青藏高原东北部边坡地带气温变化特征研究

利用青藏高原东北部边坡地带12个地面气象站1961～2000年的月平均气温资料,分析了40年来气温变化的特征及趋势.发现,青藏高原东北部边坡地带气温暖突变发生在1987年,从20世纪80年代初开始区域内最低气温明显上升,到90年代出现最高、最低气温同时上升的现象;夏季、秋季和冬季平均气温普遍呈升高趋势,冬季气温在1978年出现暖突变,升温趋势明显要大于其它季节,春季气温上升趋势不明显.最高、最低气温和气温日较差的变化具有明显的季节差异.     

青藏高原低云量的年际变化及其稳定性

利用青藏高原80个测站1961-2000年1～12月低云量资料,分析了青藏高原低云量的年际变化规律.结果表明:青藏高原的低云量从东南向西北减少,云量的稳定性夏季高于冬季,南部高于北部.江河上游区域、藏东谷地、川西高原、甘南高原和祁连山区是青藏高原低云量多,且比较稳定的地区;青藏高原西部低云量月变化振幅大,尤以西南部为最,夏季云量最多;高原东南部江河上游区和藏东谷地3～9月低云量多,且起伏变化小,6月和9月出现峰值;高原东南部低云量稳定性较好;低云量的年际变化总体呈下降趋势, 江河上游区和高原东南部的低云量变化缓慢,高原西北部有显著上升趋势;变化趋势在季节上表现为冬、春、夏、秋西北上升西南下降,春、秋季中东部持平,夏、冬略降.     

青藏高原东北边坡冰雹天气的时空变化分析

利用1961-2010年青藏高原东北边坡地区60个台站的冰雹资料,研究青藏高原东北边坡地区冰雹的时空分布及冰雹的年代际演变规律。研究表明：① 一般情况下,冰雹出现在每年的4-11月,6月出现频率最高;日变化主要集中在12：00-20：00（北京时间,下同）,其中14：00-18：00最盛,并且不同月、不同年代际的日变化存在较明显的差异,而不同月的峰值时间可以作为冰雹预报的一个参考指标。② 冰雹的地理分布从西南向东北递减,西北和东南分布较少,中部地区较多,并且冰雹次数与海拔高度呈显著正相关。③ 从年代际距平空间分布来看,20世纪80年代高原边缘地区的冰雹次数达到峰值,但近十几年却显著减少,这一特征与气温变化趋势较为一致,表明它们之间的相关性。④ 从年际变化来看,从20世纪60年代开始持续增加,90年代开始又呈现持续减少的趋势,特别是近10 a来减少趋势明显增强。     

1961-2017年青藏高原东北部雨季降水量变化及其贡献度分析

利用53个气象观测站1961—2017年5—9月逐日降水资料,分析了青藏高原东北部雨季降水量的变化特征,以及不同等级降水变化在降水量增量中的相对贡献。结果表明:1961—2017年青藏高原东北部干旱区雨季降水量呈增加趋势,半干旱区和半湿润区降水量的极端性增强。大部分地区的降水强度普遍增加。进一步分析可知,青藏高原东北部雨季降水量变化主要由降水强度的变化引起,同时中雨等级降水增加贡献大于其他等级降水。半湿润区和半干旱区东部降水极端化趋势明显增强。该结果有助于进一步理解和认识青藏高原东北部生态环境变化的气候效应。     

边界层对青藏高原东北边坡地区一次冰雹天气影响的数值诊断分析

通过使用WRF V3.4模式,对发生在青藏高原东北边缘地区的一次区域性严重冰雹灾害事件从边界层进行了分析,研究发现这次灾害是由于前期能量积蓄和地形等原因导致分配不均匀,进而引发次级环流,配合天气尺度环流系统,造成了这一历时短、强度强、突发性强、局地性强和多灾种并发的特大灾害性天气事件;强天气过程发生时的对流边界层高度远小于平均状况,但是前期的最大对流边界层高度呈逐步增厚的特征,说明在进行能量积蓄,且边界层对强天气过程有显著影响;潜热和感热通量在发生前远超过平均状况,而其中又以感热通量差异最大,说明热力作用对对流天气过程占有主导地位;在近地面的条件不稳定层结之上存在一个绝对稳定层结,它的厚度逐渐减小,绝对稳定层结之上的条件不稳定层结的假相当位温减温率在13:00峰值达到0.88 K·(100m)-1,而水平位温梯度也基本在这时达到最大;边界层的摩擦速度在天气过程发生前后均呈现出了显著增大,这可能是由于湍流动量和中尺度动量输送异常造成的。     

青藏高原东北缘河谷地带史前聚落空间分布模式

青藏高原东北缘河谷地带自然环境垂直地带性显著,以本区史前聚落为研究对象,应用聚落中心地理论、资源域的理论,借助GIS方法分析史前聚落的空间分布模式.提出高原河谷地带聚落分布具有沟口-沟尾中心地聚落模式,聚落沿河流和支流沟谷展布,在沟口-沟尾形成规模较大的聚落中心,又形成多个次级聚落围绕聚落中心为核心,形成相对完整、独立的聚落中心系统;沟口-沟尾中心聚落系统形成与垂直地带性不同环境资源获取类型和强度不同有关,这种分布模式为聚落中心地理论在高原上的应用提供了一种新思路.     

多源水汽再分析资料在青藏高原的适用性评估

评估多源水汽再分析资料在青藏高原的适用性,可为高原水汽分布及输送特征研究提供数据参考,并有利于提高高原地区气候变化研究结果的可靠性。以探空观测资料(简称"观测资料")为参照标准,对比分析JRA-25(J25)、JRA-55(J55)和ERA-interim(ERA)等再分析水汽资料在高原的适用性。结果表明:3种再分析资料均能揭示高原比湿的时空变化特征,但再分析资料与观测资料比湿偏差存在明显的季节和区域差异。水平方向上,J25与观测资料比湿均方根误差(RMSE)及相对偏差(PIC)总体较小,J55和ERA夏季及年平均比湿RMSE和PIC明显偏大,冬季较小。垂直方向上,与观测资料比湿垂直廓线相比,J25夏、冬季及年平均比湿垂直廓线一致性最好;J55和ERA比湿垂直廓线冬季一致性较好,夏季偏差较大,特别是高原主体及东南部站点偏差尤为显著。再分析资料与观测资料各层比湿RMSE低层大,高层小,且J25的RMSE最小。与观测资料相比,J25比湿数值小幅偏高,J55和ERA则整体偏低,且偏差较大。J55和ERA再分析资料比湿存在较大偏差的原因及其在我国其他区域的适用性还有待进一步检验。     

1979-2012年青藏高原地区地面气温时空分布特征

利用NCEP/NCAR再分析1979-2012年全球月平均地表气温格点资料(2.5°×2.5°),截取25°～40°N,75°～105°E作为青藏高原研究区域.利用自然正交函数分解(EOF)、旋转自然正交函数分解(REOF)方法,对其年平均、冬季平均及夏季平均气温的空间分布特征及时间变化趋势进行分析.青藏高原夏季平均气温分为柴达木盆地、西部、中东部及南部4个型.冬季分为东北部、西北部及南部3个型.研究表明:青藏高原在夏季受热力作用天气系统影响;冬季受到动力作用天气系统作用.分析青藏高原气温1979-2012年变化趋势表明,青藏高原夏季中东部型和南部型有微弱下降趋势,其他型呈上升趋势并有所减缓.分析同纬度带年平均地表气温距平变率分布状况得出,青藏高原地区能对全球气候变化作出较为迅速的响应.     

1971-2014年青藏高原参考蒸散变化及其归因

研究参考蒸散时空变化格局并辨识其驱动因子,是认识区域水文过程及其对气候变化响应的重要途径。基于修正的FAO 56 Penman-Monteith公式和青藏高原75个台站逐日气象观测资料,分析了1971—2014年高原参考蒸散变化的转折特征,并探讨转折前后的年际与季节变化趋势及其主导因素。结果表明：1971—1996年青藏高原参考蒸散呈急剧下降态势〔-27.07 mm·(10a)^-1〕,而1997—2014年高原参考蒸散增加趋势显著〔40.16 mm·(10a)^-1〕,尤以33°N以南区域最为突出。这与影响参考蒸散变化的气候因子变化趋势的年际转折密切相关。其中,风速变小是1971—1996年高原年参考蒸散减少的主要因素,特别是在高原北部;相对湿度降低则极大地促进了1997—2014年高原主体(除高原北缘外)参考蒸散的显著增加。此外,从季节上看,春、秋、冬季参考蒸散变化的最大贡献因子由之前的风速减小转变为1997—2014年的相对湿度下降;影响高原夏季参考蒸散的主导因子是1971—1996年相对湿度的增加,之后则转变为1997—2014年日照时数的增加。     

1961-2010年河北省日照变化分析

利用EOF、最大熵谱分析、Lepage突变性检验等方法,分析河北省1961-2010年日照时数的变化情况。结果表明：河北省日照时数空间分布差异较大,整体上表现为由北向南呈递减趋势,各区日照时数普遍呈下降趋势,其中中南大部地区下降趋势较为明显,而北部地区日照时数下降趋势相对较小,年日照时数下降趋势异常显著;空间分布上既有“一致型”,也存在“南中北型”;从时间变化上看,除个别月份外,其他年、季、月日照时数下降趋势均异常显著;Lepage突变性分析结果显示,在1972年和2001年有较为显著的突变现象发生。分析结果还显示,河北省年日照时数具有非常明显的年际变化特征,4.2 a左右的年际变化周期比较明显。影响河北省日照时数减少的主要因子有云量和雾,浮尘并不是引起河北省日照时数下降的主要原因。     

青藏高原上空夏季水汽含量的时空分布特征

利用青藏高原地区1979-2008年14个探空站的观测资料以及同期的NCEP/NCAR再分析资料,采用线性趋势、Mann-Kendall突变检验和合成方法,分析高原上空夏季水汽含量的时空演变特征及影响高原水汽含量异常的大气环流等因子。结果表明：高原夏季水汽含量在空间上表现出随海拔高度升高而减少的分布特征,即高原东南部和东北部湿润,西北部干燥。近30 a来,高原夏季水汽含量整体上呈现出增加趋势,其中高海拔的西部干燥地区水汽含量的增加较东部湿润地区更加显著。高原夏季水汽含量偏多（少）年,高原地区整层水汽通量以辐合（散）为主,高原上空低层的位势高度以负（正）距平为主,高原地表温度整体上偏高（低）。     

晚冰期以来青藏高原东北缘人类的迁移与扩散

利用考古遗迹、年代和区域DEM数据,采用GIS方法,综合分析了晚冰期以来,人类在青藏高原东北缘的迁移与扩散。结果表明：16～6 kaBP人类活动的足迹已遍布青藏高原东北缘,早期人类活动没有固定的聚落,表现为高度流动、长距离、大范围的迁移特征;晚期则实现了半定居。末次冰消期生活在黄土高原西端较低海拔的人群沿着黄河谷地进入高原,到达海拔2 600 m的共和盆地,并以该盆地为枢纽,向北于14 kaBP进入海拔3 000 m以上的青海湖盆地,向南于11 kaBP登上了4 000 m的青藏高原主体,向西在全新世早期进入柴达木盆地,并通过格尔木河河谷翻越昆仑山进入可可西里和羌塘高原。6～2 kaBP本区跨进新石器-青铜时代,有固定的聚落,发生了2次显著的文化扩散,5～4 kaBP马家窑文化在本区黄河-湟水谷地扩散;3 kaBP畜牧业的确立,人类再次向高原腹地扩散,并实现了对海拔4 000 m以上高原的长期占领。     

青海湖区域云、降水特征及降水效率的研究

根据1995-2004年5～9月青海湖区域刚察、共和、天峻、海晏4站地面观测资料,对该地区主要降水云状和降水特征进行统计分析.结果表明:混合云的降水频率最高,其次是积云,层云较低;降水特征有明显的差异,降水强度、降水次数南部明显小于北部,大降水东北部多于西南部;刚察、天峻混合性降水出现频率最高,共和阵性降水最高,海晏连续性降水最高,各站降水最高频数多出现在8月;降水概率各站之间有明显差异,降水最大值多出现在7月,其次为6,8两月,低云量进入统计后,部分站出现双峰型变化特征.对积云和层状云产生的降水效率估算结果表明,高层云降水效率较高,积雨云降水效率较低,混合云降水效率在两者之间.     

湟水河谷夏季云和降水的日变化特征

利用青海省湟水河谷地西宁、平安、乐都、民和4站2005-2007年夏季(6～8月)的逐日逐时云状、云量、降水、风向、风速资料,统计分析湟水河谷地云和降水的日变化特征,并结合河谷局地环流特征进一步分析山谷风对地形云和降水的作用。结果表明:湟水河谷降水量、各级降水频次都表现为夜间多于白天,降水峰值出现在下午、前半夜和清晨,谷值出现在12:00～14:00时和18:00时左右。湟水河谷总云量、低云量均表现为白天比夜间多。层积云大部分在后半夜生成,5:00时开始逐渐增多;对流云的日变化表现为午后对流活动的加强和云量的增加。谷风风速峰值出现时次与对流云峰值出现的时次非常吻合,两者呈线形分布。     

甘肃、内蒙古西部与青海近代积温变化趋势分析

利用甘肃、内蒙古西部与青海省45个站点的月平均气温资料,计算了1960-2000年稳定通过O℃(T≥0℃)和稳定通过10℃(71≥10℃)的积温,并对其变化趋势及突变进行了分析.结果表明:研究区的积温存在明显的变化趋势,20世纪80-90年代以来,积温呈波浪式上升;积温的大小与持续期的长短关系密切,两者变化趋势相吻合;且由于各区地理位置的不同,积温和持续期由北向南呈现梯度变化,曲线变化趋势大致相同,而Ⅲ区(青海南部)的积温与持续期变化趋势则明显不同于I区(内蒙古、甘肃)、Ⅱ区(青海).最后采用Mann-Kendall方法对I.Ⅱ,Ⅲ区内T≥0℃及71≥10℃的积温变化进行了突变分析,得出此3个区突变时间大致发生在1996年附近,其后气温上升趋势加快.     

青藏高原东北部冰雹和雷雨预警的风暴单体识别特征对比分析

利用2006年6月至2011年8月青藏高原东北部CINRAD/CD雷达探测资料,对局地对流发生前的风暴单体特征进行分析和比较,在有利的探空条件下筛选出具有预警意义的较强风暴单体(降雹单体和雷雨单体)。通常雷雨单体强中心高度偏低,且低于0 ℃层高度(H0),降雹单体30～45 dBz回波高度偏高(＞H045 dBz高度(H45)大于18 dBz回波顶高度(H18)的1/2。当降雹单体出现垂直积分液态水含量(VIL)的跃增量≥ 6 kg•m^-2、VIL峰值≥15 kg•m^-2、VIL密度＞2.2 g•m^-3时,即可发布冰雹天气预警。当降雹单体H45-H0≥0.5 km、0 ℃层以上VIL≥3.8 kg•m^-2时,即可发布有降水产生的冰雹天气预警。此风暴单体预警特征指标,经2011年9月的逐日雷达体扫资料验证结果表明,应用该指标能正确识别出风暴单体类型和及时发布强对流天气预警信息。TS技术评分高于60%,对青藏高原东北部的强对流天气预警起到了重要参考作用。     

乌鲁木齐夏季水汽日变化及其与降水的关系

利用2008年6-8月微波辐射计的观测资料和探空数据,对反演得到的温、湿度廓线进行对比分析,得出温、湿度廓线与探空数据具有很好的相关性,两种设备观测的水汽廓线总体趋势一致。微波辐射计观测的乌鲁木齐夏季水汽总量（PWV）呈明显的日循环特征,PWV平均为21.66 mm,从04：00-15:00逐渐减小,从15:00-23:00逐渐增加,最大值为22.44 mm,最小值为20.89 mm,日变幅为1.55 mm,变化率7.1%。乌鲁木齐夏季降水主要发生在夜间,尤其是后半夜,这与PWV的日变化基本一致。降水前有一定的水汽积累,等达到一定量值时,在相应的动力机制影响下发生降水,降水结束后PWV值减小且急剧下降。     

内蒙古地区与全球云水资源分布情况研究

利用ISCCP-D2云资料、内蒙古116个气象站地面降水资料、NCEP同化资料,分析研究了全球云水时空分布特征及内蒙古地区云水时空分布特征、降水分布特征,研究表明:20年年均变化来看,可降水量在波动过程中有增多的趋势;降水量从1984年到1998年有增多的趋势,1998年到2001年有明显的减少趋势;从24年实际降水量空间变化趋势来看,内蒙古东部地区有明显的减少趋势,中西部地区有增多趋势,尤其中部地区乌兰察布市、呼和浩特市、包头市等地区有明显的增多趋势。