DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 1. 引言 当前，随着经济的快速发展，人类生活质量水平显著提高，对各类自然资源的需求量也在逐渐增大，而各类常用自然资源如石油、天然气等化石燃料在人类的开采使用中日渐枯竭，并且由于常规自然资源的使用也会对大气状况造成不同程度的影响，引起天气、气候变化，进而影响人类生存、生活。因此，寻求更为清洁且储存量大的可持续能源是一个十分值得探讨的话题 [ 1 ]。太阳发射到达地面的能量没有地域界限，无论陆地或是海洋，无论山地或者岛屿，都可接受到，并能够直接开发利用，易于采集，且无须开采和运输，开发利用太阳发射的能量不会对环境造成污染；同时，太阳能也是最为清洁的能源之一，在生态环境污染愈发严重的当今，这一点是尤为珍贵的；此外，每年到达地球表面的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤所储存的能量，其总量当属于如今世界上开发利用的最大能源；根据太阳产生的核能速率估算得到，氢的储量足够维持上百亿年，然而地球寿命大约为几十亿年，相对这个意义而言，太阳的能量可以称为用之不竭的清洁能源 [ 2 ]。 太阳发射的能量以短波辐射的形式到达地表，而地球表面接收到的太阳辐射是地球的主要能源，这也是天气、气候形成和各种物理变化的主要驱动力，是人类可开发利用的重要自然资源。太阳辐射驱动全球气候形成、为区域天气预测提供参考、促使地表水汽蒸散、保证植物光合作用等；此外，人类生活太阳能系统、各类光能利用等离不开太阳辐射 [ 3 ]。 太阳辐射可分为太阳直接辐射和散射辐射；穿过大气层，到达地面的一部分，称为太阳直接辐射，另一部分为大气成分(大气中水汽以及大气悬浮物)、云量、等吸收反射，而被散射部分辐射又返回至宇宙空间，剩余部分辐射到达地面，到达地面的这部分辐射称为散射辐射。到达地面的散射太阳辐射和直接太阳辐射之和称为太阳总辐射 [ 4 ]。此外，到达地面的太阳辐射除了受到天文学因子、地理学因子的影响外，还受到气象因子的诸多影响，造成向下短波辐射时空分布特征各异。因此，研究到达地表的太阳辐射的时空分布特征，有助于探究某些地区气候变化规律，对于地表能量平衡研究及更好的利用太阳能资源具有重要意义 [ 5 ] [ 6 ]。 云也是大气中较为常见且变化多端的天气现象，是大气、气候系统的重要组成部分，直接或间接影响和参与向下短波辐射变化过程，对全球能量收支平衡起着重要作用 [ 7 ]。因此，研究总云量、低云量等气象要素对中国大陆地表太阳辐射时空变化的影响及相关性大小，进而对评估地表能量变化在气候变化中的作用就显得尤为重要。 本选题将利用2007年1月~2014年12月中国区域地面气象要素数据集–阳坤，分析2007~2014年中国区域向下短波辐射时空变化特征以及在中国的青藏高原、西北干旱区和东部季风区三大自然区域向下短波辐射分布的差异，并进一步根据欧洲中心数据集中的总云量、低云量等相关数据探究分析云量等气象要素对中国大陆地区向下短波辐射时空变化的影响。 自20世纪50年代以来，国际上已经开始对太阳辐射时空变化特征作了较为详尽的观测，并已取得了一些可用于研究地表太阳辐射的年际及年代际的观测资料。已有学者研究表明，近几十年来全球范围大部分地区太阳辐射变化趋势均呈现先上升后下降的变化趋势，即“全球变亮”与“全球变暗”；该现象大致以1989年为分界线。20世纪50年代至90年代以来，由于城市现代化发展与人类活动影响，太阳辐射透过大气层受到的削弱作用增强，从而导致全球地表太阳辐射趋于下降。20世纪90年代后，云量与城市气溶胶浓度下降使得大气层在少云或无云情况下透明度提升，对透过大气层的太阳辐射削弱作用减小，以致全球地表太阳辐射出现略微增加的趋势 [ 8 ] [ 9 ]。 Liepert和De等 [ 10 ] [ 11 ] 学者研究发现，欧洲西部地区太阳辐射逐年下降，太阳辐射强度下降趋势较大的区域往往存在较大型城市或城市群，城市现代化发展加剧空气污染，使得大气颗粒物、水汽、云量等增加，从而导致对透过大气层的太阳辐射吸收、散射和反射作用加强，到达地表的太阳辐射减少，即为所谓的全球“变暗”。Wild等 [ 12 ] 根据地面辐射观测资料研究发现，32个网格中绝大多数网格的太阳辐射是上升的，约占81%。Pinker等 [ 13 ] 利用卫星资料探究了1983年至2001年间全球范围内地表太阳辐射变化特征，研究结果表明，地面太阳辐射总体上是增加的，也就是所谓的全球“变亮”。 国内太阳辐射研究开展已有较长时间，翁笃鸣等 [ 14 ] 分析了中国区域直接辐射、散射辐射及总辐射空间分布特征和大气透明度特征。李晓文等 [ 9 ] 分析了全国范围内共55个辐射站点自1961~1990年30年来地表太阳总辐射的变化特征，研究结果表明全国绝大部分地区地面总辐射量近30年来趋于下降，下降趋势最显著趋于共有3个地区分别为：青海、甘肃地区、四川、贵州地区以及长江中游地区，地表太阳总辐射呈现逐渐下降的变化趋势。文小航等 [ 15 ] 利用中国大陆122个常规地面辐射观测站1961~2000年近40年来地面观测到的太阳辐射的逐日直接辐射、散射辐射、总辐射和净辐射资料，分析得出中国大陆5个辐射气候区域的直接辐射、总辐射在1961~1990年之间趋于下降且在20世纪80年代降至最低，降幅最明显的区域为青藏高原西南部地区；在1991~2000年直接辐射量和总辐射呈现回复上升趋势，其中回升最显著的区域仍为青藏高原地区，但均未达到历史观测的最高水平。大量研究表明，中国地区地表太阳辐射在1961s显著减少，1990s年后逐渐回升，南方地区地表太阳总辐射减少和增加趋势都十分显著，而北方地区呈现持续减少的变化趋势。中国地区地表太阳辐射变化与全球辐射变化趋势一致，在20世纪90年代左右出现由明显减少向略微回升的转变趋势 [ 14 ]。 国内外学者对太阳辐射近几十年的全球区域变化特征已经有较为科学的研究结论，同时揭示了太阳辐射在传输过程中会受到大气成分、云量等影响因子的削弱作用；但在全球变暖的大背景下，中国地区向下短波辐射近期时空分布特征变化及相关因子的影响的研究仍不甚完备，故有必要采用利用2007年1月~2014年12月中国区域地面气象要素数据集–阳坤，分析2007~2014年地表太阳短波辐射时空变化特征，以及在中国的青藏高原、西北干旱区和东部季风区地表太阳辐射分布的差异，并进一步根据欧洲中心数据集中的总云量、低云量等相关数据探究分析云量等气象要素对中国大陆地区向下短波辐射时空变化的影响及相关性大小。以此简单地为探求研究向下短波辐射时空分布特征研究的方法提供参考，进一步为探求气候变化提供一定依据。 我国自然资源丰富，国土面积广阔，自然地理因素(例如纬度和经度位置，高度，海洋和陆地分布)存在显著差异，这可能进一步导致区域之间的很大自然差异，影响地表太阳辐射的时空分布各异。因此，本文参考《中国自然地理》根据我国自然情况的最主要的差异，可将全国划分为东部季风区，西北干旱区和青藏高原区三个大自然区。三大自然区划分的主要根据是：1) 现代地形轮廓以及对它有决定作用的新构造运动的不同；2) 气候特征及其所导致的土壤、植被、地貌外营力和水文的最主要特征的差异；3)自然界(土壤、生物、地质地貌)的主要发展过程不同；4) 人类活动对自然界的影响，以及利用、改造自然方向的差异；5) 自然界地域分异所服从的主导因素的差异 [ 16 ]。由于划分这样广大的区域单位所要考虑的因素很多，所以这三个区域能够代表我国主要地理气候特征、下垫面植被分布特征和土地利用类型特征。因此我们划分的东部季风区、西北干旱区和青藏高原区这三个区域是有代表性的。
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user: 2. 资料与方法 2.1. 研究资料 本文所使用的资料来自于中国区域地面气象要素数据集–阳坤和欧洲中期天气预报中心再分析月均地面资料数据集(ECMWF)。 中国区域地面气象要素数据集，发布数据产品时间段：1979年1月~2018年12月的气象数据，其水平空间分辨率为0.1˚，时间分辨率为3 h。该数据集由青藏高原研究所数据同化中心阳坤根据1) CMA (中国气象局) 1979~2018年的气象站观测数据、2) 1988~2018年度的TRMM卫星降水量分析数据(3B42)和1979~2018年的GLDAS降水量数据、3) 1983.07~2007.12的GEWEX-SRB向下的短波辐射和1979.01~1983.06与2008.01~2018.12的GLDAS向下的短波辐射、4) 1979~2015年的研究与应用的现代反演分析(MERRA)及2015年之后的GLDAS数据、5) 1979~2018年的GLDAS数据等数据集同化分析得到的综合气象要素数据集，其气象要素包括近地面气温、近地面气压、近地面空气比湿、近地面全风速、向下短波辐射、向下长波辐射、地面降水率共7个要素。数据来源于“国家青藏高原科学数据中心”(http://data.tpdc.ac.cn) [ 17 ]。 欧洲中期天气预报中心(European Center for Medium-Range Weather Forecasts)再分析月均地面资料数据集是按00、06、12、18时4个时次分别统计，该数据集一共51个变量。本文此次使用中国区域地面气象要素数据集的地表向下短波辐射及欧洲中心数据集中的总云量、低云量等相关数据。 2.2. 研究方法 本文使用“中国区域地面气象要素数据集”的地表向下短波辐射数据集的处理结果，对中国地区向下短波辐射进行空间分布特征和时间序列进行分析，分析选取时间段为2007年1月~2014年12月，共96个数据分段；根据不同区域有选择的处理欧洲中心数据集中的总云量、低云量等相关数据进行相关性分析。 本文将分别选取三个自然区具有代表性的区域作相应区域平均，对此进行太阳辐射特征分析，同时揭示地形、海拔与向下短波辐射的关系。如图1所示即为中国区域分布及选取的三大自然区域。三大区域的经纬度分别为：青藏高原区A (lat = 30~35˚N; lon = 82~92˚E)，西北干旱区B (lat = 40~43˚N; lon = 98~112˚E)和东部季风区C (lat = 25~30˚N; lon = 109~117˚E)。 图1. 中国地形高度分布图 此外，太阳辐射除受地形、海拔等地文学因子的影响外，还受大气成分、云量、大气中水汽的含量、以及大气悬浮物等的削弱作用；参考相关文献及考虑到气象因子的不确定性，本文着重对云量(低云、总云量)与向下短波辐射做相关性研究。 本文所使用的相关计算公式如下： 1) 各气象要素的中国区域平均 A ( n ) ¯ = 1 229 ∑ x = 1 229 ( 1 159 ∑ y = 1 159 A ( x ， y ， n ) ) 2) 各气象要素经/纬向平均的计算 A ¯ ( x ， n ) = 1 159 ∑ y = 1 159 A ( x ， y ， n ) ;     A ¯ ( y ， n ) = 1 229 ∑ x = 1 229 A ( x ， y ， n ) 3) 各气象要素的年平均 A ¯ ( x ， y ) = 1 m ∑ i = 1 m A ( x ， y ， n ) ， ( m = 1 ， 2 ， 3 ， ⋯ ， 2920 ) 4) 各气象要素的月平均 A j ¯ ¯ = 1 a i ∑ n = s u m + 1 s u m + a i A n ¯ ， ( j = 1 ， 2 ， 3 ， ⋯ ， 12 ; i = 1 ， 2 ， 3 ) 5) 任意两个气象要素的相关系数计算 x k 和x l 分别为各变量序列，并通过查表进行显著性检验，检验相关系数是否显著，反映两变量间线性相关关系的统计指标。对任意两个要素变量，相关系数计算公式为： r ( k ， l ) = s k l s k s l = ∑ i = 1 n x k i x l i − n x k ¯ x l ¯ ∑ i = 1 n x l i 2 − n ( x i ¯ ) 2 ∑ i = 1 n x k i 2 − n ( x i ¯ ) 2 相关系数这个统计量的大小是否显著需要做显著性检验，对应总体不相干的两个随机变量，由于抽样的缘故，其相关系数不一定等于零，可能会出现其他数值，因此样本相关系数也是一个随机变量。对此我们可以用t检验法来检验，即在原假设 H 0 : ρ = 0 的条件下统计量： t = n − 2 r 1 − r 2 遵从自由度为n-2的t分布(n = 96)。 6) 线性拟合将给定离散数据表达式的x i 设置为自变量x (标量或向量，即单变量或多变量)的值；y j 是因变量y的对应值(标量)。曲线拟合解决的问题是找到一个符合目标背景定律的解析公式；为了在某种意义上接近或拟合，将 y = a ∗ x + b (其中a是线性拟合的斜率，b是线性拟合的截距)称为拟合模型。b是需要确定的待定参数；如果b仅只在 f ( x ， y ) 中满足线性关系，则该模型称为线性拟合，反之则为非线性拟合。
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user: 3. 研究结果 3.1. 中国区域向下短波辐射的时空变化分析 3.1.1. 中国区域向下短波辐射空间分布特征 图2. 2007~2014年中国区域向下短波辐射(W/m 2 )空间分布 从2007~2014年中国区域向下短波辐射(W/m 2 )空间分布来看(图2)，全国整体向下短波辐射在空间分布上呈现东西分布差异，即由东部向西部地区，向下短波辐射呈现增加的趋势；西部地区的向下短波辐射在纬度上有较为明显的变化，随纬度增加而降低；青藏高原地区为向下短波辐射的高值区，这与青藏高原区域所处高海拔、大气透明度良好及空气水汽稀少，云量低等因素对向下短波辐射的削弱作用小有关。四川盆地、云贵高原地区则由于山脉、地形等因素，呈现为稳定的低值区。华南沿海、华北东北等区域向下短波辐射存在较低值，大致在120~160 W/m 2 范围内变化 [ 18 ] [ 19 ]。 在探究清楚中国整体区域8a向下短波辐射(W/m 2 )空间分布后，进一步分析向下短波辐射在其他区域分布和其随月份的变化特征，分析2007~2014年月均向下短波辐射在中国的空间分布图示如下： 图3. 2007~2014年中国区域月均向下短波辐射(W/m 2 )空间分布 图3为2007~2014年中国区域月均向下短波辐射(W/m 2 )空间分布特征图，分析可知向下短波辐射强度在整个中国区域内各个地区随时间的变化与中国整个区域平均下的向下短波辐射强度变化具有相对一致性：一年中各地区最高辐射强度基本出现在6、7月份；最低辐射强度出现在1月，一年的辐射强度变化均为先逐月增大，达到最大值后逐月减少。但辐射强度的随时间变化的范围以及最高、最低辐射强度值等都在各个地区上有较为显著差异。其中，青藏高原地区是中国区域的向下短波辐射强度高值中心；西北干旱区最高向下短波辐射强度比同纬度其他地区更高；东部季风区的年辐射强度变化幅度较其他区域更大，且向下短波辐射强度在冬季随纬度的变化梯度明显大于夏季。此外，整个中国区域内各地间的向下短波辐射强度差异在1月和12月最大，在8月最小，而向下短波辐射强度的空间分布在各月份中具有极大的相似性。 3.1.2. 中国区域向下短波辐射时间变化特征 图4. 2007~2014年中国区域月均向下短波辐射(W/m 2 ) 从2007~2014年中国区域月均向下短波辐射(图4)中可以得出，月均向下短波辐射随季节变化影响显著，除2009、2010、2013等年份向下短波辐射的最高辐射强度出现在7月，其他年份的最高辐射强度均出现在6月；但整体变化趋势都为夏季最高、冬季最低，一年内的辐射变化均表现为冬季、春季、夏季增加的趋势，而夏季、秋季、冬季减少的趋势；随月份变化呈现为“先增后减”，年内均出现一个极高值与两个极低值。注：春季(3~5月)，夏季(6~8月)，秋季(9~11月)，冬季(12~次年2月)。 分析2007~2014年中国区域年均向下短波辐射距平序列(图5)中可以得出：2007~2014年间，中国区域年均向下短波辐射强度变化大体呈现“先减后增”的趋势，且减少趋势在2010年达到最大，即2010年辐射强度值最小(176.06 W/m 2 )，增加趋势在2013年达到最大，即2013年辐射强度值最大(181.08 W/m 2 )；且8a间中国区域年均向下短波辐射整体变化波动不大。 图5. 2007~2014年中国区域年均向下短波辐射(W/m 2 )距平序列 3.2. 三大自然区向下短波辐射的时间变化分析 图6. 三大自然区月均向下短波辐射(W/m 2 ) 图7. 三大自然区年均向下短波辐射(W/m 2 ) 由上述结论得出中国区域整体的时空变化特征，但向下短波辐射强度随时间变化范围及极高、极低辐射强度值等在中国区域部分上有显著差异，所受影响因素可能也不同，故本小节进一步分析三大自然区向下短波辐射时空变化。 结合图6三大自然区月均向下短波辐射可知，三大自然区中青藏高原区、西北干旱区月均向下短波辐射在7月达到最大，且在7月以后骤减，1月最小；而东部季风区月均向下短波辐射在8月达到最大，2月最小，这可能与东部季风区受西太副高南北移动影响的风带、雨带有关。图7显示为三大自然区年均向下短波辐射变化特征，青藏高原区年均向下短波辐射在2007~2009年间，随时间变化而增加，而后在2009~2011年间减少，其后又逐渐增加。西北干旱区基本变化趋势与青藏高原区变化在2007~2009年间相似，而后在2009~2010年间减少，其后呈现先增加后减少的趋势。只有东部季风区的辐射强度整体变化趋势与中国区域整体呈现的“先减少后增加”变化趋势相一致。这与青藏高原区存在海拔高度高，空气稀薄洁净及云量少及西北干旱区受沙尘气溶胶影响等因素相关。 3.3. 向下短波辐射变化的影响因素分析 上述研究分析表明，我国向下短波辐射变化自2007~2014年这8年间整体呈现“先减后增”的趋势，但各大分区向下短波辐射季节及年际变化存在差异。此类差异的体现与各大区域所处的地理环境、云量、水汽含量、气溶胶含量等大气状况不同有关。已有研究表明，影响向下短波辐射变化的因素大致可分为三类:天文因子、气象因子及地理因子。文小航等 [ 19 ] 研究表明天文因子对中国地面整体辐射观测值影响甚小，可以忽略。考虑到气象因子变化存在着较大的不确定性，故本文着重研究气象因子中的云量(总云量、低云量)对向下短波辐射变化分布的影响。 图8是2007~2014年间中国区域整体年均低云量与总云量趋势图，从图中可以看出，云量(低云量、总云量)的大致变化趋势呈现“先增后减”，这与图5分析得出中国区域向下短波辐射呈现的“先减后增”趋势变化相反，表现出一定的负相关关系。 图8. 中国区域年均低云量与总云量 图9. 三大自然区年均低云量 图9、图10分别为三大自然区8a间的年均低云量、总云量变化趋势；分析可知三大自然区域云量(低云量、总云量)最多的地区为东部季风区，这与该区域所受向下短波辐射最少有相关联系；云量最少的为西北干旱区，而其中向下短波辐射强度最大地区为青藏高原区，这说明西北干旱区辐射差异还受其他因素的影响，可在今后的研究工作中深入学习。 图10. 三大自然区年均总云量
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user: 4. 结论与展望 基于2007~2014年间的向下短波辐射同化数据集和欧洲中心的云量(低云量、总云量)数据集，本研究分析中国区域向下短波辐射短期空间变化特征及低云量、总云量对向下短波辐射变化特征的影响，主要得出以下结论： 1) 中国区域向下短波辐射在2007~2014年间大体呈“先减后增”趋势，8a间辐射变化幅度不大。 2) 向下短波辐射随季节变化较为显著，整个季节变化趋势均为夏季高，冬季最低，年内辐射变化均表现为冬季–春季–夏季增加，夏季–秋季–冬季减少；月均最大值基本出现在6、7月，最小值出现在1月，且均随月份变化增加至年内月均极大值后减少。三大自然区域的时间变化趋势与中国整体趋势变化较为一致。 3) 中国区域向下短波辐射在空间分布上呈现东西分布差异，即由东部地区向西部地区，向下短波辐射呈现增加的趋势；西部地区的地表太阳辐射在纬度上有较为明显的变化，随纬度增加而降低，表现出一定的纬度地带性分布；青藏高原地区为向下短波辐射的高值区，这与青藏高原区域所处高海拔、大气透明度良好及空气水汽稀少，云量低等因素对向下短波辐射的削弱作用小有关。四川盆地、云贵高原地区则由于山脉、地形等因素，呈现为稳定的低值区。东部季风区向下短波辐射存在较低值，大致在120~160 W/m 2 范围内变化。 4) 分析向下短波辐射的研究发现，云量(低云量、总云量)对中国区域向下短波辐射变化影响较为显著，二者变化趋势相反，呈现出一定的负相关关系。
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user: 摘 要 针对2013年8月20日青海省环湖地区刚察县站出现的一次对流性局地大雨天气过程，分析了高空环流形势、探空资料、地面单站资料、物理量场、卫星云图达五个方面的资料，得出此次大雨天气的触发环境是沿着西太平洋副热带高压(588线)外围的西南暖湿气流与北部短波槽携带的冷空气交汇带；单站水汽压的持续上升或维持，对大降水是否会触发有一定的指示意义；另外，湖陆风与特殊的地形对局地大降水的触发起了重要的作用。 关键词 :青海，刚察，大雨，成因，分析 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 2013年8月20日08时至21日08时，青海海北地区出现了一次中–大雨的天气过程，降水中心出现在刚察地区，其中刚察本站过程降水量达到了45.4 mm (表1)，此次降水过程具有明显的短强特征，刚察县站6小时降水 ≥ 26 mm，同时降水时段集中，主要出现在午后至前半夜，是8月下旬以来全州降水量级最大的一次天气过程，其中刚察地区五个区域自动站均达到大雨。对此次大雨天气过程的分析，得出造成此次降水天气过程的主要原因和部分指标，为提高海北地区大雨的预报准确率积累经验。 Table 1 Statistical table of precipitation in Qinghai Haibei regional station at 08:00 on 20-21 August 2011 (mm 测站 降水量 测站 降水量 测站 降水量 测站 降水量 海晏县站 10.0 门源县站 10.5 祁连县站 3.2 刚察县站 45.4 海晏金滩乡 6.1 门源青石嘴 13.1 祁连八宝镇 3.1 刚察泉吉 42.5 海晏甘子河温都 5.9 门源东川 2.8 祁连扎麻什 4.1 刚察热水 40.7 海晏甘子河俄日 0.1 门源珠固 0.0 祁连阿柔 13.6 青海湖鸟岛 39.2 门源皇城 3.1 祁连峨堡 8.5 刚察哈尔盖 30.9 祁连默勒 0.4 表1. 2011年8月20日08时至21日08时青海海北区域站降水量统计表(mm)
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user: 2. 高空环流形势特征 8月20日08时500 hPa高空图中，整个欧亚上空为南高北低一槽一脊的环流形势，贝加尔湖延伸出的高空槽至我国内蒙至甘肃河西走廊一线，而青海省的东南部处于副热带高压584线内，588线位于我省东南部(见图1)。到8月21日08时，588线退出我省，而甘肃河西走廊一线的高空槽有所东移，其底部分裂小槽下滑的弱冷空气，青海东北部受到影响。同时青海大部ΔTd < 4℃，整个为一湿区，沿着584线边缘充沛的水汽输送和北部下滑的弱冷空气在刚察上空交汇(见图2)。因此此次大雨是沿着西太平洋副热带高压(588线)外围的西南暖湿气流与北部短波槽携带的冷空气交汇触发的一次短时强降水为主的对流性局地大雨天气。 图1. 8月20日08时500 hPa高空图 图2. 8月21日08时500 hPa高空图
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user: 3. 地面自动站单站资料分析 单站要素中，反映最好的为水汽压，8月20日14时环湖地区的各监测站水汽压较前一日均有明显的上升，各站均维持在10~12 hPa；21日14时刚察站水汽压有所下降，刚察地面Td在降水前期一直递增加强，最大值达到11℃之后骤降；而海晏地面Td一直维持，没有触发(见图3、图4)。 图3. 8月19~21日刚察站水汽压变化图 图4. 8月19~21日海晏站水汽压变化图
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user: 4. 物理量场分析 4.1. 不稳定层结条件分析 4.1.1. 探空资料 大气层结不稳定是产生大暴雨的重要条件 [ 1 ]。上游站都兰52836 (海拔3192.1) 08时探空按照午后最高气温、露点订正后有一定的不稳定能量；湿层深厚，低层西南风 ≥ 12 m/s，顺转暖平流，高层干，逆转冷平流，层结不稳定利于强对流天气发生(图5)。 图5. 8月20日08时都兰站探空图 4.1.2. 温度资料 在高原大雨的分析和预报中，ki指数是一个可供参考的反应稳定度和湿度的综合指标。前期副高控制，午后增温带来一定的能量汇聚；同时T 700 − T 500 ≥ 13℃，整层层结处于不稳定状态(见图6、图7)。 图6. 8月20日08时500 hPa温度实况场 图7. 8月20日08时700 hPa温度实况场 4.2. 水汽条件分析(比湿、水气通量散度) 水汽通量散度与大气强对流活动密切相关，尤其是大气低层水汽通量辐合是形成大降水重要条件之一 [ 2 ]。700 hPa (近地面)刚察附近存在水汽的辐合，为−3 × 10 −7 g∙cm −2 ∙hPa −1 (见图8)；同时刚察一带为700 hPa (近地面)比湿 ≥ 10 g/kg的中心，符合大雨标准，水汽条件好(见图9)；另外从同一时次的水汽通量散度垂直剖面分析，而500 hPa以上，刚察一线都是以弱辐散为主(图略)，低空水汽辐合、高空辐散配置促进底层水汽在垂直方向上向高空的铅直输送。 图8. 8月20日08时700 hPa水汽通量散度 图9. 8月20日08时700 hPa比湿 4.3. 动力抬升条件分析(散度、垂直速度) 分析8月20日08时700 hPa散度场资料，96˚~104˚E的区域整个为一气流辐合区，其中环湖附近正好位于辐合中心里，中心值达到−7 × 10 −5 s −1 (图10)；8月20日20时的涡度剖面资料分析，刚察附近700 hPa以下均为负散度，说明底层为气流辐合区，中心达到−6 × 10 −5 s −1 (图略)，而400 hPa以上均为正散度区，说明高层处于气流辐散区，这种高层辐散形成抽吸垂直结构，有利于加强低层辐合和对流上升运动(图11)，强烈的上升运动条件被认为是强降水天气发生的直接触发机制 [ 3 ]。 图10. 8月20日08时700 hPa散度场 图11. 8月20日08时400 hPa散度场
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user: 5. 云图分析 在中纬度地区，中尺度对流系统(MCS)中有组织的强对流单体的发生、发展往往可能造成暴雨、冰雹等灾害性天气 [ 4 ]。造成这次海北门源大雨天气过程的云系是有多个中尺度强对流云团组成的对流云系，在适合的形势场下移到降水区。发生在刚察上空的MCS，形态为指状云团，由不同生命史阶段的子云团构成，是产生持续性强降水的云团的显著特征；移动缓慢，持续时间长，呈圆形，是准正压性的发展系统(见图12)；后续的云团列车效应明显，持续补充并大小稳定维持，影响到刚察地区持续降水，至21日凌晨云系东移并减弱，降水也趋于结束(图略)。 图12. 8月20日21时、23时红外卫星云图
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user: 6. 中尺度分析 图13. 8月20日21时、23时中尺度分析图 500、700 hPa湿区重合于环湖，500、700 hPa显著流线交汇，200 hPa高空急流左侧，高低空急流及其耦合作用，能产生深厚的上升运动和快速的水汽垂直输送；西南风速的辐合使得水汽在刚察汇合对大雨的产生非常有利；500、700 hPa冷温槽在刚察上空叠加，冷空气的锲入带来触发；高能舌伸向环湖地区，具备不稳定大气层结；500 hPa高空风切变压至环湖，对应大雨的落区(见图13)。
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user: 7. 刚察地区单点大雨的触发机理分析 7.1. 湖陆风作用 刚察地面白天吹陆风，傍晚强的湖风。通常离湖区越近，湖陆风越明显；刚察位于湖正北，无地形阻挡；海晏离湖区远，并且有山区的阻挡。湖陆风中尺度天气系统加强了刚察地区的大雨天气(见图14、图15)。 图14. 8月20日14时地面实况风场 图15. 8月21日20时地面实况风场 7.2. 地形作用 下午到傍晚强的湖风将湖面较好的水汽在刚察迎风坡的堆积抬升，海晏的风沿着山谷，与山脉的夹角小，抬升较弱；刚察的风与山脉的夹角大，抬升更强(图16)。 图16. 8月20日14时实况地面风场叠加地形
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user: 8. 结论 ① 此次大雨天气的触发环境是沿着西太平洋副热带高压(588线)外围的西南暖湿气流与北部短波槽携带的冷空气交汇带。 ② 单站水汽压的持续上升或维持，对大降水是否会触发有一定的指示意义。 ③ 湖陆风与特殊的地形对局地大降水的触发起了重要的作用。
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user: 摘 要 目的：研究广西临床常用鲜药药性分布规律，为鲜药的开发和临床应用提供参考。方法：在《桂本草》和《广西海洋药物》中检索临床常用中药，建立纳入和排除标准筛选鲜药，运用Excel 2010建立临床常用中药总数据库1个，子数据库6个(鲜药子数据库、四气子数据库、五味子数据库、归经子数据库、毒性子数据库、功效子数据库)，然后对6个子数据库的数据进行频数和频率分析。结果：共检索出292味临床常用中药，经纳入、排除筛选，最终纳入174味鲜药，其中鲜植物药164味，鲜动物药10味。鲜药药性以寒性、凉性、平性药为主；药味以苦、甘、辛为主，鲜动物药以咸为主；归经以肝、肺、脾、胃为主；有明确毒性记载的有21味，鲜植物药18味，鲜动物药3味；鲜植物药的功效主要为清热、解毒、祛风、祛湿、消肿、活血、止血、散瘀、止痛，鲜动物药主要功效为祛风、活血、清热、祛湿、散瘀、解毒、消肿。结论：从整体上来看，鲜药多性寒凉味苦、甘、辛，主入肝、肺、脾、胃经，主要功效为清热、解毒、祛风、祛湿、活血、消肿，临床使用时应综合考虑鲜药的药性和功效，并针对鲜植物药和鲜动物药加以区分。 关键词 :鲜药，药性，频数分析，广西地区 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 中药鲜药，主要是指以新鲜植物类中草药入药，或者以鲜活的动物或昆虫类入药治疗疾病 [ 1 ]。中医运用鲜药的历史可追溯到秦汉时期，随着中医药的发展，发现鲜药在治疗温病、内科杂病及解毒、外治等方面疗效显著 [ 2 ]。因此关注鲜药的基础研究尤其是药性理论研究为鲜药应用提供新思路。中药药性理论即是研究中药的性质、性能及其运用规律的理论，主要内容包括：四气、五味、归经、升降沉浮、有毒无毒等 [ 3 ]。广西壮族自治区地处我国南疆，优越的地理位置、复杂的地势环境和湿热的气候条件，使得植被覆盖率高，植物资源丰富，其中药用植物占比达到88% [ 4 ]。第4次全国中药资源广西地区普查，广西地区药用植物物种保存数量全国排名第二 [ 5 ]。因此有关广西地区的本草著作也尤为丰富，为本课题的研究奠定了理论基础。通过深入挖掘地区药用植物著作，以带有“鲜”、“活”、“汁”、“露”等为筛选和纳入标准 [ 6 ]，建立数据库，并完善鲜药的药性内容，共筛选出临床常用鲜植物药164味，鲜动物药10味，运用Microsoft Office Excel 2010建立数据库并进行频数分析，系统地分析了广西地区临床常用鲜药，为临床应用提供理论基础，为鲜药产品开发提供新思路。
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user: 2. 资料与方法 2.1. 资料来源 以《桂本草》、《广西临床常用中草药》和《广西海洋药物》为参考 [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]，共筛选出临床常用鲜植物药164味，鲜动物药10味，通过文献检索收集相关信息，包括鲜药的四气、五味、归经、毒性、功效，对数据进行了预处理，主要是对鲜药药性原始语言进行描述性信息分析，分解、转化为计算机能够处理的数据单元，使之规范、准确和有序，构建数据库。 2.2. 纳入标准 ① 文本文献中明确标注可“鲜用”。② 以“鲜”、“活”、“汁”、“露”等方式入药的。 2.3. 资料处理 鲜药名称、功效分类参考2013年版《桂本草》，1999年版《中华本草》进行规范 [ 10 ]。中药药性参考“五性”予以规范 [ 11 ]，为：寒、凉、平、温、热。大多数药物兼具多种药味和归经入多个脏腑，均以鲜用功效的特点进行筛选纳入。 2.4. 统计学方法 运用Microsoft Office Excel 2010建立临床常用中药总数据库1个，子数据库6个，包括鲜药子数据库、四气子数据库、五味子数据库、归经子数据库、毒性子数据库、功效子数据库，然后对6个子数据库的数据进行频数和频率分析。
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user: 4. 讨论 中药药性是中药临床应用的核心和依据，从上述研究结果表明，广西地区临床常用鲜药药性以寒性、凉性、平性药为主；药味以苦、甘、辛为主，鲜动物药多以咸味为主；归经以肝、肺、脾、胃为主，鲜动物药还可入肾经；从整体上来看，鲜药主要功效为清热、解毒、祛风、祛湿、活血、消肿，但鲜植物药还具有杀虫、利咽、明目和生津的功效，鲜动物药还具有滋补壮骨的功效；二者的用药部位也具有明显差异，鲜植物药多以新鲜全草、叶、根、皮等入药，鲜动物药多以新鲜血或者肉入药；此外，鲜植物药还可外用，鲜忍冬藤可解毒，鲜密蒙花叶治疮痈，鲜大头陈治皮炎，外伤出血用鲜马蹄金、鲜石南藤可祛风止痛、鲜金毛狗脊可祛风湿利关节，鲜土人参叶善通乳。因鲜植物药与鲜动物药在药性规律分布上存在差异，因此在临床应用中要加以区分。 地区鲜药的药性特点与地域环境关系密切，因广西大部分地区全年气候较为湿热，多致湿热病症，中医认为“疗热以寒药”，因此该地区鲜药多以寒、凉、平性为主，药味多苦、甘、辛，功效也以清湿热、解毒、祛风湿等为主。进一步阐明广西地区临床常用鲜药药性分布规律。 研究中还发现多数鲜药缺少药性属性的界定，影响了鲜药的临床应用及进一步的开发，药性的判别制约了鲜药的临床应用和产品开发。因此，基于中医药理论基础和辨证思维，运用科学技术手段，系统地、多角度、多方面地挖掘鲜药药性资源，揭示鲜药药性规律，对保持中医药特色和中药鲜药发展具有重要意义。
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user: 摘 要 利用NCEP/NCAR提供的逐日4次的FNL全球再分析格点资料和CMORPH融合逐时降水格点数据，对2016年6月29日~7月2日发生的一次西南涡东移引发的强降水过程的降水变化特征、大气环流背景、水汽输送和动力特征进行了分析，结果表明：本次西南涡主要发展在850 hPa附近，西南地区上空500 hPa高原深槽东移、700 hPa的气旋切变和低空暖湿气流的增强促使西南涡生成并迅速东移发展，副高的稳定维持和深厚的中低空西南急流为特大暴雨的产生提供了有利的条件。本次西南涡暴雨降水过程的水汽主要来源于孟加拉湾。西南涡在湖北东部滞留发展的主要原因是受到588线的阻挡，高原低槽和冷槽合并发展，副高西侧的西南急流作为充足的水汽来源和强烈的动力触发条件，导致了该天气过程的发生。降水中心位于涡度大值区与负散度区和垂直运动中心重合区域，有利于降水进一步增强。 关键词 :西南涡，暴雨，环流，涡度 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 西南低涡是一种尺度较小的短波系统。回溯其研究历史，关于西南涡的具体定义仍存有疑惑，但不可否认的是，公认的西南涡定义是指在青藏高原的侧边界摩擦作用及西南地区的特殊地形条件下，产生于我国西南地区低空的一种具有气旋式环流的闭合性低压，其涡旋直径约在300~400 km，一般出现在对流层的中下部，有时在700 hPa等压面上只表现为气旋性弯曲的气流，属于中尺度天气系统，生成源地主要集中出现在川西高原(九龙、巴塘、德钦)，其次是四川盆地中心 [ 1 ]。 西南涡初生时期多为暖性浅薄系统，常产生阴雨天气，移出概率较低。若500 hPa上有青藏高原低槽发展东移，或低涡西北部有强冷空气入侵时，西南涡往往会东移发展，在下游地区造成大范围的大风、暴雨、雷暴等灾害性天气活动 [ 2 ]。西南涡东移活动路径主要有三条：偏东路径、东北路径和东南路径，其中偏东路径最多，东南路径最少 [ 3 ]。西南涡全年都有出现，其中夏季出现最多，春秋次之，冬季最少，是我国重要的暴雨系统之一 [ 4 ] - [ 11 ]。 长江中下游区域地处亚热带季风气候，是热带海洋气团和极地大陆气团交替控制和互相交汇的地带，该地区天气和气候变化较为明显，特别是夏季，水汽充沛，暴雨频发，极易产生洪涝灾害。发生于盛夏季节30˚N以南的西南涡强度远强于其余季节，所产生的天气现象更为激烈，其东移发展在长江中下游区造成的暴雨强度同样较强，且时间持续较长。因此，西南涡诱发的强降水过程对人民的生命财产安全产生了巨大威胁。因此，本文针对2016年6月29日~7月2日一次西南涡东移发展对长江中下游地区引起致洪暴雨天气过程，对西南涡暴雨发生发展过程进行了研究。
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user: 2. 资料 本文选取的资料时间段为2016年6月29~7月2日，主要来源于美国气象环境预报中心(NCEP)和美国国家大气研究中心(NCAR)联合制作的数据集，该数据集空间分辨率为1˚ × 1˚，空间覆盖全球的逐日四次(00， 06， 12， 18) FNL大气环流场全球分析资料。中国气象局提供的中国自动气象站与CMORPH (Climate Prediction Center Morphing technique)降水数据融合的0.1˚ × 0.1˚格点逐小时数据集。
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user: 3. 研究结果 3.1. 西南涡暴雨过程降水分布特征 图1为6月29日12时~7月1日12时逐12 h累计降水量空间分布。由图可见，主要降水区呈现东移发展的趋势，其移动方向与西南涡移动路径基本一致。6月30日00时(图1(a))，西南涡处于川东边界附近，12小时累计降水量降水中心与低涡中心基本重合，雨带呈东北–西南走向。西南涡在四川境内的发展路径与雨带基本一致，经过川西、川中，进而影响川东地区。7月1日00时(图1(b))，西南涡进一步东移至湖北中西部地区，12小时累计降水量大值区主要位于湖北中东部地区，其中湖北武汉、黄冈等地区出现特大暴雨中心，降水量达到140 mm以上，暴雨中心位于低涡中心右侧，特大暴雨的产生可能与高空冷槽低槽结合以及低层低涡和低空西南急流的强烈发展有关。 图1. 6月29日12时~7月1日00时12小时累计降水量(阴影) 3.2. 环流形势 为分析导致本次西南涡暴雨发生的基本大气环流形式，选取了500 hPa高度场、温度场和风场进行分析(图2)。由2016年6月29日18时500 hPa高度场(图2(a))可见，青藏高原东侧风场呈气旋式旋转，横槽明显，中高纬主要呈“两深槽一浅槽”的不稳定环流形势，两冷涡分别位于乌拉尔山以东和我国东北地区，蒙古西部地区上空有一低槽向南不断输送冷空气。6月30日06时(图2(b))，500 hPa高度场上两个冷涡稳定维持，蒙古西部的浅槽减弱，但仍不断向华北地区输送冷空气。高原槽东移带来正涡度平流，有利于地面降压形成动力型涡旋，此时低槽发展到川渝地区，槽线呈东北–西南走向，588线南退减弱。6月30日18时(图2(c))，大气环流形势基本稳定，500 hPa上中高纬主要呈“两槽一脊”型，贝湖以西上空为脊区，西伯利亚和我国东北地区的冷涡低槽强度基本不变，冷空气经西北路径进入我国中部地区。此时588线随低槽东移南压至东南沿海附近，高原低槽处于鄂北、渝贵地区，与高空小冷槽合并加强，来自孟加拉湾的西南气流受588线影响，绕流进入华中地区，与来自西北的干冷空气和偏西的西风暖湿气流共同交绥于槽区。进一步由7月1日06时500 hPa高度场(图2(d))可见，贝湖附近的脊向北继续延伸发展，位于蒙古左侧和东侧的低涡中心位置基本不变，但强度稍有减弱。低纬度地区，受位于福建、广东一带的西太平洋副热带高压阻挡，高原低槽移速减慢并稳定维持于鄂中北部附近，槽前西南风增大，急流增强，为湖北省和安徽省产生降水活动提供了有利的动力触发机制。 图2. (a) 6月29日18时，(b) 6月30日06时，(c) 6月30日18时和(d) 7月1日06时850 hPa高度场(等值线)，温度场(阴影)和风场(矢量) 本次天气过程中，西南涡形成于甘孜理塘、新龙一带。6月29日18时，低空700 hPa上西南气流增强，川西地区有明显的气流辐合形势，西南涡初步生成。6月30日00时(图3(a))，四川东部有闭合性低压中心，南充、遂宁和重庆潼南一带有暖式切变存在，为强辐合区。700 hPa上，川东与重庆交界地区存在明显的气旋性环流，西南气流持续加强。6月30日12时(图3(b))，重庆低空风场呈逆时针旋转，气流辐合上升，但低涡强度有所减弱。7月1日00时(图3(c))，西南涡东移发展至湖南中西部，低涡切变东移辐合增强，西南急流强盛，造成热力不稳定增长，有利于对流产生，急流轴主要位于广西、湖南、安徽等地上空。700 hPa上，山东半岛附近的浅槽和河南、湖北、贵州等地的深槽合并加强，湖北中东部地区和安徽省位于槽前，槽前为低空急流带，西南暖湿气流与来自北方的冷空气在湖北中东部地区交汇，形成持续性降雨。12小时后(图3(d))，西南涡发展至湖北、安徽交界处，切变线东移，西南低空暖湿急流无减弱趋势。700 hPa上环流配置与12小时前基本相同，鄂东、皖中均位于槽前冷暖空气交汇处。 图3. (a) 6月30日00时，(b) 6月30日12时，(c) 7月1日00时和(d) 7月2日12时850 hPa高度场(等值线)和风场(矢量) 3.3. 水汽特征 水汽通量的方向和大小说明了水汽来源和水汽输送量的大小，水汽通量散度说明一定空间范围内的水汽辐合、辐散程度。由700 hPa水汽通量场(图4)可知，此次暴雨过程的水汽输送通道主要有两条，分别为由孟加拉湾地区输送的水汽到达青藏高原东南侧时由于抬升绕流作用随西南气流输送进入四川盆地；另一条是来自孟湾的西南气流和来自中国南海地区的东南季风气流共同携带的水汽在西太副高作用下进入长江中下游地区。6月30日06时(图4(a))，重庆北部附近存在两个较强的水汽辐合区，重庆南部有一个较强的水汽辐合区，最大通量散度值可达到，结合12 h累计降水量分布可知，大暴雨区主要处于右侧，即重庆北地大范围出现强降水天气过程，该处水汽输送较强，主要途径是西南气流经孟加拉湾进入降水区域。7月1日06时(图4(b))，暴雨中心移至湖北东部，水汽来源主要途径是经孟加拉湾的西南低空急流直接进入水汽辐合区，次要途径是经南海的东南气流随西南暖湿气流并入降水区域。 图4. (a) 6月30日06时，(b) 6月30日12时，(c) 7月1日00时和(d) 7月12日12时700 hPa水汽通量(矢量)和水汽通量散度(阴影) 3.4. 物理量诊断 进一步对西南涡垂直结构进行分析。6月30日00时(图5(a))，西南涡初移阶段，300 hPa以下为一致的正涡度平流区和负散度值区，700 hPa高度层附近出现正涡度中心，其中正涡度最大值达到16 × 10 −5 s −1 。“Y”型低涡中心柱的左右两侧皆为负散度值区，其辐散速度中心值达7 × 10 −5 s −1 ，位于700 hPa高度层左右，与低涡中心基本重合，300 hPa高度层上的弱辐散对于整层大气的辐合上升运动无明显影响。结合对应的垂直速度分布(图6(a))可知，川中东部地区200 hPa高度以下气流主要表现为垂直上升运动，400 hPa左右出现垂直速度最大值，中心速度达到7 hPa/s，说明此时对流运动强烈发展，降水中心位于涡度大值区与负散度区重合区域。 7月1日00时，湖北地区上空900 hPa~600 hPa高度层为涡度最大正值柱，此时西南涡进入强盛发展时期，整个涡度正值柱的右侧为负散度值区，对应气流辐合上升区(图5(b))，而湖北东部上空400 hPa高度层附近出现垂直上升速度最大值为7 hPa/s，近地层有较弱下沉运动，说明该地上空垂直运动运动强烈，导致强降水过程，降水中心主要位于垂直运动大值中心(图6(b))。7月1日12时，西南涡强度减弱，近地层左右两侧各存在一个低涡中心，表现“倒V”型垂直结构，其左侧涡度正值柱与散度正值区相重合，气流以辐散下沉为主，右侧涡度正值中心与负散度中心重合，其散度中心值高达10 × 10 −5 s −1 ，说明该层大气辐合上升依旧剧烈(图5(c))，降水中心位于垂直上升运动速度大值区，即负散度大值区与垂直上升运动大值区重合区域(图6(c))。
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user: 4. 结论 采用NCEP/NCAR提供的逐日4次的FNL全球再分析格点资料和CMORPH融合逐时降水格点数据，对2016年6月29日~7月2日发生的一次西南涡东移引发的强降水过程的降水变化特征、大气环流背景、水汽输送和动力特征进行了分析，得到以下初步结论： 图5. (a) 6月30日06时，(b) 7月1日00时和(c) 7月12日12时沿30˚N相对涡度(阴影)和散度(等值线)垂直剖面图 图6. (a) 6月30日06时，(b) 7月1日00时和(c) 7月2日12时沿30˚N垂直速度剖面图 1) 本次西南涡主要发展在850 hPa附近，西南地区上空500 hPa高原深槽东移、700 hPa的气旋切变和低空暖湿气流的增强促使西南涡生成并迅速东移发展，副高的稳定维持和深厚的中低空西南急流为特大暴雨的产生提供了有利的条件。 2) 本次西南涡暴雨降水过程的水汽主要来源于孟加拉湾。西南涡在湖北东部滞留发展的主要原因是受到588线的阻挡，高原低槽和冷槽合并发展，副高西侧的西南急流作为充足的水汽来源和强烈的动力触发条件，导致了该天气过程的发生。 3) 降水中心位于涡度大值区与负散度区和垂直运动中心重合区域，有利于降水进一步增强。
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user: 摘 要 为进一步研究我国西北、西南地区在全球变暖影响下，近四十年来时间和空间分布上降水的变化情况，选用1979年1月~2018年l2月的中国区域地面气象要素数据集–阳坤降水资料对西北(75~105˚E， 35~50˚N)、西南地区(95~111˚E， 20~35˚N)两地区的年降水量的变化趋势和空间分布进行了对比分析。结论如下：近四十年中国西北地区春、夏、秋、冬以及全年降水量在四十年内都呈现大幅度波动增长模式，夏季波动幅度最大，冬季波动幅度最小；西南地区春、夏、冬以及全年都呈现波动模式，整体增长和下降趋势不明显，夏季波动幅度最大，冬季波动幅度最小；两地区均为夏季降水最多，冬季降水最少，春季、秋季日平均降水与全年区别不大。就降水空间分布来讲，西北地区降水分布由中心向四周增加，四十年来塔里木盆地、柴达木盆地以及青海湖等区域变化更为直观；西南地区降水分布从东向西递减，四川中心具有多雨区，近四十年来广西地区降水减少变化更为直观，四川中心雨区的缩小更为明显。 关键词 :西北地区，西南地区，年变化，季节，降水 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 世界各地频繁发生大范围的气候异常事件，对事件发生地造成了极其严重的自然灾害和经济损失。气候变化造成的影响是多尺度、全方位、多层次的，积极和消极影响共同存在，但是消极影响受到更多的学术界和社会的关注。全球变暖，对地球环境和水资的源影响更加明显，气候变化已成为气象科学界研究的主要关注点，其中降水变化作为气候变化的重要组成也受到了人们更多的关注。 西北地区处于内陆，具有较多的沙漠盆地和高原，多种多样的地形导致该地区具有多种气候，降水分布上也有很大区别；而位于青藏高原东南部的西南地区，具有多种地形地貌、特殊的因子影响气候，因此形成了独一无二的气候特征。二者地区的降水均对我国生产生活有着重要影响，对我国的气候研究也具有一定的影响意义。因此研究我国西北地区和西南地区降水时间分布、空间分布特征，对研究我国受全球变暖影响下的气候转变，极端天气等具有深远意义，以便更好地保障人们的生命安全以及生活质量，同时也能大强度的减少自然灾害导致的财产损失。 我国已经在西北地区降水量不同尺度发展趋势上获得一定成就，同时在其降水量与其他相关因子的相互关系研究也获得了一定的研究成果 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]。越来越多的研究表明，江河水位上涨以及湖水的加深是由于蒸发量的上升小于降水量的上升。而在气候类型上，我国西北地区也越来越向暖湿方向上发展 [ 6 ]。科学家根据我国北疆地区的降水时间分布形势，研究发现该地在1961~1997年间降水是以增长的方式发展的 [ 7 ]。同时，还有专家根据我国天山西部的山带近些年囤积雪的数量发现，该地区的积雪数量的上涨与冷季(11~3月)降水量呈现上升趋势有较紧密的联系 [ 8 ]。且根据研究可以了解到，西北地区由暖干型气候向暖湿气候的转变趋势或者降水量的增多的发展模式存在着区域差异。而我国西北地区降水量的变化机理不同于主要受东亚季风影响的中国东部地区的机制。 通过分析处理1951~1995年西南地区76个站点的资料发现，该地区春季、夏季和秋季的年降水正趋势要低于负趋势，局部地区的差异很大；而冬季则与之相反 [ 9 ]；1951~1999年对于西南地区中的四川东部、西部以及贵州夏季降水发展变化形式不明显。而中心盆地和云南等地具有明显的变干趋势 [ 10 ]；1961~2000年西南地区在川西高原、云南中部以北的区域年降水变化具有明显的增大变化，四川盆地、贵州及云南南部则在慢慢减少 [ 11 ]；从近四十年西南地区年降水的区域分布研究我们可以了解到，其空间变化复杂。川西高原降水量成上升形式，不包括重庆，东部地区与之相反，年降水逐渐减少 [ 12 ]；西南地区东部夏季降水存在15a左右的主周期及准2年的周期变化 [ 13 ]；通过对西南地区冬季气候特征的研究，得出在1980s以前降水偏少，1980s前期偏多、后期偏少，1990s以来明显偏多 [ 14 ]；西南地区近50a秋季降水呈减少趋势，2009年秋季降水异常偏少是热力和动力因素共同作用的结果，其中热力影响更为显著 [ 15 ]；我国科学家利用第四次IPCC评估报告提供的气候系统模式结果，预估分析了不同情景下西南地区21世纪的气候变化，结果表明西南地区气候总体呈显著变暖、变湿的趋势，其中降水变化表现出一定的纬向分布特征 [ 16 ]。 鉴于降水对西北地区和西南地区气候和环境影响非常重要，通过对近40年西北地区和西南地区降水变化趋势进行分析，统计降水过程并了解降水分布形势，是掌握此类事件规律、进行准确预报、预测和防灾、减灾的重要基础。通过不同气候特征区域的降水变化趋势，然后探讨造成这一变化趋势的主要影响因素，为我国研究西北地区和西南地区在全球变暖下的影响提供材料。
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user: 2. 研究所用数据资料和研究方法 2.1. 研究资料 研究资料来自中国气象强迫数据集中降水数据。其空间分辨率为0.1˚，时间分辨率为3小时。该数据集可用于水文建模，地表建模，土地数据同化和其他地面建模。 用于产生强制数据的此数据源包括：CMA (中国气象局) 1979~2018年期间的气象站观测数据(风，气温，相对湿度，日照时长，降水和表面压力)，观测数据与根据观测日照持续时间估算的辐射数据一起用作气象参数的真实值。1998~2018年期间的TRMM卫星降水分析数据(3B42)和1979~2018年期间的GLDAS降水，1998~2018年期间的GLDAS降水数据仅用于替代TRMM 3B42数据，这些数据在40˚N以上才可用。1983.07~2007.12期间的GEWEX-SRB下行短波辐射以及1979.01~1983.06和2008.01~2018.12的GLDAS下行短波辐射数据。1979~2015年期间的现代时代研究与应用回顾(MERRA) (表面压力)，2015年后使用GLDAS数据(表面压力)。1979~2018年期间的GLDAS数据(风，气温，相对湿度)。 2.2. 研究方法 本文将运用“中国气象强迫数据集中降水数据”中1998~2018年期间的TRMM卫星降水分析数据(3B42)和1979~2018年期间GLDAS降水资料，通过统计方法和空间平均的方法对中国西北和西南区域内的降水进行分析。所选取地理范围是西北(75~105˚E， 35~50˚N)、西南地区(95~111˚E， 20~35˚N)，时间段为1979年1月1日00时至2018年12月31日24时(世界时)，间隔三小时一次结果输出，得出西北和西南地区10年为一组的平均年降水空间分布图以及春季(3、4、5月)、夏季(6、7、8月)、秋季(9、10、11月)、冬季(12、1、2月)和全年的降水时间序列图，研究分析年降水的空间分布和时间分布特征。
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user: 4. 结论 本文利用中国气象强迫数据集中降水数据，对1979年~2008年中国西北和西南地区的降水进行一定的研究；分别分析了西北地区和西南地区降水随时间的年际变化以及随经纬度的空间变化。并得出以下结论： 西北地区春、夏、秋、冬以及全年降水量在四十年内都呈现大幅度波动增长模式，夏季波动幅度最大，冬季波动幅度最小。其中，夏季降水最多，而冬季降水最少，我国西北地区春季、秋季日平均降水与全年区别不大。西北地区降水在1997年、1995年、1980年、1991年、1982年分别达到全年、春季、夏季、秋季和冬季的降水最小值；在2002年、2005年、2002年、1991年、2006年分别达到全年、春季、夏季、秋季和冬季的降水最大值。 近40年西南地区西南地区春、夏、冬以及全年都呈现波动增长模式，夏季波动幅度最大，冬季波动幅度最小，但整体波动增长幅度不大。与西北地区类似，同样是夏季降水最多，而冬季降水最少，我国西北地区春季、秋季日平均降水与全年区别不大。在2001年、1997年、1980年、1998年、2009年分别达到西南地区全年、春季、夏季、秋季和冬季的降水最小值；在1996年、2016年、1998年、1983年、1998年分别达到西南地区全年、春季、夏季、秋季和冬季的降水最大值。 在中国西北地区，降水分布具有由中心向四周增加的特征：整体上年降水总量地区分布总趋势是东部降水多，年降水量一般250~600 mm，木盆地中部、柴达木盆地北部、吐鲁番盆地中部降水量较少，年降水量小于40 mm。通过分析和研究，我们得到了我国西北地区四十年内变化最大在塔里木盆地中部、柴达木盆地北部、吐鲁番盆地中部变化最为明显，以十年为分界，每十年都具有很明显的降水增加；在西北地区的东部和西北部分区域降水也都有较为明显的增加。 西南地区降水分布从东往西减少，东部平均年降水最大值达到2000 mm，西部平均年降水最小值达到400 mm。研究发现近四十年内，川西高原附近平均降水最为显著，以十年为分界，我们可以看到川西高原在1989~1998年降水照上一个十年有明显的增加，而下一个十年又继续在增加，到2009~2018年时，川西高原地区降水又大范围减少。我国广西地区降水在1989~1998年时，降水照上一个十年有着明显的增加，但在之后的两个十年内接连广西地区年降水量接连减少。四川中心多雨区范围慢慢减小，中心值也有所降低。西南地区中部年降水大范围小幅度略微减少。