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塔克拉玛干沙漠南缘策勒流沙前缘与绿洲内部近地面逆温逆湿特征研究

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干旱区地理 2019年第5期42卷 976-985页

作者：毛东雷蔡富艳李新国雷加强来风兵薛杰新疆师范大学地理科学与旅游学院/新疆干旱区湖泊环境与资源重点实验室新疆乌鲁木齐830054 中国科学院新疆生态与地理研究所新疆乌鲁木齐830011 乌鲁木齐职业大学应用工程学院新疆乌鲁木齐830002 新疆策勒荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站新疆策勒848300

利用新疆策勒流沙前缘及绿洲内部的野外气象观测数据,运用同步对比与统计分析方法,分析塔克拉玛干沙漠流沙前缘及绿洲内部近地表0.5 m和2m高度之间逆温逆湿特征,揭示不同时期、典型天气状况下的逆温逆湿特征,为沙漠与绿洲内部的热量和... 详细信息

利用新疆策勒流沙前缘及绿洲内部的野外气象观测数据,运用同步对比与统计分析方法,分析塔克拉玛干沙漠流沙前缘及绿洲内部近地表0.5 m和2m高度之间逆温逆湿特征,揭示不同时期、典型天气状况下的逆温逆湿特征,为沙漠与绿洲内部的热量和水汽运移交换提供理论依据。结果表明:流沙前缘月平均相对湿度最大值出现在10月,最小值出现在4月,气温最高出现在8月,最低出现在1月。2011年7月逆温逆湿强度最大,逆湿日数占总逆湿日数的38.71%,逆温日数占总逆温日数的3.76%。逆温时间集中在傍晚19:00至上午10:00之间,逆湿出现在上午10:00至晚上21:00之间。绿洲内部月最低气温出现在2011年1月,最高气温出现在2011年7月,相对湿度最小值出现在2011年4月,最大值(74.91%)出现在2010年9月。最强逆温逆湿现象出现在2010年的11月,平均日温差3.48℃,垂直高度湿差达2.27%。总体上,在流沙前缘与绿洲内部,冬季的相对湿度整体上大于夏季的相对湿度,而气温整体上表现为夏季高冬季低,同一高度的温度与湿度呈现较好的负相关性。在4种典型天气情况下,流沙前缘与绿洲内部出现的温湿度变化和逆温逆湿特征变化趋势基本一样,但出现的时间上基本存在绿洲内部提前流沙前缘滞后的现象,但在晴天和扬沙天气下,逆湿在流沙地出现的时间提前而流沙前缘滞后。绿洲内部出现的逆温逆湿持续时间一般比流沙地持续的时间较长。

关键词：逆温逆湿特征流沙前缘绿洲策勒

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绿洲沙漠边缘逆湿的数值研究

干旱区研究 2009年第2期26卷 277-281页

作者：陈世强吕世华奥银焕张宇李锁锁尚伦宇马迪中国科学院寒区旱区环境与工程研究所甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室甘肃兰州730000

利用包含陆面过程的中尺度数值模式MM5和观测资料,对金塔绿洲边缘逆湿进行了数值研究。模拟结果显示:逆湿出现在沙漠和绿洲交界附近,主要出现在临近绿洲的沙漠上。逆湿和绿洲下游沙漠边缘较充沛的水汽有利于绿洲边缘沙生植物的生长。在... 详细信息

利用包含陆面过程的中尺度数值模式MM5和观测资料,对金塔绿洲边缘逆湿进行了数值研究。模拟结果显示:逆湿出现在沙漠和绿洲交界附近,主要出现在临近绿洲的沙漠上。逆湿和绿洲下游沙漠边缘较充沛的水汽有利于绿洲边缘沙生植物的生长。在临近绿洲的沙漠低层存在大范围的逆湿,随着高度的增加,逆湿范围由绿洲向外围沙漠逐渐减少,强度也在减弱。绿洲风携带的水汽对沙漠的影响有一定距离限制,越靠近绿洲,临近绿洲的沙漠比湿越大,逆湿消失的高度越低。在背景风场较弱的晴好天气下,当存在由绿洲向沙漠辐散的平流以及沙漠上的上升气流和绿洲下沉运动的过渡带位于绿洲边缘时,易形成逆湿。

关键词：逆湿绿洲沙漠绿洲风河西走廊

基于无线电探空资料的北极边界层逆温和逆湿结构特征研究

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基于无线电探空资料的北极边界层逆温和逆湿结构特征研究

作者：张必荣南京信息工程大学

学位级别：硕士

大气边界层的逆温和逆湿结构是北极气候系统的重要特征,与地表和低层大气之间的水分和热量交换以及长波辐射和云的形成都有着密切的联系。本文使用3个北极站的高分辨率探空数据(Global Climate Observing System Reference Upper-Air Ne... 详细信息

大气边界层的逆温和逆湿结构是北极气候系统的重要特征,与地表和低层大气之间的水分和热量交换以及长波辐射和云的形成都有着密切的联系。本文使用3个北极站的高分辨率探空数据(Global Climate Observing System Reference Upper-Air Network,GRUAN)、45个站点的常规探空数据(Integrated Global Radiosonde Archive,IGRA)以及欧洲中期天气预报中心(European Center for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)第五代再分析资料ERA5对北极多层逆温和逆湿结构进行研究,主要包括结构变化特征、不同因素的影响情况以及逆温逆湿共存时的特征。根据逆温逆湿发生的不同高度,分为接地逆温(Surface-based Inversion,SBI)和低悬逆温(Elevated Inversion,EI)以及接地逆湿(Surface-based Humidity Inversion,SBHI)和低悬逆湿(Elevated Humidity Inversion,EHI)。通过三个高分辨率代表站的研究发现,在沿海站点SBI全年都存在,由暖平流引起的第一层低悬逆温(EI1)比由下沉引起的更厚更强。第一层低悬逆湿(EHI1)倾向于由逆温形成,而第二层低悬逆湿(EHI2)主要受水汽平流影响。EI和EHI共存是最常见的结构,夏季多、冬季少。SBI、EI、SBHI和EHI共存的情况为冬季多,夏季少。使用45个常规探空数据得到北极地区的逆温逆湿气候学特征主要发现,冬季和秋季的SBI比夏季和春季更频繁、更深、更强。EI发生频率的峰值与反气旋最活跃的季节有很好的相关性。SBHI的时空变化和SBI相似。SBI发生频率东半球有减小的趋势,而在西半球有增加的趋势;SBI层顶高度和强度的变化在大多地区都有显著减小的趋势。EI1发生频率趋势的空间分布与SBI较一致。EI1在大多数站点的暖平流作用下层顶高度最低。EHI1在水汽平流情况下夏季占比较多,冬季占比较少。水汽平流作用下的EHI1层顶高度更高,强度最弱,而有逆温影响的情况下层顶高度普遍更低,但强度最强。EI和EHI的同时出现会增强逆温和逆湿的强度,并降低逆温逆湿的层顶高度。

关键词：逆温逆湿北极探空数据

基于AIRS的南大洋大气逆温和逆湿特征分析

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基于AIRS的南大洋大气逆温和逆湿特征分析

作者：许妍上海海洋大学

学位级别：硕士

南大洋在全球气候研究中起着重要作用,影响着全球大气环流、海洋环流和天气、气候的变化。南大洋大气普遍存在着逆温和逆湿现象,其分布和变化对海-冰-气之间的物质和通量交换具有重要影响。弄清南大洋大气逆温和逆湿特征及其时空分布与... 详细信息

南大洋在全球气候研究中起着重要作用,影响着全球大气环流、海洋环流和天气、气候的变化。南大洋大气普遍存在着逆温和逆湿现象,其分布和变化对海-冰-气之间的物质和通量交换具有重要影响。弄清南大洋大气逆温和逆湿特征及其时空分布与变化规律,对研究南大洋大气特征及南大洋在全球气候系统中的影响具有重要意义。卫星遥感是开展极地地区大气垂直结构探测的有效手段,搭载在Aqua卫星上的大气红外探测器(AIRS)可在全球范围内提供精细化的三维大气观测资料。为了验证AIRS数据产品在南大洋的精度,进一步评估利用AIRS开展南大洋大气逆温和逆湿特征研究的可靠性,本文基于AIRS版本6(V6)和版本7(V7)的数据产品,以全球无线电探空数据集(IGRA2)的探空观测为真值,比较分析了2004～2020年IGRA2和AIRS的温湿廓线,并对AIRS不同版本的产品在不同云量(cloud fraction,CF)条件下估计的南大洋大气逆温和逆湿特征结果进行评估。由于极地地区存在较多的贴地逆温和逆湿现象,本文在AIRS V7产品1000～500 h Pa廓线数据的基础上,考虑海表数据对评估南大洋大气逆温和逆湿的影响,探讨南大洋大气低悬逆温和逆湿特征的时空分布与变化规律,并进一步对南大洋大气贴地逆温和逆湿特征的时空分布规律进行探究。最后,探讨大气逆温和逆湿特征间的关联以及不同海表气象条件对南大洋大气逆温和逆湿特征的影响。本文主要结论归纳如下:AIRS不同版本的温湿廓线的精度存在差异,AIRS V7的温度廓线反演精度较V6更高,比湿廓线则是V6精度优于V7。除了在温度廓线底层,V7温度数据产品在其他标准等压面上均表现出比V6更好的数据精度,且在不同CF条件下,V7温度数据产品的精度变化小,表现出更好的数据稳定性。在对AIRS不同版本的比湿廓线进行验证中发现,AIRS比湿廓线上层的数据精确度低于下层。与V6数据产品相比,V7数据产品的比湿结果在600～500 h Pa的偏差更小;在600 h Pa以下的V7比湿数据产品误差则相对V6更大。此外,AIRS的比湿数据受CF的影响较大,因此在使用比湿数据进行研究时需考虑云对比湿数据精度的影响。基于AIRS估计的南大洋大气逆温和逆湿特征受CF影响较小,AIRS可以较精确的估计南大洋逆温和逆湿特征。对比AIRS两个版本数据产品估计的逆温特征结果发现,V7估计的逆温频率和逆温强度比V6的结果更接近探空估算值。随着CF的增大,AIRS估计得到的逆温特征与探空数据结果之间误差也呈逐渐减小的趋势,这表明在CF较大时利用AIRS产品也可精确地估计逆温特征的情况。与V7相比,V6估计的逆湿频率结果误差更小。随着CF增大,V6估计的逆湿强度精确度逐渐提升,但V7产品估计逆湿强度时受云量影响较小,其数据产品在不同CF条件下有更好的稳定性。此外,AIRS两个版本数据估计的逆温频率结果差异主要存在于沿岸地区与冰架区域,逆温强度的差异则普遍存在于南大洋纬度较低的区域;两个版本估计的逆湿频率结果差异主要是存在于秋冬两季的冰架和陆地附近的大洋上,但逆湿强度的差异在不同季节差距明显,春夏两季南大洋大部分区域的V7逆湿强度均弱于V6,在秋冬两季则显示相反的结果。南大洋大气逆温和逆湿特征呈现明显的季节分布与变化规律,大气逆温和逆湿现象在秋冬季更频繁,且强度更强。在对南大洋低悬逆温频率在不同季节的空间分布探究中发现,与春夏两季相比,秋冬季在龙尼冰架、罗斯冰架和威德尔海海域的逆温现象相对频繁,大部分区域的逆温频率高于80%。整体上,南大洋低悬逆温强度随着纬度降低而逐渐降低。南大洋贴地逆温频率(强度)随着纬度降低而逐渐减少(减弱),贴地逆温现象在南大洋低悬逆温研究中占主导作用,低悬逆温强度大部分是基于洋面的贴地逆温层强度,在对流层中部逆温层强度相对较弱。低悬逆湿频率(强度)在季节变化上呈现春夏低(弱)、秋冬高(强)的变化特征,南大洋在夏季低悬逆湿现象最少,在秋季相对最多;低悬逆湿强度在春季最弱,最强则出现在秋季60°S～70°S的南大洋海域。南大洋贴地逆湿现象相对较少,频率均小于60%,贴地逆湿强度在夏季南大洋70°S以南海域最弱,在冬季普遍较强。总体上,除了夏季,另外三个季节在低悬逆温现象出现越频繁的地方,低悬逆湿频率也越高。对南大洋海表气象条件分析发现,南大洋表面温度越低时,逆温频率越频繁,逆温强度越强。在夏季海表比湿的变化引起逆湿强度变化较小,其余三季的逆湿强度对海表比湿的变化较敏感。总体上,南大洋表面比湿越低时,逆湿频率越频繁。

关键词：逆温逆湿南大洋 AIRS

新疆典型沙漠和绿洲植被-水汽-地表温度相关性分析

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干旱区地理 2022年第2期45卷 456-466页

作者：程丹妮王颖琪程勇翔黄敬峰石河子大学生命科学学院新疆石河子832000 浙江大学农业遥感与信息技术应用研究所浙江杭州310058

为探讨新疆不同区域沙漠、绿洲地表温度(Land surface temperature,LST)、归一化植被指数(Normalized difference vegetation index,NDVI)及大气水汽含量三者间的相关关系,利用2001-2019年MOD13C3植被指数、MOD11C3地表温度以及2013-2017年Suomi NPP VIIRS水蒸气含量数据,运用Slope趋势分析方法对该问题进行研究。结果表明:(1)2001-2019年新疆植被指数年平均值整体呈增加趋势,绿洲增加尤为明显。地表温度年平均值变化为绿洲白天减少、夜晚增加,年温度差值减少;沙漠白天夜晚均增加,年温度差值增加。(2)全疆的NDVI、大气水汽含量及地表温度三者的月值数据彼此呈正相关关系。植被增加可减少地表温差和大气水汽差,在北疆绿洲的高植被覆盖区表现明显。绿洲对于生态环境的调控作用优于沙漠,北疆绿洲调控作用优于南疆。(3)塔克拉玛干沙漠在每年3-10月夜晚地表逆温和逆湿现象明显,导致夜晚大气水汽含量高于白天。南疆绿洲受沙漠环境及植被增加的双重影响,近年来夜晚水汽含量高于白天水汽含量的月份逐渐减少,主要集中在夏季。研究结果有利于从宏观层面认识新疆气候变化,为新疆生态环境保护提供有价值的参考。

关键词：植被指数地表温度大气水汽含量逆温逆湿

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金塔绿洲大气边界层特征的数值模拟研究

高原气象 2004年第2期23卷 200-207页

作者：安兴琴吕世华中国科学院寒区旱区环境与工程研究所甘肃兰州730000

利用美国NCAR中心的天气研究与预报模式WRF(WeatherResearchandForecastModel),对金塔绿洲的环流场、温度场及湿度场结构及其日变化进行了较为全面细致的模拟研究,WRF模式很好地模拟出了绿洲—沙漠环流的日变化特征和这种局地热力环流... 详细信息

利用美国NCAR中心的天气研究与预报模式WRF(WeatherResearchandForecastModel),对金塔绿洲的环流场、温度场及湿度场结构及其日变化进行了较为全面细致的模拟研究,WRF模式很好地模拟出了绿洲—沙漠环流的日变化特征和这种局地热力环流的空间结构,模拟再现了绿洲"冷岛效应"和邻近绿洲的沙漠"逆湿"等边界层特征,模拟还发现了白天绿洲湿度场"凹型槽"式分布的特征。

关键词： WRF模式金塔绿洲绿洲—沙漠环流冷岛效应逆湿

春季晴日蒙古高原半干旱荒漠草原地边界层结构的一次观测研究

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高原气象 2008年第4期27卷 757-763页

作者：岳平牛生杰张强沈建国中国气象局兰州干旱气象研究所甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室甘肃兰州730020 南京信息工程大学江苏南京210044 内蒙古气象科学研究所内蒙古呼和浩特010051

在科技部公益专项“沙尘气溶胶辐射模型及气候环境生态效应研究”支持下，执行期间在二连浩特气象站用GFE（L）1型二次测风雷达和GTS1型数字式探空仪，于2006年4月24～25日对内蒙古高原半干旱荒漠化草原地区春季典型晴日边界层特征进行... 详细信息

在科技部公益专项“沙尘气溶胶辐射模型及气候环境生态效应研究”支持下，执行期间在二连浩特气象站用GFE（L）1型二次测风雷达和GTS1型数字式探空仪，于2006年4月24～25日对内蒙古高原半干旱荒漠化草原地区春季典型晴日边界层特征进行了加密探测。结果表明：二连浩特地区边界层的日变化大，对流边界层最大高度可以达到2000m，超绝热层平均高度为270m，夜间稳定边界层高度可达到900m；白天在4000m附近存在高空急流，最大风速达到29m·s^-1；夜间近地面层有东风急流，其高度在250m左右，观测日低空急流最强时间是在23：00，风速达到16m·s^-1；边界层内湿度变化较大，呈现多层逆湿结构。

关键词：蒙古高原边界层特征低空急流逆湿

中尺度非均—边界层气候的数值研究——(Ⅱ)夏季的数值试验

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应用气象学报 1993年第1期4卷 30-37页

作者：陈江陈万隆陈宇能季国良南京气象学院应用气象系夏威夷大学气象系兰州高原大气物理研究所兰州730000

用修改的 Nickerson 等提出的中尺度模式,对我国北方夏季非均一下垫面上的边界层气候特征进行了研究。结果表明,在晴朗、静风和无扰动系统的条件下,下垫面的非均一性对边界层气候起着决定性的影响。边界层气候特征和低空急流强度与局地... 详细信息

用修改的 Nickerson 等提出的中尺度模式,对我国北方夏季非均一下垫面上的边界层气候特征进行了研究。结果表明,在晴朗、静风和无扰动系统的条件下,下垫面的非均一性对边界层气候起着决定性的影响。边界层气候特征和低空急流强度与局地环流关系密切。干燥裸地上边界层内出现的逆湿现象,是由下垫面非均一的湿度场和中尺度平流共同引起的。

关键词：夏季边界层气候逆湿中尺度

塔中春季晴天近地层温度、湿度和风速廓线特征

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干旱区地理 2008年第3期31卷 389-396页

作者：李祥余何清艾力.买买提明李帅李红军吴新萍郑伟中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所中国气象局乌鲁木齐气象卫星地面站新疆乌鲁木齐830011 且末县塔中气象站新疆且末841000

利用最新安装的塔中“80m观测塔梯度探测系统”资料，详细分析了塔中春季晴天近地层80m高度内平均温度、湿度和风速廓线日变化分布特征，得出以下一些结果：（1）温度廓线有夜间辐射型、早上过渡型、白天日射型和傍晚过渡型四种。夜间... 详细信息

利用最新安装的塔中“80m观测塔梯度探测系统”资料，详细分析了塔中春季晴天近地层80m高度内平均温度、湿度和风速廓线日变化分布特征，得出以下一些结果：（1）温度廓线有夜间辐射型、早上过渡型、白天日射型和傍晚过渡型四种。夜间近地层大气层结稳定，呈逆温特征；最强逆温出现在凌晨06时，此时，80m高度温差为11．1℃。白天，近地层80m内温度递减率在2．7—5．2℃／100m之间，大气一直处于超绝热不稳定状态。（2）湿度廓线有日夜之分。夜间，30m以下比湿随高度增高急剧变小，30m以上比湿随高度增加而增大，大气呈逆湿特征。白天，比湿随时间一直逐渐变小。在近地层30—50m之间有一个厚度约20m的逆湿层，全天都存在。（3）风速廓线也有日夜之分。夜间稳定层结，廓线风速值以比对数关系更快的速度向上递增，曲线弯向风速轴。白天不稳定层结，廓线风速值以比对数关系较慢的速度向上递增，曲线弯向高度轴。只有在10m以下高度，日夜间的风廓线近似遵循对数律关系。

关键词：塔克拉玛干沙漠大气边界层逆温逆湿对数律