The isotopic signature of monsoon conditions,cloud modes,and rainfall type          下载免费PDF全文

Costijn Zwart  Niels C. Munksgaard  Alain Protat  Naoyuki Kurita  Dionisia Lambrinidis  Michael I. Bird 《水文研究》2018,32(15):2296-2303

This work provides a comprehensive physically based framework for the interpretation of the north Australian rainfall stable isotope record (δ¹⁸O and δ²H). Until now, interpretations mainly relied on statistical relationships between rainfall amount and isotopic values on monthly timescales. Here, we use multiseason daily rainfall stable isotope and high resolution (10 min) ground‐based C‐band polarimetric radar data and show that the five weather types (monsoon regimes) that constitute the Australian wet season each have a characteristic isotope ratio. The data suggest that this is not only due to changes in regional rainfall amount during these regimes but, more importantly, is due to different rain and cloud types that are associated with the large scale circulation regimes. Negative (positive) isotope anomalies occurred when stratiform rainfall fractions were large (small) and the horizontal extent of raining areas were largest (smallest). Intense, yet isolated, convective conditions were associated with enriched isotope values whereas more depleted isotope values were observed when convection was widespread but less intense. This means that isotopic proxy records may record the frequency of which these typical wet season regimes occur. Positive anomalies in paleoclimatic records are most likely associated with periods where continental convection dominates and convection is sea‐breeze forced. Negative anomalies may be interpreted as periods when the monsoon trough is active, convection is of the oceanic type, less electric, and stratiform areas are wide spread. This connection between variability of rainfall isotope anomalies and the intrinsic properties of convection and its large‐scale environment has important implications for all fields of research that use rainfall stable isotopes.  相似文献   

地面稠密观测资料在强对流天气监测预警中的研究进展     

李佩芝  周长春  华维 《云南地理环境研究》2020,(1):53-58

综述国内外数篇论文,从强对流天气监测、预报预警、模式同化3个方面总结分析了近年来地面稠密观测资料的应用与优劣之处。综述表明:地面加密自动站、风廓线雷达、地基GPS、雨滴谱仪等多种观测仪器组成的地面稠密观测网具有时间尺度密集、覆盖面积广泛、能捕捉较多细微变化的优势,通过该观测网所得数据总结出的一系列指示性指标在强对流监测预警中具有重要的指示意义。但因中国地形天气情况复杂多变、数据缺失、仪器造价昂贵等问题,导致该观测网所得指示性指标不能适用于中国全境,应根据该观测网数据分析总结适应本地的预报指标。  相似文献   

飑线对定点地形变观测的影响特征与机理——以陕西关中盆地为例     

杨小林  危自根  杨锦玲  王党席 《中国地震》2019,35(3):465-475

2013年7月31日～8月1日陕西关中盆地爆发了一次强飑线灾害性天气过程,为揭示此次飑线生命史期间对定点地形变观测的影响特征与机理,本文结合多普勒天气雷达和气象资料,系统分析了关中盆地内4个地形变观测数据。结果表明:(1)飑线过境时的短时气压突变是造成定点地形变的主要原因,引起最大的地倾斜和地应变分别达9.70×10~(-3″)和21.02×10~(-9);(2)气压变幅与地形变的弹性响应量具有较好的线性关系,二者持续时间较一致,为2～4h,其中,钻孔体应变的动态气压系数达4.04×10~(-9)/h Pa;(3)宝鸡、乾陵和华阴台对飑线的响应能力较好,西安台则较差;(4)除水管仪外,垂直摆、洞体应变和钻孔体应变等对飑线的响应均较为灵敏。上述结果有助于合理识别和科学推定飑线所导致定点地形变异常变化的物理本质,进而减少实际业务中的误判;同时,还能为定点地形变观测台站的科学选址、仪器的优化布设及不同空间尺度大气负荷模型的实证等提供重要的参考依据。  相似文献   

A helium stratified and ingassed lower mantle: resolving the helium paradoxes     

Honggang Zhu  Xuefang Li  Yingkui Xu 《Acta Geochimica》2020,(1):4-10

It is generally believed a variation of 3He/4He isotopic ratios in the mantle is due to only the decay of U and Th,which produces4 He as well as heat.Here we show that not only3He/4He isotopic ratios but also helium contents can be fractionated by thermal diffusion in the lower mantle.The driving force for that fractionation is the adiabatic or convective temperature gradient,which always produces elemental and isotopic fractionation along temperature gradient by thermal diffusion with higher light/heavy isotopic ratio in the hot end.Our theoretical model and calculations indicate that the lower mantle is helium stratified,caused by thermal diffusion due to*400℃temperature contrast across the lower mantle.The highest3He/4He isotopic ratios and lowest He contents are in the lowermost mantle,which is a consequence of thermaldiffusion fractionation rather than the lower mantle is a primordial and undegassed reservoir.Therefore,oceanicisland basalts derived from the deepest lower mantle with high3He/4He isotopic ratios and less He contents—the long-standing helium paradox,is solved by our model.Because vigorous convection in the upper mantle had resulted in disordered or disorganized thermal-diffusion effects in He,Mid-ocean ridge basalts unaffected by mantle plume have a relatively homogenous and lower!3He/4He isotopic compositions.Our model also predicts that 3He/4He isotopic ratios in the deepest lower mantle of early Earth could be even higher than that of Jupiter,the initial He isotopic ratio in our solar system,because the temperature contrast across the lower mantle in the early Earth is the largest and less4 He had been produced by the decay of U and Th.Moreover,the early helium-stratified lower mantle owned the lowest He contents due to over-degassing caused by the largest temperature contrast.Consequently,succeeding evolution of the lower mantle is a He ingassed process due to secular cooling of the deepest mantle.This explains why significant amount of He produced by the decay of U and Th in the lower mantle were not released,another long-standing heat–helium paradox.  相似文献   

基于岩石圈厚度和地幔横向黏度变化的地幔对流模型重估云南地区剪切波各向异性源的深度     

朱涛  马小溪 《地学前缘》2021,28(2):284-295

在已有模型的基础上,考虑岩石圈厚度和软流层横向黏度的变化,本文建立了更接近地球实际情形的地幔对流模型,然后重新推测了导致云南地区剪切波各向异性的软流层源的深度。结果表明:岩石圈厚度和软流层横向黏度变化对云南地区的软流层各向异性源的深度及软流层的变形程度和机制具有重要影响;软流层各向异性对云南西南部区域、东部区域北纬26°N以南和四川盆地及其西缘的剪切波分裂具有明显的贡献,它们分别位于90~180、170~330和200~320 km深度;在云南西南部区域和东部区域北纬26°N以南,导致剪切波分裂的软流层可能处于大剪切变形状态,主要受地幔流动方向/流动平面模式控制,而四川盆地及其西缘的则处于小剪切变形状态,主要受应变模式的控制。  相似文献   

2018年一次罕见早春飑线大风过程演变和机理分析   总被引：6，自引：4，他引：2       下载免费PDF全文

盛杰  郑永光  沈新勇  张涛  曹艳察  林隐静 《气象》2019,45(2):141-154

2018年3月4—5日,华南、江南等地发生了一次大范围强对流过程,发生时间早,落区范围广,多地伴有雷暴大风、冰雹、短时强降水等剧烈对流天气,尤其飑线在江西境内造成了严重大风灾害。基于大气环流和雷达回波发展演变特征,将该次过程分为初始、发展和减弱三个阶段：初始阶段西风槽前西南急流造成的低压倒槽为强对流提供大尺度触发条件;发展阶段对流活动位于槽前暖区中,飑线在江西造成极端大风;入夜后,冷锋南下,对流进入减弱阶段。环境场及对流参数诊断表明江西中北部低层高温高湿,中层干冷,温度垂直递减率大,有利于产生雷暴大风。南昌探空长时间序列分析表明温湿要素气候态异常,与历史同期比,低层明显偏暖偏湿,中层偏干,有利于极端对流天气发生。综合多源观测资料和雷达资料分析中小尺度特征,本次江西飑线过程特点及成因包括：（1）受引导气流和前向传播共同作用,飑线移动速度快。（2）自动站分析显示飑锋后雷暴高压强,与锋前暖低压作用造成强密度流,有利于产生大范围直线型大风;（3）通过对比飑线弓状回波南北段回波结构差异表明,飑线后侧中层干后向入流促使降水粒子相变,剧烈降温形成的强下沉运动(下击暴流)是导致极端大风的主要原因,后部层云区下沉气流增强雷暴高压加之动量下传作用对雷暴大风有增幅作用。  相似文献   

利用FY-2F快速扫描资料分析对流初生阶段的云顶物理量特征   总被引：2，自引：0，他引：2       下载免费PDF全文

周鑫  周顺武  覃丹宇  孙阳 《气象》2019,45(2):216-227

基于FY-2F静止气象卫星提供的2015年5—9月的高分辨率数据,通过温度阈值法识别出深、浅对流后,分析和比较了深、浅对流在对流初生(convective initiation,CI)至发展阶段中云顶高度、云顶快速降温率(cloud top cooling rate,CTC)以及多通道差值等云顶物理量特征的变化异同。结果表明:深、浅对流在CI阶段的云顶物理量特征具有相似变化特征,即云顶高度均在短时间内快速上升,CTC值均先减小后增大;深、浅对流差异表现为深(浅)对流云顶上升高度能(不能)超越水汽层高度;深对流CTC最低值较浅对流CTC最低值更低。基于CI阶段深、浅对流的CTC最低值的差异,通过个例验证,表明利用深、浅对流CTC最低值的差异,可以在识别出CI的基础,判断出CI是否发展成为深对流,从而能提前做出预警。  相似文献   

青海高原致灾性对流天气时空分布特征     

朱平  俞小鼎  王振会  肖建设 《干旱气象》2019,37(3):377-383

利用2005-2016年青海高原地面观测、灾情和卫星云图等资料,对青海高原致灾性对流天气进行筛选和分类,在此基础上分析了各类致灾性对流天气的时空分布特征及与地形的关系。结果表明:(1)青海高原致灾性对流主要有雷暴、短时强降水、冰雹以及混合类四种,集中分布于高原东部。(2)地形对致灾性对流的落区、频次和强度起关键作用。雷暴多产生于山区,短时强降水和冰雹主要产生在迎风坡、河谷和地势较开阔的低地。其中,青东农区以混合类和冰雹居多,青南牧区以混合类居多,环湖与祁连地区和柴达木盆地以短时强降水居多。(3)近12 a青海高原致灾性对流整体呈波动式减少,2005-2010年(前期)致灾性对流日数和次数较多,2011-2016年(后期)显著减少,但不同类型年际变化特征略有差异。其中,冰雹和雷暴日数前期较大,后期显著减少;混合类和短时强降水日数无明显变化趋势,但前者年际波动幅度较后者大。(4)致灾性对流主要产生于5-9月,各类型均呈现典型的单峰型月分布,混合类和冰雹日数及次数的峰值均在8月,雷暴日数和次数的峰值均在6月,而短时强降水日数和次数的峰值分别在8月、7月。(5)致灾性对流集中产生于13:00至次日01:00,高峰时段(16:00-20:00)以冰雹和混合类居多,而夜间时段以短时强降水居多。  相似文献   

Validation for a tropical belt version of WRF: sensitivity tests on radiation and cumulus convection parameterizations          下载免费PDF全文

SUN Bi-Yun  BI Xun-Qiang 《大气和海洋科学快报》2019,(3):192-200

对基本气候态和降水日变化的分析是检验模式模拟性能、理解模式误差来源的重要手段。为了评估出对热带气候模拟效果较好的物理参数化方案组合,本文应用WRF带状区域模式,主要比较了四种积云对流参数化方案:NewTiedtke、Kain-Fritsch、newSAS、Tiedtke,和两种辐射参数化方案:RRTMG和CAM,对热带带状区域的气候模拟结果。研究表明:使用NewTiedtke积云对流参数化方案和RRTMG辐射方案的试验,表现出对气温、降水及降水日变化等综合性最好的模拟性能;NewTiedtke积云对流参数化方案能模拟出较好的降水空间分布和降水日变化位相分布特征;与RRTMG辐射方案相比,CAM辐射方案会使温度模拟偏低,特别是陆地上更明显,这种陆地上的冷偏差可能主要来源于Tmin的模拟偏冷。  相似文献   

江淮梅雨期极端对流微物理特征的双偏振雷达观测研究          下载免费PDF全文

杨忠林  赵坤  徐坤  李凯  陈刚  温龙  刘溯  杨正玮 《气象学报》2019,77(1):58-72

为研究梅雨期极端对流系统的微物理特征,利用2013—2014年江淮梅雨期间南京溧水S波段双偏振雷达探测资料和地面自动站小时降水资料,统计分析了两类极端对流降水系统的微物理特征及差异。这两类极端对流系统的定义基于地面降水强度和雷达回波顶高,分别为所有对流中降水强度最强的1%（R类:小时降水强度>46.2 mm/h）和对流发展高度最高的1%（H类:20 dBz回波顶高>14.5 km）。结果显示这两类极端对流系统仅有30%的样本重合,显示了二者之间的弱相关性。对于相同的反射率因子Z_H,R类极端对流系统的近地面差分反射率因子Z_DR通常较H类极端对流小约0.2 dB,表明R类极端对流具有较小的平均粒径。结合双偏振雷达反演的粒子大小和相态分布显示,虽然两类极端对流都表现出海洋性对流降水特征,但R类极端对流较H类极端对流的总体雨滴粒径更小而数浓度更高,导致R类极端对流系统的地面降水更强。与R类极端对流系统相比,H类极端对流系统的上升运动更强,将更多的水汽和过冷水输送到0℃层以上,有利于形成更大的冰相粒子（如霰粒子等）,并通过融化形成大雨滴。以上研究表明,梅雨期降水强度和对流发展深度并没有必然的联系,极端降水主要是中等高度的对流引起。   相似文献