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期刊信息/Journal information
高原气象
高原气象

吕世华

双月刊

1000-0534

gybjb@lzb.ac.cn gyqx@lzb.ac.cn

0931-4967002

730000

甘肃省兰州市东岗西路322号

高原气象/Journal Plateau MeteorologyCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是全国性大气科学学术期刊之一， 努力反映高原气象学及其相关学科领域具有创造性和高水平的新成果， 新观点、 新动向。推动高原气象学及相关学科的发展， 促进国内外学术交流， 传播高原气象学和全球气候变化相关的科学知识， 为国民经济发展和西部大开发战略服务。重点报导青藏高原以其强烈的隆升， 独特的自然环境、 丰富的自然资源和对周边地区气候与环境的深刻影响， 及邻近地区的天气气候及大气物理、 化学等的观测事实， 大气环流理论， 预报预测方法， 高原大地形的动力和热力影响等， 也报导相关学科的研究成果， 本刊设学术论文、 短论、 研究简报、 学术讨论、 经验交流和综合评述等栏目。
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    二次长寿命超级单体风暴参数与ZDR柱演变特征分析

    刁秀广杨传凤张骞吕庆利...
    580-589页
    查看更多>>摘要：基于济南S波段双偏振多普勒天气雷达探测数据,结合探空和地面实况资料,对两次长寿命超级单体的风暴参数及ZDR柱演变特征进行了分析.结果表明,两次过程具有强的热力不稳定,中等强度以上垂直风切变和对流有效位能,利于高组织性的风暴产生与维持.两次超级单体风暴历时超过4 h,≥60dBZ反射率因子维持时间都超过3 h,最大反射率因子(DBZM)平均值65.8dBZ,同时都具有较大的基于单体的垂直累积液态含水量.两次强风暴移动方向基本一致,但移动速度差别明显,导致移速差异的主要因素是500 hPa引导气流的风速差异明显.差分反射率因子ZDR柱表现为环境0℃层高度以上的ZDR大值区,位于风暴的强上升气流区内,表明风暴强上升气流区内存在直径偏大的扁状雨滴或少许水平定向的湿冰粒子,ZDR柱对应的相关系数偏低,主要是混合相态粒子的存在所导致.ZDR柱出现之后风暴快速发展,ZDR柱消失后风暴逐渐减弱,ZDR柱的出现可作为冰雹预警的指标之一.ZDR柱的出现表明风暴内部上升气流的强度增强、高度增高,预示着风暴会迅速发展.ZDR柱的消失说明风暴内部强上升气流的强度减弱、高度迅速降低,预示着风暴质心将要降低,风暴强度将要减弱.两次风暴ZDR柱顶部高度有明显差别,但与0℃层高度的差值没有明显差别.

    超级单体上升气流ZDR柱差异性

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    对流层与下平流层大气重力波的气候及差异特征研究——以太原为例

    程胡华赵亮武帅李娟...
    590-602页
    查看更多>>摘要：大气重力波对全球大气的动力、热力结构具有重要影响,研究重力波参数气候特征是研制全球大气模式中重力波参数化的一个重要环节,通过引入重力波的影响,有利于提高大气模式的预报能力.本文利用2014-2017年太原地区(112.55°E,37.78°N)高垂直分辨率探空资料,对其对流层(2～9 km)、下平流层(17～24 km)大气重力波参数的气候特征及其之间差异特征进行研究.结果表明:(1)在1-12月,相对于对流层,下平流层的平均重力波水平波长、周期、固有相速、能量上传百分比均偏大,垂直波长均偏小,但群速在2月、5-9月偏大,其他月份偏小;(2)对流层与下平流层之间的重力波参数偏差、绝对差较大,相关性弱;(3)对流层、下平流层的重力波参数及其之间的偏差,在不同区间范围内的占有率分布特征存在明显差异;通过研究太原地区上空对流层、下平流层大气重力波参数的气候及其之间差异特征,进一步补充了中国区域的大气重力波参数气候特征,有利于研制更适合中国区域数值预报模式的重力波参数化方案.

    重力波对流层下平流层气候特征

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    中国冬季两类极端低温事件特征及其大气环流成因分析

    刘明歆李艳吕春艳
    603-620页
    查看更多>>摘要：近年来,中国冬季极端低温事件逐渐增多,其天气表征和成因存在很大差异.本文将极端低温事件分成大范围持续性低温事件(EPECE)和普通寒潮事件(CWE)两类,对其特征和大气环流成因进行了分析.结果表明:CWE平均维持3～5天,过程期间降温迅速并很快升温、降水出现在过程前期;而EPECE平均维持超过15天,降温幅度更大、降温范围更广、降水主要在过程后期.进一步分析环流成因发现,在EPECE中,事件开始前11(-11)天时对流层波动出现异常信号并上传,平流层极涡中心偏东,-9天时出现异常向东扩展的反气旋式Rossby波破碎(AWB)又将能量下传至对流层,阻塞高压异常向东扩展至90°E,阻塞强度最大超过24,阻塞频率最大超出气候态50％,西伯利亚高压的强度增强到1053 hPa.上述异常维持至过程发生后7(+7)天,从而使得冷空气爆发时降温剧烈、持续时间长.而CWE中前兆信号出现相对较晚,-3天时平流层极涡中心位于极点附近,伴随第0天出现AWB,乌拉尔山地区阻高异常局限在60°E附近,阻塞强度最大超过20,阻塞频率最大超出气候态45％,西伯利亚高压强度达到1050hPa.+3天后,各环流系统的异常几乎消失,因而降温虽然剧烈但维持时间较短.

    极端低温事件极涡阻塞高压西伯利亚高压Rossby波破碎

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    土壤质地改变对CLDAS/Noah-MP土壤湿度模拟的影响研究

    李磊沈润平黄安奇高婷...
    621-631页
    查看更多>>摘要：陆面模式可以模拟获得高时空分辨率连续的多层土壤湿度,但其精度受到地表参数的影响,土壤质地就是其中之一,本文利用CLDAS-V2.0(中国气象局陆面数据同化系统)驱动Noah-MP模式,开展了其对土壤湿度模拟的影响研究.结果表明,利用中国第二次土壤调查数据制作的中国区土壤质地数据(SNSS)与模式自带土壤质地数据(FAO)模拟的2014年中国区域土壤湿度日均值存在显著差异,0～10 cm深度23.2％的区域差异性大于10％,74.9％的区域差异性大于1％;10～40 cm深度20.8％的区域差异性大于10％,69.8％的区域差异性大于1％.从时间序列来看,两组实验模拟结果均能基本反映土壤湿度随时间变化的规律,SNSS在0～10cm处模拟结果表现更好,但在10～40cm处出现低估现象.从空间分布分析,使用SNSS 土壤质地类型之后,CLDAS/Noah-MP 土壤湿度模拟结果与观测值的偏差为负值的区域较多,尤其是10～40cm深度,大多数区域模拟值均存在低估;与FAO模拟结果比较,SNSS在东南和西南地区0～10 cm和10～40 cm深度的模拟效果有所改进;东北地区0～10 cm深度SNSS的模拟效果好于FAO,但10～40 cm深度的模拟精度两者相差较小.

    CLDAS/Noah-MP土壤湿度土壤质地

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    干旱区荒漠-绿洲过渡带3种典型灌木气孔导度对环境变化的响应及其对蒸腾的调控

    郭飞吉喜斌金博文赵丽雯...
    632-643页
    查看更多>>摘要：利用LI-6400XT便携式光合作用测定系统和Model 1505植物压力室对河西走廊中部荒漠-绿洲过渡带3种优势种C4植物梭梭(Haloxylon ammodendron)、沙拐枣(Calligonum mongolicum)和C3植物泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)的水分交换过程和叶片水势(Ψ)变化进行了观测试验,对比了荒漠植物生长季降水前后水分传输因子的变化;模拟了气孔导度对主要环境因子和叶片水势的响应;从饱和水汽压差(VPD)对气孔导度的制约作用研究了荒漠植物蒸腾的调控机制.结果表明:影响3种灌木气孔导度的主要因子依次为VPD、气温(T)和Ψ,气孔导度随着VPD和T的升高而降低,随着Ψ的降低逐渐减小;不同荒漠植物气孔导度对环境因子和叶片水势的综合响应模拟研究表明,模型能够很好地模拟气孔导度日内变化,C3植物泡泡刺对这些因子变化的响应比C4植物梭梭和沙拐枣更敏感;通过类比于欧姆定律,表明可用气孔导度和VPD的乘积来对蒸腾速率进行线性模拟,相关性很强.

    气孔导度响应叶片蒸腾叶片水势气孔调控荒漠灌木

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    北京气候中心次季节-季节预测系统对西南地区夏季降水次季节预报技巧评估及误差订正

    郭渠黄安宁付志鹏唐红玉...
    644-655页
    查看更多>>摘要：利用北京气候中心(BCC)次季节-季节(Sub-seasonal to Seasonal,S2S)预测系统20年(1994-2013年)回报试验数据,在评估BCC S2S预测系统对中国西南地区夏季降水次季节预报性能基础上,进而采用基于奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)的误差订正方案对预测结果进行订正.结果表明:BCCS2S预测系统对西南地区夏季降水的次季节预报技巧随起报时间的提前不断下降,在起报时间提前10天以内具有一定预报技巧,而在起报时间提前10天以上基本无技巧,同时存在明显的区域性和年际差异.采用SVD误差订正方案能够较好改善BCC S2S系统对西南地区夏季降水的次季节预测水平,起报时间提前0～10、11～20、21～30天原始预测结果与观测间的异常相关系数分别为0.50,0.31和0.25,订正后分别提高至0.70,0.75和0.70,同时订正后的预测结果与观测间的空间相关系数在起报时间提前0～10天提高了0.3左右,尤其对起报时间提前11～30天的预测结果改进更加明显,空间相关系数提高了 0.6左右.

    夏季降水中国西南次季节-季节预测奇异值分解误差订正

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    北京边界层参数化敏感性模拟研究

    梁甜陈亮何建军张磊...
    656-670页
    查看更多>>摘要：利用中尺度数值天气预报模式WRF(Weather Research and Forecasting Model)模拟晴天条件下北京边界层的气象场特征,并通过敏感性试验研究四组边界层参数化方案(YSU、ACM2、MYJ和BL)对辐射、地表能量、近地面气象要素以及边界层结构的模拟差异.结果表明:四种边界层参数化方案都可以准确模拟向下短波辐射,对长波辐射的模拟能力相似.YSU方案模拟的感热通量最低,四种参数化方案对地表净辐射通量的模拟差异主要受到短波辐射的影响.MYJ方案模拟的2 m温度效果最好,YSU方案对2 m比湿以及10 m风速的模拟效果最优,综合而言,YSU方案对近地面气象要素的模拟效果较好.与探空数据对比,得到四种边界层参数化方案模拟的高层温度廓线偏冷,湿度偏高,风速偏低.与气象铁塔观测数据对比,白天四组试验都能够较为准确地反映温度垂直廓线,YSU方案在15 m以上模拟的相对湿度结果最接近观测值.YSU方案模拟的边界层高度最高,非局地方案模拟的边界层高度相对局地方案更高,MYJ方案模拟的边界层高度误差较大.

    WRF模式边界层参数化方案辐射垂直廓线

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    邢台市城区黑碳气溶胶浓度与气象因子变化关系分析

    郝巨飞杨允凌李二杰吴智杰...
    671-679页
    查看更多>>摘要：利用EA-12型黑碳仪对邢台市2019年1-12月的黑碳(BC)浓度监测数据和同期气象观测数据,分析了邢台市BC污染特征、来源及与气象因子的变化关系.结果表明:邢台市BC日平均浓度为0.85 μg·m-3,全年占比79.80％的浓度频数集中分布在0.30～1.20 μg·m-3;而1月份占比达到90.62％的浓度频数分布在1.05～5.05 μg·m-3,1月份的严重BC污染对全年环境空气质量恶化起到了重要贡献;当风速＞8 m·s-1和＜8m·s-1时,分别存在偏北方向和偏西与偏南方向的输送影响;湿沉降可以对BC起到了清除作用,而降水量和降水时长对BC的湿清除具有同等的重要作用;燃煤和机动车尾气排放的本地、局地源对邢台市的BC污染影响明显,当大气逆温底高＜200 m时,由于扩散能力减弱和堆积效应的共同影响,BC浓度将出现明显增加.

    黑碳污染特征气象因子质量浓度

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    基于随机森林和卷积神经网络的FY-4A号卫星沙尘监测研究

    姜红何清曾晓青唐冶...
    680-689页
    查看更多>>摘要：利用归一化差值沙尘指数NDDI(Normalized Difference Dust Index)、随机森林RF(Random For-ests)和卷积神经网络CNN(Convolutional Neural Networks)算法结合对地静止风云四号气象卫星(FY-4A)中多通道扫描成像辐射计AGRI(Advanced Geostationary Radiation Imager)数据对塔里木盆地沙尘进行监测研究.结果表明,AGRI数据计算得NDDIAGR1沙尘指数在监测沙尘时,需要针对不同时间的AGRI数据取不同的阈值;并且对云和陆地的交错区域,以及一些植被覆盖和荒漠交错区域存在错误识别.RF建立的沙尘监测模型,测试样本精确度(Precision)、召回率(Recall)、F1-score的值都达100％,训练样本的交叉验证精度平均值为99.5％;CNN模型中,训练样本和测试样本的精确值(Accuracy)和损失函数值(Loss)都分别为99.9％和0.1％;因此RF和CNN模型都具有较强的沙尘监测能力.在实际沙尘监测中CNN相比RF在识别沙尘与非沙尘交界处更加精确,RF和CNN在沙尘识别过程中都易将部分沙尘与云混合区域以及戈壁错误识别成沙尘.

    沙尘随机森林卷积神经网络风云四号卫星机器学习

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    干旱、半干旱区光伏发电设施的生态-水文效应研究评述

    吴川东苏泽兵刘鹄赵文智...
    690-701页
    查看更多>>摘要：干旱、半干旱地区具有少雨、入射辐射强的特点,是发展大规模光伏产业的理想区域,但光伏设施的建造运营会改变辐射、降雨等环境要素的空间分配,将对干旱、半干旱区脆弱的生态系统产生影响.从局地微气候、生态水文过程、区域生态格局和节能减排等角度评述了光伏发电设施的潜在生态水文效应,系统总结了近20年来国内外关于光伏产业发展对生态环境影响方面的研究成果.指出干旱、半干旱区大型光伏设施改善了光伏阵列间局地微气候与土壤温湿度,使得局地植被盖度和固碳潜力有所增加,但也产生了一些负面影响,如破坏了动物的栖息地、捕食策略和食物可获得性等.认为未来需加强对大型光伏系统影响下的生态水文过程的观测,识别生态水文变化机制,建立不同时空尺度下的概念模型和物理模型,探索"跨界融合"的商业模式,提高干旱、半干旱区光伏系统的环境效益和经济效益.

    光伏设施生态水文过程辐射土壤水分固碳潜力

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