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期刊信息/Journal information
大气科学
中国科学院大气物理研究所
大气科学

中国科学院大气物理研究所

黄荣辉

双月刊

1006-9895

dqkx@mail.iap.ac.cn;dqkx@post.iap.ac.cn

010-82995051，82995052

100029

北京德胜门外祁家豁子（北京9804信箱）

大气科学/Journal Chinese Journal of Atmospheric SciencesCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊创刊于1976年，科学出版社出版，主编为黄荣辉院士。《大气科学》报道大气科学研究领域的创新性研究成果，包括学术论文、研究简报、专题评述、会议报道、书刊评介等。具体报道范围涉及全球变化、气候变化模拟与预测、大气环流和大气动力学、中小尺度气象学、大气物理、大气遥感和人工影响天气、大气环境和大气化学以及高新技术在大气科学领域的应用等。
正式出版
收录年代

    1979～2017年冬季新疆北部各区域型暴雪日水汽输送特征分析

    李亚云杨莲梅成巍邓志武...
    405-416页
    查看更多>>摘要：北疆地处内陆干旱半干旱区,降水的多少对其影响十分巨大.尤其在全球变暖背景下,北疆地区的降水异常增多.本研究利用1979～2017年北疆40个站点冬季降水资料、ECMWF ERA-Interim和NCEP/NCAR再分析资料,基于HYSPLITv4.9模式讨论北疆4个区域型暴雪日的水汽输送特征及可能影响机制.研究发现:(1)各区域型水汽以西边界输入为主,但西天山型有少量水汽从北边界输入,天山型有部分水汽从南边界高层输入;(2)北部型、西部型和西天山型的水汽通道均位于中纬西风带,但具体位置有所差异.北部型以地中海和黑海水汽输送为主,贡献率为58.8％;西部型以里海西南侧水汽输送为主,贡献率为70.8％;西天山型以黑海和里海东南侧水汽输送为主,总贡献率为72.9％;天山型的水汽源地主要位于印度、伊朗附近,贡献率为64.2％;(3)各区域型位势高度的距平南北均呈现"正—负"分布,西东均呈现"负—正—负"分布,但中心强度、位置及范围有所不同,这种差异导致影响区域的不同.

    暴雪日水汽输送北疆拉格朗日轨迹环流特征

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    西南地区一次典型冰冻雨雪复合极端灾害天气事件的环流特征及降水相态差异分析

    陈媛周玉淑杨帅冉令坤...
    417-430页
    查看更多>>摘要：在全球变暖气候背景下,复合型极端灾害天气事件频发.2008年以来我国南方冬季频发的雨雪冰冻,就是一种典型的复合型致灾极端天气事件.因此,本研究分析了西南地区一次典型大雪冻雨复合天气事件的大雪与冻雨期环流特征及降水相态差异,揭示了二者的关联特征.冻雨发生在贵州境内的云贵准静止锋锋面强斜压环境中,降雪主要发生在四川北部,位于静止锋以北的冷区.降雪区和冻雨区的垂直环流存在显著差异:降雪区以上升运动为主,温度基本随高度递减;冻雨区大气中低层存在逆温层,导致温度层结出现冷—暖—冷的分布,垂直运动呈两层环流模态,低层的上升运动受到中层下沉运动抑制,强上升运动不易发展.借助可综合表征环流特征和水汽相变的广义湿位涡理论,分别诊断大雪和冻雨发生发展时期的广义湿位涡分布特点,发现其斜压项的异常能更好体现准静止锋附近的大气斜压性,也可指示出大雪冻雨降水的落区及变化,可作为大雪冻雨区的动力识别特征量之一.通过气压扰动方程的计算分析,表明向下的扰动气压梯度力与浮力的平衡差异,是降雪与冻雨垂直环流特征差异的主要原因.本研究从环流特征入手开展雨雪冰冻复合极端灾害天气分析,可为复合降水相态预报和发电企业电力运行保障提供参考.

    西南地区大雪冻雨广义湿位涡环流差异降水相态

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    基于飞机观测的华北降水云系上升气流区微结构研究

    王心怡牛生杰吕晶晶王元...
    431-444页
    查看更多>>摘要：上升气流是成云致雨的基本条件之一.本文利用河北省2017年5月一次层积混合云的机载云物理探测系统测量资料,研究了云中上升气流速度分布,云微结构特征以及二者的相关性.结果表明:云中上升气流速度随高度呈抛物线型分布,云底部较小(0.75±0.52 m s-1),云中部最大(3.64±2 m s-1),云顶部最小(0.32± 0.29ms-1);发现随高度增加,云中上升气流区内冰粒子形状依次以片状、针状、柱状为主;暖云上升气流区中,上升气流速度与液态含水量正相关,相关系数为0.61;强垂直气流条件下云滴数浓度、最大云滴尺度大于弱垂直气流相应的数值,强垂直气流云粒子谱更符合r函数分布.

    降水云系飞机观测上升气流区云微物理结构

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    高、低空急流耦合对山东"利奇马"台风暴雨增幅影响的诊断研究

    张端禹王俊超王晓芳崔春光...
    445-462页
    查看更多>>摘要：受登陆北上台风"利奇马"等影响,2019年8月9～12日山东省出现连续暴雨,其中10日夜间出现降雨峰值.利用中国气象局上海台风研究所(Shanghai Typhoon Institute of China Meteorological Administration,简称CMA-STI)热带气旋最佳路径数据、山东省自动气象站逐时降雨量、常规观测资料、中国风云二号地球静止气象卫星(FY-2G)0.1°×0.1°逐小时云顶相当黑体亮温和美国环境预报中心(National Center of Environmental Prediction,简称NCEP)1°×1°逐6h再分析等资料,主要运用纬向风局地变化方程与大气动能方程,诊断分析降雨明显增幅与高、低层风场变化的关系.结果表明:(1)暴雨主要影响系统有高低空急流、500 hPa西风槽、850 hPa台风倒槽及"利奇马"本体环流等.10日 200 hPa中纬度大尺度西南风急流东南移影响鲁西北,当天08:00(北京时,下同)850hPa因双台风活动而形成的大尺度东南风急流突然北伸越过山东省.台风倒槽对流云与本体环流对流云先、后北移经鲁中,累积效应造成该地区10日夜间雨量最大.(2)10日 20:00 850 hPa章丘站东北侧出现了过程最快东风增幅,纬向运动方程诊断结果表明,东风平流是东风增加最主要原因,地转偏向力项则不利于东风增加.(3)10日 20:00章丘站200 hPa西南风风力明显加大形成急流,10日 08:00至11日08:00青岛站850 hPa维持东南风低空急流.同时位于高空急流右后侧与低空急流左前方是鲁中附近10日夜间降雨增幅的重要原因.章丘200 hPa与青岛850 hPa都是在最大风力之前12 h动能增加最快.动能方程诊断表明,最有利于鲁西北高空急流形成的是位能平流项,最有利于鲁东南低空急流形成的是动能垂直通量散度项.(4)10日20:00至13日08:00"利奇马"本体环流一直在影响山东,暴雨期间山东中部地形的动力作用也一直存在,而降雨的峰值是出现在10日夜间,说明10日 20:00前后高、低空急流的耦合可能是山东暴雨增幅的主要影响因子.其主要作用至少有加强山东中部的垂直运动、整层水汽输送与静力不稳定度等方面.

    登陆北上台风降水增幅机理高空西南风急流低空东南风急流动能诊断

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    植被覆盖度增加对辽宁地区气温变化的影响研究

    易雪李得勤杨森李涛...
    463-479页
    查看更多>>摘要：植被覆盖度(Fractional Vegetation Coverage,简称FVC)是陆面参数中重要的参数之一,植被覆盖度变化直接影响地表能量的再分配进而影响区域乃至全球气候变化,研究植被覆盖度增加对区域气候的影响对未来区域气候变化的预估具有重要意义,这对适应和缓解全球气候变暖至关重要.本文利用2001～2018年中分辨率成像光谱仪(MODIS)产品的植被归一化指数(Normalized Difference Vegetation Index,简称NDVI)数据制作植被覆盖度,在辽宁地区分别进行了 WRF模式默认植被覆盖度和实际植被覆盖度的长时间(2001～2018年)模式模拟试验,结论如下:(1)辽宁地区因植被覆盖度增加全省年平均气温降低了 0.48℃,其中夏季降温幅度最大,降温0.71℃,春、秋两季平均降温0.35℃和0.66℃,冬季降温幅度最小0.2℃.植被覆盖度增加对日最高、最低气温也有明显的降温作用,其中日最低气温对植被覆盖度增加的响应大于最高气温,且植被覆盖度增加与气温降温的空间分布具有较好一致性.(2)2001～2018年年均和四季植被覆盖度的显著增加对年均和四季平均气温、日最高气温、日最低气温均有降温趋势,尤其是对日最低气温降温作用更明显.(3)植被覆盖度增加导致气温降低的主要原因是由于蒸散发的增加导致潜热通量增加,感热通量减少;而对于日最低气温降低,主要是由于植被覆盖度增加导致地表温度降低进而引起夜间向上长波辐射减少.总体而言,植被覆盖度增加越多降温效果越明显,进而减缓辽宁省气候变暖.

    植被覆盖度气温WRF模式辽宁

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    气候变化影响中国东北地区降水侵蚀力的高分辨率区域模式预估

    辛羽婷张文霞邹立维周天军...
    480-496页
    查看更多>>摘要：土壤侵蚀是生态环境和农业生产的重要影响因子.我国东三省土地面积79.33万平方公里,占我国国土面积的9.3％,是重要的商品粮基地,同时也是世界四大黑土区之一.在气候变化背景下,我国东北地区的土壤侵蚀情况及其未来风险,目前仍不清楚.影响土壤侵蚀力的重要因素之一是降水侵蚀力(R-factor),其与强降水有关.本研究利用CN05.1和APHRODITE观测降水资料揭示了我国东北地区降水侵蚀力的观测特征.在气候平均态上,东北地区东南部降水侵蚀力最强.降水侵蚀力存在明显的年循环,以夏季为主导,占全年总侵蚀的80％以上.在观测分析基础上,对RegCM4动力降尺度模式进行了评估和订正,并预估了未来不同共享社会经济路径(SSP1-2.6和SSP5-8.5)下中国东北地区降水侵蚀力的变化.随着未来增温,到21世纪末,两种排放情景下东北地区平均的降水侵蚀力分别增加9.90％和26.70％.高排放情景下将面临更严重的降水侵蚀风险,SSP5-8.5情景下降水侵蚀力的增强幅度约为SSP1-2.6情景下变化的2.7倍,同时77.69％的区域面积上降水侵蚀力将更强.因此,采取切实有效的减排措施,走可持续发展路径,对于减缓我国东北地区黑土地的土壤侵蚀风险,进而保障粮食安全,具有重要意义.

    降水侵蚀动力降尺度气候变化偏差订正

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    正极性人工触发闪电的向上负先驱脉冲放电过程研究

    吕冠霖蒋如斌李宗祥袁善锋...
    497-506页
    查看更多>>摘要：利用人工触发正极性闪电的综合同步探测资料,对引雷火箭上升过程中发生于金属导线顶端的向上负先驱脉冲放电过程进行了研究.除常规认识的峰值电流为十几到几十安培的先驱脉冲放电以外,高垂直分辨率电流探测系统记录到丰富的弱脉冲放电过程.所有孤立发生的脉冲放电,均为弱脉冲,且在所有常规强度的先驱脉冲(簇)放电之前约20 µs,均识别到这种弱脉冲.对测量到的弱脉冲、脉冲型脉冲和波纹型脉冲进行统计,得到了各自的峰值电流(3.6A、32.2A、11.1 A)、上升时间(0.39 μs、0.9μs、3.2 μs)、持续时间(2.8μs、5.1μs、12.7 μs)和转移电荷量(4.7 μC、50.8 μC、83.2μC).常规强度的先驱脉冲形成了可探测的发光通道,簇状先驱脉冲的放电通道具有与自持先导初始阶段相一致的梯级发展传输特征,二维平均速度在105 m s-1量级.分析相邻先驱脉冲发光通道的时空关系,发现后一次先驱脉冲放电通道的起始高度一般位于前一次先驱脉冲放电通道的顶端,通道梯级延伸时电荷分布的调整降低了通道区域的电场强度.先驱脉冲放电是金属导线顶端形成了先导但又由于条件不足而熄灭的过程.

    人工触发闪电负极性先驱脉冲击穿先导

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    西太平洋台风活动对中国西北地区东部夏季降水的影响

    王顼张立凤王羱刘洋...
    507-520页
    查看更多>>摘要：基于1979～2020年(42年)降水及台风资料,利用常用的统计方法和随机森林方法,研究了西太平洋台风对我国西北地区东部(33°N～45°N,93°E～110°E,ENWC)降水的影响.结果发现,在台风频数和降水量都出现峰值的7、8、9月,出现在西北太平洋的台风对台风期间的ENWC平均日降水(TP)有影响.7月份台风的位置和强度对降水影响显著,8月份台风的位置、强度和频数对降水都有影响,9月份影响较小.台风的影响具有地域选择性,不同的月份这种选择性不同,对不同等级降水的影响也不同.其影响主要表现在EOF分解的第二模态以及强降水和极强降水等级上,这说明了台风不是影响TP的主要因素,这种影响是间接的和非线性的,台风的出现是通过影响东亚地区中高纬度的槽脊系统、西太平洋副热带高压以及低纬度低涡的强度和位置来形成有利于降水的条件,从而影响降水的分布和强度.相对于多元线性回归方法,基于随机森林方法建立的降水模型能更好地拟合出降水分布和强度,这说明台风对TP的影响主要是非线性的,且降水强度越强,非线性作用越明显.同时,随机森林模型也显示出台风的位置是影响ENWC降水的最关键因素.

    中国西北地区东部降水西太平洋台风随机森林方法

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    植被覆盖率对内蒙古沙尘天气影响的模拟研究

    衣娜娜姜学恭董祝雷樊茹霞...
    521-538页
    查看更多>>摘要：利用WRF-Chem模式及不同植被覆盖率的敏感试验,模拟了内蒙古地区一次典型沙尘过程,研究了植被覆盖率对沙尘天气强度演变及远距离传输的影响.结果表明:WRF-Chem模式能较好地再现实际沙尘输送过程.沙源地植被覆盖率增加5％,起沙总量削减50％,下游地区地面沙尘浓度的削减＞80％,PM10与PM2.5浓度的削减接近或超过80％,空气质量由严重污染降低到轻度污染,有效改善了大气环境;植被覆盖率增加≥15％,大粒径沙粒对起沙量的贡献率逐渐增加,沙尘输送过程中沉降速率增大,导致下游地区沙尘天气峰值浓度出现时间提前.初步得出结论:植被覆盖率增加,叶面积指数增大,植被对细粒子的捕获作用增强.所以,植树造林等荒漠化治理工作应该首先在细粒子为主的半荒漠化地区开展.

    植被覆盖率WRF-Chem模式沙尘浓度时空分布PM10与PM2.5沙尘粒径

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    青藏高原东北部祁连山一次降水层状云微物理特征的飞机观测研究

    黄颖付丹红郭学良张文煜...
    539-554页
    查看更多>>摘要：位于青藏高原东北部的祁连山是石羊河、黑河和疏勒河等多条重要河流的发源地,云微物理特征对于了解该区域大气降水形成过程具有重要作用,但关于祁连山地形云的飞机观测研究很少.本文利用青海省人工影响天气办公室空中国王-350飞机观测数据,分析研究了祁连山2020年8月16日的一次降水层状云的微物理特征.研究表明:祁连山地区此次降水层状云的形成,与偏南气流由低海拔河湟谷地区向高海拔山区运动过程中受地形强迫抬升过程密切相关,云中过冷液态水含量最大值为1.13 gm-3.低海拔山区和高海拔山区的云物理特征有明显差别,低海拔山区由于水汽相对丰富,地形抬升形成的过冷液态水含量较高.山区不同高度粒子形成机制存在显著差异:5600 m(-5.1℃)层过冷液态水含量较高,冰粒子主要通过凝华、聚并生长,也存在弱凇附过程;6560 m(-9.9℃)层存在大量聚合状冰粒子,粒子谱拓宽明显,凝华和聚并过程起主导作用;7850m(-17.0℃)层基本为冰粒子,存在大量枝状冰粒子聚合体,说明冰粒子以凝华和聚并生长为主.

    云微物理结构特征飞机观测祁连山青藏高原东北部

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