沱沱河作为长江源区的主要径流,以此作为长江源区气候变化对径流的影响具有很强的代表性.本文利用沱沱河气象站1961～2020年气温、降水资料,1998～2020年沱沱河水文站径流量资料,分析了沱沱河地区降水、气温多年变化趋势和对流量的影响.结果表明:沱沱河地区年平均气温、最高和最低气温、累计降水量均呈显著性上升趋势,倾向率分别为0.37℃/10a、0.24℃/10a、0.53℃/10a、11.0mm/10a、10.5m3/10a,最低气温的升温幅度最大,在进入21世纪后的近10a中升温幅度显著;5～9月降水量占全年平均降水量的92.30％,7月是全年降水量最多月份;7～9月流量占全年均总流量的76.10％,8月是全年流量最大月份;降水量是影响流量的主要因素,气温的变化对流量的影响不是很明显.

利用青海海西地区13个气象站降水量、最大积雪深度、积雪日数等气象资料以及雪灾灾情资料,分析了海西地区雪灾的时间和空间分布特征.研究结果表明:1978～2019年海西地区雪灾总频次呈弱减少趋势,减少趋势为0.0115次/a;后冬雪灾发生次数最多,占比达75.9％,初春发生次数最少仅为2％;雪灾发生频次最高的地区位于海西中东部,占雪灾发生总次数的68.2％,西北部地区为18.2％,西南部地区为10.6％,柴达木盆地最少为3％;不同程度雪灾均有发生,轻度雪灾发生次数最多,特重最少;柴达木盆地是全区雪灾风险较低至最低的地区,海西东北、西南地区是较高至高风险地区,其余地区属于中等风险区.

为了更好地了解长江源区大风、沙尘天气变化特征,利用长江源区五道梁、沱沱河2站1981～2019年大风、沙尘暴日数资料,采用线性倾向估计方法对大风和沙尘天气日数的月、季和年际变化趋势进行分析.结果表明:长江源区平均大风日数年内变化曲线呈倒"Z"型,大风主要集中在冬春两季.平均沙尘暴日数变化曲线呈"U"型,沙尘暴日数表现为冬＞春＞秋＞夏.年平均大风日数呈下降趋势,通过0.01的极显著性检验.平均沙尘暴日数以4.3次/10 a的速率呈下降趋势,并通过0.01的极显著性检验.春、夏和秋季大风日数呈显著下降趋势,并通过了0.01的极显著性检验.冬季大风日数呈不明显的增加趋势;四季沙尘暴日数均呈显著下降趋势,并通过了 0.01的极显著性检验;研究结果对认识长江源区大风天气变化特征以及防风、防沙尘天气提供科学依据.

利用柴达木盆地南缘格尔木国家基准气候站2013～2017年人工器测与自动观测5年地面降水量资料,依据中国气候中心下发的《对比观测期间监测资料评估技术方法》的规定,分析了降水资料人工观测与自动观测的差异.

利用柴达木盆地11个国家站1981～2017年逐月沙尘暴日数观测资料,采用线性回归、Morlet小波分析、Mann-Kendall(M-K)检验法等方法,对近37a内柴达木盆地沙尘暴的空间分布特征、盆地东西部和柴达木盆地沙尘暴日数时间变化趋势及影响因子进行了研究.结果 表明:①柴达木盆地沙尘暴年平均日数在0.5～ 11.7 d之间,沙尘暴天气出现日数有两个高值中心为格尔木、茫崖均大于8d;沙尘暴天气出现日数有两个低值中心为大柴旦、德令哈均小于2d;②柴达木盆地沙尘暴日数年变化呈波动减少趋势,减少速率为1.2d/10a,柴达木盆地西部沙尘日数为东部的2.3倍,但东部的沙尘暴日数减少速率明显大于西部;③20世纪80年代开始至21世纪初期,柴达木盆地沙尘暴日数呈减少趋势.80年代沙尘暴日数偏多尤为明显,90年代略偏多,21世纪以来沙尘暴日数呈偏少态势;④4月为柴达木盆地沙尘暴日数最多的月份,共出现1d,占全年总日数的23％,10月出现沙尘暴日数最少;⑤柴达木盆地沙尘暴日数在1981～2017年间存在明显的季节变化特征,春季日数最多,为2.3 d,沙尘暴日数表现为春季＞夏季＞冬季＞秋季的气候特征;⑥柴达木盆地沙尘暴日数突变分析结果并不明显,更多地表现为一种周期性波动;⑦沙尘暴日数在8～10a以上较大的时间尺度,9a左右的震荡周期最为明显,约为5,而对于8a以下相对较小的时间尺度上,2010～2015年存在约为3的震荡周期,其它周期信号强度均较弱;⑧大风日数、风速和平均气温既与沙尘暴日数有较好的相关性,又随时间发生显著的变化,是影响柴达木盆沙尘暴日数变化的最主要气候因子,其次为降水量、最高气温、水汽压对全年的沙尘暴日数有明显的影响.

利用柴达木盆地南缘4 个国家地面气象观测站(小灶火、格尔木、诺木洪、都兰)常规地面、探空资料及沙尘暴监测资料,对2020年6月29日至30日柴达木盆地南缘沙尘暴天气的地面及高空天气形势、气象要素变化特征及其与能见度之间的关系进行了分析.结果表明:前期温度偏高、降水偏少,为沙尘暴发生发展提供了气候背景;高空槽及地面冷锋过境为沙尘暴发生发展提供了动力条件;柴达木盆地周围为戈壁滩,为沙尘暴提供了沙源条件;就柴达木盆地南缘4站而言大风、沙尘暴天气出现在3 小时变压梯度最大处,风向由正变压中心吹向最邻近的负变压中心,且+△ P3 中心一般比沙尘暴提前约2 小时出现;沙尘暴发生邻近时次探空资料中,高低层有风切变且近地面层风速大于500hPa 时,且200hPa 风速有明显增大,预示着本地有较好的起沙动力条件;高层干冷、中低层暖湿的大气层结状态使大气存在层结不稳定的现象,有利于沙尘天气的发生发展;沙尘暴出现时次至下一时次气温下降3℃～5℃,且气温下降幅度越大的地区沙尘暴强度越大;柴达木盆地南缘4站中除诺木洪外,3站能见度与地面风速存在负相关关系,且沙尘暴发生时次较前一时次风速增加幅度为4～8 m·s-1;29 日测站地面减压为4～8hPa,减压强度越大沙尘暴强度越大,日气压最低值出现时间比沙尘暴出现时间提前约5～9个小时.

采用1961～2017年格尔木6个国家站沙尘暴逐日观测资料以及格尔木市的国土面积、人口数量、GDP、植被覆盖率、交通里程数、历年沙尘暴灾情等,运用统计分析方法进行数据处理,基于Excel和GIS进行图形处理.再利用GIS中自然断点法把格尔木沙尘暴灾害风险度划分为4个等级,分别为:低风险区、中等风险区、较高风险区、高风险区.针对风险区区分出不同防御区并提出相应的防御措施.

利用柴达木盆地10个气象站1961-2017年57a降水资料,运用数理统计和线性回归法等方法,分析柴达木盆地降水的时空变化特征.结果 表明:(1)柴达木盆地降水量年内分配极不均匀,呈单峰性,峰值出现在7月,最小值出现在12月.5-9月(汛期)降水量占全年的87.4％;季节差异非常明显,降水主要集中在夏季,其次是春季和秋季,冬季的降水则较少;柴达木盆地年平均降水量为123.9mm,平均降水日数是43.6d.近57a柴达木盆地降水量和降水日数均呈增加趋势,气候倾向率分别为7.6mm/10a和1.1d/10a,降水量增加非常明显,降水日数增加较明显,表明降水强度增加较明显,须防范强降水引起的暴雨洪涝及次生灾害的发生.(2)柴达木盆地年降水量空间差异极为显著,降水量(降水日数)整体表现为从东向西逐渐减少,东部的降水量可达200mm,西部除大柴旦外均在50mm以下.年降水量(降水日数)最大值出现在天峻,最小值出现在冷湖.进一步详细分析,年降水量空间分布可分为3个区域:德令哈(97°E)以东年降水量呈现出从西向东逐渐增加,小灶火(93°E)以西则表现为由南向北逐渐减少.中间区域(93°E～97°E)则表现为由四周山区向盆地中心逐渐减少.(3)柴达木盆地降水量和降水日数的气候倾向率均为正值且东部大于西部,以德令哈为中心向四周递减.表明盆地的降水量和降水日数呈增多趋势,降水量增幅显著,降水日数不显著.

利用年格尔木地区4个国家气象站(小灶火、格尔木、诺木洪、都兰)的沙尘暴地面观测资料,建立格尔木10年(2006-2015)沙尘暴数据库,并分析格尔木地区沙尘暴天气的时空分布特征.从10年资料中选取24个典型沙尘暴天气个例,从高空环流形势、地面冷空气路径、中尺度分析等方面进行分析,总结出格尔木地区沙尘暴物理概念模型,归纳出天气学预报方法.

文章通过从环流形势、中尺度、物理量等方面分析2015年3月31日格尔木一次强沙尘天气过程的形成和演变特征,发现:1.格尔木地区上游新疆地区500hPa以上层次均存在偏西向的高空急流向低层进行动量输送.2.在沙尘暴天气出现前三小时冷锋堆积于若羌、且末附近.当冷锋入侵柴达木盆地时沙尘天气随即开始出现.3.格尔木市午后14:00开始柴达木盆地由负变压控制,但冷锋入侵后格尔木市区升压明显且转变为正变压中心,强度为4.7hPa.4.格尔木市上层为冷平流,下层有暖平流,其中低层大气表现为干的层结不稳定.同时温度垂直递减率为γ≈0.82℃·hm-1、K指数≤-20、θse≥40均说明格尔木大气层结不稳定.

基于高空、地面和模式资料,对2017年6月18日发生在青海地区的一次大风—强沙尘暴天气过程进行了分析.结果表明:(1)此次过程是一次初夏大风—强沙尘暴—扬沙天气过程,伴小阵雨.大风局地性强,强度小;强沙尘暴出现在格尔木,局地性强,持续时间短,强度大(最小能见度300m);沙尘暴过后出现了扬沙天气,持续时间较短并伴有小阵雨;18日08时～19日08时全省大部分地区出现了阵雨.(2)大风成因:层结不稳定导致高空动量容易下传;整个青海省层结不稳定趋强(LI<0℃),湍流活动强;垂直风切变较强有利于高空动量下传;变压风及锋面次级环流加强了地面风速;柴达木盆地西侧冷空气下坡风,位能转为动能,地面风速增强.(3)沙尘暴成因的动力条件:高空冷平流强,层结不稳定,高空动量容易下传;地面有中尺度辐合线,触发不稳定能量;地面风向转变,风速增大,利于起沙.热力条件:前期无降水,气温回升较快,下垫面干燥、 有利于起沙;18日格尔木白天增温非常显著;层结不稳定,格尔木由于地面增温明显,20时地面至500hPa温度递减率等于干绝热递减率(γ≈0.98℃·hm-1),层结白天趋于不稳定,湍流活动加强,从而导致高空动量容易下传.沙源条件及地形作用,柴达木盆地(内源)、塔克拉玛干沙漠、库姆塔格沙漠(外源).由于柴达木盆地特殊的地形特点,不但对风有狭管加速效应,并有使空气下滑势能转变为动能的作用.(4)此次大风沙尘暴过程的预报难点主要为非大风沙尘暴季节(春季)的大风沙尘暴过程,而且局地性很强,预报思路难以准确把握.另外,此次过程中模式风速小于实况风速,模式参考性较差.并且造成特强沙尘暴的中尺度系统难以捕捉和预报.