论文

• CCM3模式中LSM积雪方案的改进研究(Ⅱ):全球模拟试验分析
• 吴统文;钱正安;蔡英
• 2004 Vol. 23 (5): 569-579. 
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• 为了进一步检验新LSM积雪方案的气候模拟性能,经文献[1]单站模拟检验后,在本文中又进一步将其加入CCM3模式中,分别积分近两年。模拟结果表明:原LSM和新LSM积雪方案虽然都能再现全球气候的主要平均特征,但经改进后的新积雪方案对全球积雪气候、降水等要素场及环流等的气候模拟性能比原LSM积雪方案更好些。

• 土壤干旱化对短期气候影响的数值模拟
• 王安宇;冯瑞权;唐天毅;吴池胜;樊琦;蒙伟光;侯尔滨;李江南
• 2004 Vol. 23 (5): 580-586. 
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• 用加进了奥勒冈州立大学陆面模式(OSULSM)的美国PSU/NCAR第五代中尺度模式(MM5)进行了减少土壤含水量对短期气候影响的模拟试验,目的在于探讨我国北方干旱化对短期气候的影响。试验结果表明,对整个模拟区域月降水总量没有明显的影响,但对不同地区有明显的影响。对月降水量较大地区的影响表现为使月降水量有一定程度的减少,而对月降水量中等以下地区的影响则相反,使月降水量略有增加。分析结果表明,其原因是土壤含水量减少会造成地面潜热通量减少、感热通量增加和陆面温度增高,最后生成一个浅薄的偏差热低压。这个偏差热低压在对流层低层有偏差辐合上升气流与之相配合,在对流层中层以上则与偏差辐散下沉气流相伴。这对于浅薄的降水系统的发展是有利的,但对于强大而深厚的降水系统的发展则不利。

• 初夏敦煌荒漠戈壁大气边界结构特征的一次观测研究
• 张强;卫国安;侯平
• 2004 Vol. 23 (5): 587-597. 
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• 利用"西北干旱区陆气相互作用野外观测实验"加强期在甘肃省敦煌市气象站进行的风、温、湿探空观测资料,分析了西北典型干旱区大气边界层的结构特征和变化规律。结果表明,大气边界层厚度总体而言明显偏高,对流边界最高层厚度可超过4000m,稳定边界层也在1000m左右的高度;2750m附近为风向转变高度,其下全为偏东风,其上全为偏西风,这个风向转变高度有一定日变化,在观测的9天内每天的日变化规律保持了很好的一致性;边界层风速切变较大,大多数时候有低空东风急流出现,急流最强可达到近20m·s ^-1,急流高度在500m左右;边界层内比湿廓线有时在大约500m高处出现逆湿,一般以夜间更为显著。

• 不同下垫面湍流统计特征研究
• 张宏升;李富余;陈家宜
• 2004 Vol. 23 (5): 598-604. 
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• 利用戈壁、草原、郊区和城郊等不同下垫面进行的湍流观测资料,使用相同的湍流数据采集和处理方法,研究了不同下垫面湍流统计特征。结果表明:在不稳定层结下,三个方向分量风速归一化标准差 σμ/μ, σν/μ, σw/μ 与稳定度参数 z/L呈1/3幂次关系;水平方向速度归一化标准差随地表粗糙度的增加而降低,垂直方向的速度、温度和湿度没有明显差异。文中给出了不同下垫面近中性层结下风速归一化标准差的数值。研究还发现:较湿润地区的湿度统计特征与温度的相似。

• 用于非均匀地表通量估计的一种积分算子
• 王纪军;刘晶淼;丁裕国
• 2004 Vol. 23 (5): 605-611. 
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• 在文献[1]的基础上,将Giorgi(1996)提出的通量计算方案进一步推广为非对称分布的简化形式,求得非均匀地表区域平均通量。以土壤水分饱和度为例,求解出土壤水分通量区域值的数学解析解形式,用随机仿真数据和实测资料对该方案进行数值模拟试验,验证其适用性。

• 中国硫酸盐气溶胶及其辐射强迫的模拟
• 高丽洁;王体健;徐永福;闵锦忠
• 2004 Vol. 23 (5): 612-619. 
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• 根据2000年污染源排放资料,利用中尺度气象模式和欧拉输送模式模拟了中国地区硫酸盐气溶胶的分布,估计了硫酸盐气溶胶对地面-对流层大气系统造成的直接辐射强迫,并估算了间接辐射强迫。结果表明,硫酸盐的分布集中在华中、华东和西南地区;硫酸盐的柱含量、辐射强迫都具有明显的季节变化特征,直接辐射强迫表现为冬春季强,夏秋季较弱,全年平均辐射强迫值为-0.71 W· m ^-2;间接辐射强迫表现为夏秋季强,冬春季弱,全年平均值为-0.48 W· m ^-2。

• 一 η模式中高分辨边界层方案及对降水影响的数值试验
• 王康康;张维桓;秦凯兵
• 2004 Vol. 23 (5): 620-628. 
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• 利用16层垂直不等距中尺度 η模式,引入高分辨边界层湍流闭合方案,且将垂直分层加密至21层。将改进后的模式用于边界层过程的模拟,结果表明,改进后的模式能较好地模拟出边界层的日变化过程及边界层结构;通过对暴雨个例的数值模拟,发现改进后的模式对降水预报的TS评分,特别是暴雨TS评分有明显提高;最后对边界层过程影响暴雨的机制进行了简单的探讨。试验表明,地表潜热通量结合低空急流的水平输送是夏季切变线和准静止锋这一类强降水形成的主要原因之一。

• 高低空急流在云南大范围暴雨过程中的作用及共同特征
• 何华;孙绩华
• 2004 Vol. 23 (5): 629-634. 
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• 通过对1980-1991年出现的46次云南全省性大范围暴雨过程的主要影响系统进行分型,找出云南暴雨的主要影响系统,利用美国国家环境预测中心NCEP再分析资料,对暴雨出现次数最多的11次冷锋切变型全省性大范围暴雨过程进行合成分析,揭示了在冷锋切变环流形势下云南大范围暴雨发生前后对流层高低空急流或强风速带的演变特征及其与大范围暴雨发生之间的关系,找出了它们的共同特征,并提取造成云南暴雨的强信号,以期对今后的暴雨预报提供依据。

• TRMM/PR资料在中尺度模式中的应用
• 徐枝芳;葛文忠;党人庆;郎需兴;Toshio Iguchi
• 2004 Vol. 23 (5): 635-642. 
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• 将中尺度非静力模式MM5中的积云参数化Grell方案作了改进,使它含液态水含量,并用该模式对1998年6月29日08:00~30日08:00(北京时,下同)和7月1日08:00~2日08:00发生在淮河流域的两次特大暴雨进行数值模拟研究,同时通过采用不同高度上的 Z-qr关系式将TRMM/PR(Tropical Rainfall Measuring Mission/Precipitation Radar)雷达得到的反射率资料计算出比含水量 qr,然后用 q'v= qv+ qr取代原模式中的比湿 qv。结果表明,将TRMM/PR雷达资料加入模式后,由于PR雷达具有较高的空间分辨率,能够很好地反映中小尺度系统的空间结构,使湿度值接近实际,缩短了中尺度系统的发展时间,使得模拟出来的降雨强度、雨量中心位置以及雨带形状更接近实况。

• NOAA卫星沙尘暴光谱特征分析及信息提取研究
• 郭铌;倾继祖
• 2004 Vol. 23 (5): 643-647. 
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• 通过对2000-2002年多次沙尘暴过程NOAA卫星AVHRR资料的分析,研究了沙尘、云、沙漠、戈壁、积雪、裸地、植被等不同目标物的光谱特性,发现沙尘暴在AVHRR-2中各通道均有不同程度的反映。1,2通道中沙尘的反射率较高(介于云和沙漠之间);4,5通道的亮温低于晴空地表高于云;在3通道中沙尘表现的很独特,其亮度温度为所有研究目标物中最高的,表明通道3包含较多的沙尘信息,AVHRR-3取代AVHRR-2后对监测沙尘有不利影响。在此基础上提出定量提取沙尘信息的两种沙尘判识指数,并利用沙尘判识指数成功地提取多次沙尘暴过程的沙尘信息。结果表明:利用多通道组合沙尘判识指数能够对沙尘信息进行有效提取。

• 敦煌戈壁地表风蚀起沙量的计算
• 申彦波;沈志宝;杜明远;汪万福
• 2004 Vol. 23 (5): 648-653. 
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• 利用三种不同的计算方案,根据敦煌地区的观测资料,计算了2002年4月8日沙尘天气过程中戈壁地表的风蚀起沙量(垂直尘粒通量)。结果表明:三种方法的计算结果比较接近;在风蚀起沙较严重的时段内,顺风向沙粒通量和垂直尘粒通量平均值的量级分别为10 ^-4kg·m ^-1·s ^-1和10-8kg·m ^-2·s ^-1。通过计算结果和观测结果的比较,在地面风蚀起沙物理机制的基础上,讨论了三种计算方案各自的优缺点。

• 消光法反演腾格里沙漠地区沙尘气溶胶谱分布
• 辛金元;张文煜;袁九毅;刘立超
• 2004 Vol. 23 (5): 654-659. 
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• 对腾格里沙漠4~9月份的整层大气气溶胶的光学遥感观测结果进行了分析。结果表明,由于消光因子对大粒径粒子消光效应的不敏感性,决定了消光法仅可较好地反演粒径在0.1~5μm之间的气溶胶谱分布特征,特别是对0.1~1μm的大粒子谱分布的反演结果更为稳定;腾格里沙漠气溶胶粒度谱分布基本符合Junge谱;浮尘天气的谱分布同干洁晴好天气的谱分布有着很大的差异,浮尘天气下粒径在0.1~1.0μm的大粒子以及粒径>1.0μm的巨粒子数有明显的增加,浓度要比干洁天气下的大几个量级。在干洁晴好天气下,腾格里沙漠的气溶胶是均一的、稳定的,而且>1μm的大粒子浓度很小;气溶胶的谱分布几乎是一致的,谱形大致为Junge谱,在粒度0.4~1.0μm范围内有一明显峰值。

• 中国春季沙尘暴的趋势变化及年代际变化
• 丁瑞强;王式功;尚可政;杨德保
• 2004 Vol. 23 (5): 660-666. 
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• 利用奇异谱分析等方法,对北疆等7个区春季1960-2000年的沙尘暴日数的趋势和周期进行了初步分析,结果表明:除北疆区未表现出明显的趋势外,南疆区等其它6个区春季沙尘暴日数变化总的趋势是减少的,都是在20世纪60年代和70年代偏多,80年代沙尘暴开始减少,90年代最少;其中南疆区、河西区和东北区的年代际变化最为明显,大约是80年代初开始沙尘暴明显减少,其它几个区的年代际变化不是很明显。南疆等大部分地区春季的沙尘暴日数在70年代末和80年代初发生了由多到少的转变,基本上与北半球大气环流的调整同步,这可能是对大气环流调整的响应;除西藏区有7.7年的周期外,其它6个区的周期基本上都集中在准2年和5~6年两个周期段。

• 东亚地区闪电产生NO _X的时空分布特征
• 周筠珺;郄秀书;袁铁
• 2004 Vol. 23 (5): 667-672. 
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• 利用NASA提供的2.5°×2.5°卫星闪电格点资料(1995-2002年),并根据纬度区分云闪和地闪后,对东亚地区(75°~155°E,0°~55°N)闪电产生NO _X的时空分布进行分析,结果表明:闪电产生的NO _X在东亚地区的年总产量平均值为2.30Tg,自南向北存在7个极值中心,它们分别集中于南部、中部和北部极值群内,三个极值群的最大值分别为16.4,12.7和5.46Bg/grid/yr。与该地区NO _X的非闪电排放源相比较,闪电产生NO _X的分布范围大,年产量约为非闪电源年排放总量的23%。闪电产生NO _X的量在夏季最大,其区域性特征很明显。地球表面特性的差异造成了闪电产生的NO _X在经度分布上存在较大的不平衡性。在气候冷暖交替月份的中低纬度地区闪电产生NO _X的增加对强雷暴活动年闪电产生NO _X的贡献最为明显。

• 青藏铁路沿线闪电活动的时空分布特征
• 张廷龙;郄秀书;袁铁;熊亚军;张彤
• 2004 Vol. 23 (5): 673-677. 
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• 利用搭载于卫星上的闪电探测仪所获取的8年闪电资料,对青藏铁路沿线闪电活动的时空分布进行了研究。结果表明,青藏铁路沿线的闪电活动呈现出明显的季节变化和日变化。青藏铁路沿线的闪电活动主要发生在4~9月,其中以5~7月最为频繁,到10月份迅速消亡,而且闪电分布在南北向上变化较明显;青藏铁路沿线闪电活动在12:00~16:00(地方时,下同)最易发生。日闪电密度峰值出现在15:00左右。闪电密度的空间分布以那曲为最大,分别向南、北减小。另外,2003年夏季的地面观测资料还表明,那曲地区在傍晚还有一闪电活动峰值。

• 环境温湿层结对雷暴云空间电荷结构的影响
• 郭凤霞;张义军;言穆弘;董万胜
• 2004 Vol. 23 (5): 678-683. 
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• 非感应起电机制中决定雷暴云电荷结构的反转温度是液态水含量的函数,而液态水含量的空间分布又取决于环境初始场中气团平均相对湿度和对流不稳定性的配置情况。本文通过不断改变初始场中层平均相对湿度和对流有效位能(CAPE)的值,同时不稳定度因子 K和SI也随之发生相应的改变,利用三维强风暴动力电耦合数值模式,来研究初始场温湿层结的不同配置对液态水含量进而对电荷结构的影响。结果表明,CAPE较小时,电荷结构与中层平均相对湿度的大小无关,均为准反极性,且起电活动较弱;CAPE很大时,较大和较小的中层平均相对湿度更易引起强的起电活动和偶极性电荷结构,当霰和冰晶共存的区域中心落在上升气流的外围时,会形成反极性电荷结构。当对流有效位能相同时,增加中层平均相对湿度,气层的不稳定性提高,更有利于对流的发展和偶极性电荷结构的形成,减小中层平均相对湿度,对流减弱,有利于准反极性电荷结构的形成。

• 夏季黄河上游边界层特征与地面碘化银催化分析
• 张国庆;张加昆;德力格尔
• 2004 Vol. 23 (5): 684-688. 
• 摘要 ( ) PDF (266KB) ( )
• 根据1998年7月在黄河上游河南县柯生乡实地观测的边界层资料,分析了边界层风场的分布规律、切变特征和低空逆温生消变化;探讨了地面10m层上升气流的分布及湍流扩散的变化特征,由此分析了地面碘化银焚烧炉点火催化的条件和时机。

• 一次华西秋季大暴雨的水汽分析
• 郁淑华
• 2004 Vol. 23 (5): 689-696. 
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• 通过对1998年9月15~17日四川盆地北部、西部大暴雨过程的水汽分析,得出几点认识,在这次暴雨过程中,(1)对流层低层的主要水汽源是在南海,东海、孟加拉湾也有水汽输送;对流层中上部有从印度洋输送到青藏高原,再伸展到四川盆地的水汽。(2)在对流层低层有较强的水汽辐合,反映了这次暴雨是在深厚的水汽层内且低层有较强水汽辐合中产生的。(3)暴雨强度的变化与对流层中上部印度洋水汽输送到高原上空与否密切相关,印度洋水汽输送到(撤离)高原上空对华西暴雨发展(减弱)有指示意义。

• 城市区域南北朝向室内表面温度特征
• 何云玲;张一平;刘玉洪;马友鑫;李佑荣;窦军霞;郭萍
• 2004 Vol. 23 (5): 697-703. 
• 摘要 ( ) PDF (399KB) ( )
• 使用12月、4月、8月昆明城市区建筑物室内小气候的观测资料,分析了室内不同方位的墙体表面温度的特征、变化规律及差异。结果表明:南北朝向房屋不同内壁表面温度存在显著的时间和季节变化,4月和8月内壁表面温度较高,12月较低;12月室内表面温度变化受房屋朝向影响十分显著,4月和8月影响较小;南屋12月夜间S壁表面温度最大,昼间E壁最小;4月和8月则反之,夜间E壁表面温度最大,昼间S壁最小;北屋3个月份内夜间E壁表面温度均最大,昼间N壁最小。以上所得结果可为探讨房屋微气候特征和形成机制、原因,建筑物的合理设计和规划,以及改善人们居住环境的深入研究提供依据,并且为其它地区的相关研究提供参考。

• 黔东南地区近40年来气候变化研究
• 池再香;白慧
• 2004 Vol. 23 (5): 704-708. 
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• 利用1961-2000年黔东南地区18个气象站的月平均气温、总云量、气压、水汽压、旬降水量、暴雨日数等资料,对黔东南地区近40年特别是近10年的气候变化作了较为全面的分析。结果表明,近40年来黔东南地区降水呈上升趋势(6.75mm/10a),气温呈下降趋势(-0.25℃/10a)。

• 南岭局地小地形背风坡增雾作用的分析
• 万齐林;吴兑;叶燕强
• 2004 Vol. 23 (5): 709-713. 
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• 对南岭地区乐昌站和乳源站1968-1998年31年的雾日气候资料进行了统计分析,对比分析发现,在背风坡雾产生的日数明显较多,即南岭地区存在显著的小地形背风坡雾现象。同时,利用CSU-RAMS中尺度数值模式进一步研究局地小地形背风坡雾的作用,模拟结果表明,小地形动力作用对背风坡雾有重要影响。

• 短期气候预测的出路在何方?
• 汤懋苍;李栋梁;张拥军
• 2004 Vol. 23 (5): 714-717. 
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• 100年来短期天气预报成功地跨越了三大步:挪威学派、Rossby学派和Charney开创的数值天气预报。在"气候是天气的综合"这一错误思想的指导下,每一次短期天气预报的成功都引出了短期气候预测的热潮,相应地出现了大型天气学、超长波控制论和短期气候的数值模式预测方法。它们各自研究了几十年后,最终仍未见成效,使100年来短期气候预测的水平仍基本上是在原地踏步。作者认为短期气候预测出路在于:首先要坚决摒弃"气候是天气的综合"这一错误的指导思想,其次要将目前关于"气候系统"的抽象定义转化为具体的物质的定义,作者认为地热涡、地冷涡和形变锋等很可能就是具体的"气候系统"。描述这些"气候系统"演化的具体图像就是"地气图"。

• 近50年冬季中蒙500hPa高度场与中国北方地面气温的变化及联系
• 严华生;万云霞;李少娟
• 2004 Vol. 23 (5): 718-722. 
• 摘要 ( ) PDF (176KB) ( )
• 通过对冬季中蒙地区500hPa高度场与我国160个测站月平均地面气温场的分析,对51年来中国北方冬季气温出现年代际变暖趋势的原因进行了探讨。结果表明:1951-2001年期间,蒙古及中国北方地区冬季气温出现明显的正趋势变化;中蒙地区500hPa高度的正趋势变化对应中高纬度强的纬向环流、弱的经向环流,以及弱的冷空气;中蒙地区的正趋势变化与中国北方地区冬季气候变化有较好的关系。

• 近50年来黑河山区汇流区温度及降水变化趋势
• 蓝永超;丁永建;康尔泗
• 2004 Vol. 23 (5): 723-727. 
• 摘要 ( ) PDF (248KB) ( )
• 利用有关水文气象观测资料、史料和树轮资料,对黑河山区汇流区降水近50年来的变化特征及其与全球气候变暖的对应关系、变化的可能成因及变化趋势进行了分析。结果表明:黑河山区汇流区降水对全球气候变暖响应比较明显,近50年来黑河山区汇流区降水随全球气温升高呈缓慢增加的趋势。由于西太平洋副热带高压与全球气温变化有着密切的关系,而西太平洋副热带高压的增强和扩大有利于东亚夏季风向北推进至更北,从而使祁连山中西部降水增加。因此,总体来说,全球气候的变暖有利于黑河山区汇流区降水的增加。目前,黑河山区汇流区正处于1980年代开始的历史上有资料记载以来的第5个温暖期和第3个暖湿期,预计在相当一段时期内,黑河山区汇流区降水将随着全球气候的进一步变暖,继续维持这种缓慢增长的状况。

• 藏北那曲地区大气边界层特征分析
• 李茂善;马耀明;胡泽勇;马伟强;王介民;OGINO Shin-ya
• 2004 Vol. 23 (5): 728-733. 
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• 利用"全球协调加强观测计划(CEOP)亚澳季风之青藏高原试验"(CAMP/Tibet)2002年8月预试验期间(PIOP)藏北高原观测站(BJ站和安尼站)的无线电探空仪的探空资料,分析了藏北那曲地区的大气边界层位温、比湿、风速的日变化特征及稳定边界层和对流边界层特征。结果表明,藏北那曲地区边界层日变化大,对流混合层高度最高可达1800m,下雨天形成对流边界层的时间晚于阴天和晴天的时间。