示作用。     

青藏高原积雪和季节冻融层的突变特征及其对中国降水的影响

利用青藏高原气象台站观测的积雪和冻土资料,建立了高原积雪和季节冻融层1965—2004年的变化序列,通过滑动T平均、M-K检验、动力学分割算法(BG算法)等方法检验出高原积雪没有发生明显的突变过程,而高原季节冻融层在1987年前后有一次明显的突变,冻结深度减少比较显著.当高原积雪偏少时,华南和西南降水偏多,而当高原冻结较厚时,全国的降水几乎都偏少.通过计算高原积雪和季节冻融层与全国夏季降水的单因子相关和复相关发现,积雪和季节性冻土对中国夏季降水都有一定的可预测性,但是如果共同考虑两个因子的影响,则能够提高夏季降水预测的准确率.考虑两个因子的共同影响,有3个明显的相关带,分别是北部沿大兴安岭经太行山北部到陕北最后到河西走廊,中部在长江中下游地区,南部则是沿武夷山经南岭到云贵高原中部.     

滞后补给权函数：降雨补给潜水滞后性处理方法

本文分析了当前数值模型中处理降雨入渗补给潜水方法中存在的问题,提出一种能刻画滞后补给且使用方便的方法－滞后补给权函数法。     

中国东部植被NDVI对气温和降水的时空响应(英文)

Temporal and spatial response characteristics of vegetation NDVI to the variation of temperature and precipitation in the whole year,spring,summer and autumn was analyzed from April 1998 to March 2008 based on the SPOT VGT-NDVI data and daily temperature and precipitation data from 205 meteorological stations in eastern China.The results indicate that as a whole,the response of vegetation NDVI to the variation of temperature is more pronounced than that of precipitation in eastern China.Vegetation NDVI maxi...     

Spatio-temporal changes in agricultural hydrothermal conditions in China from 1951 to 2010

Based on the daily observation data of 824 meteorological stations during 1951- 2010 released by the National Meteorological Information Center, this paper evaluated the changes in the heat and moisture conditions of crop growth. An average value of ten years was used to analyze the spatio-temporal variation in the agricultural hydrothermal conditions within a 1 km² grid. Next, the inter-annual changing trend was simulated by regression analysis of the agricultural hydrothermal conditions. The results showed that the contour lines for temperature and accumulated temperatures (the daily mean temperature ≥0°C) increased significantly in most parts of China, and that the temperature contour lines had all moved northwards over the past 60 years. At the same time, the annual precipitation showed a decreasing trend, though more than half of the meteorological stations did not pass the significance test. However, the mean temperatures in the hottest month and the coldest month exhibited a decreasing trend from 1951 to 2010. In addition, the 0°C contour line gradually moved from the Qinling Mountains and Huaihe River Basin to the Yellow River Basin. All these changes would have a significant impact on the distribution of crops and farming systems. Although the mechanisms influencing the interactive temperature and precipitation changes on crops were complex and hard to distinguish, the fact remained that these changes would directly cause corresponding changes in crop characteristics.     

基于地基微波辐射计资料对成都双流机场两次雷雨过程的分析

利用地基微波辐射计资料,比较了2017年7月成都双流机场的两次雷雨过程,根据天气形势分为"两高切变"和"东高西低"2类,在此基础上分析微波辐射计要素变化特征,结果表明:在垂直方向0～10 km,以相对湿度达到80%来区分干区和湿区,则两次过程前3 h,相对湿度在垂直方向均呈现"上下干、中间湿"三层结构,并早于近地层前2 h达到饱和状态;过程期间相对湿度呈现"上干、下湿"两层结构;过程结束后湿层抬高,低层变干。两次过程水汽含量充沛,保持在70 kg/m~2以上,峰值超过85 kg/m~2。每一次中阵雨发生后水汽含量都会短暂回落,但仍高于过程前的数值,不足2 h后再次发生中阵雨。由0℃线高度变化可知,降水过程中,暖区(温度≥0℃)内相对湿度≥90%;云中液态水含量主要分布于6 km以下,温度在0℃以上的液态水占比很高,故两次过程以暖云降水为主。雷雨前1 h左右有"低层气温上升,0℃层抬升,K指数、CAPE指数也明显增大"的典型特征。降水发生在相对湿度、水汽总含量、云中液态水含量和稳定度指数快速增长的波峰中。     

近年华中地区不同级别强降水事件变化趋势

利用1981—2017年近37 a华中区域241个气象观测站年最大小时降水资料,分析了该区域年极端小时降水的时空分布特征。结果表明：阈值分别为30~ < 40 mm·h^-1、40~ < 50 mm·h^-1和≥50 mm·h^-1的年极端小时降水频次,河南和湖北中东部均较高,湖南则随其阈值增大而降低;年极端小时降水频次日变化特征较为明显,午后至傍晚发生最多,前半夜至凌晨次之,后半夜至早晨、上午至午后明显减少;年极端小时降水平均强度大值区多集中在河南和湖北的中东部地区,湖北最强年极端小时降水大值区主要位于沿江汉平原边缘地带;年极端小时降水频次日峰值主要出现在午后至傍晚和后半夜至早晨,其区域性差异较为明显;不同阈值的年极端小时降水频次均表现出明显的年际和年代际变化特征,1980年代呈波动减小趋势,1990年代呈波动增加趋势,21世纪初期呈现低频波动变化,之后波动加大;不同阈值的极端小时降水频次日变化均表现为明显的单峰型特征,峰值出现在17时前后。

     

欧亚大陆积雪对我国春季气候可预报性的影响

利用江西省83个气象观测站1961—2018年春季(3—5月)逐日降水资料和NCEP/NCAR逐日再分析资料,对江西春季降水异常的大气环流特征及其对ENSO事件的响应进行了研究。结果表明：江西春季降水异常偏多年,中层500 hPa中高纬地区受欧亚型环流(EU型)影响,乌拉尔山附近阻塞高压系统活动频繁,贝加尔湖地区低槽偏强,西太平洋副热带高压(简称西太副高,下同)偏强,有利于北方冷空气南下并与偏南暖湿气流在江西上空交汇;低层850 hPa菲律宾以东西太平洋地区为异常反气旋环流控制,造成南海水汽向江西地区输送加强。而江西春季降水异常偏少年,其环流特征表现则与之相反。ENSO是影响江西春季降水的重要强迫信号,厄尔尼诺(拉尼娜)衰减年,春季东亚地区低层850 hPa西太副高偏强(弱),有(不)利南海上空水汽向江西地区输送,低层辐合(辐散)和高层200 hPa辐散(辐合)形成的动力抬升条件是造成江西地区降水偏多(少)的主要原因。

     

石羊河流域冰冻圈融水对出山径流的贡献及影响

气候变暖背景下,随着冰冻圈的持续萎缩,冰冻圈融水已成为寒区径流的重要组成部分和寒区水文过程的关键影响因子。以石羊河流域为研究区,2013年7月~2014年6月在系统采集大气降水、河水、泉水、井水、水库水、渠系水、冻土活动层地下水和冰雪融水样品基础上,应用稳定同位素示踪技术,定量评估了石羊河流域冰雪融水和冻土活动层地下水对出山径流的贡献量,结果表明：流域内大气降水、冻土活动层地下水和冰雪融水充分混合后以地下水的形式补给径流,大气降水、冻土活动层地下水和冰雪融水对出山径流的补给率分别为77%、20%和3%。依据多年冻土下界将山区分为冰雪冻土带和植被带,分析证实冰雪冻土带输出水量贡献了出山径流的82%,而植被带贡献了18%。流域出山口径流的补给带为海拔3300m以上,中游浅层地下水的补给带为海拔3700m以上。冰雪融水和冻土活动层地下水对7条支流出山径流的贡献率因自然地理状况而明显差异,东大河、西营河和金塔河降水对出山径流的贡献率分别为72%、78%和87%,相应的冻土活动层地下水贡献率为21%、17%和12%,冰雪融水为7%、5%和1%。降水对西大河、黄羊河、古浪河和大靖河出山径流贡献率分别为84%、91%、76%和73%,冻土活动层地下水对出山径流的贡献率依次为16%、9%、24%和27%。研究确认冻土活动层地下水已成为内陆河流域径流的重要组成部分,未来亟须进一步加强冻土活动层地下水水文机制的研究。