论文

• 珠穆朗玛峰北坡局地环流日变化的观测研究
• 邹捍;周立波;马舒坡;李鹏;李爱国;霍翠萍
• 2007 Vol. 26 (6): 1123-1140. 
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• 青藏高原地-气间的物质/能量交换是高原与全球大气系统相联系的重要纽带。陡峭的地形和强烈的地表差异在高原山区形成特殊的局地大气环流系统,在地气交换中起着重要作用。为研究珠峰北坡的局地环流系统,于2006年5~6月间在珠峰北坡绒布河谷实施强化观测实验HEST2006,对该地区的局地环流以及辐射和热力状况进行观测,分析了该地区局地环流的日变化过程,包括:(1)地面风场的分布和变化;(2)风场垂直结构;(3)垂直运动及可能的驱动机制。研究表明,该地区局地大气环流是由地形与地表状态调整的大气辐射加热和冷却所驱动,包含多种不同的山地环流成分,与典型山谷风环流不同,具有很强的特殊性,对地气间的交换有重要影响。

• 中国科学院珠穆朗玛峰大气与环境综合观测研究站:一个新的研究喜马拉雅山区地气相互作用过程的综合基地
• 马耀明
• 2007 Vol. 26 (6): 1141-1145. 
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• 喜马拉雅山区的高海拔冰雪覆盖使主山体两侧形成下泄流,而在强太阳辐射的加热作用下,无冰雪覆盖的周边山体形成山谷风环流。上述两者叠加形成地气间的强烈交换过程。这种交换过程使得地面的物质和能量与北半球自由大气相联系,将青藏高原置于全球变化的背景中。在本文中作者介绍了中国科学院珠穆朗玛峰大气与环境综合观测研究站的建站背景及其研究喜马拉雅山地气相互作用过程中的作用,同时介绍了台站建设及其在该地区地气相互作用研究中所取得的初步研究成果。

• 珠峰北坡绒布河谷局地环流的模拟分析
• 张美根;马舒坡;许丽人;李鹏;邹捍;李爱国
• 2007 Vol. 26 (6): 1146-1150. 
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• 对珠峰北坡绒布河谷地区大气观测实验发现,绒布河谷中地面气流存在明显的日变化,但有别于其它地区的山谷风系统:在凌晨至正午前后基本为<2 m·s^-1的小风,而午后至午夜则盛行来自珠峰方向的偏南下山风。由于珠峰北坡地区地形复杂,绒布河谷中地面气流的日变化可能是山谷风、坡风与冰川风等环流系统共同作用的结果。为了分析绒布河谷中风场日变化的主要驱动因子,本文利用一个中尺度气象模式对绒布河谷中典型风场进行了模拟,并借助观测资料对模拟结果进行了检验,进而对风场的时空分布特征及其变化原因进行了探讨。

• 青藏高原珠峰绒布河谷地区近地层湍流输送特征
• 刘辉志;冯健武;邹捍;李爱国
• 2007 Vol. 26 (6): 1151-1161. 
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• 利用2006年6月和2007年6月中国科学院HEST大气科学实验在珠峰绒布河谷地区获取的近地层湍流观测资料,分析了近地层湍流谱特征和方差统计特征,讨论了上下2层(2 m和8 m)基本气象要素和湍流通量的日变化特征。结果表明,珠峰地区湍流能谱基本上符合Monin-Obukov相似性理论在惯性副区的变化规律;由于山谷复杂地形和下垫面的影响,湍流方差统计值均小于高原其它地方;珠峰地区近地层感热通量白天下层大于上层,夜间相反;潜热通量一天内基本上上层大于下层。

• 珠穆朗玛峰北坡山谷太阳辐射和大气的特征与分析
• 白建辉;邹捍;李爱国;马舒坡;贾京京;李鹏;王维;霍翠萍
• 2007 Vol. 26 (6): 1162-1172. 
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• 2006年5月27日~6月30日HEST2006大气科学实验对珠峰北坡山谷的辐射(总辐射、净辐射)和温、湿度、风等进行了综合观测。沿珠峰北坡山谷布设了3个观测站,3个测站的辐射、温度、风都表现出明显的日变化规律,它们在08:00或09:00(地方时,下同)达到极大值。3个测站总辐射和净辐射的日变化都比较一致。从日变化最大值出现的时间来看,各站的辐射通量早于气温,气温早于风速。3个测站中任意2站之间辐射(总辐射、净辐射)最大值之比与温度和风速最大值之比均比较接近。因辐射状况、地形结构、大气温度等不同,远离珠峰区域的风一天之内多次改变风向,靠近珠峰区域则24 h都为南风。珠峰北坡山谷不同区域风向风速变化存在明显时差,南风强于北风,且持续时间长。研究表明,辐射能量对于珠峰北坡大气运动具有重要的驱动作用,是控制和改变其大气运动方式最基本、最重要的因子。净辐射在不同区域风向转变或风速变化过程中起着决定性的作用。

• 南亚夏季风对珠穆朗玛峰北坡地面风场的影响
• 周立波;邹捍;马舒坡;李鹏;吴瑞欢
• 2007 Vol. 26 (6): 1173-1186. 
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• 喜马拉雅山区毗邻南亚季风区,其陡峭的地形和复杂的地表状态在强烈太阳辐射条件下形成了特殊的局地环流系统。为了正确理解该环流系统与南亚天气气候过程的可能关联,本文利用HEST2006珠穆朗玛峰绒布河谷强化实验期间获得的2006年5~6月的地面观测资料和实时的大气环流资料,对该地区地面风场与南亚夏季风的关系进行了研究。研究表明,南亚夏季风间歇期,喜马拉雅山区以晴空天气为主,太阳辐射强烈,绒布河谷地区地面盛行沿河谷方向的偏南下行气流;南亚夏季风强盛期,喜马拉雅山区多为云雨天气,太阳辐射减弱,地面风场强度明显减弱。结果表明,喜马拉雅山地区山谷内部的地面环流系统几乎不受其高层大气环流的影响,而与太阳辐射通量及南亚夏季风指数关系密切。因此,我们认为南亚夏季风对喜马拉雅山区地面环流的影响,主要是通过改变该地区的大气热力和辐射状况完成的。

• 珠穆朗玛峰北坡地区河谷局地环流特征观测分析
• 孙方林;马耀明
• 2007 Vol. 26 (6): 1187-1190. 
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• 利用中国科学院珠穆朗玛峰大气与环境综合观测研究站的大气边界层塔站数据分析了珠峰北面一处河谷中局地环流的日变化特征。发现该河谷中的局地环流主要受山谷风和冰川风的影响,后者的影响主要集中在下午和傍晚,冰川风强度较大,地面最大风速达到10 m·s^-1。冰川风开始出现的时间通常是气温达到一天中最高的时刻,这表明冰川风气流温度较低,带来了降温。另外,对空气湿度变化的分析中也能发现冰川风气流的影响。

• 珠峰北坡绒布河谷地面风场变化的比较研究
• 周立波;邹捍;马舒坡;李鹏;吴瑞欢
• 2007 Vol. 26 (6): 1191-1198. 
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• 利用2007年6月强化观测实验期间获得的大气观测资料和同时期的NCEP/NCAR大尺度再分析资料,结合2006年同期的分析结果,进一步研究了珠峰北坡绒布河谷地区的地面风场状况及其对南亚夏季风的响应,并与2006年的结果进行了比较。结果表明,2007年6月绒布河谷地区的风场也存在强弱变化,其逐日变化也与南亚夏季风指数有一定关系:在绒布河谷弱风期间,南亚夏季风强盛,在孟加拉湾和阿拉伯海地区形成的强烈涡旋可以把暖湿气流向西北方向输送,从而在河谷地区形成温度和湿度高值;在局地强风期间,南亚夏季风季风指数变化较大,此时绒布河谷地区的风场变化对季风的响应很小,可能主要为大气热力驱动。比较2006年和2007年的观测结果表明,南亚夏季风可以通过改变局地辐射和热力状况的改变而影响珠峰北坡绒布河谷地区地面环流的变化,但其影响程度随季风的强弱可能有所不同。

• HEST2007珠峰北坡风廓线观测研究
• 邹捍;李鹏;朱金焕;马舒坡;李爱国
• 2007 Vol. 26 (6): 1199-1207. 
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• 为了研究青藏高原南部喜马拉雅山区局地大气环流系统,继2006年HEST2006大气科学实验之后,2007年中国科学院大气物理研究所和中国科学院青藏高原研究所在珠穆朗玛峰北坡实施HEST2007综合观测。本文使用该观测实验中LAP-3000风廓线仪获得的绒布河谷内三维风场观测资料,并结合地面辐射资料,分析研究了该地区观测期间局地大气环流的日变化和逐日变化过程。研究表明,该地区局地环流系统,特别是沿河谷的轴向风,与其上空西风环流间存在非常紧密的联系,这种联系似乎与不同天气条件下喜马拉雅山区的大气辐射状况有关,即高层西风环流较强的阶段,地面辐射较强,激发出的局地环流也较强,反之亦然。

• 珠峰绒布河谷大气边界层结构的数值模拟
• 朱凌云;张美根;马舒坡;李鹏;邹捍;李爱国
• 2007 Vol. 26 (6): 1208-1213. 
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• 利用中尺度气象模式RAMS对2006年6月12~16日珠峰绒布河谷地区大气边界层结构进行了模拟,并将模拟的风温时空分布与风廓线仪LAP3000的观测资料进行了对比分析。结果表明,绒布河谷地区的局地环流具有明显的日变化(午后至夜间盛行山风,可持续12 h,且风速较大;在山风盛行期间,山风的影响高度可达400~700 m左右),其中下垫面不均匀性导致的温度差异是引起局地环流的主要因素;RAMS模式较好地反映了绒布河谷地区局地环流的时空变化特征。

• 冰雪对珠峰北坡绒布河谷局地环流影响的数值试验
• 马舒坡;周立波;邹捍;张美根
• 2007 Vol. 26 (6): 1214-1223. 
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• 利用RAMS中尺度模式对珠峰北坡绒布河谷地区的局地环流进行了数值模拟,包括控制试验和敏感试验。观测结果表明,珠峰北坡绒布河谷地区午后盛行来自珠峰方向的偏南风,这与其他山区的山谷风日变化存在显著差异。与观测结果比较,模拟结果(控制试验)能够较好地再现绒布河谷中的偏南主导气流。模拟结果(敏感试验)还显示,在去除高大山体的冰雪下垫面后,绒布河谷地区下午仍可存在偏南气流,但偏南风出现时间明显滞后,此时该气流来自珠峰南坡的强劲偏南谷风气流。因此,我们认为珠峰北坡的冰雪表面对绒布河谷地区盛行的偏南气流存在很大影响,但热力驱动的山谷风环流也是维持该地区强烈下泄流的主要原因。

• 珠峰北坡绒布河谷大气物质交换的观测研究
• 马舒坡;周立波;邹捍
• 2007 Vol. 26 (6): 1224-1230. 
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• 利用2006年6月中国科学院HEST大气科学实验珠峰北坡观测期间获得的风廓线雷达资料,对沿河谷横截面方向的大气体积(质量)通量进行了估算,分别计算了6月(6月1~30日)、强风(6月9~21日)和弱风期间(6月22~30日)3个时期的平均体积通量。研究表明,大气体积通量日变化随高度分布在不同期间存在一定的差异:在6月平均和强风期间,河谷截面内总体积通量均为正值,即大气物质由南向北流出河谷;在弱风期间,总体积通量在早上有较小的负值,其他时间为正值。山谷中盛行的复合下泄流体积通量相当大,平均日总量可达6.3×10¹¹m³;强、弱风期间的体积通量相差很大,就日总体积交换量而言,后者为前者的53%。

• 珠峰复杂地表区域能量通量的卫星遥感
• 马耀明;王永杰;马伟强;仲雷;苏中波
• 2007 Vol. 26 (6): 1231-1236. 
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• 珠峰地区地表状况十分复杂,既有冰川(雪山)、高寒草垫,又有裸露山地及荒漠戈壁。如何确定这样复杂下垫面上的地气间的区域能量通量,一直是困扰国内外科学家的难题。本文提出了一个利用卫星遥感资料结合地面观测求取珠峰地区区域地表特征参数(地表反射率与地表温度)、植被参数(NDVI、植被覆盖度、修正的土壤调整植被指数MSAVI及叶面指数LAI)和地表能量通量(净辐射通量、土壤热通量、感热通量及潜热通量)的参数化方案,并讨论了此方案的优缺点。

• 珠峰北坡地区地表辐射和能量季节变化的初步分析
• 马伟强;戴有学;马耀明;孙方林;李茂善;仲雷;王介民
• 2007 Vol. 26 (6): 1237-1243. 
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• 对青藏高原地区地表能量的研究是一个十分重要的问题。利用中国科学院珠穆朗玛峰大气与环境综合观测研究站2006年5月至2007年4月一年的观测资料,分析了青藏高原珠峰地区的地表能量,即净辐射通量、感热通量、潜热通量和土壤热通量,得到了一些有关珠峰地区地表能量的结果,即太阳总辐射、大气长波辐射、地面长波辐射和净辐射呈现出明显的年变化特征,净辐射、感热通量、潜热通量和土壤热通量得到的日变化是很明显的。并且讨论了计算地表能量通量的方法及其优缺点。

• 珠峰绒布河谷近地面层气象要素及湍流通量变化
• 冯健武;刘辉志;邹捍;李爱国
• 2007 Vol. 26 (6): 1244-1253. 
• 摘要 ( ) PDF (1496KB) ( )
• 利用2006年5~6月和2007年5~6月中国科学院HEST大气科学实验在珠峰绒布寺河谷野外观测期间获得的观测资料,分析了珠峰地区河谷近地层风向、风速、温度、湿度和CO₂的日变化特征,讨论了珠峰北坡冰川风和山谷风的特点以及高原地表辐射、地表反照率和近地层湍流通量的变化特征。结果表明:在复杂地形和特殊下垫面影响下,珠峰绒布河谷地区近地面层各个气象要素和湍流通量日变化特征显著,并且明显存在冰川风和山谷风复合的局地环流,冰川风对该地区地气间物质能量交换起着重要作用。

• 珠峰绒布河谷温度垂直分布观测研究
• 李鹏;李爱国;贾京京;邹捍
• 2007 Vol. 26 (6): 1254-1262. 
• 摘要 ( ) PDF (1066KB) ( )
• 青藏高原以其独特的动力和热力作用,影响着东亚地区乃至全球的天气、气候和环境变化过程。高原山区陡峭的地形和多样的地表状态带来了复杂的局地环流系统和边界层特征。为研究青藏高原大型山地局地环流系统,2007年5~6月中国科学院大气物理研究所和中国科学院青藏高原研究所共同在珠峰北坡绒布河谷组织实施了喜马拉雅山北坡地区地面大气与对流层大气交换研究(HEST2007)强化观测实验,对该地区的局地环流以及辐射和热力状况进行观测。本文采用该实验观测资料,对LAP-3000风温廓线仪获得的声学虚温资料进行反演,并对该地区温度垂直分布和日变化进行了初步分析。研究表明,声学虚温与真实温度之间存在明显的差异,通过反演计算可以有效地减小两者间的差异,绒布河谷清晨和下午大气垂直分布存在明显不同。

• 珠穆朗玛峰北坡地区近地层及土壤微气象要素分析
• 李茂善;马耀明;Hirohiko Ishikawa;马伟强;孙方林;王永杰;朱志鲲
• 2007 Vol. 26 (6): 1263-1268. 
• 摘要 ( ) PDF (784KB) ( )
• 利用中国科学院珠穆朗玛峰大气与环境综合观测研究站2005年9月-2006年8月一年的大气与土壤观测资料,初步分析了珠峰地区微气象特征和土壤特征量的变化。结果显示:该地区具有与青藏高原其它地区不同的微气象变化特征,气温在12月最低,6、7月最高,土壤温度呈正弦变化,土壤冻结时间较短等特征。

• 雨季前后珠峰地区近地层气象要素、辐射及能量平衡分量变化特征
• 仲雷;马耀明;苏中波;王永杰;吕雅琼;朱志鵾
• 2007 Vol. 26 (6): 1269-1275. 
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• 利用架设在珠峰北坡4475 m高度处的一套开路涡动协方差测量系统,对曲宗地区的大气状况进行了连续观测。分析了近地层气象要素、辐射平衡各分量和能量平衡各分量在高原雨季前(5月)、雨季中(7月)和雨季后(11月)的变化特征。通过分析,发现曲宗地区气温和相对湿度日平均变化均呈单峰单谷型特征,气压则呈双峰双谷型特征,风速日变化为单峰型特征,风速一般在午后突然增大。伴随着雨季的爆发,曲宗地区气温升高,相对湿度增大,气压升高,风速减小。主导风向由东北风转换成西南风。雨季前后,辐射平衡各分量及能量平衡各分量均具有明显的变化趋势。

• 1975年以来珠峰北坡地区水环境变化研究
• 郜永祺;高登义
• 2007 Vol. 26 (6): 1276-1279. 
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• 喜马拉雅山高大的山体和特殊的局地环流系统大大加强了该地区地面环境与区域尺度乃至全球大气过程的联系。本文采用1975年以来珠峰北坡绒布河水样品,对该地区30年来水环境变化过程进行研究。对绒布河水中12种化学元素含量的研究结果表明,珠峰北坡地区的水环境受到全球大气环境事件的影响,同时也受到该地区逐渐增加的人类活动的影响。1992年中东石油大火排放的污染物使得珠峰地区绒布河水中的12种化学元素总体含量达到30年研究期间中的极大值;2004年以后人类无序活动的不断增加,使得珠峰北坡绒布河水环境不断恶化,2006年12种化学元素总体含量达到近30年研究区间中的第二大值。

• 珠峰地区雨季对流层大气的特征分析
• 陈学龙;马耀明;孙方林;李茂善;王树舟
• 2007 Vol. 26 (6): 1280-1286. 
• 摘要 ( ) PDF (903KB) ( )
• 利用2007年7月中国科学院珠穆朗玛峰综合观测站的边界层塔、无线电探空和风温廓线仪观测资料,分析了珠穆朗玛峰地区雨季低层大气风温湿等特征。珠峰地区雨季近地层风速、风向、温度等有明显的日变化。近地层风的日变化有两个很明显的阶段,00:00~14:30受谷风的影响而刮偏北风,14:30~24:00受冰川风的影响以偏南风为主。白天的冰川风比夜间的谷风要强些。中午13:30在600 m以下存在强水平风速垂直切变,这可能是珠峰地区发生降雨的重要原因之一。低空急流在夏季比较常见。对流层平均降温率为0.685K/100m。低层大气的相对湿度一般有两个峰值高度,最大值在4000 m以下,第二峰值高度不固定,到16000 m以后相对湿度超不过10%。各层大气的风速风向差别较大。

• 青藏高原加热对东亚地区夏季降水的影响
• 刘新;李伟平;许晃雄;吴国雄
• 2007 Vol. 26 (6): 1287-1292. 
• 摘要 ( ) PDF (855KB) ( )
• 东亚地区降水主要集中在夏季,是亚洲夏季风系统的重要特征。本文利用NCEP再分析资料和CRU的降水资料,分析了青藏高原非绝热加热对东亚夏季降水的影响。结果表明,东亚地区夏季降水的分布形势与青藏高原非绝热加热变化有很好的相关关系。由于高原非绝热加热可在亚洲东部沿海地区强迫出类似Rossby波列的大气环流低频振荡结构,而此低频波可以影响到西太平洋副热带高压的形态和位置变化,从而使得东亚夏季降水的形势发生变化。而青藏高原非绝热加热的形态从春季到夏季有很好的持续性,春季高原加热与夏季东亚的降水形势分布也有很好的相关。本研究中采用的青藏高原非绝热加热指数可作为东亚夏季降水预测的一个指标,亚洲季风降水不仅受赤道太平洋海温的影响,青藏高原地区的非绝热加热对其也有显著的影响作用。

• 秋季珠峰复杂地形下地表能量通量卫星遥感研究
• 田辉;马耀明;文军;李茂善;孙方林;马伟强
• 2007 Vol. 26 (6): 1293-1299. 
• 摘要 ( ) PDF (1137KB) ( )
• 依据目前较为成熟的地表能量通量遥感参数化方案,利用2006年9~10月珠峰地区秋季近地面大气梯度实测资料,结合中分辨率成像光谱仪MODIS卫星资料,遥感估算了包括珠峰地区在内的青藏高原南部地区地表能量通量的空间分布情况。结果表明:地表净辐射峰值约为420.0 W·m^-2,介于200.0~620.0 W·m^-2之间;地热通量峰值约为110.0 W·m^-2,介于50.0~180.0 W·m^-2之间;感热通量峰值约为270.0 W·m^-2,介于120.0~280.0 W·m^-2之间;潜热通量峰值约为90.0 W·m^-2,介于0.0~250.0 W·m^-2之间。由此可见,在高原季风期后的秋季,该地区白天地面加热场主要通过感热传输加热大气,地气之间水汽传输耗热是地表净辐射平衡中的小量。

• 珠穆朗玛峰北坡高寒草甸生态系统CO₂通量日变化与月变化特征
• 朱志鹍;马耀明;李茂善;仲雷
• 2007 Vol. 26 (6): 1300-1304. 
• 摘要 ( ) PDF (339KB) ( )
• 采用涡度相关法,对珠穆朗玛峰北坡高寒草甸生长季与非生长季(2005年5~7月、10月、11月及2006年2月、3月)的CO₂通量进行了观测。分析结果表明,在生长季,CO₂通量存在明显的日变化,08:00~19:00(北京时,下同)为CO₂净吸收,20:00~09:00为CO₂净排放。6月,CO₂通量峰值出现在11:00左右为-0.61 g.m^-2.h^-1;而7月,CO₂通量峰值出现在14:00,达到-0.86 g.m^-2.h^-1。从月变化来看,5月为CO₂净排放,月总量为89 g.CO₂·m^-2,6月和7月均为CO₂净吸收阶段,月吸收总量分别为70 g.CO₂·m^-2和104 g.CO₂·m^-2;而10月,植物枯黄,生态系统转为碳排放,月排放量约为50 g.CO₂·m^-2,与次年3月份月总量(52 g.CO₂·m^-2)接近,而11月份与次年2月份的月排放量接近(分别是23 g.CO₂·m^-2,25 g.CO₂·m^-2)。非生长季(2月)CO₂通量日变化振幅很小,除14:00~19:00少量的CO₂净排放外(0.14 g.m^-2.h^-1左右),其余时间CO₂接近零。

• 山地屏障与水汽通道综合作用初探——兼谈大香格里拉自然成因
• 高登义
• 2007 Vol. 26 (6): 1305-1310. 
• 摘要 ( ) PDF (245KB) ( )
• 在我国藏东南地区,东西走向的喜马拉雅山脉与南北走向的横断山脉相交,雅鲁藏布江、怒江和澜沧江穿流于其间,这种特殊的地形条件具有的屏障和水汽通道综合作用对降水分布和气候自然带分布带来特殊的影响。屏障作用阻挡了西南季风的暖湿气流,带来山脉两侧(南北向或东西向)降水和气候自然带分布的巨大差异;同时,在该区,山地屏障作用与水汽通道作用同时存在,两者综合作用形成了特殊的降水和气候自然带分布,为形成人类的理想天堂-大香格里拉地区做出了自然贡献。

• "空中调水"设想的可行性研究
• 高登义;蹇咏啸
• 2007 Vol. 26 (6): 1311-1318. 
• 摘要 ( ) PDF (315KB) ( )
• "空中调水"设想是改变雅鲁藏布大峡谷及其以北地形来改善向北水汽输送。根据气候资料和新建立的南亚季风指数,选择历史上最强的季风年,通过简便可行的计算方案来讨论这个设想在气象学上的可行性。初步诊断分析表明,在制约印度洋暖湿水汽通过雅鲁藏布大峡谷通道继续向北输送的因素中,地形阻碍固然重要,但与青藏高原地形有关的大尺度环流的辐合作用更为重要;而要改变大尺度环流则比改变局地地形更为困难。从气象学条件来看,即使改变了雅鲁藏布大峡谷及其以北地区的地形,也很难实现"空中调水"的设想。

• 云南丽江大气气溶胶的化学成分谱分析
• 张仁健;邹捍;沈振兴;王玮
• 2007 Vol. 26 (6): 1319-1323. 
• 摘要 ( ) PDF (347KB) ( )
• 对云南省丽江玉龙雪山地区大气气溶胶化学元素成分进行了观测和分析。结果表明,丽江玉龙雪山大气气溶胶以Mg、Al、Ca、Si、K和Fe等地壳元素为主,占总元素浓度的82%。丽江地区气溶胶Pb、Se、Br元素浓度均高于珠峰浓度值。丽江气溶胶S、As、Se、Br和Pb等与人类活动有关的气溶胶元素的富集因子很高。这表明丽江地区人类活动影响不容忽略。