青藏铁路沿线气候特征精细化模拟研究

青藏铁路格拉段(以下简称青藏铁路),特别是从西大滩至安多穿越550 km多年冻土区的路段,沿线有着复杂的地形地貌和冻土环境。近年来随着气候变暖和多年冻土退化,对于建造在多年冻土之上的青藏铁路的维护需求剧增,为了能充分捕捉青藏铁路沿线地区复杂的地形地貌对局地气候变化的影响,以期对青藏铁路的运行维护提供理论支持。本文利用铁路沿线站点观测数据,并以ERA5数据驱动WRF模式进行网格距离为10 km×10 km的动力降尺度模拟。结果显示,青藏铁路沿线的六个站点自1998-2020年普遍呈现增温趋势,增温率最低的站点为0.27℃·(10a)^(-1),最高为0.56℃·(10a)^(-1);WRF模式对表面气温的模拟在年平均气温结果与观测数据略有差异,在夏季和秋季的模拟结果较好,夏季相关系数达到0.95以上,秋季在0.80以上,春季和冬季较差;WRF降水模拟的结果显示,Nudging方法有效改进了青藏高原夏季降水的湿偏差,青藏铁路北段至铁路南段降水逐渐增加,且在铁路中部降水出现极大值。WRF模式在青藏高原的温度和降水模拟上仍存在着一定的冷偏差和湿偏差,寻找新的方法或利用高质量驱动数据来驱动模式将可能对青藏高原地区的降尺度模拟结果有更进一步的改善。

藏北高原高寒草甸地表粗糙度对地气通量的影响

利用中国科学院寒区旱区环境与工程研究所那曲高寒气候与环境观测研究站的BJ观测站2012年1 12月大气湍流观测资料及自动气象站观测资料,应用一种独立的确定地表动力学粗糙度Z0m的方法及两种热力学粗糙度Z0h的参数化方案(Z98和Y07),得出了Z0m和Z0h以及附加阻尼kB-1的变化规律。结果表明,Z0m在一定时间尺度(月、季)上存在着波动,Z0h在高原季风前、盛行期、衰退期有不同的日变化和季节变化特征。结合陆面模式CoLM将地表特征参数代入该模式进行数值模拟,初步探讨了地表粗糙度的变化规律及其对地表通量的影响,结果表明,Z0m的动态变化和Z0h参数化方案的改进提高了CoLM模式的模拟性能,模拟的地表通量更接近观测值。

陆面模式CLM4.5对青藏高原高寒草甸地表能量交换模拟性能的评估

利用中国科学院那曲高寒气候环境观测研究站2013年9月1日至2014年8月31日一个完整年的观测资料,对陆面过程模式CLM4.5在青藏高原(下称高原)高寒草甸下垫面地表能量交换的模拟性能进行了评估。模拟结果表明,CLM4.5能够较好的模拟高原春季、夏季和秋季非冻结期地面长波、反射辐射和地表净辐射、感热和潜热通量以及地表土壤热通量等的季节变化和日循环特征。但对冬季冻结期地表温度的模拟偏低,导致模拟与观测的感热反相,对地面反射辐射模拟偏大。截断冬季降水的敏感性试验进一步指出,模式冬季反射辐射偏大主要是由于积雪引起的地表反照率偏高造成,进而造成地表温度以及感热通量的模拟偏低。因此,高原积雪参数化方案以及与积雪相关的反照率参数化方案还需进一步改进和完善。

纳木错(湖)地区湍流数据质量控制和湍流通量变化特征

利用中国科学院纳木错多圈层综合观测研究站2009年全年的大气湍流观测资料,应用Foot-print模型分析了青藏高原非均匀下垫面湍流观测数据的数据质量、质量评价及不同下垫面对湍流通量的贡献。结果表明:纳木错(湖)地区因不同土地利用类型的差别,导致地表通量分布不均匀,草地对地表通量的贡献最大;对不同大气层结状态,观测站周围200m范围内的地表通量贡献各不相同,上风向通量贡献源区较大,湍流发展较充分。在不稳定状态和中性状态下,纳木错地区地表通量数据质量较高,即白天观测的通量数据质量较高;在稳定状态下数据质量较低,即夜间的通量数据质量较差;纳木错地区的湍流通量受湖陆风和大气稳定性影响较大。

藏北高原气温资料插补及其变化的初步分析

通过定义最优配对分段插补法,以NewD66/D66、D105、Amdo和BJ为主站,D66/五道梁气象站(WDL)、D110、MS3478和MS3608为辅站,对主站缺失的地面气温资料进行插补,以获得完整的气温序列,并以此为基础分析主站近期气温变化。主站和辅站气温一致性分析结果表明,一年中每两个配对站的气温变化均有很好的一致性;温差表现为冬半年大、夏半年小。插补效果分析表明,插补效果夏季比冬季好;插补效果D66站最好,D105站相对较差;插补误差近似服从正态分布,时间尺度越大插补结果的可用性越强;大幅降温、降水、较大风速以及较大风向转变是影响插补效果的主要因素。对主站完整气温序列分析表明,NewD66站的气温年较差最大(26℃),Amdo站最小(19℃);BJ站多年平均气温最高(-0.3℃),D105站最低(-5℃);BJ站处于季节冻土区,其余三站处于多年冻土区;近十几年主站年平均气温均呈波动上升趋势,BJ站和NewD66站升温明显,D105站和Amdo站升温缓慢。

夏季南亚高压位置与青藏高原降水年际变化的关系研究

通过合成分析、动力诊断和数值模拟,研究了夏季南亚高压位置与青藏高原降水年际变化的关系,并分析了水汽输送和高原非绝热加热的特征及作用。结果表明:南亚高压位置偏东南(西北)时,对应着高原东部水汽辐合(散)显著、水汽输送显著偏强(弱),而高原西南部水汽辐散(合)显著,是造成高原东部降水显著偏多(少)、高原西南部降水显著偏少(多)的重要原因。高原东部大气凝结潜热加热异常有助于南亚高压位置与高原降水关系的维持。南亚高压位置偏东南(西北)时,高原西北部降水显著偏多(少),与该地区地表潜热偏强(弱)、大气低层位势高度偏低(高)有关,但并不显著。

电动车用两档AMT传动比粒子群优化的研究

本文以某款电动乘用车为基础,提出了驱动电机+两档AMT新型驱动系统的方案。针对整车传动系统速比选择和优化的问题,本文提出了一种基于粒子群优化算法的速比优化设计方法。该方法首先根据整车的动力性的要求,确定车辆总传动比的范围作为优化变量的可行域,然后采用粒子群优化算法,以NEDC循环工况下驱动电机平均效率为目标函数,对整车分别在一档和二档下的总传动比进行了优化设计。最后建立了MATLAB模型对配备两档AMT的电动车和无变速器的电动车的经济性进行了仿真和比较。仿真结果显示,采用驱动电机+两档AMT的新型动力系统可降低对驱动电机的功率需求,同时在保证动力性满足要求的条件下提高了车辆的经济性。

北大西洋-东亚和北亚型遥相关的机制及其对新疆夏季旱涝的影响

北大西洋-东亚和北亚(简称NAENA)型遥相关是夏季欧亚大陆对流层上层经向风异常的第二主导模态,对欧亚大陆多尺度气候变率有显著影响。本文在分析NAENA型维持的动力学机制的基础上,研究了该遥相关型对新疆夏季旱涝异常的影响及其可能机制。大气波列的涡度收支分析表明,气候态的旋转纬向风引起的扰动涡度平流可以被扰动旋转经向风引起的平均涡度平流所补偿。能量转换过程分析表明,该大气波列有效地从平均流中提取有效位能,通过斜压能量转换过程得以维持。大西洋海温异常三极子模态则是NAENA型维持的重要外强迫因子。回归分析表明NAENA型遥相关能通过促进南疆夏季降水,显著影响新疆的旱涝异常。NAENA型位于中亚的气旋性低压一方面增强了南疆地区的垂直上升运动,同时气旋性环流将更多的水汽输送到该地区,有利于水汽在对流层中低层的异常辐合,进而对南疆的降水有促进作用。

近60年青藏高原季风期降水的南北变化特征及机理研究

青藏高原(以下简称高原)对全球气候的影响一直是被研究的重点,国外的学者更多地关注的是青藏高原对全球气候系统的影响,但是其本身的气候变化也是全球气候系统变化中的重要分量。随着南亚夏季风的建立和副热带急流的北抬,高原降水呈现出多尺度变化和多因子影响的特征。本文基于1961-2020年的GPCC逐月降水资料和ERA5逐月再分析数据的环流场数据,分析了全球变暖背景下,青藏高原5-9月季风期降水的时空分布特征及其演变规律,分析了夏季风期高原降水时空演变特征的机制。结果表明:气候平均态下,高原降水自5月开始增强并向北推进,并于7月延伸至高原中部;9月份后高原降水开始南撤;季风期降水的经验正交函数分解(EOF)第二模态显示,以唐古拉山为界,高原南北部季风期降水异常呈南北反向的偶极性分布。在年代季尺度上,高原南部降水1961-1980年偏少,1981-2002年较多,2002-2019年又偏少的年代际变化特征。总体来看,1961-2020年的60年间,季风期高原南部降水呈略微减少的线性趋势,这可能和南亚夏季风的衰退有关。高原北部降水基本和南部呈相反变化,1961-2020年间,季风期高原北部降水则存在着28 mm·(10a)^(-1)增加的趋势,高原南部降水呈-3 mm·(10a)^(-1)略微减少趋势。对应高原南部和北部降水的大气环流结果表明,高原南部降水主要受南亚夏季风影响,南亚夏季风的推进及撤退直接影响着高原南部的降水的增加和减少,而高原北部降水则与中纬度西风急流中的Rossby波传播有关。

青藏高原热源对我国旱区气候异常影响研究进展

青藏高原热源作用加强了我国旱区气候背景的形成和维持,同时也对我国旱区的气候异常产生重要影响。深入认识高原热源变化与我国旱区气候异常之间的联系,对于维系旱区生态安全、防范重大气象灾害、促进区域可持续发展具有重要意义。本文回顾和梳理了当前关于高原热源对我国旱区气候异常影响的相关研究,包括高原热源的气候特征、高原热源对我国旱区气候异常的影响以及高原热源前期信号对我国旱区气候的预测作用。已有研究表明,高原热源的时空分布特征具有显著的季节性、区域性以及时间阶段性差异,通过调控高原北侧经圈环流、南亚高压、西风急流、纬向行星波等环流系统可对我国旱区气候异常产生影响;同时,高原积雪、冻土等通过陆面过程改变地表能量平衡和土壤水热传输影响高原热源,可作为前期信号运用于旱区夏季降水预测。最后,在总结已有研究进展和成果的基础上,对今后高原热源对我国旱区气候异常影响的研究方向做了展望,即在全球变暖背景下高原热源的时空变化规律仍存在很大不确定性,高原热源影响我国旱区气候异常的途径目前尚不全面,二者之间的内在影响机制仍有待进一步研究。

青藏高原那曲地区冻融过程的数值模拟研究

利用中国科学院那曲高寒气候环境观测研究站冻融期(2013年3月1日至6月1日)的气象和土壤观测资料,通过陆面模式Co LM对那曲地区土壤冻融过程进行了数值模拟。模拟结果表明,Co LM模式对土壤温度、感热通量和潜热通量的模拟与观测较吻合,但对土壤湿度的模拟偏差较大,而模式冻融参数化方案的不足是造成这一较大偏差的主要原因。根据热力学平衡下土壤水势与温度之间的关系以及Clapp-Hornberger经验公式对冻融参数化方案进行了优化,优化冻融参数化方案后,模式能够更真实地模拟出土壤冻融过程特征,尤其是对土壤湿度偏低的现象改进较大。

基于MIROC6模式探讨1850-2014年全球不同类型人为气溶胶的时空分布及辐射强迫

利用海-气耦合全球气候模式MIROC6探讨1850-2014年人为气溶胶(AA)的时空分布及年际变化趋势,系统研究了近百年来AA辐射强迫对全球地表温度的影响.AA的大量排放导致近百年来全球年平均550 nm处AA光学厚度(A_(550))增加了50%,在欧洲中西部、印度和中国东南部,A_(550)增长趋势分别为0.38、1.13和1.05/10 a.硫酸盐气溶胶和黑碳气溶胶主要分布于印度及中国东南部等地2014年硫酸盐气溶胶柱浓度在印度及中国东南部增长至40.63和36.97 mg/m^(2),相比于1850年分别增长了39.47和32.32 mg/m^(2).AA辐射强迫使全球大部分地区地表辐射冷却.20世纪末至21世纪初,大气层顶处的全球年平均AA辐射强迫为-0.82 W/m^(2);地表AA辐射强迫为-1.07 W/m^(2).AA辐射强迫导致全球地表温度降低0.05~0.12℃,部分抵消了由温室气体引起的增温效应.

那曲地区不同季节陆面过程与大气边界层演变耦合关系的对比分析

陆面过程与大气边界层之间耦合关系是理解青藏高原热力效应的关键环节和难点之一。本文基于那曲高寒气候环境观测研究站2019年5月、7月和10月地面及探空观测数据分析了青藏高原那曲地区地表能量收支及大气温湿垂直廓线的日变化和季节差异,探讨了该地区干湿季大气边界层高度的演变规律。结果表明,在5月观测期间内受日间净辐射强度变化的影响,对流边界层在晴天较高,为2842 m;阴天较低,为1481 m,强对流天气也可能使其在低层转变成稳定边界层。同时,位于近地层大气的感热和潜热交换为大气边界层的维持和发展提供了能量支持,位温和比湿垂直廓线能够正确反映出那曲地区大气边界层高度的季节性差异,对流边界层高度在5月最高、10月次之、7月最低,而稳定边界层在7月最高、5月次之、10月最低。

鄂尔多斯市东胜区农民进城镇就业增加收入的调查

目前，鄂尔多斯市东胜区城市人口有20．4万人，农村人口有3．5万人，与“九五”初期相比，非农人口猛增到78．9％，即使现在仍居住农村的3．5万人中也有2．7万人是季节性进城镇搞创收，占农村人口总数的77％。东胜区农民大批进城镇产生了三个效应。一是农民收入明显增加。

青藏高原近60年来气候变化及其环境影响研究进展

作为全球能量水分循环的关键区域,青藏高原(下称高原)气候变化对高原及周边地区气候与环境变化具有重要影响。本文从高原表面增暖、辐射变化、降水的多尺度变率、表面风速及环境变化方面回顾了高原近60年来气候变化及其环境效应与物理机制的研究进展,并基于再分析和台站观测资料讨论了近10余年来高原表面温度和风速变化的特征及原因。最后,就高原气候变化研究亟待解决的科学问题进行了梳理与展望。研究表明:(1)相较于北半球增暖,高原增暖发生时间早,增温速率大。海拔依赖型增暖和年代际大气增湿导致晴空向下长波辐射的增强是高原表面增暖的主要原因。近10余年来,高原东部地区表面温度主要以年际变化为主。(2)受持续增暖和年际、年代际尺度的海温与大气环流异常影响,高原不同季节和区域的降水呈现出多尺度变化特征。(3)在高原与中高纬度地区增暖的经向差异及大尺度环流异常的影响下,高原表面风速在年代际尺度上变化显著。(4)高原环境变化主要表现为湖泊扩张、多年冻土退化、植被返青期总体提前;受高原降水的年代际变化影响,自20世纪90年代以来,高原西部冰川趋于稳定甚至部分恢复,而东南部地区冰川持续退缩;夏季风系统的季节和季节内变化对高原植被生长和返青期的时空变化有较好的指示意义。(5)不同季节和区域表面温度和风速变化的机理研究和数值模拟需进一步深化;提高气候模式对高原温度和降水的模拟性能仍是重要研究内容;高原高分辨率的区域气候模拟与资料同化的研究亟待加强。

燃料电池轻客动力系统仿真分析

介绍了燃料电池轻客动力系统的结构和工作原理,对燃料电池轻客进行了动力系统的参数确定和选型,最终通过仿真分析验证了选型结果的正确性。

青藏高原季风演变及其气候效应综述

青藏高原季风是在高原热力作用影响下形成的冬夏相反的盛行风系,是青藏高原气候的主宰者,对高原能量与水分循环和转换起着至关重要的作用,并深刻影响着高原及亚洲气候与环境的形成和演变。对高原季风及其气候环境效应的研究不仅是深入理解高原环境和气候变化、水分和能量循环的需要,同时也符合国家生态文明建设与社会经济发展的要求。本文从高原季风的多尺度变率、影响高原季风的动力和热力因子及其气候与环境效应角度回顾评估了高原季风的研究进展,并梳理出未来亟待解决的科学问题。已有的研究表明,高原季风的形成是青藏高原隆升到抬升凝结高度的必然结果,同时也是第四纪开始的重要标志。青藏高原季风多尺度变率受高原局地热力作用以及高原外太平洋海温、北极涛动和中高纬遥相关波列调控。青藏高原气候效应主要体现在对高原及其周边地区气候格局及其变化的影响。最后,讨论和展望了高原季风研究的问题和方向:青藏高原复杂下垫面陆面过程对高原季风的影响研究有待加强,全球变化背景下高原季风对高原增暖的响应及其成因还需要更加深入分析。

大风起兮话防火

进入4月,地处河西走廊中段的古“丝绸之路”重镇——酒泉,肆虐了数日的狂风变本加厉,灾难随之而来。 4月15日凌晨2时5分,酒泉市怀茂乡里西沟村四组居民点发生火灾,烧毁房屋4间,木料4方,造成2户10人受灾。

东亚干旱半干旱区水汽来源研究进展

气候增暖背景下,东亚干旱半干旱区降水发生了显著变化,水汽输送变化对该区域降水异常具有重要作用。回顾和梳理了近年来关于东亚干旱半干旱区的水汽来源的研究,重点关注外部水汽输送来源、季节差异以及局地蒸散发变化,讨论并展望了未来研究方向。现有研究表明,来自孟加拉湾—印度洋、南海、西太平洋和欧亚大陆陆地蒸散发的水汽分别通过南亚季风、南海季风、副热带季风和中纬度西风带传输至东亚干旱半干旱区,夏季以来自南海和西太平洋的水汽占主导,冬季基本取决于西风所携带的水汽含量。1979年以来,东亚干旱半干旱区年降水再循环率均呈现增加趋势,季节尺度夏季的再循环率高于冬季。未来主导东亚干旱半干旱区水汽输送特别是夏季水汽输送进而影响降水的源地以及路径需要进一步验证,量化外部输入水汽和内部蒸散发水汽相对贡献的研究或将成为未来研究热点,全球变暖背景下降水水汽来源变化仍需进行更为深入的研究探讨。