论文

• 庆祝兰州高原大气物理研究所建所四十周年
• 高由禧;董文杰
• 1999 Vol. 18 (3): 259-265. 
• 摘要 ( ) PDF (263KB) ( )
• 首先回顾了我所从1959年5月建所以来的沿革简史,接着回顾了建所四十年来,特别是近十年来的主要科研成果和人材培养情况,最后展望了三所整合后的新形势。

• 雷电物理及人工引发雷电研究十年进展与展望
• 刘欣生
• 1999 Vol. 18 (3): 266-272. 
• 摘要 ( ) PDF (270KB) ( )
• 简要总结了十年来在雷电的监测预警、雷暴云和云下空间电结构及起电过程、人工引发雷电及应用、我国南方和北方人工引发雷电的特征及差异、雷电放电的时空微尺度过程及高速摄像研究等方面所取得的重要进展。同时指出,今后应关注气候变化与雷暴雷电活动之间的关系,以及对流风暴天气系统中雷电活动与动力及微物理过程之间的相关性研究。

• 气候预测探索路上的4+1级台阶
• 汤懋苍
• 1999 Vol. 18 (3): 273-279. 
• 摘要 ( ) PDF (264KB) ( )
• 简要介绍了本所创立的短期气候预测的"地气图方法"36年来所走过的道路。它已经跨越了四级台阶:选定地温作为主要因子、坚持实际预测、转向"地心说"和创建"地气图方法"。还剩最后一级台阶——建立短期气候预测的"地球动力学方法",有待不畏艰险、不计名利的后来者去攀登。

• 陆面过程实验和地气相互作用研究——从HEIFE到IMGRASS和GAME-Tibet/TIPEX
• 王介民
• 1999 Vol. 18 (3): 280-294. 
• 摘要 ( ) PDF (601KB) ( )
• 80年代中开始的国际大型陆面过程实验和地气相互作用研究,现在正向更加深入广泛的方面发展。中国科学院兰州高原大气物理研究所主持了80年代后期开始的中日合作"黑河地区地气相互作用观测实验研究"(HEIFE),接着积极参与组织了"内蒙古半干旱草原土壤-植被-大气相互作用"(IMGRASS)和"全球水分能量循环亚洲季风实验-青藏高原陆面物理过程研究"(中日合作GAME-Tibet和TIPEX)等几个项目,取得大量珍贵资料和一系列研究成果,从而在国际陆面过程(LSP)研究中居于领先地位。本文介绍了近年来国际LSP研究以及国内由HEIFE到IMGRASS和GAME-Tibet/TIPEX的进展,以引起科学界以至社会更大的关注。

• 我所数值预报和气候模拟研究的回顾与思考
• 钱正安;吕世华
• 1999 Vol. 18 (3): 295-305. 
• 摘要 ( ) PDF (428KB) ( )
• 回顾了从60年代中期以来,我所开展数值预报和模拟研究的三个主要发展阶段,即1964~1972年间的地转模式阶段;1973~1986年间的四个原始方程模式的发展阶段;以及1987年后至今的模式业务化及全所广泛开展数值模拟研究阶段。总结了这三个阶段中的主要研究活动和进展,也提出了今后我所进一步开展数值预报和气候模拟研究的粗浅看法。

• 非平衡态大气热力学的研究
• 胡隐樵
• 1999 Vol. 18 (3): 306-320. 
• 摘要 ( ) PDF (502KB) ( )
• 概括了建立非平衡态大气热力学的必要性和迫切性。并在考虑到大气系统是以湍涡为基本单元,具有气压梯度力、重力和Coriolis力的地球大气宏观体系的基础上,直接引入大气动力学方程组,建立了非平衡态大气热力学的熵平衡方程。使熵平衡方程能直接表达大气中发生的湍流粘性热输送、水汽输送、动量输送和水的三种相变等四类不可逆过程以及Newton力 F _i驱动的气流输送动力可逆过程。利用Prigogine的最小熵源原理证明大气热力学平衡态就是没有任何湍流输送过程;没有任何水的相变过程;大气动力状态处于静力平衡和地转平衡;热力状态处于中性层结,等压面上温度均匀分布的热力学态。利用大气系统Gibbs关系得到开放系变态方程,它应包含系统变态过程中位温变化和动能变化以及水汽变化。经典大气热力学中的封闭系多元过程只是它的一种特殊情况。开放系大气水汽相变过程也应包括温度变化和动能变化以及水汽的汽、液和固态水比份变化。经典大气热力学中的湿绝热过程和假绝热膨胀过程也只是它的一种特殊情况。利用热力学流以平衡态作为参考态对热力学力作Taylor展开,可能是湍流闭合的一种新途径。它的优点是在不引入新的方程情况下达到闭合目的。所以新建立的大气热力系统熵平衡方程比理论热力学熵平衡方程能更好地描述大气热力系统发生的所有热力和动力过程。

• 青藏高原隆升对亚洲季风形成和全球气候与环境变化的影响
• 刘晓东
• 1999 Vol. 18 (3): 321-332. 
• 摘要 ( ) PDF (449KB) ( )
• 综合介绍了青藏高原隆升对亚洲季风形成、北半球大气定常行星波建立、区域和全球气候变迁及环境演化的影响,并对近年来的研究进展作了较为详细的评述,指出今后需要深入研究的若干问题。

• 青藏高原能量收支观测实验的新进展
• 季国良
• 1999 Vol. 18 (3): 333-340. 
• 摘要 ( ) PDF (284KB) ( )
• 通过对1993年9月~1997年3月在五道梁所取得的观测资料的分析,简述了在青藏高原地区能量收支观测中所取得的新认识和新进展。

• 中国区域气候变化的模拟和问题
• 钱永甫;王谦谦;刘华强;郑维忠
• 1999 Vol. 18 (3): 341-349. 
• 摘要 ( ) PDF (359KB) ( )
• 对中国区域气候变化的模拟和问题作了介绍和讨论。指出,由于大尺度大气环流模式和海气耦合模式模拟结果的不确定性,有必要发展区域气候模式以用于区域气候变化的机理研究和预测试验。接着介绍了不同区域气候模式对1991年江淮流域严重洪涝的模拟结果,表明区域气候模式有较好的性能和前途。本文还论述了侧边界处理方案对模拟结果的影响。最后对当前区域气候模拟中存在的问题和解决的可能途径进行了必要的讨论。

• 中尺度大气数值模式发展现状和应用前景
• 程麟生
• 1999 Vol. 18 (3): 350-360. 
• 摘要 ( ) PDF (415KB) ( )
• 对国内外当前一些先进的中尺度大气数值模式的发展现状、应用前景及发展趋势作了概要综述。其内容包括:模式动力学的改进、中尺度模拟系统特征、区域谱模式的发展、积云参数化和显式云物理方案、行星边界层参数化、大气辐射参数化、四维资料同化、区域实时数值天气预报、中尺度数值天气预报应用前景及新一代中尺度模式发展趋势。其中,主要涉及到的模式与模拟和预报系统有:美国NCEP的Eta (earlyEta、Meso-Eta、Eta-10)模式、RSM模式、PSU/NCAR的MM5模式、CSU的RAMS、UO的ARPS、AFGWC的RWM模式、NORAPS的NORAPS6、FNMOC的COAMPS、英国的UKMO模式、加拿大的MC2模式、法国的MESO-NH模式及日本的JRSM模式。希望通过对国外一些先进的中尺度大气数值模式发展现状、应用前景及发展趋势的了解,有助于发展我国的中尺度大气数值模式与模拟和预报系统。

• 人工影响天气研究工作的回顾与展望
• 王致君;刘黎平;龚乃虎
• 1999 Vol. 18 (3): 361-367. 
• 摘要 ( ) PDF (264KB) ( )
• 概述了中国科学院兰州高原大气物理研究所人工影响天气研究工作的过去与现在的发展情况。该研究工作始于1958年,到现在已有40年。主要研究工作可分为三个阶段,即1958~1965年为第一阶段,主要开展祁连山人工融雪、人工增雨及人工防雹的研究。1972~1978年为第二阶段,主要开展甘肃省平凉市的人工防雹研究。1980年至今为第三阶段,主要开展雹云物理、人工触发闪电及人工防雹技术研究。本文除对上述研究过程中的一些主要研究成果进行介绍外,还对其存在的问题和今后的发展进行探讨。

• 关于冰晶雪花融化问题的研究——进展与展望
• 龚乃虎
• 1999 Vol. 18 (3): 368-376. 
• 摘要 ( ) PDF (350KB) ( )
• 冰晶和雪花的产生及融化是一个还未解决的问题。本文指出了研究冰晶雪花融化问题的重要意义,介绍了日本、美国、英国等国科学家在野外及实验室模拟冰晶、雪花融化的一些主要研究结果。对各类冰晶、雪花融化后形成水滴或分裂成多个水滴的个数作者利用实验资料作了分析比较。最后,对如冰系统理论,云中冰晶、雹胚来源,微下击暴流,中尺度对流系统层状区中尺度环流特征与融化的关系及高压传输线上冰、雪融化问题的解决思路也作了有关介绍。

• 太阳、地磁、大气电扰动与天气、气候相关研究
• 言穆弘;孙安平;张义军
• 1999 Vol. 18 (3): 377-391. 
• 摘要 ( ) PDF (556KB) ( )
• 从日际、年际及世纪尺度统计分析了太阳活动与大气电参数及气象参数之间的相关性及其可能机制。结果表明,太阳活动与全球气温、云量、VAI、雷暴及平流层温度之间有很好的相关性。Mev-Gev高能粒子流是影响大气的主要太阳载体,在平流层通过对臭氧的调制,低层大气则通过对全球地-气电流和大气电场的调制,改变了中层大气电导率,云顶附近过冷水滴电量和极性气溶胶浓度。通过电冻结过程,增大了云内成冰核率和冰化过程,潜热释放增加从而使云体增强发展。由于全球云状、云量的变化而导致辐射平衡和云体反照率的变化可能是影响天气气候变化的重要原因。对于长时间尺度,是通过地核和地幔之间的磁耦合,改变了地球自转速率,最终影响大气层活动。

• 论过去资料在数值天气预报中使用的理论和方法
• 龚建东;丑纪范
• 1999 Vol. 18 (3): 392-399. 
• 摘要 ( ) PDF (297KB) ( )
• 对中国气象学家在数值天气预报中使用过去实况演变资料的理论和方法作了概要性总结。其中不仅讨论了近期实况演变资料的应用,还讨论了积累数十年的历史资料的应用问题。文中强调要改变对数值预报问题的提法,回顾了由初值问题改为演变问题,再改为反问题的历程。文中指出,针对实际问题特点的不同,可以理想化为三种情况:一是模式是精确的,资料也是精确的,但有的变量没有观测资料;二是资料是精确的,模式有误差;三是模式是精确的,资料有误差。而所谓四维变分同化方法,不过是属于第三类,而且只应用了近期演变资料,没有应用历史资料。由于实际情况通常是模式不精确,资料也不精确,文中提出应在不确定的前提下,把预报问题提成一个信息问题,充分利用已掌握的实况资料以及我们对过程演变物理规律的一定程度的了解,对未来状况作出概率的估计。

• 关于我国东部夏季风进退的定义
• 王安宇;吴池胜;林文实;杨艳;冯瑞权;古志明;梁嘉静
• 1999 Vol. 18 (3): 400-408. 
• 摘要 ( ) PDF (487KB) ( )
• 使用1983年至1996年美国国家环境预测中心(NCEP)14年逐日平均2.5°×2.5°再分析的网格点资料对我国东部夏季风进退进行了仔细研究,并对夏季风进退作了新的定义。它既考虑了西南风的强度亦考虑了其暖湿程度。这比以前仅考虑暖湿程度要合理,按新定义计算的结果表明,我国夏季风推进有很明显的阶段性,夏季风的撤退非常迅速,这和观测结果符合。

• 中国南北地震带甘川段大震活动规律的讨论
• 郭增建;吴瑾冰
• 1999 Vol. 18 (3): 409-415. 
• 摘要 ( ) PDF (251KB) ( )
• 中国南北地震带的甘川段(由甘肃通渭至四川康定)中的7级以上大震多发生于太阳活动谷年及其附近。另外,该段中大震多在35年的周期处和其黄金分割处发生。这些规律可供今后预测甘川段7级以上大震时参考。

• 西北植被覆盖对我国区域气候变化影响的数值模拟
• 吕世华;陈玉春
• 1999 Vol. 18 (3): 416-424. 
• 摘要 ( ) PDF (745KB) ( )
• 使用美国NCAR区域气候模式RegCM2研究了西北植被覆盖面积变化对我国区域气候变化的影响。共设计了三组试验,即西北植被面积扩大试验(A)、控制试验(B)和植被面积缩小试验(C)。通过对比分析发现,西北植被扩展和退化都能影响地表温度、高度场和流场、我国夏季风的强度以及季风降水的分布,还能影响到土壤湿度和径流量。植被扩展,季风加强,有利于高原及我国北方地区降水增强。植被退化,荒漠化加剧,季风减弱,则使北方地区降水减少。

• 中国西北大气沙尘对地气系统和大气辐射加热的影响
• 沈志宝;魏丽
• 1999 Vol. 18 (3): 425-435. 
• 摘要 ( ) PDF (405KB) ( )
• 利用HEIFE地面辐射平衡观测资料以及NOAA 11/AVHRR卫星测量资料,直接估算我国西北大气沙尘对地-气系统和大气中辐射加热率的影响。1991年2月下旬~5月中旬11天的计算结果表明,春季大气沙尘的辐射效应与地表状况有关:在高地表反照率的沙漠上空,大气沙尘的短波辐射效应为减小行星反照率增暖地-气系统,同时吸收太阳辐射增暖大气,大气顶射出长波辐射对大气沙尘的变化并不敏感,但大气沙尘增大大气的长波冷却;在低地表反照率的绿洲上空,大气沙尘的短波辐射效应为增大行星反照率冷却地-气系统,对大气似乎也具有冷却效应,其长波辐射效应是减小地-气系统和大气的长波冷却。当大气浑浊度系数β约由0.15增大到0.6,沙尘层(850~600hPa)内大气的附加短波和长波加热率在沙漠上空约为2.4~3.7K/d和-0.8~-1.3K/d,绿洲上空约为-0.3~+0.7K/d和0.5~1.3K/d,净辐射效应在沙漠和绿洲都是加热,沙尘层内附加的净加热率分别约为1.3~2.5K/d和0.2~0.7K/d。

• 海峡两岸及邻近地区暴雨试验研究的进展
• 徐宝祥;周秀骥
• 1999 Vol. 18 (3): 436-440. 
• 摘要 ( ) PDF (185KB) ( )
• 海峡两岸及邻近地区暴雨试验研究"项目经数载酝酿、筹划,在各界气象同行和有关人士的积极推动和政府部门的大力支持下,最后获批准并列为国家"九·五"攀登计划专项,并在1998年取得了重要进展。本文概要介绍这一项目的科学目标、研究内容和近期研究的进展。

• GAME-TIBET青藏高原云和降水综合观测概况及初步结果
• 刘黎平;楚荣忠;宋新民;周筠君;冯锦明;陈成品;张彤;S. Shimizu;K. Ueno;T. Koike;H. Fujii;H. Yamada;Y. Aoi;T. Ueno;J. Horikomi;M. Kajikawa;RShirooka;J. Teshima
• 1999 Vol. 18 (3): 441-450. 
• 摘要 ( ) PDF (497KB) ( )
• 对中日合作青藏高原能量水分循环试验(GAME-TIBET)项目中云和降水的多普勒雷达观测使用的气象观测仪器和获取的资料等情况进行了扼要的总结,并给出了那曲地区降水的日变化、不同雨量计测量降水的对比分析、风速对测量降水影响、多普勒雷达资料的个例分析及云的数值模拟等初步结果。

• 积云对流参数化对一次梅雨锋暴雨过程影响的模拟检验
• 彭新东;吴晓鸣;坪木和久
• 1999 Vol. 18 (3): 451-461. 
• 摘要 ( ) PDF (984KB) ( )
• 应用1988年版日本谱模式JSM,对比分析了Arakawa-Schubert、Kain-Fritsch、Kuo-Anthes和Gadd-Keers等几种积云对流参数化方案在梅雨锋暴雨对流系统模拟中的表现。对1988年7月中旬日本九州地区一次梅雨暴雨的模拟结果显示,建立在多种积云簇作用平衡基础上、并刻划了积云内上升和下沉气流作用的Arakawa-Schubert方案表现最佳。结果同时显示,在模式积云对流与模式环境场的相互作用过程中,高质量的初始条件和积云对流参数化方案对理想的中尺度数值模拟都是非常必要的。

• 大气中一半的二氧化碳消失到哪里去了?
• 吴艾笙
• 1999 Vol. 18 (3): 462-464. 
• 摘要 ( ) PDF (124KB) ( )
• 简要介绍目前国外研究大气二氧化碳收支的测量方法。主要讨论利用涡旋相关法进行近地面能量、二氧化碳通量测量中遇到的问题以及近年来北美地区进行的大规模地面测量所取得的主要成果。