青藏高原水循环中高原低涡及多季风交汇的研究进展

青藏高原以其特殊而强大的动力和热力效应,导致东亚季风、印度季风和高原季风在高原及周边地区交汇。受多季风交汇影响,青藏高原低涡的水循环过程极为复杂,而高原低涡水循环异常往往可造成高原及周边乃至我国中东部地区频发灾害性天气,因此一直是国内外学者关注的热点和难点问题。本文回顾了国内外关于高原低涡活动特征、结构特征、生成发展机制等方面研究进展,从高原低涡水汽输送、低涡降水和云—降水物理过程等角度概括了高原低涡参与水循环过程研究成果,在总结东亚季风、印度季风和高原季风相互作用研究的基础上分析了多季风交汇对高原水循环的影响。对多季风作用下高原低涡影响水循环方面存在的问题进行了讨论,并展望了未来研究方向。

夏季青藏高原那曲地区一次对流降水及云微物理的数值模拟

利用NCEP FNL再分析资料为初始场,通过WRF中尺度数值模式(V4.0版)对2019年夏季青藏高原那曲地区一次对流云降水及云微物理特征进行了数值模拟.结果表明:WRF模式能够较好地再现本次降水的时空特征和云发展过程.固态水凝物分布高度普遍高于液态水凝物,其中冰和雪主要位于中高层,中低层以霰和云水为主,低层多为雨水粒子;降水过程中雪、霰和雨水粒子高值中心出现时段与降水峰值时间较好对应,表明本次降水以冰相过程为主,且雪粒子和霰粒子的贡献最大,其原因为雪粒子通过贝杰龙过程和自身的碰并过程增加,霰粒子则通过与雪粒子碰并和自身凇附作用不断增长,随着上升气流逐渐减弱,大量霰粒子和部分雪粒子落至0℃层左右融化形成降水,加之雨水与云水的碰并作用,进一步促进了降水的形成.此外,暖雨过程对降水的直接贡献较小,但对冰相粒子的形成贡献明显.

青藏高原冬季积雪异常对东、南亚夏季风影响的初步数值模拟研究

利用一个耦合了简化的简单生物圈模式的大气环流谱模式（ＳＳｉＢ－ＧＣＭ），初步探讨了青藏高原冬季积雪异常对东、南亚夏季风环流和降水的影响及其机理。结果表明，高原地区冬季积雪增加将使随后的夏季东、南亚季风明显减弱，主要表现为东、南亚季风区降水减少，索马里急流、印度季风槽和印度西南气流减弱。另外，还提出欧亚大陆雪盖与整个高原雪盖和高原东部雪盖对东、南亚夏季风影响的敏感性问题。与欧亚大陆雪盖相比，高原雪盖是影响东、南亚季风的更敏感区，冬季高原以外雪盖增加，有可能使亚洲季风增强；当高原东部雪盖增加时，高原以东地区及印支半岛降水减少，印度东部。

西北地区绿化对该区及东亚、南亚区域气候影响的数值模拟

西北地区干旱化是我国气候灾害和全球变化的主要问题之一。本文利用ＧＣＭ－ＳＳｉＢ模式，通过一次敏感性试验，发现西北地区绿化后使东亚、南亚年平均地表温度升高，海平面气压下降，我国及中南半岛地区降水增多和印度降水减少。升温及降压中心位于绿化区，降水增加中心在我国长江中、下游及中南半岛。绿化后西北地面热源增强明显，并通过环流影响使东亚、南亚地区冬季风减弱，夏季风增强。西北地表热源增加主要由地表感热增加引起；热带雨林区相反，地表热源变化主要由蒸发潜热变化引起。可见温带干旱、半干旱区植被效应及其物理过程与热带雨林区是不同的。

气候变化对滦河流域水资源影响的水文模式模拟(Ⅱ):模拟结果分析

利用PRMS水文模式系统 ,模拟研究了气候变化对滦河流域丰、枯水年不同季节水资源的影响。结果表明 ,滦河流域蒸发量主要受气温变化的影响 ,受降水量变化的影响相对较小 ;且湿润季节变化绝对值较大 ,干旱季节变化百分率较大。而地表径流量、次地表径流量、地下径流量及河川径流量主要受降水量变化的影响 ,受气温变化的影响相对较小。湿润季节对气候变化的敏感性较高 ,干旱季节敏感性较低。

华北地区夏季水资源特征分析及其对气候变化的响应(Ⅱ):华北地区夏季水量丰、枯与气候变化的关系

利用NCEP/NCAR近 40年的再分析资料 ,简单统计分析了华北地区夏季 (7～ 8月 )气温或(和 )降水变化对该区夏季水资源的影响。结果表明 ,华北地区夏季水量丰、枯与气温、降水有较好的相关关系。文中还建立了气温或 (和 )降水变化对水资源各分量影响的简单统计评估模型。利用这些模型 ,模拟研究了华北地区水资源各分量对不同气候变化情况的响应 。

华北地区夏季水资源特征分析及其对气候变化的响应(Ⅰ):近40年华北地区夏季水资源特征分析

近年来 ,淡水资源匮乏问题已经成为全人类普遍关注的严重问题。华北地区是我国的政治、经济和文化中心 ,该区水资源严重不足 ,缺水问题一直困扰着该区经济的发展和人民生活水平的提高。本文利用NCEP/NCAR的 40a(195 8— 1997年 )再分析资料分析发现 ,近 40a来 ,华北地区年平均水资源略有盈余 ,但水资源年内分布很不均匀 ,一年内仅 6 9月份水资源有盈余 ,其它各月均有不同程度亏损。对华北地区水资源最充足的夏季水资源各分量进行EOF分析 ,结果表明 ,华北地区夏季水资源各分量空间分布的最主要特征都表现为全区一致型 ;最主要的时间变化趋势都表现为自 6 0年代至 80年代中期持续下降 ,80年代中期以后略有回升 ,但回升幅度较小 ,降水仍然低于 40a来的平均水平。对各物理量进行M -K突变检验的结果表明 ,各量在 6 0年代中期前后都发生了一次突变过程 。

我国夏季降水与青藏高原春季NDVI的关系

利用1982年1月—2001年12月NDVI资料、台站降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,通过相关分析和合成分析方法,初步分析了我国夏季降水与青藏高原春季植被的关系及可能机理。结果发现:青藏高原春季NDVI与我国夏季降水相关系数从南到北呈西北—东南向"+-+"带状分布。合成分析也表明:青藏高原春季NDVI大、小值年降水年内分布也存在明显差异。降水的上述差异,可能是由于青藏高原春季NDVI变化导致热源效应改变,引起大气环流变化造成的。对环流分析也发现:大气环流的变化特征与降水变化表现出很好的一致性。

地形对华北地区夏季降水影响的数值模拟研究

行星大气中地形效应的研究一直是人们十分重视的问题。本文利用引进的ＮＣＡＲＲｅｇＣＭ２ 模式就地形对华北地区夏季降水的影响进行了数值模拟研究。结果表明，华北地区西部和北部的山脉地形对华北地区夏季降水有着非常重要的影响，尤其是对一些局地地区，甚至起到了决定性的作用。当降低地形高度时，华北地区夏季降水将明显减少。其物理机制可能主要有两点，一是降低地形高度后，使华北地区迎风坡地形抬升作用减弱，从而减少了山前降水；降低地形也减弱了背风槽或抑制了背风坡气旋的发展，因此也减少了山后降水。二是地形高度降低后，华北地区５００ ｈＰａ 高度场明显减弱，不利于夏季副热带高压的加强北跳，从而使华北地区夏季降水减少。

影响青藏高原植被生理过程与大气CO_2浓度及气候变化的相互作用

利用-陆面过程模式,初步模拟研究了青藏高原夏季风盛行期植被生理过程与大气CO2浓度及气候变化的相互作用。结果表明,气候以及大气CO2浓度变化对青藏高原地区的植被生理过程有较明显的影响,高温、高湿和高CO2浓度将加强高原植被的光合作用和呼吸作用,有利于植被生长。高原植被也可通过生理过程,产生净CO2吸收,降低大气CO2含量,起到调整温室效应的作用,从而影响全球气候变化;当气温升高、大气CO2增加时,这种作用更加有效。青藏高原地区大气CO2浓度加倍,对高原地区气候的直接影响不明显。植被的存在也会影响区域气候变化,并可通过改变高原热源,进而影响高原及其周边地区气候变化。文中还归纳出了植被生理与气候相互作用的简单概念模型。

青藏高原冬季NDVI变化与我国夏季降水的关系

利用1982年1月—2001年12月NDVI资料、台站降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,通过相关分析和合成分析等方法,初步分析了青藏高原冬季植被变化与我国夏季降水的关系.结果发现,高原冬季植被多少与我国夏季降水存在明显的相关关系.高原冬季NDVI大时,我国华南地区、华北地区等夏季降水偏多,而长江流域(主要是中游地区)和西南地区西北部、东北地区西部降水偏少.高原冬季NDVI与我国夏季降水的相关系数从南到北,总体呈西北-东南向"+-+-"带状分布.降水的年内分布也因为不同年份NDVI的多少而存在较明显的差异,后期的大气环流变化能够较好地解释我国夏季降水的这种差异.

华北地区夏季水量丰、枯年大气水分收支对比分析

利用 NCEP/ NCAR的 4 0年再分析资料 ,初步对比分析了华北地区夏季水量丰、枯年大气水分循环的差异 .结果发现 ,干旱年自地表经蒸发过程进入大气的水分少于湿润年 ;华北全区平均夏季干旱年略有水汽亏损 ,湿润年略有盈余 ;干旱年对流层各层由西南气流带来的水汽明显少于湿润年 ,由东边界和北边界流出的水汽也明显少于湿润年 ;干旱年对流层各层大气湿度都小于湿润年 ;水量丰、枯年对流层各层水汽均以辐合为主 ,但干旱年辐合量小于湿润年 .

气候变化对滦河流域水资源影响的水文模式模拟 (Ⅰ)降水径流模式系统(PRMS)介绍及其在滦河流域的移植

简单介绍了引进美国地质勘查中心发展的降水径流模式系统 (PRMS)。认为PRMS模式具有多种模拟功能 ,包含的物理过程也较全面 ,是当前世界上较好的水文学模式。将PRMS模式系统移植到滦河流域 ,并对其模拟能力进行了初步检验。结果表明 ,模式系统在我国滦河流域的移植比较成功 ,而且能够较真实地再现滦河流域河川径流量及水资源其它分量的年际及季节变化 。

陆面植被类型对华北地区夏季降水影响的数值模拟研究

为了检验陆面植被类型变化对华北地区夏季降水的影响，共做了５ 组数值试验。结果表明，在华北地区以草原或沙漠代替落叶林后，华北地区夏季降水略有减少，但降水总量变化不大，这主要是由于降水变化的区域分布不一致所致；在华北西北部以沙漠代替草原后，华北地区平均降水有所增加，这主要是由华北北部地区降水增加引起的。上述三个试验中，华北中部以南地区的降水变化主要由积云对流降水变化引起，以北主要由大尺度降水变化引起。以农田代替落叶林后，华北地区夏季降水略有增加，且主要由大尺度降水变化引起。对试验结果的机制分析表明，华北地区地表植被类型对区域降水的影响主要是通过改变地表粗糙度和地表反照率，从而改变地—气间能量交换，导致局地环流变化来实现的。

青藏高原隆升对西北干旱气候形成影响的模拟(Ⅱ):水汽收支及高原动力、热力作用的影响

青藏高原隆升对西北干旱区形成的研究,对于理解西北干旱气候环境的形成有重要的意义。本文通过数值模拟,初步探讨了高原隆升前和隆升至临界高度时,我国干旱区大气水分循环及青藏高原动力、热力作用与现在的差异。结果表明,青藏高原隆升前和隆升至临界高度时,干旱区边界内获得的净水汽通量均明显比现在偏多;我国干旱区700hPa涡度比现在大;夏季高原地区的上升运动比现在弱,干旱区下沉运动偏弱,这些都更有利于降水的产生。

青藏高原隆升对西北干旱气候形成影响的模拟(I):对大气环流影响

青藏高原隆升对西北干旱区大气环流影响的研究,对于理解西北干旱区的成因有重要的意义。本文通过三个数值试验,初步探讨了高原隆升前和隆升至临界高度时,北半球特别是我国西北地区大气环流场与现在的差异。结果表明,青藏高原隆升对北半球特别是西北地区海平面气压场、500hPa高度场、100hPa高度场有明显的影响;高原隆升前和隆升至临界高度时,北半球绝大部分地区海平面气压场、500hPa高度场、100hPa高度场都比现在偏低。不同季节时,各环流场变化的情况也基本一致。高原隆升至临界高度时已经对北半球特别是西北地区的环流形势产生了较大的影响,这将导致西北地区气候条件发生较明显的变化。

高分辨嵌套区域气候模式对我国中、东部地区夏季气候的数值模拟

利用引进的ＮＣＡＲＲｅｇＣＭ２ 模式在较高分辨率情况下，对我国东部地区夏季（７月） 气候状况进行了数值模拟。结果表明，模式能够较真实地再现我国东部地区夏季气候的基本状况。模拟的海平面气压场、５００ ｈＰａ 高度场、地表温度场以及对流层高、低层风场等的分布形式，都与实测场比较一致。并且较好地模拟出了７ 月中旬副热带高压的北跳。模式模拟的夏季降水场分布形式也与观测结果一致，高、低值中心都对应较好，不足之处是模拟中心值偏强，尤其是黄河上游的高值中心偏高近５ 倍，江南地区的低值中心偏低１ 倍左右，这可能是由侧边界条件引起的。位于模式区域中部的华北地区降水模拟较好，区域平均７ 月份降水为１７３ ．５ ｍｍ ，与观测结果接近。

中国木本植物物候变化特征分析

利用1963—1988年中国木本植物物候观测资料,运用趋势分析的方法研究了26 a来全国21个站的木本植物物候变化特征。结果表明:26 a来,全国各地区木本植物春季物候期和秋季物候期大体上都是推迟的,1976—1988年与1963—1975年相比,绝大多数植物物候期都有明显推迟,部分植物物候期推迟了10 d以上。

青藏高原隆升对西北地区降水量变化的影响

青藏高原的隆升是地质历史上一次重大的地质事件,中国对西北干旱气候与环境的形成和演变有着重要的影响。本文利用CCM3模式模拟了高原隆升前和隆升至临界高度时,西北地区的降水与现在的差别,从而初步探讨了高原隆升对西北干旱区气候变化的影响。结果表明,高原隆升对西北地区降水有明显影响。隆升前,西北地区年降水比现在偏多约150mm;随着高原隆升西北地区年降水逐步减少,到高原隆升至临界高度时,西北地区降水比高原隆升前约减少了77mm,但仍比现在多约73mm。在不同季节,降水的变化是不尽相同。

青藏高原植被变化对区域气候影响研究进展

陆地生态系统与气候变化之间存在这密不可分的相互作用过程。青藏高原地区是全球气候变化的敏感区,全球变暖对高原陆地生态系统演变的影响非常明显,这必将导致高原生态系统变化。生态系统的变化又将会引起局地、区域气候的响应,导致局地、区域、甚至全球的气候变化。因此研究青藏高原地区植被演变及其与气候变化的关系是一个有着重要学术价值和实际意义的课题。本文在对青藏高原植被与气候关系研究回顾的基础上,介绍了近年来关于青藏高原植被变化对区域气候影响取得的新的进展,提出了一些可能的物理过程,同时指出了研究中存在问题及今后的工作重点。