城市化进程对气象探测环境代表性的影响:以寿县国家气候观象台为例

为了探讨城市化进程对寿县国家气候观象台探测环境及气象要素的影响程度,本文利用高分辨陆地卫星影像结合GIS技术揭示了近25年(1987—2012)寿县县城的城市化进程及其对气象观测场周边土地利用/覆盖变化以及热环境的影响过程;以搬迁后新址为参考站,进一步分析了城市扩张对气温和风的影响。结果表明:1城市化进程中的土地利用改变是破坏寿县观象台探测环境代表性主要原因;2城建用地是影响和构成寿县旧址周围缓冲区较高地表温度的热环境分布主体,而植被和水体是较低地表温度的热环境分布主体;3城市化扩张造成旧址年平均气温偏高和年平均风速偏小,由于城市化的影响,寿县新旧站址风向的相符率仅为15%左右,且城市扩张对气象要素的影响呈现明显的日变化和季节变化特征。控制台站周边城建用地的规模和布局是改善台站热环境以及提高台站观测区域代表性的重要举措。

安徽省寿县农田能量平衡评价

为了评估安徽省寿县国家气候观象台新增的近地层通量观测系统业务运行状况,利用2007年9月—2008年8月寿县近地层通量系统观测资料,分析了农田下垫面能量平衡情况。结果表明:全年能量平衡比率平均为0.89,但不同条件下存在差异:白天明显大于夜间,春、夏、秋季明显大于冬季,裸地和麦、稻田明显大于雪地,晴、昙、阴、雨天气情况下差异不大。总体来说,能量不平衡是通量观测中较为普遍的现象,一般认为不平衡程度在10%～30%为合理范围,寿县国家气候观象台全年的能量不平衡程度(11%)恰好属于这个范围,并接近不平衡程度的下限,说明涡度相关法在淮河流域农田生态系统通量观测中可靠性较高。

淮河流域稻麦轮作农田甲烷通量变化特征

利用寿县国家气候观象台开路式甲烷气体分析仪的观测数据,分析了淮河流域稻麦轮作农田不同生育期甲烷通量变化特征及其影响因素。结果表明:淮河流域甲烷通量一年中呈单峰型分布,峰值出现在夏季。甲烷通量日变化呈单峰型分布,峰值出现在午后,白天高于夜间。水稻生育期甲烷通量明显高于小麦生育期;小麦出苗期甲烷通量最小,成熟期最大,达到0.14μg·m^(-2)·s^(-1);水稻拔节期甲烷通量最大,达到3.02μg·m^(-2)·s^(-1)成熟期最小,为0.12μg·m^(-2)·s^(-1)。作物生物量对甲烷通量影响明显,水稻和小麦收割前后24 h甲烷通量降幅达到50%和30%。甲烷通量与降水、相对湿度、水汽压、土壤温度、气温均呈显著的正相关关系。降水量越大,湿度越大,温度越高,甲烷通量就越大。

涡度相关通量修正方法比较

利用安徽省寿县国家气候观象台2008年2月10日至9月20日湍流通量观测资料,分别采用WPL和Liu修正方法对潜热通量和CO2通量进行修正,比较了修正前后对通量的影响以及两种方法间的差异。结果表明：两种修正方法能够有效消除直接计算含有虚假的吸收信息,从而提高通量数据的精度;经过两种方法修正,潜热通量增加约3%-5%,CO2通量减小1%-2%;WPL（Webb-Pearman-Leuning）方法对潜热通量和CO2通量的修正幅度均要大于Liu修正。

基于淮河流域农田生态系统观测资料的通量研究

运用寿县国家气候观象台(代表淮河流域农田生态系统)2007年7月至2008年6月通量观测系统的观测资料,分析研究淮河流域农田生态系统的陆气相互作用,统计梯度和涡度数据缺测率,采用空气动力学(梯度)法和涡度相关法,验证通量观测系统观测数据的可靠性,分析CO2通量、潜热通量、感热通量的季节变化与日变化特征及其与下垫面的关系,计算出地表平均反照率、能量闭合率、动量输送系数等。结果表明:通量观测仪器测得的数据可靠,原始资料具有客观性、可用性;CO2等通量存在明显的季节变化,与下垫面状况有密切的关系,日变化均为单峰型分布,由通量观测系统的观测资料计算得到地表平均反照率为0.18,平均能量闭合率为0.92,平均动量输送系数为0.0092。

对流云合并的国内外研究进展

对流云合并是暴雨、冰雹等灾害性天气过程中常见的一种现象,对流云合并能促进云体的发展,产生更多的降水,并引发强对流天气。本文围绕对流云合并研究现状,从基本概念、观测事实、合并的影响、合并机制等方面,来总结国内外的相关进展,并对合并现象的未来研究和发展方向进行了探讨。时空分辨率更高、探测内容更丰富的新型大气探测资料的应用以及借助数值模式来有效模拟合并的物理过程是对流云合并研究的主要发展方向。

2015年10月29日弱降雨前后的层状云微物理参数反演和分析

利用Ka波段毫米波云雷达和微波辐射计资料对2015年10月29日安徽寿县的一次弱降雨过程的云参数进行了反演,所采用的反演方案是单参数法和双参数法。论文先介绍了单参数和双参数反演方法,然后反演了降雨前后的云微物理参数,对比分析表明:(1)降水发生前云滴数浓度较大,典型值1 000个·cm^(-3)左右,有效半径小于4.5μm;(2)降雨后,云滴数浓度显著减小,典型值在500个·cm^(-3)左右,但有效半径略增大了1~1.5μm;(3)云中含水量的变化不明显,降雨后略增大,增加量在0.1 g·m^(-3)以内;(4)降水发生前,云微物理参数随高度的起伏较大,降水后的廓线比较平缓,显示出降雨后的云层动力特性更稳定。

基于ISCCP DX数据的江淮对流系统特征分析

利用国际卫星云气候计划(International Satellite Cloud Climate Program,简称ISCCP)提供的1998—2007年共10 a的深对流路径跟踪资料,统计分析了影响江淮地区对流系统(Convection system,简称CS)的时空分布及其参数特征。结果表明:影响江淮地区的CS主要集中在春夏两季,大多生成于江淮本地及我国中西部地区,呈现以江淮地区为中心的带状分布特征,越靠近江淮区域CS分布越为密集。依据源地不同,将影响江淮地区的CS分为5类,受气候条件与地形地貌的共同作用,各源地CS参数特征差异显著,总体来说CS的水平尺度越大,其生命史、对流云团(Convective clusters,简称CC)数目及水平云温度梯度也越大。其中江淮中心区域(MID)区域CS水平尺度、生命史和CC数目的平均值均为最小;东南(SE)区域CS生命周期以中长周期为主,水平尺度、最大对流比和云温度梯度的平均值最大。梅雨期内江淮地区对流活动频繁,CS的水平尺度大、生命史长、CC数目多。

大别山区地形降水特征分析

利用2012—2014年地面自动站与中国区域CMORPH(Climate Prediction Center Morphing)多卫星降水数据相融合的逐时降水量数据集,分析大别山区的降水时空分布特征。2012—2014年大别山区年平均降水量978.5mm,降水大值区出现在大别山主峰的东南侧,降水主要集中在5—7月,且呈现明显的地形降水特征。从时间变化情况看,降水量呈现单峰的特征,7月降水量最大。从空间分布情况看,大别山及其东部地区是强降水的频发区,出现暴雨日数最多的区域位于主峰及其东侧。降水中心表现出显著的季节变化特征,冬季降水中心位于大别山区的东南部,进入春季以后降水中心向西北方向移动,北抬至大别山主峰北侧,进入秋季(9月以后)以后降水中心逐渐向南回落。大别山区大气环流的季节性变化及其与地形的相互作用是造成大别山区出现明显地形降水(与降水随海拔先增加后减小)和降水季节性变化的主要原因。