1960―2015年长江流域风速的时空变化特征

基于1960―2015年长江流域128个站点的月风速观测数据,结合地形特点将长江流域分成5个子区域,并运用一元线性回归、相关分析和修正的Mann-Kendall（MMK）检验对长江流域风速变化趋势的时空特征进行研究,结果表明：1）1960―2015年长江流域年平均风速以-0.006 5 m/s·a的速率显著下降,5个子区域中,区域中下游丘陵与平原区（R1）下降最显著,上游青藏高原区（R5）次之,上游盆地区（R3）变化最小。2）季节上,全区风速春季下降最快,夏季最慢。而子区域除R1冬季降幅最大外,其余区域季节风速变化速率也为春季降幅最大,夏季最小。逐月变化上,流域整体风速3月下降最快,8月最慢,各子区域风速最大降幅也集中在3月。3）空间分布上,长江流域年平均风速降幅呈现东部大、中部小、西部较大的特点,全区50%的站点下降趋势显著,且这些站点集中分布于R1地区。此外,4个季节风速与年风速的变化趋势呈现相似的空间分布特征。4）长江流域风速下降与北极涛动（AO）指数上升、区域气候变暖和城市化加速等有关。     

黄河中游多沙粗沙区水沙变化趋势及其主控因素的贡献率

随着气候变化和人类活动影响加剧,黄河中游多沙粗沙区的水沙变化剧烈,因此研究影响黄河中游多沙粗沙区径流量和输沙量的驱动因素对预测未来水沙变化具有重要意义。本文选取Mann-Kendall趋势检验法,Pettitt突变点检验法,位置、尺度、形状的广义可加模型以及累积量斜率变化率比较法对黄河中游多沙粗沙区15个水文站控制流域1956-2010年的年降水量、年径流量以及年输沙量变化特征及其贡献率进行分析,确定影响黄河中游多沙粗沙区径流量和输沙量变化的主要原因。结果表明：① Mann-Kendall趋势检验在5%的显著性水平下,表明降水量虽呈减少趋势但并不显著,径流量和输沙量则有显著的减少趋势;② Pettitt突变点检验得出所研究区域径流量和输沙量的突变年份在1972年、1985年以及1996年左右;③ GAMLSS模型分析结果同样表明降水的均值不随时间发生变化,但降水的方差有减小的趋势;④ 通过累积量斜率变化率比较法得出,人类活动对窟野河流域径流输沙的影响大于无定河流域。通过分析黄河中游多沙粗沙区径流量和输沙量变化的原因,可为黄河中游多沙粗沙区水资源合理分配提供一定的理论支持。     

相似环流背景下海南两次不同类型强对流天气对比研究

2016年6月5日和6日海南岛处在类似的环流背景下,5日海南出现了大范围8级以上阵风且伴有EF2级龙卷,而次日以短时强降水为主。为了研究两日产生不同类型强对流天气的原因,基于常规地面-高空观测、海南逐10 min的地面加密观测、海口多普勒雷达观测、NCEP-GFS 0.5°×0.5°分析资料进行对比分析,结果表明:(1)5日整层大气相对较干(可降水量为49 mm)且中层干层尤为清晰(700—500 hPa平均相对湿度41%),925—700 hPa温度垂直递减率为7.25℃/km,有利于产生强下沉气流及冷池形成,从而产生雷暴大风天气,而6日气层高湿,可降水量为60 mm,环境风弱,风暴移速慢,有利于产生强降水;(2)两日均属于弱的环境背景气流下的对流,相对而言,5日0—3 km风垂直切变均较6日大,有利于形成飑线;(3)结构分析表明5日对流风暴伴有较强阵风出流,较强的风垂直切变加之多个单体阵风出流合并抬升下,产生了持续1.5 h的飑线,并出现了弓形回波,而6日为低质心一般单体且阵风出流相对弱,尽管多个单体合并成了准线性的风暴,其持续时间亦与一般单体生命史相当;(4)5日对流抑制能量相对较大,需较强的地面辐合抬升和午后强烈升温触发雷暴,雷暴触发后强烈发展;6日对流抑制能量近乎为0,弱的海风锋辐合及热力作用均触发对流;(5)此次龙卷过程的风垂直切变与典型超级单体龙卷差异显著,产生龙卷的低层中气旋出现时间与龙卷发生时间仅差3 min,故提前预警龙卷的可能性极小。      

Modeling the Warming Impact of Urban Land Expansion on Hot Weather Using the Weather Research and Forecasting Model: A Case Study of Beijing,China

The impacts of three periods of urban land expansion during 1990–2010 on near-surface air temperature in summer in Beijing were simulated in this study, and then the interrelation between heat waves and urban warming was assessed. We ran the sensitivity tests using the mesoscale Weather Research and Forecasting model coupled with a single urban canopy model,as well as high-resolution land cover data. The warming area expanded approximately at the same scale as the urban land expansion. The average regional warming induced by urban expansion increased but the warming speed declined slightly during 2000–2010. The smallest warming occurred at noon and then increased gradually in the afternoon before peaking at around 2000 LST—the time of sunset. In the daytime, urban warming was primarily caused by the decrease in latent heat flux at the urban surface. Urbanization led to more ground heat flux during the day and then more release at night, which resulted in nocturnal warming. Urban warming at night was higher than that in the day, although the nighttime increment in sensible heat flux was smaller. This was because the shallower planetary boundary layer at night reduced the release efficiency of near-surface heat. The simulated results also suggested that heat waves or high temperature weather enhanced urban warming intensity at night. Heat waves caused more heat to be stored in the surface during the day, greater heat released at night, and thus higher nighttime warming. Our results demonstrate a positive feedback effect between urban warming and heat waves in urban areas.     

基于MODE对模式预报强风风场的检验分析

基于专业气象服务领域十分关注的模式强风预报性能的客观检验和致灾性强风预警服务效果的合理性判别问题,利用一次强风过程对电网专业气象预警服务效果的检验示范,探讨基于目标(面向对象)的诊断检验方法(Method for ObjectBased Diagnostic Evaluation,MODE)对强风事件检验的适用性。通过对强风空间检验的各个关键参数的选择确定、匹配分析,发现:(1)MODE检验的卷积半径、诊断量权重和匹配阈值等参数的选择,将影响检验目标的适度聚焦和误差表达的客观性,因此需要综合考虑预报和实况场的水平分辨率、用户对该类强天气预报误差的空间和时间冗余度等;(2)MODE检验可较好地量化给出模式预报的整体效果,包括:强风落区的范围大小和位置偏差、强风过程的时间相位差等,从而可量化判别出模式在各个时刻的空报和漏报区域以及对强风过程移动速度和生命周期长度的预报性能。     

基于定量化植物防御效应的臭氧通量模型的优化

继SUM06、AOT40之后,基于气孔臭氧累计吸收通量（AFstY）的研究方法被广泛应用于臭氧风险评估中.然而通量模型中的阈值Y并不能很好地代表植物对臭氧的抗氧化能力以及自我修复能力,如何动态模拟植物自身的防御机制对于提高臭氧风险评估的准确性尤为重要.本文基于前人的研究成果探讨如何定量化植物对臭氧的防御效应,运用光合定量方法动态模拟伤害阈值并计算臭氧有效吸收通量,运用SODA模型从气孔吸收和质外体解毒两个方面探讨细胞内抗坏血酸对臭氧原生质膜通量的影响,旨在为臭氧通量模型研究开辟一个新的视角,并为后续的臭氧胁迫效应研究打下基础.     

武汉城市区域水陆风环流的形成与转化特征研究

大气细颗粒物PM_2.5污染引起的雾霾天气既与本地污染物排放密切有关,也受局地特殊的风场影响.本文以武汉城市区域为研究对象,分别研究了长江沿岸的江陆风环流、东湖沿岸湖陆风环流的形成与转化特征,发现江风、湖风开始时间均为07：00-08：00,一年中最大风速均能达到2 m/s左右,而春夏季江风的持续时间高于秋冬季,夏季湖风的持续时间高于春季.同时发现区域附近温度和相对湿度之间有明显的相关性,湿度变化趋势大体上跟温度变化趋势相反,且温度对相对湿度的影响存在一定的滞后性,延迟时间大约为1 h.     

德州一次沙尘天气过程成因及气溶胶粒子的输送路径分析

利用NCEP 1°×1°再分析资料分析了2017年5月4日浮尘和5月5日扬沙天气的成因。结果表明：3日20时—4日08时,蒙古气旋在有利的环流背景下迅速发展,配合冷锋在内蒙古中部和东部形成大范围的强沙尘天气;4日20时—5日08时沙尘通过高空气流输送到华北地区,在自身沉降和较强下沉气流的共同作用下,迅速沉降形成华北地区大范围的浮尘天气;5日08—14时由于西北路冷空气影响,横槽转竖,冷锋加速南下,将大量沙源地的沙尘输送到德州造成扬沙天气。通过HYSPLIT模式对本次过程中气团后向轨迹的模拟,证实以上两个阶段沙尘天气过程中的输送方式及路径。通过分析影响系统、物理量和气象要素发现,蒙古国、我国内蒙古中部沙源地天气系统强度、位置的变化直接影响沙尘天气的类型,高层气流变化与沙尘天气的类型有很好的对应关系。     

乌鲁木齐机场一次寒潮多相态降水过程分析

利用常规观测资料及新疆区域自动站、乌鲁木齐风廓线雷达、多普勒雷达资料,针对2015年2月13日发生在乌鲁木齐地区的一次雨雪天气过程,从大气背景环境、风温垂直结构、冷暖平流及雨、雪相态转换成因等方面进行分析。结果表明:此次寒潮降水天气的大尺度环流背景是中亚地区高空脊向极区发展,脊顶北风引导极地冷空气南下,在西西伯利亚地区发展成大槽。大槽东移进入新疆地区后,槽后冷空气与北上的西南暖湿气流在天山山区汇合造成此次寒潮降水天气。乌鲁木齐机场出现雪转雨再转雪等相态转换,是由于先受冷平流控制,随着地面冷锋前部暖平流临近,低空暖层厚度加大,降雪粒子在降落过程中融化为雨滴,地面降水相态转为雨夹雪和雨,冷锋系统进入后,再次处于冷平流控制下,降水相态再由雨转为雪。风廓线雷达风场资料的分析结果表明,空中冷暖平流的性质和转换与降水相态变化有较好的对应关系;风廓线垂直速度显示,降雪粒子与雨滴粒子相比,垂直速度较小且雨滴粒子主要集中在1000 m以下。利用多普勒雷达产品分析地面冷锋的移动、空中冷暖平流的变化,有助于对降水相态变化的预报。     

衡阳风变化及风能蕴藏量评估

利用衡阳9站1970—2016年测风数据,通过气候倾向率分析风速年、年代际变化,M-K检验风速突变年份,运用有效风能密度评估各区域风能蕴藏量,其结论如下:衡阳风速总体呈下降趋势,衡山减少最明显,风速减少极显著区域未出现突变;低海拔区风速集中在0～3. 4 m/s(85. 8%),1991—2016年风频两极分化,低速及高速区增多,中间出现断层。南岳山风速范围广,2005—2016年强风频区有缺失,主风频在3～5区间;2010年全面采用高灵敏度自动测风仪,低海拔区静风迅速减少;按照有效风能密度定义,南岳山风能丰富,低海拔区未达到可利用标准。