国家级多源融合温度产品在云南的适用性评估

利用2018年1月1日00时~2020年8月31日23时国家级多源融合逐时温度产品和国家级地面气象观测站逐时温度资料,针对平均误差、均方根误差、相关系数、时间误差等指标,对融合温度产品在云南的适用性进行评估。结果表明:融合产品小时温度平均误差介于−1~1℃,均方根误差在1.8℃以下,相关系数在0.95以上;融合产品极值温度在滇西北误差均较大,最高温在1~2月误差大,最低温在5~6月误差最大;极值温度出现时间和实况极值出现时间误差为0 h的占比,最高温和最低温分别是70%和73%;在时间不一致样本中,时间误差在2 h内的占比,最高温和最低温分别是86%和41%,最低温时间误差超过12 h的占40%。综合来看,融合温度产品在云南有较好的适用性,最高温的反演效果优于最低温。受降水、地形和海拔等因素的影响,融合温度产品在云南存在一定的系统性误差。

一次云南干季极端暴雨成因分析

利用NCEP再分析资料、常规及非常规气象观测资料,综合分析2015年1月9日云南干季极端暴雨天气过程.结果表明:深厚的南支槽、低空切变线及地面冷锋共同作用导致此次过程;强位相热带季节内振荡(Madden-Julian Oscillation,MJO)处于“湿窗口”期,对水汽输送及对流发展有指示作用;南支槽前西南低空急流输送充沛水汽,暴雨落区与水汽强辐合区基本一致;高低空急流耦合,云南处于高空急流次级环流上升支,受锋面抬升,锋区次级环流上升支与高空急流次级环流上升支叠加,形成极强的上升运动;西南低空急流输送不稳定能量,滇西南暴雨区以强对流天气为主,滇中暴雨区以稳定性降水为主;结合稳定度参数的综合分析,有助于判断云南干季强对流天气落区.

哀牢山复杂地形对一次夏季强降水影响的模拟

采用WRF模式模拟了云南省哀牢山区域2020年6月13~14日一次降水过程。通过不同高度的地形敏感性试验对比分析,讨论了哀牢山地形对强降水时空分布的影响及可能的物理机制。研究结果发现:1)不同高度的地形敏感性试验表明,地形高度对低涡切变线的位置有影响。2)地形升高后,中低层的假相当位温线更密集且梯度较大,水汽与不稳定能量迅速堆积,伴随的强上升运动可能会提前触发强对流天气;地形高度降低后,则假相当位温线平直且疏散;哀牢山局地抬升作用与不稳定能量较小,且不足以触发中小尺度强对流天气。3)在WSM6微物理方案下,地形高度的变化亦对云微物理过程有明显的影响。地形升高后强迫抬升作用加强,使中高层的冰晶与雪混合物在空中停留的时间更长而扩展范围逐步增大;从而产生次级环流的下沉气流,中低层云水和雨滴碰并增强,造成云水混合比减小而雨水混合比增加。

昆明城市热岛效应变化特征研究

利用昆明周边多个自动气象站观测的2004-2012年温度序列,研究了昆明城市热岛效应的日、季节和年际变化特征,并分析了昆明城市热岛水平分布和变化趋势。昆明城市热岛强度具有明显的日变化,夜间较强,白天较弱。城市热岛强度一般在早上08：00（北京时间,下同）达到最大值,在午后14：00减弱或消失。城市热岛强度在冬季最强,春、秋季次之,夏季最弱。昆明城市热岛强度多年平均值为1.27°C,在2004-2009年期间表现为逐年递减的趋势,其年际变化的主要影响因子是云量。2004-2007年昆明城市热岛中心主要分布在主城区。2008年以后,由于中小城镇经济和人口的迅速发展,昆明城市热岛面积不断扩大,并出现热岛中心向呈贡、石林一带偏移的现象。

云南地基GPS水汽解算方案及精度检验

在分析GAMIT水汽解算方案特点的基础上,利用云南6站地基GPS水汽探测资料,进行了不同解算方案计算结果的分析,并与GPS探空资料的PWV值进行比较,结果显示:不同解算方案对云南地基GPS水汽反演结果有显著的影响;在进行本地化后,GAMIT软件包对云南GPS水汽反演的精度有显著提高;不同季节的云南地基GPS反演水汽值与高精度探空水汽值的数值和变化趋势极为一致,二者的均方根差小于2mm,说明该解算方案的地基GPS水汽反演结果可用.

西南季风爆发前后大理近地层风场及湍流通量的变化特征

利用2008年4~5月大理国家气候观象台近地面层观测系统的梯度、涡动相关通量观测资料,结合背景场环流分析,分析了西南季风爆发前后大理近地面层的风速、风向变化特征、风速廓线和垂直切变变化特征以及动量、感热和潜热通量变化特征。结果显示：西南季风爆发前,大理近地层风向以东南风为主,平均风速较大;风速日变化的双峰型特征较显著,风速的垂直切变大,动量通量数值较大且日变化特征较明显。西南季风爆发后,大理近地层西北风频率显著增加,平均风速减小;风速日变化以单锋型为主,风速垂直切变较前期显著减小,动量通量数值减小而日变化特征较不显著。西南季风开始前后大理地气热量交换都以潜热为主,西南季风开始前一旬期间,潜热通量的逐日变化特点是随时间逐渐减少,感热通量逐渐增大,二者差值逐渐减小;西南季风开始后潜热通量的逐日变化为逐渐增大而感热通量逐渐减少,二者差值逐渐增大。就月平均值的日变化而言,潜热通量峰值变化不大,雨季略低于干季的4月;感热通量4~6月的月平均逐月降低。其原因既与雨季天气的变化有关,也与下垫面状况的改变相联系。

利用印度洋前期海温进行东亚地区月均降水的数值预报试验

利用中国科学院大气物理研究所的两层全球大气环流模式(GCM),在加入1999年和2000年1～6月的低纬度中东太平洋及印度洋的实际海温场后,对同年6～8月的全球大气环流及气候变化进行了数值模拟,重点讨论了东亚地区和我国大部分地区的环流及短期气候变化情况,对比分析了模式预报的月平均降水与实际降水的异同,得出了一些有意义的结论,对利用数值模式进行月平均降水的预报做了一些基本工作。

洱海湖滨大气边界层结构及特征分析

利用JICA计划中日合作"2008年季风过程与暴雨天气上游关键区综合气象观测试验"期间在大理国家气候观象台的GPS探空加密观测资料,分析了洱海湖滨区大气边界层厚度、位温、比湿、风速、风向的垂直结构。结果表明,洱海湖滨大气边界层结构具有显著的日变化特征,边界层厚度日变化较大,对流边界层厚度在190～2500 m之间,平均厚度为1061 m;稳定边界层厚度在60～1760 m之间,平均厚度为467 m。无论在干季还是在湿季,大约在2400 m以上,气流主要受大尺度的大气环流的控制,以西风气流为主。在2400 m以下,气流主要受苍山和洱海的影响,可能存在着山谷风和湖陆风两者叠加效应引起的局地环流。大约在500 m以下,白天多为东风和东南风,夜间多为西风和西南风。

一次滇西南秋季暴雨的中尺度分析与诊断

应用大尺度物理量场诊断分析和中尺度带通滤波处理技术,对2001年10月25日发生在云南西南部的一次暴雨过程机制进行了分析。结果表明,在副热带高压(下称副高)外围大尺度西南气流环境场中,中尺度系统是此次暴雨产生的直接原因;大尺度环境场为暴雨的发生提供了充沛的水汽来源,而中尺度系统则在水汽的强烈辐合、向上输送,使对流层中下层达到准饱和状态扮演了十分重要的角色。

青藏高原及其邻近区域穿越对流层顶质量通量的时空演变特征

利用1958~2001年ECMWF资料,根据Wei公式估算了青藏高原及其邻近区域穿越对流层顶的质量通量(CTF),分析了CTF的时空分布特征。分析结果表明:(1)CTF分布呈现纬向型,在副热带西风急流北侧即对流层顶断裂带中存在东西向的TST(对流层向平流层输送)-STT(平流层向对流层输送)-TST的波列结构(水平输送项决定),而南侧分布决定于垂直输送项。(2)在80°E^105°E范围内,冬春季节,青藏高原南部及其以南区域为TST,北部为STT;夏秋季节,整个区域几乎由TST所控制。西风急流南侧的CTF主要决定于垂直项,而北侧主要决定于水平项,再往北,垂直项与水平项贡献相当。(3)青藏高原与孟加拉湾区域平均CTF在所有季节均为TST,即有从对流层到平流层净的向上输送,2月强度最大,7月为另一个极大值;两个极大值有不同的产生机制,后者决定于垂直项,而前者由水平项决定。(4)青藏高原(及孟加拉湾)区域年平均CTF在1958~2001年之间的变化趋势在1982年左右出现一个转折:1982年之前,CTF为递减过程;而之后CTF为相对较强的增长。上述结果表明:尽管冬季高原上空为下沉气流,但高原上空的水平输送项有很强的向上贡献,这与丛春华等(2003)得出的STT不一致。但需要指出的是,根据Wei公式计算的CTF,尤其在急流附近,对资料中存在的误差十分敏感(Gettleman等,2000),因此青藏高原主体上空在冬季是STT还是TST,有待于进一步的分析研究。

对流层-平流层之间过渡层中臭氧含量及其加热率的变化研究

利用1958～2001年共44年的ECMWF资料及参数化方法,计算了对流层顶上、下3km气层间的臭氧含量及其吸收太阳辐射加热率的时空分布.结果表明:(1)臭氧分布的空间梯度从赤道指向两极,而加热率则是分别由高纬和低纬指向副热带,这样的经向梯度可能是驱动对流层顶结构变化的一种重要因素;两者空间分布的季节变化显著,但其对应关系并不完全一致,1月和4月的空间结构与7月和10月的相反,随季节调整具有突变现象;东亚及青藏高原是季节变化相对稳定的区域.(2)在热带对流层顶控制区加热率与臭氧含量呈正相关,而极地对流层顶控制区各季节有所不同,还与太阳赤纬变化相关联;各纬度间加热率季节变化的位相和变率都存在差异,但南半球相对较为一致,最大距平为±2×10-4K.d-1,北半球则较复杂,最大正距平为4×10-4K.d-1;两半球的季节周期位相趋于相反.(3)除赤道外,臭氧距平的季节变化位相超前于加热率距平2～3月,并且发生在季节变化的调整期;最大距平出现在南极的8月大于0.4DU,3～4月则小于-0.2DU,而北极为±0.2DU.(4)臭氧含量和加热率的年际与年代际演变关系对应一致,并具有多尺度的结构特征;但两半球及赤道的时空演变差异明显,30°S～30°N间副热带控制区的加热率变幅剧烈,最大距平为±2.5×10-4K.d-1,高纬和两极的变幅在不同演变期各不相同;臭氧的变幅结构与之相反,北极的最大距平分别大于0.25DU和小于-0.35DU.(5)20世纪70年代以前及70年代中期,两半球的正负距平具有相反的演变结构,而90年代是负距平演变最剧烈的时期.

基于GPS资料分析西藏中东部夏季可降水量日变化特征

利用中日JICA项目2010-2013年地基GPS探测的逐时大气可降水量PWV资料以及西藏自治区气象局信息中心提供的2011年自动气象站逐时降水资料,分析了西藏中东部地区4个测站（丁青、那曲、隆子和林芝）夏季PWV日变化特征及有、无降水日的差别,并初步讨论了其与累积降水的关系。结果表明：（1）西藏中东部各站PWV存在明显的日变化特征,通常于02：00（世界时,下同）左右达到最低值,此后迅速上升,高值普遍从08：00持续到19：00。各站PWV日变化幅度普遍随测站的海拔升高而减小;（2）各站PWV日平均值随海拔降低而增加,在有降水日PWV要比无降水日高出10.2%~31.3%,且有、无降水日PWV差值随海拔升高而增大;（3）谐波分析表明,各站PWV日变化主要以日循环为主,同时各站PWV日变化也表现出不同程度的半日循环,这种双峰型变化特征在海拔较高的测站较为明显。与有降水日相比,无降水日PWV半日循环信号普遍有所增强;（4）各站累积降水量和累积降水频次的日变化具有较明显的日循环特征,降水主要出现在当地傍晚以后;（5）各站PWV开始上升的时间普遍超前于降水,并在降水结束后出现明显回落,降水量通常在PWV还处于较高值时达到最大。

El Nio期间印度洋海温异常对亚洲气候的影响

ElNin～o事件发生时 ,赤道东太平洋海温出现高达 2～ 3℃的正异常 ,同时 ,印度洋海温也会出现异常。但每次ElNin～o事件期间 ,印度洋异常海温的结构是不相同的 ,翘翘板型的海表温度结构 ,是印度洋海温异常的一种典型分布。利用IAP -GCM 9L模式 ,我们对ElNin～o期间 ,印度洋东冷西暖异常海温分布对气候的影响 ,特别是对亚洲气候的影响 ,作了数值模拟研究。模拟研究的结果表明 ,印度洋海温主要影响孟加拉湾、中南半岛、印尼、印度次大陆及中国大陆南部地区的气候变化。在ElNin～o发生期间 ,东冷西暖的印度洋海温结构 ,加大了东太平洋海温异常给东亚季风区带来的影响 ,它使中南半岛到印尼更加干旱 ,中国华北到山东半岛的降水减少 ,而使中国西南到华南的降水明显增加。在其影响下 ,东亚地区的雨带呈纬向分布 ,形成旱涝相间的纬向带状异常分布型 ,使模式模拟结果与中国旱涝的实际分布更加接近。同时 ,在对高度场、流场的分析中可以看到 ,印度洋东冷西暖海温分布使夏季副高位置偏南 ,印度洋到南海的西南风减弱 ,在中国西南到华南为气旋性环流控制 ,这些特征与降水分布是一致的。模拟试验表明 ,印度洋海温异常对我国ElNin～o期间降水异常的分布型有重要影响。

洱海盆地水面与地面气象要素变化特征的比较

依据大理国家气候观象台在洱海湖中建立的自动观测系统以及大理国家基本气象站观测资料,对2008至2009年的风、温、湿、压、降水要素的日变化和季节变化特征进行了对比分析。结果表明:受局地复杂地形和洱海的影响,洱海盆地近地层常年存在湖陆风、山谷风、峡谷风三者叠加效应引起的局地环流。水面盛行风向白天以东南风为主,夜间以东南风和西西南风为主,而地面白天以东东南风为主,夜间以静风和西西北风为主。年平均风速小,水面为2.9m/s,地面为2.4m/s。水面年平均气温为16.8℃,而地面为16.0℃。两观测点气温、相对湿度、气压均表现出明显的日变化特征,水面气温、相对湿度出现极大值和极小值的时间均比地面晚。全年降水多集中在5—10月。

青藏高原东南缘低层风场垂直结构与变化特征

为进一步认识青藏高原山地低层风场特征、长期变化规律,利用2008-2012年青藏高原东南缘云南大理站边界层铁塔和风廓线雷达的长期观测资料,初步分析了该地区低层风场垂直结构及其变化特征。结果表明：（1）从地面到高空,风速、风向频率分布随高度的增加而变化,2~400m高度风速基本为2级,盛行风向为偏东风,这说明边界层铁塔和风廓线雷达的风速、风向具有连续性。（2）从垂直高度上看,风速存在明显季节变化特征,冬季风速较大,夏季风速较小;日变化结构随高度的升高表现形式明显不同,20m以下为单峰型,100~1500m为双峰型,2000m以上日变化不明显;平均风速逐月变化,20m以下为单峰型,100~1000m为双峰型,1500m以上为单峰型。（3）纬向风600m以下出现东西风交替的日变化,经向风在2~20m高度全天为南风,100m高度以上午后至日落为南风、其余时段为北风,南风由高空向低层传递。

青藏高原东南缘大理地区近地层微气象特征及能量交换分析

利用2008年1月-2010年2月青藏高原东南缘大理站的长期观测资料,初步分析了该地区近地层基本气象要素、辐射通量和湍流通量的日变化和季节变化。结果表明,各参数均表现出显著的日循环结构和干、湿季变化特征。近地层的风速、气温和动量通量等均在早晨最小、午后最大;相对湿度、地表温度等均是湿季高于干季。近地层2m高度处的盛行风向,白天以东东南风和东风为主,夜间以静风和偏西风为主,并且盛行风向转变与日出、日落时间有较好的对应关系。地表辐射四分量最高值出现在正午,最低值出现在日出前。除向上短波辐射通量干季大于湿季外,其他辐射分量都是湿季大于干季。地表反照率表现出非对称的"U"形分布,早晨最大、傍晚次之及中午最小。早晚地表反照率差异可能是由于露水、东西两面山体不同程度遮挡以及云的影响造成的。感热、潜热通量全年有相似的日变化过程,变化幅度随季节变化,但潜热通量明显大于感热通量,表明地气热量交换中,感热作用小,潜热输送占主导地位。感热通量一天之中约在20:00出现最小值,这主要是由于风速减弱和地气温差回升影响热量交换系数造成的。地面对大气的加热作用明显,主要是以潜热方式加热大气;地面全年均为大气热源,白天表现为强热源,夜间则表现为较弱的冷源。

2001-2017年云南雷电灾害中人员伤亡特征

利用2001-2017年云南省气象局收集的雷灾资料进行统计分析,给出了云南省有人员伤亡的雷电灾情特征。资料包括雷灾造成了728人死亡和949人受伤,平均每年有42. 3人死于雷灾和55. 3人在雷灾中受伤。在云南省每年每一百万人中有0. 99人死于雷击和1. 7人在雷灾中受伤。云南省雷灾伤亡多发生在东部和南部地区,西部相对较少。红河最为严重,总计雷灾造成107人死亡,127人受伤;当考虑人口权重时西双版纳雷灾人员死伤率最高。云南雷灾伤亡主要发生在5-8月,占全年的82%以上,8月最高。人员伤亡的雷灾主要发生在13:00-20:00,占73%,16:00为峰顶。雷灾中受伤害的农民占总死伤人数的97%,城市人员仅占3%。雷灾中男性占伤亡人数的57%,在雷灾伤亡人员年龄分布中,40～49岁这一年龄段最多。统计人员伤亡雷灾中的雷击地点,最多的发生在农田,为39%,其次为树下,为17%,以下依次为开阔地和放牧等。

云南初夏罕见暴雨的螺旋度分析

应用螺旋度理论,对2001年初夏(5～6月)云南罕见的暴雨天气过程进行了诊断分析,结果表明:暴雨产生在低层700 hPa 正的hp螺旋度与不稳定能量区重叠的区域内,其变化对天气系统的移动、发展及暴雨的落区和强度有一定的指示意义;暴雨区上空hp螺旋度呈高层负中心、低层正中心分布;螺旋度还反映了大气垂直运动分布特征和旋转状况。

全球穿越对流层顶质量通量的时空变化特征

利用1958—2001年44年的ECMWF再分析值资料,采用Euler算法的Wei诊断模型,计算估计了全球平流层与对流层之间穿越对流层顶的质量通量(cross-tropopause flux,即CTF),并对其时空变化特征进行了分析。结果表明:(1)全球CTF的空间分布呈纬向型,且基本与全球经向环流相配合,其中对流层顶断裂带中向下的通量形势较复杂,南半球通量交换的空间变化较均匀,北半球有多峰结构的空间变化,东亚在全球的CTF中有重要作用。(2)南北半球热带对流层顶纬向平均向上的净通量极值分别在5°S为0.873×10-4kg.m-2.s-1和10°N为0.155×10-3kg.m-2.s-1;极地对流层顶向上和向下的通量极值对应在62.5°S为0.510×10-3kg.m-2.s-1,75°S是-0.365×10-3kg.m-2.s-1,55°N为0.257×10-3kg.m-2.s-1,75°N是-0.234×10-3kg.m-2.s-1,两极向上的通量极值在87.5°S为0.355×10-3kg.m-2.s-1,90°N为0.300×10-3kg.m-2.s-1;对流层顶断裂带中向下的净通量极值在35°S是-0.416×10-3kg.m-2.s-1,35°N为-0.333×10-3kg.m-2.s-1。(3)全球的净通量变化出现非对称性的季节波动,南半球和北半球净通量的季节与年际变化趋势完全相反,全球极地对流层顶控制区域的半球年平均质量交换量为-3.55×108Tg.a-1。(4)全球平均的CTF有显著的QBO特征,南北半球的年代际变化明显,特别是20世纪70年代中期至80年代中期出现了质量通量振幅的异常突变现象。

云南初夏罕见暴雨天气的中尺度特征

应用Barnus带通滤波方法 ,对 2 0 0 1年 5月 30日～ 6月 2日云南初夏罕见的暴雨天气过程进行了尺度分离 ,初步揭示了此次暴雨天气发生的流场、能量场和动力场的中尺度特征 ,对提高暴雨天气预报能力具有积极意义。