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西南河流源区1981～2020年间径流变化的南北差异及气候驱动机制

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科学通报 2024年

作者：龙笛李雪莹吴业楠崔艳红田富强段兴武徐祥德清华大学水利水电工程系清华大学水利部水圈科学重点实验室西南联合研究生院中国地质大学(北京)水资源与环境学院云南大学国际河流与生态安全研究院中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室

西南河流源区位于对气候变化极其敏感的青藏高原东南部,是中国及东南亚多个国家重要的水源地.本研究基于实测径流、再分析资料、遥感反演等多源数据,分析了过去40年(1981～2020年)西南河流源区径流变化的南北空间差异,并从大气环流和水... 详细信息

西南河流源区位于对气候变化极其敏感的青藏高原东南部,是中国及东南亚多个国家重要的水源地.本研究基于实测径流、再分析资料、遥感反演等多源数据,分析了过去40年(1981～2020年)西南河流源区径流变化的南北空间差异,并从大气环流和水汽含量变化两方面阐明其驱动机制.结果表明:(1)过去40年南部雅江和怒江源的径流突变发生于1997年,北部三江源(澜沧江、长江和黄河源)的径流突变发生于21世纪初期(2004～2007年);(2)降水是引起径流变化的主要气候因子,各流域的径流与降水的突变时间基本一致,且降水-径流相关性均高于0.8;(3)西风-季风环流改变引起青藏高原水汽输送和降水的空间变化,进一步导致源区径流的趋势在2000年左右发生反转,南部流域的径流先增后减,北部流域径流先减后增,空间上呈现南北对称变化的特征.大气环流影响下水汽含量的空间差异及降水变化,是过去40年间西南河流源区径流呈现南北分异的主要原因.

关键词：西南河流源区径流变化西风-季风环流大气水汽降水

青藏高原冬春积雪异常对中国东部夏季降水频次和强度变化的影响

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大气科学 2023年第4期47卷 1231-1246页

作者：李延陈斌徐祥德中国气象科学研究院国家灾害天气实验室北京100081

基于多种大气再分析和降水资料、青藏高原台站、卫星观测等高原冬春积雪资料,采用合成分析、相关分析、回归分析等多种数理统计以及理想数值模拟试验等方法,分析了青藏高原冬春积雪异常与中国东部夏季降水频次和强度变化的关联及可能原... 详细信息

基于多种大气再分析和降水资料、青藏高原台站、卫星观测等高原冬春积雪资料,采用合成分析、相关分析、回归分析等多种数理统计以及理想数值模拟试验等方法,分析了青藏高原冬春积雪异常与中国东部夏季降水频次和强度变化的关联及可能原因。分析表明:(1)基于站点观测的高原积雪年际变化特征显著,大气再分析数据、卫星反演资料分析呈现出一致性变化趋势。(2)高原积雪异常对中国夏季降水频次与强度分布的影响具有显著的空间差异。高原冬春积雪偏多,使得我国华北、长江中下游地区夏季降水发生频次增加,但华北中雨和小雨类型的增加占比较大,而长江中下游地区则主要表现为大雨和暴雨发生频次增加的贡献。(3)积雪异常偏多年,高原热源作用减弱,500 hPa位势呈现清晰的“负—正—负”异常波列结构,西风急流位置偏南并加强,副高脊线偏南。在上述环流条件下,西北太平洋异常反气旋北侧的气旋性环流使得水汽输送停滞在长江中下游流域,伴随大气垂直运动增强,导致该区域强降水的强度增强、频次偏多;华北地区受“鞍型”场环流结构控制,虽然较小量级降水频次增加,但水汽输送较弱,降水强度变化不显著。上述研究结果,可为高原积雪异常相关的中国夏季降水变化及其短期预测提供预示性信号。

关键词：青藏高原积雪东亚夏季风中国夏季降水降水频次

2020年春节前后京津冀“低排放”重污染事件

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科学通报 2022年第28期67卷 3439-3451页

作者：蔡雯悦徐祥德孙劭陈逸骁朱文会徐金霞李欣邱新法中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 国家气候中心北京100081 北京应用气象研究所北京100029 四川省气候中心成都610072 浙江省金华生态环境监测中心金华321000 南京信息工程大学应用气象学院南京210044

以2020年春节和新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情管控期间京津冀地区连续发生的两次持续性重污染天气过程为对象,探讨持续减排和较低社会活动水平背景下,持续性重污染天气形成和维持的原因,并在综合诊断分析的基础上,通过标准化多元线性... 详细信息

以2020年春节和新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情管控期间京津冀地区连续发生的两次持续性重污染天气过程为对象,探讨持续减排和较低社会活动水平背景下,持续性重污染天气形成和维持的原因,并在综合诊断分析的基础上,通过标准化多元线性回归的方法量化了各关键气象因子对京津冀持续性重污染天气的相对贡献。研究表明,低层东部沿海高压稳定维持使近地面持续异常高湿和高层异常阻塞高压系统停滞是诱发京津冀污染天气持续的两个关键气象影响因子;持续且稳定的偏东和偏南异常水汽输送结构为京津冀区域源源不断地提供了比以往更多的水汽,有利于气溶胶吸湿增长;尤其在高层异常阻塞高压系统停滞的背景下,受其下沉增温效应影响更易于对流层中部“暖盖”结构的形成,构成有利于污染物累积的高湿静稳天气条件,从而驱动污染天气发展与维持;京津冀2020年春节前后两次持续性重污染天气过程中阻塞高压系统与异常水汽输送这两个关键气象因子协同作用相对贡献率可达46.8%.

关键词：低排放持续性重污染天气阻塞结构水汽输送京津冀

前言——国家自然科学基金重大研究计划“青藏高原地-气耦合系统变化及其全球气候效应”专题

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大气科学 2022年第2期46卷 440-441页

作者：周秀骥吴国雄徐祥德不详

青藏高原(以下简称高原)是世界上海拔最高的高原,平均海拔超过4000 m,其覆盖面积约占我国陆地领土的四分之一。高原群山起伏,山谷纵横交错,地表状况和地—气交换的物理过程极其复杂。高原的复杂地形通过其热力和动力作用对高原及邻近地... 详细信息

青藏高原(以下简称高原)是世界上海拔最高的高原,平均海拔超过4000 m,其覆盖面积约占我国陆地领土的四分之一。高原群山起伏,山谷纵横交错,地表状况和地—气交换的物理过程极其复杂。高原的复杂地形通过其热力和动力作用对高原及邻近地区乃至全球的环流系统和天气气候产生巨大影响。特别是近几十年以来高原主体部分发生了异常显著的气候增暖,其幅度明显超过北半球平均状况和同纬度其他地区,被公认为是对全球变化响应最显著的地区之一。因此,探究高原的气候影响已成为全球气候变化研究的科学前沿。然而,由于观测资料的缺乏、气候系统模式的偏差以及物理认识的不足,当前对高原能量和水分交换及其气候影响的认识仍然有限。

关键词：重大研究计划国家自然科学基金科学前沿物理过程环流系统群山起伏水分交换天气气候

“21·7”河南特大暴雨气象和水文雨量观测对比

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应用气象学报 2022年第6期33卷 668-681页

作者：宝兴华夏茹娣罗亚丽徐祥德中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044

2021年“21·7”河南特大暴雨打破我国大陆小时气象观测纪录,该极端天气事件位列2021年中国十大天气气候事件第2位。已有研究使用气象地面站雨量观测资料对此次过程进行雨情分析和极值统计,但降水时空分布不均匀,单一来源资料存在不确... 详细信息

2021年“21·7”河南特大暴雨打破我国大陆小时气象观测纪录,该极端天气事件位列2021年中国十大天气气候事件第2位。已有研究使用气象地面站雨量观测资料对此次过程进行雨情分析和极值统计,但降水时空分布不均匀,单一来源资料存在不确定性。通过对比气象站和水文站雨量资料,分析两套业务观测系统记录“21·7”河南特大暴雨过程的异同,发现气象站和水文站雨量在时间和空间分布上具有很好的一致性,两者不同等级的累积降雨落区、逐日和逐时降雨演变趋势均一致性强,但累积雨量和雨强极值的空间分布和数值存在差异,两套资料在暴雨中心(过程雨量大于600 mm)的系统性偏差小于1%。气象站和水文站的融合资料呈现比单一资料更细致的降雨分布、更全面的演变特征。此外,基于融合资料发现累积雨量排名前3位的城市(郑州、鹤壁、新乡)均具有累积雨量大、小时雨强极强、强降雨集中、雨强突然增长的特征,鹤壁和新乡最强降雨时段分别比郑州晚26 h和28 h。

关键词： “21·7”河南特大暴雨气象站和水文站观测对比暴雨特征

大地形对行星波空间结构及其移速影响的数值试验

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应用气象学报 1990年第4期1卷 344-351页

作者：徐祥德南京气象学院

本文采用 p-σ混合坐标十二层初始方程模式,研究了青藏高原与东亚实际地形对于行星波空间结构影响效应问题。本文数值试验表明:青藏高原动力效应与大地形结构特征显著相关;大地形因素的影响可以导致行星波在移动过程中其空间结构呈复杂... 详细信息

本文采用 p-σ混合坐标十二层初始方程模式,研究了青藏高原与东亚实际地形对于行星波空间结构影响效应问题。本文数值试验表明:青藏高原动力效应与大地形结构特征显著相关;大地形因素的影响可以导致行星波在移动过程中其空间结构呈复杂变化,即引起行星波在大地形南北坡的位相差、系统的变速现象及结构的形变等特征。

关键词：数值试验移速大地形高原东侧西风槽混合坐标地形影响低涡位相差移动过程

青藏高原地形重力波对东亚春季降水的重要作用

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中国科学:地球科学 2023年第11期53卷 2639-2647页

作者：李闰秋徐昕徐祥德 Theodore G.SHEPHERD 王元南京大学中尺度灾害天气实验室南京大学大气科学学院南京210023 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 Department of Meteorology University of ReadingReading RG66BBUK

春季持续性降水是东亚夏季风爆发前的主要雨季,对东亚地区乃至全球水循环都具有深刻影响.过去研究揭示了青藏高原大尺度地形的动力和热力作用对东亚春季降水的重要影响,但青藏高原小尺度地形的作用尚不明确.本研究发现,副热带西风流受... 详细信息

春季持续性降水是东亚夏季风爆发前的主要雨季,对东亚地区乃至全球水循环都具有深刻影响.过去研究揭示了青藏高原大尺度地形的动力和热力作用对东亚春季降水的重要影响,但青藏高原小尺度地形的作用尚不明确.本研究发现,副热带西风流受青藏高原小尺度地形扰动激发的地形重力波,同样对东亚春季降水具有重要贡献.垂直传播的地形重力波在对流层中层发生破碎,产生纬向拖曳,从而驱动跨越青藏高原的经向环流.在青藏高原南侧,经向环流上升支的动力抽吸作用使得对流层低层气压减弱,从而增强经向气压梯度力和西南季风,将更多水汽输送至下游东亚地区,最终导致春季降水的增多.该研究有助于更加全面地理解青藏高原多尺度地形对东亚春季降水的影响,为西风-季风协同作用提供了新的视角.

关键词：青藏高原地形重力波季风春季持续性降水

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中国近几年热带气旋研究进展(英文)

Advances in Atmospheric Sciences 2002年第1期19卷 103-110页

作者：孟智勇陈联寿徐祥德 Chinese Academy of Meteorological Sciences Beijing

总结了中国过去几年尤其是“八五”结束后热带气旋领域取得的研究成果。主要包括以下几个方面的内容：热带气旋的结构、数值预报研究、业务数值预报评估、热带气旋暴雨、热带气旋的气候特征以及热带气旋的灾害等等。

关键词：热带气旋中国数值预报结构气象灾害暴雨

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波射线变形及其影响因子的探讨

气象学报 1991年第3期49卷 288-299页

作者：徐祥德南京气象学院

本文采用简化数学模型,定性分析了科氏参数、西风廓线、大地形结构一阶与二阶经向变率(即(d^2f/dy^2),u″,h″s)对于波射线路径影响问题。本文研究表明,上述影响因素的二阶经向变率的存在条件对于“大圆路径”形成起了重要作用。类似实... 详细信息

本文采用简化数学模型,定性分析了科氏参数、西风廓线、大地形结构一阶与二阶经向变率(即(d^2f/dy^2),u″,h″s)对于波射线路径影响问题。本文研究表明,上述影响因素的二阶经向变率的存在条件对于“大圆路径”形成起了重要作用。类似实际大气西风廓线特征可能导致波射线呈“正弦波型”路径。本文还讨论了西风切变、β因子、大地形坡度对于波射线“大圆半径”尺度、波射线“转向点”以及遥相关波列扰动振幅的影响。另外,本文探讨了拦截波临界风速廓线特征。

关键词：波射线变形影响因子大气