摘要:数学无所不在,现代科学与数学的发展是相互促进的,未能用严谨的数学方式表达的科学问题难于说是属于现代科学范畴的,现代的数学方法与现代提出的科学问题密切地结合是解决问题的关键.作者论述了现代的气候与环境预测和调控中的一些重要的数学问题,其中第一个问题即预测问题,也包括数值天气预测等在内.在这方面论述的问题有预测问题提法的适定性;非线性系统的分叉、混沌、突变等和可预测时效的关系;不完整的观测资料四维同化问题;不同分辨率模式的嵌套问题;和数值求解的算法问题.第二个问题是自然环境的调控或即自然控制论,举例分析了人工影响天气、改良局部气候、泥沙冲淤调控和最优航道工程、以及生态建设规划等问题.

摘要:对2001年12月7日一次引发北京交通堵塞的降雪过程的成因进行了分析.通过对各种资料,包括北京325 m气象塔获取的特殊观测资料的分析,认为这次降雪过程属于较为常见的"回流天气"型.但由于该系统的信息较弱,给预报增加了难度.对于改进预报的可能性作了一些探讨,并对一些相关问题提出了看法.

摘要:在对东北西部(主要是吉林西部)和内蒙古东部进行调研和考察的基础上,对我国北方干旱化和生存环境的现状、它们的社会经济影响以及人类活动在生态环境变化中的作用等问题进行了分析,得到如下结论:(1)北方干旱化形势严峻,生态环境仍在继续恶化;(2)不合理的人类活动对生态环境的破坏是加剧干旱化的一个主要因素;(3)位于气候和生态系统过渡带的半干旱区具有敏感性和可恢复性的双重特征,是干旱化研究的重点地区之一;(4)实施退耕还林还草和规划山川秀美的远景必须遵循生态规律;(5)有序人类活动是改善生态环境、防治北方干旱化和实现可持续发展的根本措施;(6)生态治理的有序人类活动与包产到户的土地承包政策之间存在矛盾;(7)必须正确处理生态治理的投入、经营和效益之间的关系.

摘要:建立了一个全球二维纬向平均化学模式,模式包括了从90°S到90°N,从地面到20 km高度的大气.模式中应用的流场来自根据加热率计算得到的剩余环流.模式化学部分包括34种大气成分、104个化学反应和光化学反应.其中,甲烷、一氧化碳和氮氧化物排放分为季节性和非季节性排放源,并将其参数化为时间和纬度的函数再应用到模式中去.按1990年的甲烷、一氧化碳和氮氧化物的的排放水平模拟得到了多种大气组成的分布,模拟结果与观测有较好的一致性.由于模式考虑了一氧化碳的季节变化,模拟得到的OH自由基分布更为合理.模式的建立为今后进一步研究大气微量成分的全球循环过程及其长期变化提供了有效的手段.

摘要:对当前对流层臭氧(O3)数值模式研究中存在的若干问题以及需要重点研究的方向进行了评述,内容包括O3前体物的生态源及其模拟、对流层化学机制、大气化学研究中的气象模式以及大气化学模式与气象模式的相容性等.

摘要:通过对广州鼎湖山近地面O3、NOx、太阳辐射、气象参数等项目的观测和理论分析,研究了地面O3与NOx等微量气体及太阳辐射的变化规律,详细讨论了紫外波段、不同天气条件地面O3与NOx,光化学反应、气溶胶、光化辐射等之间复杂的关系.用光能量传输与守恒的观点来考虑大气中与紫外辐射有关的主要过程,并以此来研究大气光化学过程中所遵循的能量规律,建立了一个简单、实用、省时的统计模式,用于计算地面O3浓度.结果表明,不同情况下计算值与观测值均吻合较好.

摘要:利用NCEP资料分析得出,夏季我国干旱,半干旱区在整个欧亚大陆上是陆面感热通量最强的地方,与此对应的陆面潜热通量则最弱.陆面所接收的太阳短波辐射主要以感热和长波辐射的能量形式释放.该区降水量很少,降水量的年际变率也很弱;因此,该区的陆面热量通量都显出很弱的年际变率;然而,这些通量的年代际变率信号则比较显著.我国干旱、半干旱区大气环流的热力过程与其陆面过程特征密切相关.该区对流层大气的辐射冷却很强,达-3 K d-1.由于缺乏水汽和上升运动,大尺度凝结加热率、深对流加热率、浅对流加热率都非常弱.因此,600hPa以上的大气以绝热下沉加热来平衡辐射冷却;600hPa以下,陆面感热引起的垂直扩散加热率非常强,多达8 K d-1,它除了平衡辐射冷却以外还制造对流层低层的对流运动,以绝热上升冷却来平衡多余的垂直扩散加热.总之,我国干旱、半干旱区的陆面过程特征决定了该区大气运动的特殊垂直结构,即对流层低层对流上升运动及其上层的下沉运动.我国干旱、半干旱区陆面能量平衡及其局地大气环流的年代际变率,是全球气候系统年代际变率的必然结果.

摘要:用旋转主分量(RPC)方法,研究华北降水的空间分布特征.给出了华北降水空间分布的RPC的前10个模态.它们概括了华北地区降水的基本特征及历史上的大旱和大涝年的地域分布.每一种降水模态的时间系数都表现出了长周期的年代际变化的规律.华北发生大旱与大涝的最可能的分布是模态3、4与模态10.如1965、1968和1983年的大旱;1963和1973年的大涝年等.分析了各个模态与太平洋副热带高压强度、东亚环流指数、前冬赤道东太平洋海温、以及江淮流域降水的相关表明:它们之间的相关都有各自的最佳模态.如对赤道东太平洋海温与太平洋副热带高压强度而言,最佳模态的特征是:当海温呈El Nino型和西太副高偏强时,华北降水的最可能分布是东部沿海为强的干旱区,其余地区降水皆偏多.与江淮流域降水和EAP流型的相关则主要以1954、1980及1991年为代表的第1和第9模态为主要形态.它们与华北降水有极好的反相关.

摘要:主要研究太平洋与印度洋海表温度和地表温度场与中国东部夏季降水的相关关系,以及异常大降水产生的下垫面条件.研究结果表明:(1)夏季黑潮区海温与同期长江流域的降水存在明显正相关,北方地区夏季降水与靠近非洲东岸的印度洋海域存在明显负相关.(2)夏季海温异常与同期中国降水异常场之间的相关分析(SVDI)表明,20世纪70年代后期当海温由La Nina多发期向El Nino多发期转变后,长江流域向异常多雨转变,而其北方和南方地区则向异常少雨方向发展.(3)中国东部区域降水与陆面温度的明显相关区有:(a)春,夏季热带非洲和夏季亚洲大陆部分地区地表温度与当年长江流域夏季降水存在显著正相关;(b)春季4、5月份部分亚洲大陆地表温度与当年华北地区夏季降水有明显负相关.(4)通过对比分析发现:长江(1954,1998和1999年)或江淮(1991年)流域几次特大异常降水的下垫面条件是黑潮区为海温正距平,同期欧亚大陆主要为正地表温度距平场.

摘要:利用东北地区均匀分布的69个测站35年(1961～1995年)夏季月平均降水资料和NCEP/NCAR 1958～1997年月平均再分析资料,对我国东北地区夏季旱涝发生的大气环流异常特征及其差异进行了诊断分析研究.结果表明,东北地区旱涝年夏季,高纬和极区大气环流特征、东北亚异常长波槽脊的分布和活跃程度、东亚大槽和西太平洋副热带高压的位置和强度等均有十分明显的差别.不仅如此,该区域夏季降水异常还显著地受到亚洲季风诸系统的影响,包括南亚季风,也包括南海季风和副热带季风,并且高空西风急流的位置和强度也有明显变化.涡度、散度、垂直速度和水汽含量等物理量特征在旱涝年不仅有截然相反的分布,而且还表现出与低纬地区存在着不同的联系方式.位于菲律宾以东洋面上行星尺度的高层辐散和低层辐合也有一定不同,并且受热带地区大气加热强度变化的影响,东北地区所在经度上的经圈环流在旱涝年也发生了明显变化,从而对该区域降水异常产生影响.

摘要:大气边界层中的对流活动,可以在其上部稳定层中激发出重力波,并引起垂直动量输送,影响到对流层和平流层中的动量平衡过程.从二层模式中大气波动方程的线性解出发,得出了对流云街激发的重力波波阻解析表达式,并讨论了大气条件对波阻的影响.这些分析可有助于大气环流模式(GCM)中此类重力波波阻参数化表达式的建立和改进.

摘要:分别采用3种应用比较广泛的水汽方程差分方案:多维正定平流传输方案(MPDATA)、通量修正传输方案(FCT)和两步保形平流方案(TSPAS),对大气物理所9层大气环流模式(IAP 9L AGCM)的降水模拟作敏感性试验,分析比较3种方案下模式降水气候平均场的差异,从而揭示模式降水对水汽方程差分方案的敏感性.试验结果显示,不同的水汽方程差分方案对大气环流模式降水的气候模拟有较大影响,并由此从3种差分方案中为IAP 9L AGCM寻找出一种较好的水汽计算方案.