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1. chinaXiv:202201.00069 [pdf]

陕西关中重污染天气低空流场的分型研究

胡淑兰
Subjects: Geosciences >> Atmospheric Sciences

利用陕西关中区域内五市(西安、咸阳、渭南、铜川、宝鸡)有PM2.5监测数据以来的2014—2019年各市污染指数(AQI)筛选代表年,定义关中区域污染和区域重污染天气过程,结合陕西WRF(Weather research & forecasting model)模拟数据,对影响关中区域的流场分型,并重点研究了各流场分型与PM2.5浓度的关系。结果表明:(1)根据关中区域低空流场,将重污染天气日流场分为:东部来流(A~C)、西部/南部来流(D~F)、北部来流非转向(G)和无显著流场(H)4个大类,根据出现时间和地点等,东部来流又分为东北来流(A)、东北来流夜间型(B)、渭南绕山来流(C),西部/南部来流分为西南/南部来流(D)、北部来流转向(E)、宝鸡来流(F),共8个类型分别记为A~H。(2)区域重污染过程中东部来流出现最多,频率达到59.8%,其中B、C型占比均达到25.0%以上;各流场分型昼夜变化较大,在昼间(08:00—19:00)流场中,出现最多的是C型流场,在夜间(20:00—07:00)流场中B、E、F型比较活跃,出现最多的是B型流场,另外A、D、G、H型夜间出现比昼间多。(3)关中区域重污染主要出现在冬季,除因供暖导致的污染物的排放量增加外,低空流场对污染物扩散影响显著,从流场分型上看,静稳天气、山谷风、北方污染物输送是导致关中区域重污染的主要原因。

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2. chinaXiv:202201.00070 [pdf]

基于探空数据的新疆大气扩散条件时空分布特征分析

孙鸣婧; 李霞
Subjects: Geosciences >> Atmospheric Sciences

利用2010—2019年新疆14个探空气象站资料统计分析了近10 a大气最大混合层高度(下文简称混合层高度)、通风量、边界层平均风速及大气自净能力指数的时空分布特征,探讨了各物理参数与空气质量的关系。结果表明:(1)以上参数的逐月分布均呈倒“V”型,表现为夏半年大、冬半年小,即新疆的大气扩散能力在夏季最强、冬季最弱,其中混合层高度和通风量在冬、夏季差距悬殊。(2)南疆大气扩散能力普遍比北疆好,无论冬夏南疆的自净能力、通风量、混合层高度均大于北疆。(3)北疆除阿勒泰站外,其余站点上述物理参数均与空气质量指数(Air quality index,AQI)呈显著负相关,即大气扩散能力越强,空气质量越好,而南疆只有和田站通过了0.01的置信度检验,但两者呈正相关,即大气扩散能力越强,空气质量越差,这归因于南北疆不同的大气污染来源。

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3. chinaXiv:202201.00071 [pdf]

银川平原降水氢氧稳定同位素时间尺度效应及水汽来源

高阳
Subjects: Geosciences >> Atmospheric Sciences

为揭示银川平原降水稳定同位素的时间尺度效应及水汽来源,采用后向轨迹模型聚类分析法、潜在源贡献分析法(PSCF)和浓度权重轨迹分析法(CWT)解析水汽来源及潜在蒸发源区。结果表明:(1)银川平原降水氢氧稳定同位素组成存在明显的季节性变化,冬半年降水氢氧稳定同位素组成(-38.6‰±51.6‰和-4.5‰±5.2‰)明显偏正于夏半年(-40.9‰±17.7‰和-5.7‰±3.0‰);不同时段下,局地大气降水线(LMWL)具有显著差异,夏半年LMWL的斜率、截距(5.43、-9.71)低于冬半年的斜率、截距(9.10、5.08)和银川平原全年LMWL的斜率、截距(6.79、-2.79)。(2)在全年、夏半年和冬半年,降水中δ18O 的气温效应显著,气温效应分别为(0.473±0.210)‰·℃- 1、(0.258±0.037)‰·℃-1和(0.211±0.031)‰·℃-1,降水量效应不显著。(3)在夏半年和冬半年,研究区降水的水汽来源主要为西风水汽,同时受局地蒸发水汽的影响。夏半年,水汽蒸发源区主要分布在研究区周边地区及西部、西南部和南部;冬半年主要分布在研究区周边地区和西部。研究结果可为干旱地区利用稳定同位素技术鉴别水汽来源方法的选择提供理论依据。

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4. chinaXiv:202201.00072 [pdf]

基于MF-DFA的西安昼夜复合高温事件 变化特征及影响因素

李双双; 王婷
Subjects: Geosciences >> Atmospheric Sciences

采用随机重排去趋势波动分析(MF-DFA)和极点对称模态分解法(ESMD),对1955—2019年西安市昼夜复合高温事件变化特征进行分析。结果表明:(1)气象站点迁移,造成对西安市极端高温变化趋势低估。其中,最高温原始数据与订正序列阈值相同;订正后,最低温阈值相对偏低0.2~0.5 ℃。(2)MF-DFA、90.0%和95.0%阈值方案识别高温事件年代变化具有相似性,而99.0%阈值和相对阈值方案是结论不确定性的主要来源。(3)在变化特征上,西安市昼夜复合高温事件兼顾3.3~3.8 a年际波动和趋势变化,20世纪80年代中期,昼夜复合高温天数呈现显著增多。(4)赤道西太平洋海温异常,可作为西安市昼夜复合高温预警的关键海区。即赤道西太平洋海温异常偏高时,往往对应西安市昼夜复合高温多发期,并指出南亚高压偏北、西太平洋副热带高压西伸,是影响西安市持续昼夜复合高温的环流机制。

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5. chinaXiv:202201.00073 [pdf]

全球降雨计划GSMaP与IMERG卫星降雨 产品在陕西地区的精度评估

李彦妮
Subjects: Geosciences >> Atmospheric Sciences

以中国气象局提供的地面降雨观测资料为参考,利用相关系数、均方根误差和相对偏差,降雨误报率、命中率和关键成功指数等6种不同的统计分析指标,从年、季、月、日4种不同的时间尺度对两种高分辨率卫星降雨产品(IMERG和GSMaP)在陕西省的精度进行了对比和评价,并对二者在监测强降雨过程中的表现进行了对比分析。结果表明:(1)在年尺度上,GSMaP的数据精度高于IMERG。GSMaP和站点观测数据高度相关,而IMERG和站点观测数据中度相关;GSMaP高估了年尺度的降雨,而IMERG低估了年尺度的降雨。(2)在季节尺度上,两种数据均在夏季的精度最高,总体上,IMERG在季节尺度的精度亦高于GSMaP。(3)在月尺度上,两种产品与地面观测数据均呈现较高的相关性,而且均存在一定程度的高估,但IMERG比GSMaP更具有相对较高的精度。(4)在日尺度上,GSMaP的数据精度略高于IMERG。(5)卫星降雨产品的数据精度与降雨量有关,总体表现为雨量小时高估、雨量大时低估。(6)卫星降雨产品数据精度呈现了明显的地域差异,GSMaP对陕西省的降雨总体表现为低估,其中对陕北的低估最为明显;IMERG对关中有轻微高估,对陕北和陕南则存在明显低估。(7)通过对4场次强降雨事件的分析发现,GSMaP对大雨及以上强降雨事件的监测能力比IMERG略强。研究结果可以为该地区的气象水文研究在选择和使用降雨数据资料时提供参考。

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6. chinaXiv:202201.00074 [pdf]

ERA5 再分析降水数据在中国的适用性分析

刘婷婷
Subjects: Geosciences >> Atmospheric Sciences

为了探讨ERA5再分析降水数据在中国区的适用性,以全国728个站点的日降水数据为参考,使用Pearson相关系数、均方根误差、平均绝对误差、探测率、误报率以及公正先兆评分分析了ERA5再分析降水数据在不同时间尺度(月、季)、不同气候区、不同海拔梯度下的精度以及ERA5再分析数据对暴雨和干旱事件的刻画能力。结果表明:ERA5降水数据对日降水事件的识别能力在空间和时间上均存在差异,整体来看:在北温带的精度最高;在夏、秋两季较冬、春两季的精度低;海拔>500 m地区的精度低于海拔≤500 m地区的精度。ERA5数据在进行暴雨识别时,与站点观测数据的偏差较大,且阈值越大(即暴雨越强)偏差越大;基于ERA5计算的不同尺度的标准化降水指数的精度不同,其中3个月尺度的标准化降水指数的精度最高。在进行干旱事件的识别时,阈值越低(即干旱越严重)误差越大。本研究可为ERA5降水数据的使用范围和使用方法提供参考,有助于分析相关研究的不确定性。

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7. chinaXiv:202201.00075 [pdf]

新疆天山山区夏季降水日变化特征及其与海拔高度关系

郭玉琳; 赵勇
Subjects: Geosciences >> Atmospheric Sciences

天山山区是新疆干旱区降水最为充沛的区域,已有针对该区域降水的研究大多使用日降水及以上尺度资料,降水日变化特征分析相对较少。基于天山山区11个国家气象站2012—2018年夏季(6—8月)逐小时降水资料,分析降水特征量(包括降水量、降水频次和降水强度)的日变化特征,揭示降水与海拔高度的关系。结果表明:总降水量和总降水频次的峰值出现在20:00—22:00,谷值出现在12:00—13:00。夜间降水多于白天,主要由长时降水贡献。总降水强度呈现出白天整体增强、夜间偏弱的特征。降水与海拔高度密切联系,小雨等级降水在高海拔山区频发,在海拔2000 m左右存在一个最大降水带。

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8. chinaXiv:202201.00076 [pdf]

1960—2020 年内蒙古荒漠草原连续无降水日 变化特征分析

宝乐尔其木格
Subjects: Geosciences >> Atmospheric Sciences

基于内蒙古荒漠草原9个气象站逐日降水和美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)/美国国家大气研究中心(National Center for Atmospheric Research,NCAR)再分析资料,利用统计方法分析了该地区1960—2020年连续无降水事件变化特点及异常年份环流特征。结果表明:(1)连续无降水事件最多出现在夏季,但平均持续日数和最大持续日数在夏季最短,短期连续无降水事件和较长期降水事件相间出现是夏季降水分配格局,而其他季节则相反。(2)研究区年均无降水日数为304.1 d·a-1,年均连续无降水事件次数为39.6次·a-1,年均连续无降水事件平均持续日数为8.0 d·a-1,年均最大持续日数为43.7 d·a-1。(3)近61 a连续无降水事件3个参数变化不显著,但2005—2020年连续无降水事件次数显著增加而平均持续日数则显著减小。(4)年平均持续日数和最大持续日数均与连续无降水事件次数呈显著负相关关系,而平均持续日数和最大持续日数呈显著的正相关。(5)异常连续无降水事件期间对流层中高层有明显的温度、湿度和高度异常。

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9. chinaXiv:202201.00077 [pdf]

2000—2019 年赛里木湖湖冰物候特征变化

秦启勇
Subjects: Geosciences >> Hydrology

基于MODIS影像、中国湖泊数据集及气象数据,综合分析了2000—2019年赛里木湖湖冰物候特征变化及影响因素。结果表明:(1)赛里木湖湖冰开始冻结和开始消融日期平均出现在11月2日和4月26日,湖冰完全封冻和完全消融日期平均出现在1月18日和5月17日,湖冰完全封冻期和湖冰冰期平均为99 d和196 d。(2)近20 a赛里木湖湖冰开始消融和完全消融日期均呈提前趋势,而完全冻结日期也呈提前趋势,与对应月平均气温呈正相关;湖冰完全封冻期持续时间延长,而湖冰冰期呈缩短趋势。(3)赛里木湖冻结和消融空间模式相同,即湖岸是湖冰形成最早也是消融最早的区域。(4)赛里木湖湖冰物候变化是自身条件(湖泊形态因子、湖岸线复杂度等)及气候变化(气温、累积负积温等)共同作用的结果。

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10. chinaXiv:202201.00078 [pdf]

1990—2020 年朋曲流域冰川变化及其对气候变化的响应

汤远航; 李梦琦; 邓铃
Subjects: Geosciences >> Hydrology

基于Landsat系列影像、数字高程模型(DEM)等资料,采用遥感图像处理及目视解译方法,提取了朋曲流域1990—2020年冰川边界信息,研究了近30 a来朋曲流域冰川面积的分布、变化及其与气候变化的响应关系。结果表明:(1)1990—2020年研究区冰川面积持续缩小,冰川面积的退缩率为1.52 %·a-1,对比不同时段冰川退缩特征发现,研究时段朋曲流域冰川退缩加速。(2)1990—2020年冰川分布面积随海拔的升高呈先增加后减小趋势,5900~6100 m之间冰川分布面积最大。(3)1990—2020年各坡向冰川均表现为退缩趋势,其中南坡冰川退缩率最大,北坡最小。(4)与坡向类似,不同坡度等级的冰川也呈现退缩趋势,冰川退缩主要集中于15°~45°范围内,其中30°~35°之间冰川退缩速率较快。(5)综合分析区域的气温与降水数据可知,研究区冰川面积变化受气候条件的影响,气温上升、降水减少有可能是导致冰川退缩加速的主要原因,相比而言,前者对冰川退缩的影响更大。

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