亚洲中部干旱区降水异常的大气环流特征

亚洲中部干旱区(中亚五国和新疆)是地中海气候与东亚季风气候的过渡带,区域天气气候与欧洲和东亚季风区迥异,具有世界独特的干旱区生态气候模式,即山地森林草原—盆地平原绿洲寓于荒漠,并与荒漠共存的生态气候地理格局。天气气候受高、中、低纬环流的共同影响,区域内部差异很大,形成多背景、多因子、多尺度影响下的极具代表性的气象灾害孕育和成灾环境。亚洲中部干旱区光热资源丰富、蒸发量大、气温变化剧烈,而降水稀少,且分布极不均匀,天山山脉的中西段是降水高值区,近百年来整体表现为增暖、增湿趋势。高、中、低纬系统和中亚低值系统的活跃,共同造就了中亚东部(新疆)降水年代际和年际异常增多。西亚西风急流是联系高、中、低纬环流系统相互作用的纽带。目前,该区域气象综合观测网建设不能满足应对气候变化的需求,同时对区域特有的环流系统、灾害性天气气候发生规律和形成机理、高分辨率区域数值模式、地—气相互作用对区域天气气候的影响、气候变化预估等方面的研究也较薄弱,开展上述研究对"丝绸之路经济带"可持续发展具有重要科学意义和战略价值。     

塔克拉玛干沙漠地表感热特征分析

利用1979年3月~2004年2月月平均的NCEP/DOE新再分析地表感热资料,在分析塔克拉玛干沙漠四季感热基本气候特征的基础上,通过EOF分析方法,对沙漠地表感热异常变化的空间结构和时间演变趋势作了诊断研究。结果表明:1)沙漠地区地表感热通量的分布存在较大的季节和区域性差异。2)根据各季地表感热距平场的EOF分析,该区感热异常主要有全区一致型、南北差异型以及西北~东南差异型三种常见的分布模态;3)近25年来,塔克拉玛干沙漠春季和夏季地表感热在第一空间尺度上总体变化趋势平缓,秋季在波动中有明显增强的趋势;在第二空间尺度上夏季和秋季变化趋势不太显著,而春季在沙漠北部有减弱的趋势,南部有增强的趋势。     

天山山区一次强降雪过程GPS可降水量特征分析

利用2012年新建成的天山山区地基GPS遥感大气水汽总量（GPS PWV）资料、再分析资料、自动站逐时降雪量资料等,对2012年11月6-9日新疆北部地区、天山山区一次强降雪过程发生、发展前后GPS PWV演变特征进行分析。结果表明：GPS PWV的持续上升对未来一段时间内出现降雪过程有一定的预示意义,降雪发生前GPS PWV有十几个小时的持续上升（增幅为近10 a该月平均大气可降水量的1倍左右）,在其达到峰值前后3 h内出现降雪;GPS PWV空间分布大值区与降雪落区有较好的对应关系。随着水汽汇聚和堆积,天山山区各站点GPS PWV随时间持续上升;水汽随偏西气流进入北疆及沿天山地区。与之对应,GPS PWV也呈现出自西向东逐渐增加的空间分布型,说明GPS PWV能够较准确的从时间和空间上反映大气中水汽的特征。     

天山地形对新疆大风和降温天气作用的数值模拟研究

2009年5月24日夜间～26日夜间,新疆地区自西向东出现了明显的降水、大风、降温天气过程。为研究此次天气过程中天山地形的作用,文中用WRFV3.1模式对其进行了数值模拟,并通过改变天山山脉的地形高度设计了一组敏感性试验,分析了天山地形对此次强天气过程中大风和降温的影响。结果表明,天山山脉地形对准格尔盆地西北部直至天山山脉北侧的气流有明显的阻挡与减缓作用,对三十里风区、百里风区、汗腾格里峰北坡强风带的形成有直接而重要的作用;地形高度越高,产生垂直运动的地形抬升机制越强,地形强迫抬升作用产生的垂直上升运动越剧烈;天山山脉明显地减轻了寒潮天气过程中南疆塔里木盆地的降温幅度,对准格尔盆地北部的寒潮降温幅度也有一定的减缓作用,对塔里木盆地的"保温"作用较准格尔盆地明显。     

1976-2007年乌鲁木齐可降水量及其降水转化率

采用乌鲁木齐1976-2007年探空逐日观测资料和各月降水资料,分析乌鲁木齐可降水量的变化特征及其与实测降水的相关关系,同时对该地区的降水转化率进行分析。发现乌鲁木齐的可降水量年内分配不均,7月平均可降水量最大,1月最低;夏季可降水量最大,冬季最低。年平均可降水量为11.46 mm,可降水量上升趋势不明显。同时发现探空资料计算的乌鲁木齐水汽含量和实测降水量存在明显的正相关关系。通过对降水转化率的计算分析,发现4月的降水转化率最高,为11.89%,8月的降水转化率最低,为4.28%,月平均降水转率为7.46%。春季降水转化率较高,夏季较低,秋季和冬季相当,夏、冬季降水转化率呈显著增加趋势。降水转化率的月和年际变化较大,说明开发潜力大。     

WRF云微物理参数化方案对新疆暴雨模拟能力的TS评分分析

在中尺度数值模式中,选用不同的参数化方案对降水的模拟和预测效果会有很大影响,合理选择参数化方案可以提高预测准确性。为此,本文使用中尺度预报模式WRF 3. 8 (weather research and forecasting model,WRF)版本,采用3 km和9 km两层嵌套网格,利用ECMWF(European Centre for Medium Range Weather Forecasts)再分析资料作为初始场和边界条件,对新疆地区4次暴雨过程进行模拟,采用TS (threat score)评分评估了Lin方案、WSM6方案、Thompson方案和WDM6方案4种云微物理参数化方案对新疆地区暴雨模拟的适用性。结果表明:Thompson方案在站点降雨量为小雨(0. 1～5. 0 mm)和中雨(5. 1～10. 0 mm)的预报模拟中具有优势,其他3种云微物理参数化方案均在不同程度上存在漏报情况,从相关系数上判断,Thompson方案模拟效果略优于其他方案,适用于多小雨、中雨的新疆地区,但4种云微物理参数化方案在大到暴雨降水等级的预报效果都不是很好,这也正是WRF模式在新疆地区需要改进的地方。     

新疆3大山区云中液态水时空分布特征

采用2003—2015年美国宇航局(NASA)发布的AIRS/Aqua L2 Standard Physical Retrieval(AIRS+AMSU)V006(AIRX2RET)云数据集,选取新疆地区,特别是云水量较丰富的3大山区为研究区域,研究其云中液态水的时空分布特征。结果表明:从空间分布看,北疆的云水量高于南疆,山区比沙漠盆地丰富,山区迎风面更为丰富,高达500×10~(-6)kg·m~(-2),呈西多东少的趋势。受大气环流的影响,整个研究区域、天山和阿尔泰山的云水量在春季分布较丰富,均高于350×10~(-6)kg·m~(-2),昆仑山在夏季分布较丰富;整个研究区域秋季的云水量分布均较少,在20×10~(-6)kg·m~(-2)以下。近13 a研究区域云水量的年均值为42.47×10~(-6)~455.32×10~(-6)kg·m~(-2),整个研究区域云水量总体平稳,3大山区则呈下降趋势;在2009—2010年研究区域的云水量总体呈上升趋势,天山变化较明显。3大山区云水量的年变化呈"单峰形",阿尔泰山、天山和昆仑山云水量最高时段分别出现在2—4月、3—5月和4—8月,峰值分别为822.30×10~(-6)kg·m~(-2)、869.75×10~(-6)kg·m~(-2)和742.82×10~(-6)kg·m~(-2)。     

乌鲁木齐东南大风气压场中尺度特征分型及其演变分析

利用ECMWF细网格新资料和区域自动站等资料,分析2011-2014年乌鲁木齐9次典型东南大风天气过程.结果表明:东南大风高空环流形势存在2种特殊的形态,锋前减压加回流型和脊中配合低槽型.为了研究空间尺度较为精细的地面中尺度气压场,利用ECMWF细网格资料将海平面气压场分为4型:两高两低型、一高一低型、两高一低型和高低压带状型,其中前两者较常见;高低压带状型东南大风具有持续时间长,间歇性的特点.当存在南高北低,东高西低的海平面气压差时,东南大风开始出现,随风力增大,在乌鲁木齐附近存在东北或西南方向气压梯度,阈值不小于8 hPa,最大在15 hPa左右;当气压梯度维持均衡且大于10 hPa时,将出现持续时间长或断续出现风力强劲的东南大风.通过气压场的中尺度特征,分析了乌鲁木齐东南大风的环流特征和预报指标,为东南大风的起止时间、风速量级及落区的预报提供了参考依据.     

新疆3大山区云中液态水时空分布特征北大核心CSCD

采用2003-2015年美国宇航局（NASA）发布的AIRS/Aqua L2 Standard Physical Retrieval（AIRS＋AMSU）V006（AIRX2RET）云数据集,选取新疆地区,特别是云水量较丰富的3大山区为研究区域,研究其云中液态水的时空分布特征。结果表明：从空间分布看,北疆的云水量高于南疆,山区比沙漠盆地丰富,山区迎风面更为丰富,高达500×10^-6kg·m^-2,呈西多东少的趋势。受大气环流的影响,整个研究区域、天山和阿尔泰山的云水量在春季分布较丰富,均高于350×10^-6kg·m^-2,昆仑山在夏季分布较丰富;整个研究区域秋季的云水量分布均较少,在20×10^-6kg·m^-2以下。近13 a研究区域云水量的年均值为42.47×10^-6-455.32×10^-6kg·m^-2,整个研究区域云水量总体平稳,3大山区则呈下降趋势;在2009-2010年研究区域的云水量总体呈上升趋势,天山变化较明显。3大山区云水量的年变化呈＂单峰形＂,阿尔泰山、天山和昆仑山云水量最高时段分别出现在2-4月、3-5月和4-8月,峰值分别为822.30×10^-6kg·m^-2、869.75×10^-6kg·m^-2和742.82×10^-6kg·m^-2。