干旱灾害是甘南高原发生最频繁的气象灾害之一,严重影响该地区农牧业生产和生态环境安全.利用1973-2022年甘南高原及周边31个气象观测站逐月降水和气温观测数据,选取标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI)表征气象干旱,采用Mann-Kendall检验和Sen's slope估计方法,研究甘南高原年、季尺度的干旱时空分布及变化特征.结果表明:近50 a来,甘南高原年SPEI呈显著减小趋势,全域整体趋向干旱化,1986年为突变年.干旱变化趋势存在季节差异,夏、秋季呈干旱加剧趋势,春、冬季则相反.年和季SPEI变化趋势存在空间差异性,年和秋季全域呈干旱化趋势;夏季甘南高原中东部呈干旱加剧趋势,春季与夏季相似,但春季干旱加重区域和干旱化程度明显小于夏季;冬季整体呈干旱减轻趋势.甘南高原年和季节尺度不同等级干旱发生频率有明显的空间差异,高原中东部轻旱频发,高原南部中旱和重旱高发,特旱各区域发生频率均较低;高原西部干旱发生频率总体小于高原中东部.
研究青藏高原冬季强降雪的气候特征对高原冬季降水预测及雪灾防御有重要意义.基于1961-2021年冬季(11月至次年2月)青藏高原99个地面气象观测站的逐日降雪资料,采用线性倾向估计、相关性分析、集合经验模态分解等方法,揭示青藏高原前、后冬强降雪时空分布特征,对比分析前、后冬强降雪量和强降雪日数差异性,探讨不同海盆海表温度、北极涛动与前、后冬强降雪量和强降雪日数的关系.结果表明:近61 a来,青藏高原前冬初期最易出现较大量级降雪过程,而后冬降雪过程多且持续时间长;前冬高原强降雪量、强降雪日数总体呈"少—多—少—多"变化特征,后冬强降雪量和强降雪日数均呈显著增加趋势;前冬强降雪量和强降雪日数的贡献率明显大于后冬;前、后冬高原中东部主体为强降雪高值区,前冬东北侧强降雪量也较大.热带印度洋、北大西洋、太平洋海表温度异常是影响青藏高原冬季强降雪的重要因子,前冬强降雪量与热带中东太平洋、热带印度洋西部海表温度呈显著正相关,后冬强降雪量与热带印度洋、西北太平洋、北大西洋海表温度的正相关最显著;自20世纪90年代中期开始印度洋偶极子与前冬强降雪量由弱正相关转为显著正相关并维持至今,北极涛动异常对后冬强降雪具有重要影响,二者始终呈稳定正相关性.
大气云水含量分布及演变规律研究对于区域云水资源开发利用意义重大.利用2017年10月至2020年12月陕西泾河站MWP967KV型地基多通道微波辐射计探测资料,分析关中平原中部大气云水含量时间变化特征,并结合地面降水和多普勒天气雷达观测资料,通过个例对比分析不同云系降水前水汽和液态水发展演变特征.结果显示:关中平原中部水汽夏季最高,秋季次之,冬季最低,峰值在7月,谷值在12月;液态水秋季和夏季较高,冬季最低,峰值在9月,谷值在12月.水汽和液态水均呈现单峰单谷型日变化,峰谷出现时间存在差异,水汽日峰值夏季和秋季在07:00-08:00(北京时,下同)、春季在23:00、冬季在13:00,日谷值春夏秋三季在12:00前后、冬季在22:00;液态水日峰值春夏秋三季在07:00-09:00、冬季略晚(10:00),日谷值均在夜间.不同类型云系降水前云水含量增长用时不同,层状云系发展用时平均为15.6 h,其他积状云系平均为9.0 h,初期水汽均先于液态水发展,越临近降水时刻波动幅度越大,但降水触发前液态水率先跳变跃增,且不同季节层状云系触发降水时的水汽和液态水差异较大;午后强对流发展用时较短,平均为30 min,发展初期和降水触发前均是液态水率先变化和跳变跃增.
为了解华东地区的植被变化特征,基于1982-2016年全球陆表特征参量卫星叶面积指数(Global Land Surface Satellite Leaf Area Index,GLASS LAI)数据,利用趋势分析方法研究过去35 a华东地区植被叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)的时空变化特征,采用偏相关方法分析植被LAI与气候因子(温度、降水和太阳辐射)的相关性,并探究华东不同区域LAI变化的主导气候因子.结果表明:(1)华东地区年平均LAI为0.05～7.20,年最大LAI为0.04～8.60,均呈现由南向北递减态势.(2)近35 a华东地区年平均和年最大LAI均呈波动上升趋势,增加率分别为每年0.007 9(p<0.05)和0.022 6(p<0.05).虽然华东北部LAI低于南部,但近35 a上升趋势明显;南部LAI虽较高,但部分区域有下降趋势.(3)年平均和年最大LAI显著增加的区域分别占整个区域的60.9%和60.5%,主要分布于江淮以北地区;两者显著降低的区域分别占8.9%和6.4%,主要集中在浙北到苏南一带.(4)不同区域年平均和年最大LAI变化的主要气候影响因子存在差异,年平均LAI主要受温度和降水影响的区域均占13.9%,主要受太阳辐射影响的区域占10.0%;年最大LAI主要受温度影响的区域占26.5%,集中分布于华东中南部.
为探究复杂地形下冬半年降水相态预报方法,进一步提升降水相态预报时空分辨率和准确率,利用2010-2019年冬半年(11月至次年3月)宝鸡市11个国家气象站观测资料及欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)第五代大气再分析资料,统计分析宝鸡市冬半年雨、雨夹雪和雪3种降水相态时空分布特征,筛选确定降水相态判识因子及阈值,构建降水相态精细化客观预报方法,并检验预报效果.结果表明:宝鸡市初冬-冬末时期以降雨为主,雨雪转换时期3种相态日数占比相当,而隆冬时期则以降雪为主.降水相态空间分布与地形密切相关,海拔较低的渭河两岸川塬区降雨较多,而海拔较高的南北部山区降雪较多.地面2 m气温(T2)、850 hPa和700 hPa温度(T850、T700)、850～1 000 hPa和700～850 hPa位势厚度(H850-1000、H700-850)可作为宝鸡市冬半年降水相态组合判据,川塬区渭滨站初冬-冬末、雨雪转换、隆冬时期雨的T2(H850-1000)阈值分别为2.9℃(1 307 gpm)、2.1℃(1 308 gpm)、1.8℃(1 310 gpm),雪的T2(H850-1000)阈值分别为0.7℃(1 302 gpm)、0.3℃(1 303 gpm)、0.7℃(1 308 gpm),而山区太白站的降水相态判据不同于渭滨站,降雨时T2(H700-850)一般大于2.6℃(1 551 gpm),降雪时T2(H700-850)一般小于-0.3℃(1 540 gpm),雨夹雪的T2、H850-1000、H700-850阈值一般介于雨和雪之间;此外,雨雪相态转换时还需结合T850、T700综合判断.基于温度和位势厚度组合判据构建的宝鸡市不同地形区冬半年各时期降水相态精细化客观预报方法,能够较好地预报2020年11月至2022年1月冬半年逐小时降水相态,TS(Threat Score)值渭滨站达100%,太白站高于80%,优于单一物理量(温度或位势厚度).
