雪被减少对亚高山森林凋落叶酸不溶性组分动态特征的影响

【目的】凋落叶酸不溶性组分(acid-insoluble residue, AIR)是森林土壤有机质形成的重要前体,其降解过程可能受到全球气候变暖导致的雪被减少的影响,但具体机制仍不清晰。【方法】以川西亚高山森林落叶树种红桦(Betula albosinensis)和四川红杉(Larix mastersiana)凋落叶为研究对象,通过野外雪被控制(50%和100%雪被减少)和凋落物分解实验,探究雪被减少对凋落叶分解各关键时期AIR降解的影响。【结果】在2 a的分解过程中,红桦和四川红杉凋落叶AIR含量总体呈增加趋势,且分别增加了50.37%和39.63%。相较于自然雪被,雪被减少处理下凋落叶AIR的残留量更高,说明雪被减少促进了凋落叶分解过程中AIR的积累,但这种促进作用在分解1a后逐渐减弱。同时,与四川红杉凋落叶在整个分解过程中始终呈现AIR累积不同,初始N、P含量较高的红桦凋落叶在分解初期即表现出AIR净损失,表明AIR的降解存在物种差异。此外,相关性和回归分析结果表明,凋落叶AIR降解分别与pH、N和木质素含量呈正相关关系,与均温、P和纤维素含量以及微生物生物量碳呈负相关关系。【结论】雪被减少促进了亚高山森林凋落叶分解过程中AIR的累积,且受到环境因子、叶片养分和结构性碳含量以及微生物生物量的共同调控,研究结果为深入理解亚高山森林生态系统的物质循环过程提供了科学依据。

三江源地区春季流量与积雪的年际变化关系

基于三江源区站点流量资料、中国区域格点降水气温资料及遥感积雪资料,分析了长江、黄河和澜沧江源区春季流量的年际变化及其与降水、积雪、气温的关系。结果表明,1980~2020年三江源地区春季流量年际变化显著,其中5月流量的年际变率最大;三江源地区春季流量受春季雪深影响最大,其中4月、5月流量受雪深、积雪覆盖率、前期累积降水的影响显著,且流量与雪深的正相关性最强,5月流量与雪深相关系数可达0.7以上。进一步分析表明,高原积雪对流量的影响随源区不同流域、春季不同月份呈现一定的差异,其中黄河源区4月、5月流量受4月雪深影响最明显,澜沧江源区4月、5月流量与2~5月的雪深均存在较好关系,而长江源区5月流量则主要与4~5月雪深显著正相关。源区积雪对春季流量的影响也存在一定的海拔依赖性,其中低海拔区域积雪对流量的影响更多体现在春季前期,而黄河源区阿尼玛卿山、长江源区巴颜喀拉山脉及唐古拉山脉等高海拔区域的积雪对流量的影响可以持续到5月。气温作为春季融雪径流的关键因子,主要是通过影响源区前期积雪量、融雪产流过程,进而影响春季流量的异常。本研究结果在深入认识青藏高原气候变化对三江源地区春季流量的影响及过程等方面具有重要意义。

“23·12”山东半岛特大海效应暴雪特征及成因

采用地面气象观测站、多普勒天气雷达、闪电、积雪深度人工加密观测资料、常规观测及欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)第五代大气再分析(ECMWF Reanalysis v5,ERA5)资料,对2023年12月15—22日山东半岛特大海效应暴雪过程的降雪特征及极端性成因进行了分析。结果表明:(1)此次过程有4站积雪深度突破本站历史极值,有1站2 d的日降雪量为山东半岛海效应降雪有气象记录以来的最大值,文登积雪深度达74 cm,超过山东所有国家级地面气象观测站纪录,是一次极端海效应暴雪事件。(2)欧亚中高纬度阻塞形势下两次异常强冷空气持续影响渤海和山东半岛地区,850 hPa温度最低降至-21~-20℃,冷空气强度明显强于往年12月海效应暴雪过程,造成降雪持续时间长、累计降雪量大。异常强冷空气是此次极端暴雪过程产生的关键因素,渤海海面温度(简称“海温”)异常偏高是有利的海温背景。(3)冷空气强、海温偏高造成海气温差偏大,700 hPa以下产生对流不稳定,使得降雪强度大;强降雪发生在海气温差快速增大阶段。(4)925 hPa以下存在来自渤海的北—东北风与内陆地区的西北风构成的切变线,产生强上升运动,切变线长时间维持形成“列车效应”。(5)主要降雪时段强垂直上升运动、高相对湿度层的温度为-20~-12℃,适宜树枝状冰晶形成和维持,有利于产生大的积雪和降雪含水比;2 m气温持续低于-5℃,0 cm地温在降雪开始时即降至0℃以下,且两次强降雪过程仅间隔1 d,均有利于降雪累积产生极端积雪深度。

室内雪乐园声学设计要点探讨与实践

雪乐园内设备多、空间大,体型和室内声环境复杂,声学设计十分重要。但目前国内外暂无针对室内雪乐园声学设计的相关规范和可供参考的设计措施。分析了室内雪乐园噪声源、各界面常用材质及容易存在的声缺陷;结合企业标准和过往项目经验,总结了适用于室内雪乐园超大空间的音质设计指标;对室内各功能区声环境进行了分析,提出了各区背景噪声限值;以某室内滑雪乐园声学设计为例,验证了设计措施的可实施性。

天山乌鲁木齐河源1号冰川大气气溶胶和新雪中可溶性离子关系研究

在2007年4月、8月和10月三个时段内,分昼夜采集了23个气溶胶样品和7个新降雪样品,对样品中的可溶性离子进行了分析。结果表明,乌鲁木齐河源1号冰川(以下简称1号冰川)春、夏、秋三个季节气溶胶平均载量为86.22neq/m3,分析显示1号冰川存在NH4HSO4和(NH4)2SO4气溶胶,并有少量NH4NO3气溶胶存在。气溶胶和新雪样品中可溶性离子成分变化趋势相似,气溶胶浓度升高,新雪样品的浓度也会有所升高,反之亦然。气溶胶和新雪中Ca2+、Mg2+、Na+、Cl-、K+的相关性很好,说明雪中这些离子的浓度基本能反映大气中的状况;对气相和颗粒相并存的NH4+和NO3-来说,雪中的离子浓度和大气中的离子浓度不相关。

黄山冬季气温分类及雪、雨凇和雾凇的气候分析

用对应分析方法对黄山1956～1996年冬季气温进行聚类分析。结果表明：Ⅰ类冬季气温特点，后冬冷于前冬，隆冬气温很高，冬季气温低；Ⅱ类特点，前冬暖后冬冷，隆冬气温很低，冬季气温正常；Ⅲ类后冬暖前冬冷，隆冬气温偏高，冬季气温高。Ⅰ类冬季降雪、积雪、雨凇和雾凇日数多；Ⅱ类冬季积雪日数多，降雪、雨凇和雪凇日数少；Ⅲ类冬季降雪日数正常，雨凇日数偏多，积雪和雾凇日数偏少。各类冬季降雪、积雪、雨凇和雾凇日数的冬季月分布差异明显。ENSO对黄山冬季气温有明显影响，ElNino年黄山多为暖冬年份，冬季平均气温正距平百分比18．8％。关于中高纬度和极区环流与黄山冬季气温关系也进行了初步探讨。

山东半岛一次强冷流降雪过程的中尺度特征分析

利用高空和地面的常规观测和天气加密观测资料，以及MM5V3．6中尺度数值模式系统的模拟结果，对2003年1月3～5日山东半岛北部地区发生的暴雪过程进行了中尺度特征研究。实况资料表明：在高空有利的大尺度环流形势控制下。不断入侵的冷空气作用下，受渤海暖海面的热力作用和山东半岛地形作用，产生了中尺度的海岸锋。在强冷平流、海岸锋锋生及半岛地形的摩擦抬升共同作用下，产生了这次强冷流降雪。海岸锋环流形成的对流云能引起降水量的局部增强。数值模拟结果表明：海岸锋生过程及其产生的沿岸辐合带是形成山东半岛冷流暴雪的主要原因，同时海岸锋同低层大气重力波耦合形成了海岸锋陷波。本文给出了山东半岛北岸海岸锋的概念模型。

海洋影响下的山东半岛冷流降雪

为探讨山东半岛北部冷流降雪的气候条件及其形成机理,采用经验正交函数(EOF)方法有效地分离出系统性降雪和局地降雪即冷流降雪.通过回归和合成分析揭示了冷流降雪多发时典型的环流特征是低层温度场落后高度场,强冷平流伴随冷槽加深,西北风加强.在此环流背景下,低层大气层结不稳定、充分的热量、水汽输送是局地降雪的主要气候原因.根据热力、水汽和层结等条件的分析表明,12月具备最佳降雪条件,与观测事实一致.沿海边界层的斜压结构、陆面摩擦与地形强迫,使上升运动加强,形成了半岛局地降雪特有的空间分布型.进一步分析表明,低频重力内波有可能成为激发对流,组织降雪的动力因子之一.

季节性积雪环境雪/气间汞通量特征初步研究

研究区域内冬季存有5个月以上稳定性季节积雪,为研究积雪地表状况下雪/气间汞交换通量特征,设置了平地农田和坡地农田2类共4处采样点,于2011年12月和2012年3月,使用动态通量箱法(dynamic flux chamber,DFC)与汞分析仪(LUMEX Zeeman RA915+)联用技术测定了各样点雪/气间汞交换通量,并同步测定太阳辐射、气温和气湿等气象因子,分析了雪/气间汞通量变化特征及其与气象因子等因素间的关系。结果表明:季节性积雪稳定存在时,雪/气间汞通量表现为明显的由大气指向雪面的沉降特征过程。季节性积雪趋于消融时,雪/气间汞通量表现为沉降与释放交替出现,总通量水平比积雪期降低一个数量级。雪/气间汞通量与大气汞浓度存在明显的负线性相关关系,与太阳辐射强度间有明显的正线性相关性,与气温和气湿间无线性相关性。

2000-2005年青藏高原积雪时空变化分析

利用MODIS卫星反演的积雪资料以及同期气象资料,分析了2000-2005年青藏高原积雪分布特征、年际变化及其与同期气温和降水的关系,结果表明:青藏高原积雪分布极不均匀,四周山区多雪,腹地少雪;高原积雪期主要集中在10月到翌年5月;2000-2005年高原积雪年际变化差异较大,积雪面积总体上呈现冬春季减少、夏秋季增加的趋势;气温和降水是影响高原积雪变化的基本因子.冬季,高原积雪面积变化对降水更为敏感;春季,气温是影响高原积雪面积变化更主要的因素.

具有低空气隙敏感度的雪花单元频率选择表面

针对在工程研制阶段隐身雷达罩与频率选择表面（FSS）间的空气隙引起的隐身雷达罩传输性能劣化问题,设计了一种具有低空气隙敏感度的新型雪花环状单元频率选择表面以降低空气隙的影响.采用模式匹配法进行了FSS理论仿真.为了进行对比分析,针对假定技术指标分别给出新型单元FSS和Y环单元FSS的最优化设计结构,采用光刻工艺制备出等效FSS平板样件,在微波暗室中采用自由空间法测试其传输性能以验证设计.仿真和测试结果一致表明：新型雪花单元FSS在很大的空气隙内（190～6500 μm）均满足技术指标,优于Y环FSS的最大空气隙范围（320～1900 μm）.最后,简要分析了雪花单元FSS设计的优点.分析结果显示,新型雪花单元FSS在满足隐身雷达罩常规技术指标的前提下,具有较低的空气隙敏感度,可在工程试验阶段用于FSS的研制.

吉林省季节冻土冻结深度变化及对气候的响应

为了掌握季节冻土冻结深度的变化对气候的响应,利用1961-2015年吉林省46个气象站的逐日平均气温、地表温度、积雪深度、冻土冻结深度等数据,采用线性倾向估计、突变分析等方法,研究了吉林省季节冻土冻结深度的时空演变规律及其与气温、积雪的关系。结果表明:吉林省季节冻土最大冻结深度呈由西向东逐渐减小的空间分布特征,绝大多数站最大冻结深度呈减小趋势。基本上在10月开始冻结,次年3月达到最深,6月完全融化。西部冻土冻结深度变幅较大,其次是中部,东部最小。1961-2015年季节冻土最大冻结深度以-5.8 cm·(10a)-1的速率显著减小(P<0.01)。最大冻结深度基本上呈逐年代减小的趋势,从20世纪90年代开始,最大冻结深度明显减小。最大冻结深度在1987年发生了突变,突变后平均最大冻结深度比突变前平均最大冻结深度减小了22.2 cm。通过分析气温和积雪深度对冻结深度的影响,认为冻土冻结深度对气温变化较为敏感,绝大多数站最大冻结深度与平均气温呈负相关关系。在年际变化上,气温的上升是最大冻结深度减小的主要原因。在季节冻土稳定冻结期,积雪深度超过10 cm,保温作用逐渐变强;当积雪深度达到20 cm时,保温作用显著,冻土冻结深度变浅。

北极河流径流量变化及影响因子分析

利用最新的北极径流资料(R-arcticNET V3.0和ArcticRIMS),对进入北冰洋的4条主要河流的季节及年代际变化进行诊断分析。结果表明:入海径流在4-6月的大幅增加主要是由气温达到融点后积雪融化造成的,降水的作用次之。总的来说,欧亚区域在过去的70年里入海径流量是增加的,而北美区域在近30年里入海径流量是减小的,但注入北冰洋的径流总量是增大的。值得注意的是入海径流的年代际变化在不同季节增减趋势显著不同,夏季和秋季径流量减小,而其他两个季节径流量增大。进一步分析了影响入海径流变化的一些气候因子,结果表明:北大西洋涛动(北太平洋指数)与欧亚(北美)区域的冬、春季径流量存在正相关。春季气温与春季径流量呈正相关,而与夏季径流量呈负相关。降水与径流量基本上为同步正相关。春季积雪覆盖面积与春季径流量为负相关,而与夏季径流量为正相关,夏季积雪覆盖面积与夏季的径流量为正相关。

降水相态转换机制及积雪深度预报技术研究

利用2014—2017年山西省地面和高空气象观测资料、NCEP/NCAR FNL再分析资料、山西及周边地区多普勒天气雷达资料,对山西冬半年雨转雪过程进行归类与分析,探讨地面气温在降水相态转换中的作用,提取降水相态转换的前兆信息。针对降雪过程,统计分析降雪量和积雪深度增量的关系,总结提炼积雪深度预报指标。最后,选取气候特征相似的两次雨转雪过程进行对比分析,揭示降水相态转换的物理机制。结果表明:(1)山西省11月发生雨转雪的站次最多,其次为2月。地面气温作为降水相态变化的重要指标,其与气候和天气(如冷空气强度和路径)特征、地理位置等有关。(2)山西冬半年积雪深度增量与降雪量比值约0.68 cm·mm-1,且比值随着气温降低而增大,因此存在明显的时空差异。(3)在雨转雪的不同时段,随着对流层低层降温,冰雪层厚度在总云层的比例有所增加,且云中固态凝结物下落路径缩短,使得固态凝结物在下落过程中融化概率减小,造成相态变化。

080125南方低温雨雪冰冻天气持续降水的数值模拟

利用WRF模式对2008年1月25—29日中国低温雨雪冰冻天气过程进行模拟。结果表明,雨雪期间长江中下游及以南地区长时间存在着高低空急流的耦合形态,且低空急流不断向雨雪区域输送暖湿水汽,使该地区低层的水汽辐合,促进大范围雨雪发生和维持。强高空辐散的抽吸作用,促进低空辐合、整层上升运动加强以及正涡度的维持。干冷空气从对流层高层倾斜南下加强了对流不稳定能量的积累。本次雨雪冰冻天气过程中存在明显的干侵入,降水区北侧对流层高层高位涡干冷空气沿等相对湿度(RH)线密集带侵入低层,促使雨区低层位涡中心迅速增大,促进强降水发生;本次过程表明位涡和降水有很好的对应关系,这对降水预报有很好的指示意义。由于极涡偏强促使冷空气南下,南方近地面浅薄冷空气使雨水结成冰导致灾害发生。

新疆区域近50a积雪变化特征分析

利用新疆91个气象台站1960-2011年的观测资料,对南北疆及天山山区冬春年(10月-翌年5月)的积雪日数、最大积雪深度、积雪初始、终止日期等因子进行了统计分析,并通过Kringing插值计算了新疆区域平均最大积雪深度的空间分布.结果表明:新疆冬春季积雪主要分布在天山以北,厚度可达30cm以上,天山以南积雪比较浅薄,大部分在10cm以下;50a来,南北疆及天山山区的积雪深度均呈小幅增长(天山山区增幅最大),积雪日数呈略微降低趋势,积雪初始、终止日期无明显变化.天山山区的积雪变化与北疆有较高的相关性,它们积雪深度和积雪日数的相关系数分别达0.708和0.614,南疆积雪变化与它们几乎没有相关性;积雪深度与冬春年降水量的变化均有很好的一致性,尤其在北疆,二者相关系数高达0.702,但与平均温度呈低的负相关;积雪日数与冬春年降水量变化没有明显相关关系,但均与气温呈较好的负相关,在北疆二者的相关系数达-0.742.

山东半岛一次持续性强冷流降雪过程的成因分析

利用NCEP/NCAR逐日6 h再分析资料和观测资料,诊断分析了2005年12月3～21日山东半岛北部沿海地区发生的罕见持续性强降雪过程。结果表明：降雪以西北气流下的冷流降雪为主,具有典型冷流降雪分布特征;有利的大气环流形势造成强冷空气频繁,经过渤海暖海面时产生较大海气温差,是降雪持续时间长、强度大的直接原因;一定的海气温差是冷流降雪的重要指标,产生冷流降雪时山东北部近海海域的海气温差常在22K以上;冷流暴雪产生在高能舌、对流层低层辐合、中层辐散的上升运动区,上升运动层浅薄;水汽来源于渤海,水汽辐合层位于超低层（925 hPa高度以下）;对流层中低层的垂直速度、散度场、涡度场的动力耦合结构配置有利于暴雪的形成和维持;特殊的低山丘陵地形强迫抬升是冷流降雪的触发机制,对暴雪的产生起到增幅作用。

2011年全球重大天气气候事件及其成因

2011年,全球气温偏高,为有观测记录以来的第十个暖年,是近60年来出现拉尼娜事件的年份中全球气温最高的一年。2011年,全球热带气旋活动较常年偏少。4月,一次拉尼娜事件结束,9月又一次拉尼娜事件生成。年初,低温、寒流席卷亚洲大部,暴风雪频繁袭击北美地区。西欧和中国东部出现严重春旱。夏季,非洲东部经历了20世纪80年代以来最严重的干旱,而东南亚、巴基斯坦和中南美洲洪涝灾害严重。全球极端偏暖事件主要出现在欧洲西部和西北部、南亚南部、东亚中西部、北美东南部等地;极端偏冷事件主要出现在东亚、澳大利亚、非洲南部和美国东北部和西部等地。而南美中东部、东南亚及中国东南部、日本、澳大利亚北部、非洲西部等地出现了极端强降水事件。研究发现,2010/2011年拉尼娜事件和台风活动是导致东南亚洪涝出现的重要原因,而巴基斯坦洪涝主要与印度洋正位相偶极型海温分布有关。

2015年1月大气环流和天气分析

2015年1月大气环流主要特征为:北半球极涡呈偶极型分布,中心气压均较常年偏低。欧亚中高纬环流呈三波型,以纬向环流为主;西太平洋副热带高压和南支槽的强度接近常年平均水平。1月全国平均气温为-3.1℃,较常年同期(-5.0℃)偏高1.9℃,为1961年以来同期最高。全国平均降水量14.4 mm,较常年同期(13.2 mm)偏多气候中心原数据为9.0,但计算为9.1,但分布极不均匀,西南地区、西北地区和华南南部降水偏多,而华北至江南一带则明显偏少,北京等地几乎无降水。月内仅在上旬出现了1次全国范围中等强度冷空气过程,而降水过程有5次。上旬后期,云南等地出现了创历史极值的强雨雪天气,气象干旱得到有效缓解。月末中东部地区出现入冬以来最大范围雨雪过程,贵州等地出现冻雨。中东部月内共出现3次大范围雾-霾天气。

2005年12月3～4日山东半岛暴雪准静止对流云带演变的分析

2005年12月3~4日山东半岛发生了一次强降雪过程,文登最大雪深达到了35 cm,产生此次暴雪的对流云带主要位于烟台和威海沿岸区域,呈西北-东南走向排列。利用气象常规观测和雷达资料,以及中尺度数值模式MM5的模拟结果对该降水过程进行了分析和研究。分析结果表明:该准静止对流云维持了近12 h,并且对流最强时云高在烟台附近海域达到了500 hPa。这次强暴雪是在有利的大尺度背景条件下,在不断补充的冷空气受暖湿的渤海和半岛地形影响下产生的。又由于海陆温差较大和风场的非地转性切变,在山东半岛北岸形成海岸锋,它的产生和存在增加了半岛的局部降水量,其次级环流的产生和维持决定了雪暴落区的分布。同时,夜间产生的陆风也对对流云的产生和维持起到重要的作用。