大规模灌溉对海河流域气候影响模拟研究

为保障粮食安全,海河流域常年灌溉水量200亿m3以上,而大规模灌溉对区域气候产生显著影响,为揭示大规模灌溉的气候效应,该研究构建海河流域区域气候模式WRF(weather research and forecasting model),在WRF陆面模块中,开发灌溉精细化模拟的新方案,设计关闭灌溉的控制试验与开启灌溉的敏感性试验,模拟分析大规模灌溉对海河流域气候的影响。结果表明,灌溉使得海河流域潜热通量增加,显热通量减少,4—6月变幅最大。灌溉导致流域3—11月气温降低,其中4—6月降温最大,且空间上总体表现为灌溉量越多的地区降温越大,4—6月平原区降温0.64℃,子牙河平原与大清河淀西平原交界地带降温超过1.0℃。灌溉主要影响对流性降水,导致海河流域年降水增加6.07 mm,集中在4—6月,空间上主要在大清河流域与子牙河流域,其中大清河山区4—6月降水增加15~30 mm。灌溉改变近地表气象要素,使得流域参考作物蒸散发量减少,单位面积作物需水量降低。因此,大规模灌溉的气候效应在供需两侧支撑保障流域水安全,在一定程度上缓解流域水资源供需矛盾。研究可为水资源优化配置与水资源安全保障布局等提供基础支撑。

近50年石家庄地-气温差变化特征

利用石家庄17个国家气象站1972—2021年逐日地面气温、0 cm地温资料,分析了石家庄地-气温差的变化特征,结果表明:(1)石家庄地-气温差从1月开始逐渐增加,5月达到最大值5.0℃,然后开始减小,12月达到最小值-0.8℃;地-气温差在11月到次年1月为负值;春、夏、秋季均为正值,夏季最大,春季大于秋季,冬季以负值为主;(2)石家庄多年平均地-气温差在1.6~2.6℃之间,平均为2.1℃;整体上东部大于西部。(3)近50年石家庄年平均地-气温差呈显著的减小趋势,变化速率为-0.14℃/10a;夏、秋、冬三季的减小趋势均非常显著,夏季的减小趋势最强;石家庄市区和近郊站点年和四季地-气温差的减少趋势更显著。本文结论对科学认识石家庄城市生态环境的变化具有参考意义。

深圳X波段双偏振相控阵雷达降水估测算法效果评估

为验证X波段双偏振相控阵雷达的降水估测能力,利用2020年深圳市X波段双偏振相控阵雷达探测资料和广州市S波段双偏振雷达探测资料,建立基于双偏振雷达参量强弱(即ZH、ZDR和KDP)的本地化混合降水反演方法,对不同降水使用最优的雷达参量进行定量降水估测,统计广东龙门县2016年雨滴谱观测资料,得到降水估测公式中的系数,分析不同时间、空间和降水强度下降水个例,利用本地化降水反演方法产生的定量降水估计结果与雨量计观测资料对比。结果表明,高时空分辨率的X波段相控阵雷达可以提高降水估测精度。X波段相控阵雷达在高时间分辨率下,其估测降水强度变化趋势和自动站观测的降水强度变化趋势一致,并且对降水强度小于40 mm/h的降水估测较为准确。在最大观测范围内,X波段相控阵雷达能观测到低层的气象信息,其降水估测的评估结果优于S波段雷达。X波段相控阵雷达对暴雨以下的降水估测更加准确,对暴雨以上的降水估测结果误差较大,可信度不高。

金沙江干热河谷典型水电开发对局地气候的影响

[目的]探究水电开发对局地气候的影响,是预防和减轻水电开发可能带来的负面效应,实现能源的可持续发展与环境保护的重要保障。[方法]选取金沙江中游的龙开口、观音岩及下游的溪洛渡、向家坝4个典型水电站,运用气候倾向率、M-K趋势检验和小波分析等方法,定量分析了中下游水电局地气温、降水在蓄水前后的月、季、年变化及在水电开发中的突变情况和周期性特征。[结果](1)蓄水后,水电站对河谷内最高温起抑制作用,最低温起抬升作用;夏季和秋季,下游水电站发挥了降温作用,月平均气温2,6,7,9,10,11月下降显著,而中游水电站调温作用不明显,仅7月平均气温略有下降。(2)蓄水后,各季节降水量均有增加,在4,8,9月增加显著,增幅为0.71~27.95 mm。(3)气温、降水与水电开发相关,中下游水电站的气温、降水在开发中和蓄水后发生不同时间的突变。(4)气温和降水在小波变化周期上呈现相似的特征,蓄水后,局地降水呈现出更显著的周期性,并且具有一定稳定性。[结论]不同时间尺度上,水电开发在不同河段上影响局地气温和降水的程度不同,受到地理位置、周边环境及蓄水时长的多重因素制约。

1970—2020年秦岭南北夏季昼晴夜雨强度变化趋势及其影响因素

[目的]在陕西3大地理单元中,秦巴山区土壤侵蚀强度仅次于黄土高原。明晰秦岭南北夏季昼晴夜雨强度与气候变暖的响应关系,对区域土壤侵蚀防治具有重要的意义。[方法]基于1970—2020年逐日降水数据,辅以BG分割法、经验正交函数和Lasso回归等方法,对秦岭南北地区夏季昼晴夜雨强度时空变化特征及其影响因素进行分析。[结果]1970—2020年,秦岭南北夏季昼晴夜雨强度呈现显著增加趋势。空间上,秦岭南北夏季昼晴夜雨强度主导模态为全区一致增强。其中,1000 m以下的谷地和平原区,是夏季昼晴夜雨强度变化的敏感区。在影响因素上,秦岭南坡、汉江谷地夏季昼晴夜雨强度变化与气象因子相关性高于关中平原。其中,秦岭南坡夏季昼晴夜雨强度主导气象因子为日照时间,而汉江谷地则受日照时间和平均风速的共同影响。[结论]2003年后秦岭南北夏季昼晴夜雨强度存在突变增强。以白天高温、夜间强降水为侵蚀形态的降水类型,将成为秦岭南北水土保持防治的重点。

宁南山区胡麻发育期对气候变化的响应

为揭示宁南山区胡麻发育期对气候变化的响应规律,利用1990—2020年固原农业气象观测站的胡麻观测报表,结合同期的地面气象观测记录,应用回归分析等方法研究胡麻发育期的气候变化特征。结果表明:宁南山区胡麻全生育期持续时间平均为117 d,最长为131 d,最短为105 d;出苗期表现为缩短的趋势,线性倾向率为-1.9 d/10 a;营养生长期表现为延长的趋势,线性倾向率为3.2 d/10 a;生殖生长期变化趋势不明显;胡麻出苗期、营养生长期、生殖生长期的持续时间与其生育期内的平均气温均成负相关。

石家庄城市热岛效应:从冠层、表层到土壤深层

利用石家庄城市气象站和附近2个乡村站2009~2012年的逐日地面气温、0~320 cm土壤温度资料,对比分析了石家庄站从冠层、表层到土壤深层的城市热岛(Urban Heat Island,UHI)效应及其差异,结果表明:1)2009~2012年年平均气温UHI强度为0.9℃,0~320 cm土壤温度UHI强度在-0.5~0.2℃之间,气温UHI强度明显强于土壤温度UHI。表层(0 cm)和浅层(5~40 cm)土壤温度基本表现为“热岛效应”,但深层(80~320 cm)土壤温度表现为“冷岛效应”,40~80 cm是二者的转换层位;深层土壤温度可能受局地气候影响呈现出局地性特点。2)春季、夏季、秋季、冬季气温UHI强度分别为1.1℃、0.6℃、0.7℃和1.3℃,夏季最弱,冬季最强。春季和夏季表层和40 cm以上土壤温度表现为热岛,80 cm以下表现为冷岛;秋季不同深度土壤温度均表现为冷岛,320 cm深度冷岛强度最强;冬季表层和80 cm以上土壤温度主要表现为热岛,320 cm深度表现为冷岛;土壤表层热岛强度季节性变化,与气温的基本一致,其物理机制相似。3)各月气温UHI强度在0.5~1.6℃之间,1月最强,7月和10月最弱。表层和40 cm以上土壤温度一般在1~7月和12月表现为热岛,UHI强度多为6月最强,8~11月表现为冷岛;80 cm以下土壤温度多数月份表现为冷岛。4)年和四季平均气温UHI强度具有明显的日变化特征,年和四季表层土壤温度UHI强度也有较为明显的日变化特征,但随土壤深度加大,土壤温度UHI强度的日变化逐渐减弱,并最终转化为冷岛效应。

2022年夏秋季鄱阳湖流域气象要素异常特征及干旱演变

2022年夏秋季鄱阳湖流域发生了历史罕见的气象干旱事件,科学分析此次干旱过程气象要素特征和干旱发展演变对开展干旱预报预警以及防旱抗旱具有重要意义。利用鄱阳湖流域内87个国家站1961—2022年的逐日降水量、气温和蒸发资料,应用本地化的综合气象干旱指数,分析此次干旱过程的主要气象要素异常特征和气象干旱发展演变。结果表明:2022年夏秋季,鄱阳湖流域及其五大支流平均降水量为1961年以来同期最少;平均气温和高温日数为同期新高或次高,多站极端最高气温创新高;各流域蒸发量远远大于降水量,且秋季降水蒸发差大于夏季;流域各地出现了夏秋连旱,且秋旱重于伏旱,其中9—10月全流域出现重旱或特旱。

2022年呼伦贝尔市季节气候变化及对农牧林业影响的研究

为深入了解全球气候变化背景下的呼伦贝尔地区季节气候变化情况,为当地农牧林业产业调整、生态环境保护提供科学依据,文章利用2022年呼伦贝尔市16个气象站观测资料,采用3—5月为春季、6—8月为夏季、9—11月为秋季、12月至次年2月为冬季的四季划分方法,分析了呼伦贝尔市2022年季节气候变化特征及对农牧林业的影响。研究表明:呼伦贝尔市春季平均气温总体持平,降水偏少,光照不足。夏季降水量偏少、气温大部偏低或持平、日照时数偏多。牧区植被偏好;农作区作物营养生长期呼伦贝尔市大部地区墒情持续偏好,水热匹配较理想,气候条件适宜,各类作物长势较2021年偏好。秋季平均气温偏高,降水偏少,比2021年偏少63.6%,光照略多。大风日数牧区大部偏多。冬季降水量大部分地区偏少、气温偏低、日照时数偏多。冬季光照条件较好,气温略低;林区入冬以来降水量分布不均,林区北部降雪偏多,积雪深度较常年偏大。

贵州区域低温阴雨气候特征分析

基于贵州省1971—2020年气象观测资料中最高气温、最低气温、降水量、相对湿度及日照时数等要素,根据低温阴雨判别标准,对近50 a发生在贵州省的区域低温阴雨天气过程进行统计,利用EOF、小波分析等方法,研究其时空演变特征及成因。结果表明:近50 a,区域低温阴雨天气过程主要发生在贵州西北部,频数由西向东递减,同时自中部一线向南北两侧递减,平均影响范围占全省面积的53.8%;该天气过程具有明显的3 a、4 a和10 a周期变化特征,年平均发生次数为5次,平均持续时间为7 d,最长持续时间为51 d,持续10 d以下的区域低温阴雨过程多发,占比72.6%,区域低温阴雨过程开始日期和结束日期的年代际变化均不显著;区域低温阴雨过程发生异常年与北半球500 hPa高度场、风场关系显著,其中南起地中海北至波罗的海、东起爱尔兰岛西至黑海的西欧、俄罗斯大部、五大湖向中大西洋海岭延伸的北半球广大地区位势高度异常偏高(低),对应同期贵州区域低温阴雨日数显著偏多(少)。

1981-2020年安顺市大雾天气的气候特征分析

利用1981—2020年安顺市6个国家气象站的逐日能见度资料和同期地面逐小时降水资料,运用统计分析、Morlet小波分析、Mann-Kendall统计检验以及Pettitt突变检验等方法,对安顺市大雾天气的气候特征进行分析。结果表明:1981—2020年安顺市共出现大雾1111 d,年平均大雾日数为27.8 d;大雾日数的季节变化呈冬季>春季=秋季>夏季,其中冬季大雾出现的频率占全年的44%;大雾主要出现在1月,其出现的频率占全年的18%,其次是2月和12月。近40 a安顺市出现大雾最多的站点是西秀区,其次是关岭县;夏季大雾的高发区是紫云县,西秀区是大雾的低发区,春、秋、冬3季,大雾的高发区是关岭县和西秀区。安顺市大雾日数存在明显的准5 a、准12 a和准20 a的周期振荡,其中准20 a为第1主周期,具有明显的稳定性和全域性。1981—1996年期间安顺市的大雾日数总体呈减少趋势,且1986—1990年期间减少趋势显著;1996年以后安顺市大雾日数总体呈增加趋势,且2004年以后增加趋势显著;安顺市大雾日数在2003年发生突变,且突变特征显著,突变后的大雾日数较突变前增加了157%。

泾源负氧离子浓度特征及与气象因子关系分析

一个地区良好的气候状况和空气质量状况是影响游客选择出游目的地的重要因素。文章从大气负氧离子浓度状况出发,分析了泾源县城和六盘山区大气负氧离子浓度分布特征及其与气象因子的关系。结果表明:泾源县城月平均负氧离子浓度在1184个/cm^(3)~2301个/cm^(3)之间,年平均负氧离子浓度为1784个/cm^(3),六盘山区月平均负氧离子浓度在1575个/cm^(3)~2816个/cm^(3)之间,年平均负氧离子浓度为2221个/cm^(3);泾源县城和六盘山区负氧离子浓度呈现明显的季节变化,最高为夏季,春、秋次之,冬季最低;泾源县大气负氧离子浓度从4月开始明显增加,至7月达到最大值,后又逐渐减小;泾源县城和六盘山区9:00—17:00平均负氧离子浓度分别为1890个/cm^(3)和2573个/cm^(3),是一天中最适合有氧出游的时间;大气负氧离子浓度与气象因子的相关性因地域不同而有差异,泾源县城负氧离子浓度与气温、相对湿度和日照时数呈显著的正相关关系,六盘山区负氧离子浓度与气温、相对湿度呈正相关关系。

1971—2020年金华地区极端降水变化特征

利用浙江省7个国家气象站逐日降水数据和8个极端降水气候指数,应用线性拟合、Mann-Kendall检验、小波分析和反距离权重插值等方法,分析1971—2020年金华地区极端降水指数时空分布特征。结果表明:金华地区除了持续干期(CDD)呈下降趋势外,年降水量(PRCPTOT)、平均日降水强度(ISDII)、强降水量(R95p)、极强降水量(R99p)、最大1 d降水量(Rx1day)、暴雨日数(R50)和持续湿期(CWD)均呈逐渐增大趋势。金华地区极端降水指数具有一定的周期性和突变特征,PRCPTOT、ISDII、R50、Rx1day、R95p和R99p第一主周期为23—25 a;CDD和CWD周期较短,第一主周期分别为2 a和4 a。PRCPTOT、ISDII、R95p和R50突变主要出现在21世纪初,Rx1day和R99p主要出现在20世纪80年代和21世纪初,均是由相对偏少期突变为相对偏多期。ISDII和CDD空间分布表现为东北部大于西南部外,除此之外的6个指数总体表现为西部大于东部。

广州“5·22”致灾特大暴雨的多源资料分析——从天气尺度背景到γ-中尺度涡旋

为提高对季风海岸极端降水成因机制的认识,利用分钟-公里级分辨率资料,采用双偏振雷达定量降水估计和定量识别中涡旋(MV)的方法,分析2020年5月21日夜间至22日清晨珠三角地区致灾特大暴雨的多尺度特征与机制。结果表明:该事件8 h累积降水最大397 mm,48站次录得>75 mm/h极端小时降雨(EXHP);在天气尺度低空切变线及其南侧强劲的暖湿西南气流影响下,强降水对流的入流空气的CAPE约3000 J/kg,CIN不超过10 J/kg,LCL约300 m,可降水量超过70 mm;降水产生的弱偏北气流和来自热带洋面的偏南气流对峙,形成准静止的中尺度锋区,其抬升作用使对流得以维持;6个低层MV与EXHP伴随,MV强度弱,主要出现在地面中尺度切变线附近,弱冷池的南缘、近地面辐合中心,大多数时刻MV跟逐6 min累积雨量的大值没有空间相关。

苍溪县近10年暴雨特征分析

利用苍溪县国家自动气象站和区域自动站2011—2020年降水量记录中暴雨量级以上降水资料,分析苍溪县暴雨时空分布、强度特征以及暴雨发生的主要天气系统。结果表明:苍溪县暴雨的发生具有显著的季节性特点,夏秋两季是暴雨的多发期,占85%;暴雨空间分布特征明显,暴雨次数呈现东多西少、北多南少的特点;触发苍溪县暴雨的典型环流形势为高原低涡型、高原南风型、青藏高压型和高原切变型。

北京气传花粉浓度变化特征及其与气象条件的关系

利用2012—2020年北京地区每年3月1日至9月30日12个站点的逐日花粉浓度观测资料,分析了花粉浓度的变化特点及其时空分布特征。结果表明:北京地区花粉浓度在春季花粉期(3—5月)和夏秋季花粉期(8—9月)会出现两次峰值。全市平均的春季花粉期花粉浓度峰值是夏秋季的3.3倍;75%站点的花粉浓度在研究期间呈现增加趋势。花粉间歇期(6—7月)花粉浓度较低,花粉浓度的增加趋势也较小。春季花粉期和夏秋季花粉期花粉浓度较高,花粉的增加趋势也更为明显;研究期间日平均气温、日平均相对湿度以及日总降水量与花粉浓度呈负相关关系,日平均风速和日平均气压与花粉浓度呈正相关关系,且该结论在12个区域内表现一致。但将春季花粉期、夏秋季花粉期、受天气影响的典型花粉浓度变化过程中的花粉浓度与气象因素的相关关系分别进行分析,则只有风速、湿度、降水量与花粉浓度呈稳定一致的相关关系,气温、气压与花粉浓度在不同时期内的相关关系较为复杂,甚至会完全相反。

干旱指标研究的进展与展望

对气象干旱指标、农业干旱指标、水文干旱指标和社会经济干旱指标4个方面的研究成果进行了较为全面的对比分析,并提出了干旱指标研究中仍存在的主要问题以及今后研究的重点与展望。干旱气候的影响具有持续时间长、范围广、灾害程度重的特点,而干旱指标是衡量干旱气候的标准。分析指出,按照大气、土壤、水文和作物干旱的相互关系及其因果关系,应该首先考虑大气干旱,而考虑大气干旱时,最好利用降水百分数或距平百分率,这样便于统一比较各个地区的干旱程度。其次,再根据不同的领域和对象,考虑土壤、农作物、牧业和水文干旱等。在研制干旱指标时,要注意要素的可收集性及其适时性,考虑主要要素和监测业务的可行性,干旱指标要简单、明了,可计算性强,以便于业务使用和推广。

近40年西南地区的气候变化事实

利用西南地区(云南、贵州、重庆、四川、西藏)1961—2000年139个气象观测站常规地面观测资料年平均值,对西南地区近40年来气候的年际和年代际变化特征进行了分析。揭示了青藏高原、川西高原、云贵高原在20世纪后40年气温上升、降水增加、湿度增大趋势显著,而在四川盆地东北部和西南部的气温则存在明显的下降趋势,表明西南地区气候变化与全球变暖存在非同步性。通过对各气候要素年际和年代际变化序列的分离,得出了西南地区不同气候要素基本都存在明显的年际和年代际变化振荡周期,对这些气候要素存在的突变现象进行了检验,发现气温首先在青藏高原地区开始突变,然后是云贵高原区,最后是四川盆地、贵州东部丘陵区。其他气候要素的突变时间多数也是先从青藏高原开始。由此可见,西南地区气候要素在高海拔地区比低海拔地区突变时间为早,全球气温突变要比西南地区的气温突变要早。

中国气候区划新方案

根据全国609个气象站1971-2000年的日气象观测资料,遵循地带性与非地带性相结合、发生同一性与区域气候特征相对一致性相结合、综合性和主导因素相结合、自下而上和自上而下相结合、空间分布连续性与取大去小等5个基本原则,在充分吸纳已有气候区划基本理论与区划方法的基础上,参照中国科学院《中国自然地理》编辑委员会制定的气候区划三级指标体系,对我国气候进行重新区划;结果将我国划分为12个温度带、24个干湿区、56个气候区。与先前区划方案相比发现:20世纪70年代以来,中国气候带、区的总体格局并未发生明显变化,但一些重要的气候分界线却出现了一定程度的移动。其中亚热带北界与暖温带北界均出现了北移,北方地区的半湿润与半干旱分界线也出现了不同程度的东移与南扩,同时中温带、暖温带、北亚热带和中亚热带的三级气候区也出现了一定程度的变动;这种变化可能主要是因为20世纪80年代以后我国大多数地区出现不同程度的增暖及北方一些区域出现干旱化而引起的;且与本区划所采用的资料站点和部分区划原则有一定更新有关。

初、边值条件对区域气候模拟的影响

利用区域气候模式（RegCM2）对1998年夏季风气候进行了模拟,并就初、边值条件对模拟结果的影响情况进行了讨论,结果表明:该模式可以较好地模拟出月际尺度的气候变化,但对降水异常的模拟还需作进一步完善。通过在几个季节采用不同初始场进行的数值模拟发现,从春季开始的积分其结果对初始场的敏感性较高,初始场的差别会对后期模拟产生明显影响。相对来说,从冬季开始的积分,其对初始场的依赖性较小,初始场的差别会在积分过程中逐渐减小,因而在利用RegCM2进行区域气候模拟时宜从冬季开始。另外,通过对采用不同侧边界嵌套方案的模拟效果进行简单讨论,发现当采用较少的缓冲区（5圈）时,海绵边界对温度、比湿及位势高度的模拟要比指数松弛及流入流出边界好,降水的模拟也要比其他方案好一些,但对风场的模拟则不如指数松弛方案。