深化教育综合改革,构建大气科学大专业特色

大气科学专业是成都信息工程学院的优势专业,在新一轮高等教育改革背景下必将构建鲜明的专业特色,才能在全国大气科学专业中占有一席之位。文中分析了大气科学专业现状、定位以及传统发展特征,提出了依托传统优势构建"理工管结合"的大气科学大专业"特区"的综合改革思路,最终形成具有鲜明特色的大气科学大专业一体化教育教学人才培养模式。

成都市大气能见度变化特征及影响因子研究

利用MICAPS 2008—2011年地面观测资料,分析了成都市区大气能见度的变化特征。以2009年成都地区一次低能见度天气过程为例,分析大气能见度与各气象要素的变化关系,讨论影响成都市大气能见度变化的主要因素。结果表明:近年来伴随着霾天数的逐年下降,成都市区年平均大气能见度呈上升趋势,夏季平均值最高,春季次之,冬季最低。高湿和低风速是造成成都市低能见度现象的主要气象条件。PM2.5的浓度与成都市大气能见度呈显著负相关,PM2.5浓度的快速增长是造成大气能见度急剧降低的重要原因。有效降低PM2.5浓度,减少大气污染物排放,是改善成都市区大气能见度的有效途径。

大气气溶胶光学厚度信息在林火检测中的应用研究

由于现有MODIS火点检测算法对不同区域和不同季节的适应能力有限,因此需要关注复杂地表条件下对森林火灾伴生烟羽的识别问题,以提高明火点和低温焖烧火点的检测精度。本文基于烟羽扩散对大气气溶胶分布产生的影响,通过提取火灾区域的大气气溶胶光学厚度信息来描述区域内潜在火点的烟羽扩散特征,作为判识火点的辅助手段。利用MODIS资料,借助暗像元法通过6S模式反演了多个火点及周围区域的气溶胶光学厚度(AOD),并对明火点和低温火点在不同扩散范围和不同方位角条件下AOD的累积效应对烟羽的敏感性进行实验。结果表明,利用暗像元法反演出的AOD能明显地表征火灾伴生烟羽的分布特征,指示烟羽扩散方向及大致扩散范围。当以火点为中心,取32位方位角,扩散半径为10 km时,下风向与上风向的AOD累积效应差异最为显著,其累积值之比均>10,对烟羽检测最为敏感。由此建立烟羽识别条件,为判识火点提供辅助依据,有效规避了MODIS火点检测算法对离散火点,特别是低温火点的漏判。

培养更多更好的大气工程化人才

从多年中国遭受气象灾害的事实特点及和其他自然灾害相互叠加影响出发,提出当前诸多自然灾害中气象致灾最为严重。国家对大气科学的迫切需求是要做好气象灾害的监测预报预警和服务工作,此工作实际上就是大气科学工程化。大气科学本质上也是一门应用性极强的学科,它也是从人类社会发展对大气规律了解的需求而形成的。中国气象局在十二五规划中提出的诸多工程建设计划就是为此目的而设计的。完成这些计划对国家减灾防灾起着巨大作用,其重要关键之一是具有一批人才,而人才成长的起点在于学校,因此,学校应培养一批优秀的符合要求的大气工程化人才。

成都市O3浓度的时间变化特征及相关因子分析

为深入认知成都市O_3浓度的时间变化规律及其影响因子,基于2013年1月1日—12月31日市区站点O_3、NO、NO_2、NO_x的逐时监测资料以及成都市气象站的气象数据逐时观测资料,据此对O3的季变化、日变化、"周末效应"、"节假日效应"进行了讨论,并对其浓度影响因子进行分析。结果表明:成都市O_3浓度季变化呈现明显夏高冬低的特征,浓度最大值出现在8月。O_3浓度日变化为单峰型,夏季峰值出现在15:00,冬季峰值出现在16:00。市区存在"周末效应",即周末O_3浓度总体比工作日高;"节假日效应"则表现出复杂多变性,受气象条件以及人为活动等多种随机因素的影响。O_3日平均浓度与NO、NO_2、NO_x、相对湿度呈明显负相关,与温度、风速呈明显正相关。

春季南支槽变化特征及其与降水和大气环流的关系

利用NCEP/NCAR月平均再分析资料,结合国家气象信息中心提供的1961-2007年4月中国596个测站月降水量资料,采用小波分析、相关分析和合成分析等方法,定义了春季南支槽强度指数和东、西位置指数,讨论了近60年两个指数的变化特征及其与中国同期降水和大气环流的关系。结果表明,春季南支槽总体呈强度减弱、位置逐渐西移的趋势。春季南支槽强度指数值越小(大),则南支槽越强(弱);春季南支槽位置指数值越大(小),则南支槽位置越偏东(西),出现长江中游及其以南部分地区降水越多(少),而西南的部分地区降水越少(多)的现象。另外,对两个指数与大气环流的关系分析表明,强度指数和位置指数与环流的关系比较显著,能够合理地给出中国降水差异的原因。

青藏高原大气热源与江淮梅雨异常的关系

利用江淮流域1954—2001年梅雨量资料和同期内美国NCEP/NCAR逐日高度场、风场、比湿场和地面气压场再分析资料,网格距为2.5°×2.5°。采用模糊聚类、EOF分解、合成分析、SVD分解等方法,详细讨论了青藏高原大气热源与江淮梅雨的关系。结果表明:梅雨量区域指数能很好地揭示江淮流域梅雨量的丰枯,高原大气热源大致以90°E为界,可分为高原东部型和西部型;高原大气热源与梅雨量存在显著相关关系,高原大气热源东部型与江淮梅雨量呈显著正相关关系,西部型与梅雨量呈显著负相关关系。说明高原大气热源东部型增强,西部型减弱,江淮梅雨量异常偏多;高原大气热源东部型减弱,西部型增强,江淮梅雨量异常偏少;反之亦然。SVD分解结果与合成分析的结果完全一致。

青藏高原低涡群发性与10～30天大气低频振荡关系的初步研究

通过统计1998年和2003年5-9月500 hPa高原低涡出现的时空位置和频数,确定出1998年和2003年的低涡群发期,着重讨论1998年夏季500 hPa相对涡度场、射出长波辐射（OLR）的10-30天低频振荡特征。结果表明：高原低涡的发生具有群发性特点,低涡群发期的出现具有周期性特征。低涡群发期与10-30天大气低频振荡有密切联系,尤其是10-30天振荡对低涡的群发具有重要影响。绝大多数高原低涡出现在10-30天大气低频振荡的正位相（气旋性）位相期和对流扰动的负位相（对流性）位相期,高原低涡群发期几乎都对应相对涡度10-30天振荡的气旋性位相期。10-30天大尺度正涡度的扰动为高原低涡的发生和维持提供了气旋性旋转的动力条件,促使高原低涡在扰动正位相期频繁发生,大气相对涡度的10-30天振荡对高原低涡的群发性具有重要的调制作用。青藏高原地区对流活动10-30天振荡的对流性位相是以低涡的群发为主要特征,高原低涡在对流位相期反复、连续地发生、发展,促使对流扰动活跃发展。

一次西南涡持续暴雨的GPS大气水汽总量特征

利用成都地区地基GPS遥感的大气水汽总量资料(GPS-PWV)、NCEP再分析资料、自动站降水量资料和探空站比湿资料,对2010年7月15—18日发生在四川盆地东北部的一次持续性暴雨的水汽变化特征进行综合分析,重点探究这次大暴雨的影响系统(西南涡)发生、发展前后GPS-PWV的演变特征及其与降水的关系。结果表明:降水发生时,GPS-PWV通常在短时间内有急剧的上升,并在西南涡形成前达到最大值;西南涡完全形成时,GPS-PWV急升结束;西南涡东移,GPS-PWV继续下降到最低,降水趋于结束。与水汽通量散度相比较,水汽散度垂直通量能更好地描述暴雨过程中的强上升、辐合辐散运动以及水汽输送情况,它与GPS-PWV变化趋势基本一致。因此,GPS-PWV的急升与陡降对大暴雨的形成与减弱有一定指示意义。

青藏高原及其周围地区大气热源对川渝盆地夏季降水的影响

利用NCEP/NCAR再分析资料和中国地面观测站的逐日降水资料,分析了青藏高原及其周围地区大气热源异常变化对川渝盆地夏季西涝东旱及东涝西旱发生的影响。结果表明,青藏高原东部经长江流域到渤海附近地区以及孟加拉湾到中南半岛附近地区大气热源减弱时,引起高纬冷空气和低纬暖湿气流向川渝盆地西部汇合,大量的水汽被输送到川渝盆地西部辐合上升形成降水,而东部地区的环流形势则不利于水汽辐合,最终导致西涝东旱;相反,青藏高原东部经长江流域到渤海附近、中南半岛经中国南海到菲律宾附近地区和中国西北部及蒙古国附近地区的热源加强时,引起高纬冷空气及低纬暖湿气流向川渝盆地东部汇合,大量的水汽被输送到川渝盆地东部辐合上升形成降水,西部地区环流形势也不利于水汽辐合,造成东涝西旱。

成都地区降水时空分布变化

分析成都地区12个气象观测站50年(1960—2009年)逐日降水资料的时空分布变化规律得出:成都地区年降水量、汛期有雨日降雨强度、最大日降水量均呈现出逐渐下降的趋势。降水量主要集中在夏季,盛夏7、8两个月降水量占全年降水总量的47%;降水空间分布的主要类型为东—西走向,即降水量的地区分布趋势是西部多于东部;对降水量的M-K突变检验表明,大部分地方存在年降水总量的突变。

对流层中层大气能量转换特征与暴雨激发和维持的关系

利用NCEP/NCAR再分析资料和中国2 513个测站逐日降水资料,分析了2008年9月22—27日四川盆地持续性暴雨过程中对流层中层大气风场动能和势能的相互转换和分布特征。结果表明,在暴雨迅速发展阶段,受环流形势和地形等条件的影响,动能能量转换成驻波形式的波动势能;在强降水维持并减弱阶段,动能和势能之间的转换趋于平缓。在整个暴雨过程中,强降水区与500hPa风场能量大值区分布基本一致。此外,台风"黑格比"也为此次暴雨过程提供了必要的水汽。

西藏地区雷暴与大气热源关系研究

利用1979～2008年NCEP/NCAR全球再分析月平均资料和雷暴记录资料,运用相关分析和合成分析等方法分别对西藏地区大气热源和雷暴日数的关系以及热源强弱不同时期雷暴日数变化特征进行了分析。结果表明,大气热源与雷暴日数存在着明显的正相关关系,月相关系数高达0.86。在雷暴高发区的那曲东部、拉萨、日喀则中部、山南地区东北部和林芝地区西北部,相关系数均超过了0.4。进一步分析表明,当大气热源强值年时,整个日喀则地区、拉萨地区、山南地区、那曲中西部和东部地区以及昌都地区中西部,雷暴日数是偏多的。当大气热源偏弱时,雷暴日数在日喀则中部地区减少最为明显,其次在日喀则南木林县东北部和林芝西北部地区。

长江中下游梅雨与北太平洋大气热源诊断分析

利用长江中下游1954—2001年梅雨量资料和NCEP/NCAR 1954—2001年逐日高度场、风场、比湿场和地面气压场资料,采用EOF分解、合成分析、SVD分解等方法,详细讨论了北太平洋大气热源与长江中下游梅雨的关系。结果表明:西北太平洋大气热源与长江中下游梅雨量存在显著负相关,东太平洋大气热源与长江中下游梅雨量存在显著正相关,通过信度为95%的Monte-Carlo检验,具体表现为当菲律宾群岛附近洋面、西太平洋暖池区及西北太平洋西风飘流区大气热源异常增加(减少)时,赤道中东太平洋大气热源异常偏低(偏高),会造成长江中下游梅雨异常偏少(偏多),反之亦然,合成分析、点相关分析和SVD的分析结果完全一致。

成都、重庆城市热岛效应特征对比

随着我国内陆地区城市化进程的加快,部分城市热岛效应的强度及范围都显著增强。应用MODIS地表温度数据从时空两个角度对成都、重庆两市的城市热岛效应现状及其演变进行对比分析。研究结果表明:1成都和重庆市的城市热岛效应明显,成都和重庆市热岛强度分别可达到4.32℃和3.11℃。空间上,成都市的城市热岛效应呈现环状分布特征;而重庆市呈现西北高东南低的分布特征;24个季节中,春季成都、重庆的热岛强度分别为4.32℃和3.11℃,远高于其他3季的热岛强度;而春、秋、冬季成都的热岛强度都强于重庆;3年际变化来看,成都、重庆两地城市热岛效应范围在10年间呈现扩大趋势。其中成都弱热岛和中等热岛的范围有所减小,强热岛和极强热岛分布范围则有明显扩大;相反,重庆弱热岛和中等热岛的范围扩大,强热岛和极强热岛分布范围则明显减小。

夏季热带印度洋大气热源主模态与中国东部降水的关系

利用1979—2008年NCEP/NCAR再分析资料和中国区域160站降水资料,分析了热带印度洋及南亚地区夏季大气热源的气候特征,探讨了热带印度洋夏季大气热源主模态与中国东部降水的关系。结果表明:与春、秋、冬季相比,夏季大气热源强度强、范围广,热源最强中心在孟加拉湾北部大陆边缘;当孟加拉湾、苏门答腊岛西部海域、阿拉伯海的中东部以及恒河平原等地的夏季大气热源增加(减少),而赤道印度洋的中西部地区、阿拉伯海北部边缘等地的夏季热源减少(增加)时,有利于长江中下游地区、华北北部、东北以及西南大部分地区夏季降水的增加(减少),不利于华北南部以及江南地区尤其华南地区的夏季降水的增加(减少);热带印度洋夏季大气热源的主模态主要通过影响对流层高、低层的环流来影响中国东部降水。值得注意的是,与热带印度洋夏季大气热源的主模态时间系数的年际变化相比,其年代际变化对中国东部降水影响更显著。

高原涡、西南涡研究的新进展及有关科学问题

简要回顾了青藏高原天气研究的历史,重点综述了进入21世纪的近10 a来青藏高原天气研究领域中有关高原低涡、西南低涡的若干重要进展,总结了相关研究取得的主要成果,在此基础上归纳出了当前高原天气研究存在的主要问题和需要加强的研究方向,以期更好地梳理青藏高原天气影响的科学问题,推动青藏高原大气科学试验及研究的有序开展。

运用GAMIT10.34解算成都地区的GPS可降水量

基于麻省理工学院(MIT)2008年发布的GAMIT最新版(v10.34),就其在Linux操作系统上的安装方法以及解算天顶总延迟(ZTD)和反演PWV的流程进行探讨,并以成都地区地基GPS观测网的运用为例,总结GAMIT软件的使用经验及注意事项。

成都城市区域小气候时空变化特征分析

利用成都市12个自动站的气象资料,分析了成都市区域小气候及其变化特征。研究表明,成都城市热岛现象并非出现在城市中心区,而是北部和东部工业区,其平均气温相对较高,降水量偏多;南部文化区平均气温最低,风速最大;西部旅游居家区气温年变化最小,且有冬暖夏凉的特征,降水量偏少;城市中心区风速最小。

成都市1980～2010年能见度的变化趋势分析

针对近年来大气能见度严重恶化的问题,利用成都市气象局提供的1980～2010年13个站点的观测资料,分别采用累积百分率法、Ridit分析法和“非常好”能见度出现的频率法对该地区具有代表性的5个县（金堂、大邑、新津、彭州和温江）的能见度的变化趋势进行了详细分析.结果表明,三种研究方法的分析结果较为一致.从年代际对比的角度而言,金堂、大邑、新津20世纪80年代和90年代能见度高,21世纪初能见度低,彭州反之;温江20世纪80年代变化不显著,90年代略高于总体平均能见度,21世纪又降低.从年变化趋势的角度而言,除彭州外,金堂、大邑和新津的能见度均呈下降趋势,且季节差异也在逐渐缩小.从季节变化特征的角度而言,5个站点的能见度均表现出夏季最高,春季和秋季次之,冬季最低.夏季“非常好”能见度出现的频率表明,相比彭州而言,其它4个站点的能见度较差,受污染情况较严重.