双月刊

ISSN 1006-9585

CN 11-3693/P

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  • 2011年第16卷第2期文章目次
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    • 陆气双向耦合模式中全球感热和潜热通量的时空特征模拟

      2011, 16(2):113-125. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2011.02.01

      摘要 (5612) HTML (4) PDF 14.29 M (6161) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用中国科学院大气物理研究所(IAP/CAS)含有动态植被过程的海-陆-气耦合模式AVIMGOALS的积分结果,与ERA40再分析资料的感热和潜热通量场进行对比分析,结果表明:AVIM-GOALS模拟的感热和潜热通量的气候态、季节变化等特征和ERA-40一致,其中感热通量的纬向分布为双峰型,而潜热通量从1~7月是一个从单峰型到双峰型的转变过程。空间分布特征说明,1月的通量高值区主要分布在南半球和北半球的低纬地区,7月北半球的中高纬度感热和潜热通量有很大的增加,而7月南半球的地表通量仍保持较大数值的分布,变化相对较小,达到001的显著性水平。感热和潜热通量标准差分布均表现为低纬地区小、高纬地区大的特征,模拟效果与ERA40资料较为一致。北半球的年变化相关系数(感热通量和潜热通量的相关系数分别为0.97和0.89)大于南半球。进一步分析感热、潜热通量模拟结果和再分析资料的年变化相关系数空间分布特征表明,相关系数较大的区域主要分布在南、北半球的高纬地区,其中30°N以北的大部分地区,澳大利亚南部和南美洲南部以及南极洲地区都通过了0.01的显著性检验,这也说明耦合模式在这几个地区有较强的感热、潜热通量模拟能力。另外,对耦合模式输出的感热、潜热通量和全球平均的感热、潜热通量相关系数分析表明,北半球的相关系数大部分地区在0.6以上,这和再分析资料的结果比较一致,且20°N以北的大部分地区及20°S附近的非洲地区通过005的显著性检验,这说明上述地区在全球平均的尺度上地表通量年变化较为显著。

    • 热源异常对2008年初中国南方低温雨雪天气的影响

      2011, 16(2):126-136. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2011.02.02

      摘要 (3986) HTML (6) PDF 11.92 M (3977) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用资料诊断和全球大气原始方程模式(Intermediate General Circulation Model,IGCM),研究了2008年1月中国南方地区出现罕见的持续性雨雪事件的成因。结果表明,2008年1月大气非绝热加热场的主要异常出现在热带海洋、青藏高原及中亚地区以及北大西洋。用全球异常热源强迫IGCM得到的对流层中低层环流场异常和再分析资料结果十分接近,说明非绝热加热异常和该事件密切相关。分区试验的结果显示青藏高原以及中亚地区的加热异常是导致此次事件的主要原因,中高纬度北大西洋上的海温异常也有一定贡献。前者在中国南方产生了中低层的异常南风气流和贡献率约为95%的异常垂直上升运动,加强了向中国南方的水汽输送;后者加强了北大西洋涛动正位相,能导致12%的垂直运动异常和相对于观测偏弱的环流异常。另一方面,虽然赤道中部太平洋La Nina事件对应的热汇有利于此次事件的发生,但是热带太平洋La Nina型海温分布的综合效应对此次事件的贡献为负,贡献率约为-27%。

    • CLM3.0模式中冻土过程参数化的改进及模式试验

      2011, 16(2):137-148. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2011.02.03

      摘要 (4568) HTML (4) PDF 11.43 M (4860) 评论 (0) 收藏

      摘要:对NCAR CLM3.0(Community Land Model)的冻土过程参数化进行了改进。根据平衡态的热力学关系和考虑含冰量的土壤基质势的经验公式定义了冰点下的最大液态水含量,超过最大液态水含量的部分冻结为冰,并在水导率的计算中加入了冰的阻挡作用。利用青藏高原改则站2003年4月1日至2004年12月31日的观测资料进行了单点模拟试验,模拟结果表明,原模式对辐射通量模拟比较准确,但低估了冬季冻结期的液态水含量,高估了冰含量,土壤温度也因此出现偏差,改进冻土参数化后对液态水和冰的模拟明显改善,土壤温度模拟也更接近实测,部分改进了模式对土壤水热过程的模拟能力。

    • 动力数值模式侧边界强迫的改进试验

      2011, 16(2):149-158. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2011.02.04

      摘要 (3870) HTML (4) PDF 8.60 M (3886) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过修正嵌套模式侧边界缓冲区温度强迫项的计算方法,使区域气候模式所刻画的温度日变化信息与不同下垫面区域的天气变化规律相符合。进而利用数值模式ASRegCM研究了侧边界缓冲区温度强迫的改进处理对嵌套模式模拟效果的影响,并讨论了其对模拟结果改进的可能机制。数值试验结果表明,该侧边界缓冲区强迫的改进对地面气温和降水距平分布的影响并不明显,但对二者强度的模拟有一定程度的改进,其中地面降水距平量级的改善尤为明显。机理探讨结果认为,模拟效果的改进首先源于侧边界修正处理对原有地面气温波动振幅的放大,其次是侧边界修正处理后地面气温时间演变的模拟中增加了周期为7~10 d的经向和纬向低频波动分量,两者的综合效应抑止了不稳定的对流性降水过程,增加了连续性的非对流性降水,削弱了数值模式中热带和亚热带地区积云对流与非对流云之间的不稳定。

    • 近50年天津地区局地气候变化特征分析

      2011, 16(2):159-168. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2011.02.05

      摘要 (5672) HTML (5) PDF 6.62 M (3946) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用天津地区5个台站的降水、云量和大雾等常规地面观测资料,分析了近50年天津地区的气候变化特征。结果表明,天津地区的城市化对局地气候变化的影响日趋明显,人类活动产生的气溶胶浓度的增加已经对云、降水和雾等的气候特征造成了较为显著的影响。表现为:自上个世纪80年代以来,城市化进程比较明显的地区,低云量呈增加的趋势,毛毛雨日数的减少呈减缓的趋势,冬季大雾日数有明显的增加趋势等。而天津地区近50年降水趋势的变化特征,也同时包含了区域大尺度背景条件的影响。

    • 大气气溶胶光学厚度与大气污染物及气象因素关系的时间序列研究

      2011, 16(2):169-174. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2011.02.06

      摘要 (4189) HTML (3) PDF 3.81 M (4942) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨大气气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)与大气污染物及气象因素的关系,进而为AOD的科学预测提供参考,应用时间序列研究分析了2002年1月~2004年12月的杭州市大气AOD与污染物及气象因素数据,并以前35个月的数据建立时间序列ARIMA(Autoregressive Integrated Moving Average)模型,用最后1个月的资料评估模型拟合效果。结果显示AOD与污染物及气象因素存在关联,经一次差分后,构建的模型为ARIMA〖BF〗(〖BFQ〗0,0,2〖BF〗)(〖BFQ〗0,0,0),Ljung-Box Q检验和残差图显示模型拟合较好。利用该模型计算2004年12月的AOD值,显示实际值均在模型拟合值的95%可信区间内,符合率达到100%。时间序列模型表明AOD与污染物及气象因素的关系较复杂,不仅受当日污染物和气象条件的影响,还受到前几日污染物累积效应的影响。

    • 北京2008年奥运会开幕日云、降水特征及人工影响天气作业分析

      2011, 16(2):175-187. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2011.02.07

      摘要 (5321) HTML (4) PDF 21.92 M (3368) 评论 (0) 收藏

      摘要:2008年奥运会开幕日当天北京及周边地区出现了较强对流云团,尤其是西南和东北两个方向云体发展旺盛,并且向北京城区形成“合围”之势,给国家体育场内开幕式活动的顺利进行带来了极大威胁。根据天气实况,北京市有针对性地组织实施了大规模地面火箭人工消减雨作业。利用自动气象站雨量监测、雷达云和降水探测以及卫星资料反演的云特征参量,通过对奥运会开幕式活动期间云、降水主要特征及人工消减雨作业的物理响应分析,结果显示:2008年8月8日傍晚至夜间北京西南和东北部郊区(县)对流发展较强,19时(北京时间,下同)至23时降水集中分布于北京房山区与怀柔区、密云县一带。北部—东北部对流云团和雨带在向东北方向缓慢移出过程中曾出现西伸、南压现象,西南部对流云团在进入房山区后其主体移动缓慢,雨区向东偏北移动并威胁到城区和国家体育场,最后云团沿东南方向逐渐移出北京市。结合地面火箭作业的时间、空间分布,通过对目标区内自动气象站雨量、雷达回波探测和卫星资料反演的云、降水宏微观特征参量变化分析均表明,大规模和高强度的火箭引晶作业对抑制云、降水的形成和发展起到了一定作用。

    • 新疆夏季强降水研究若干进展及问题

      2011, 16(2):188-198. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2011.02.08

      摘要 (4375) HTML (4) PDF 6.69 M (9423) 评论 (0) 收藏

      摘要:总结了1960~2009年新疆强降水领域的主要研究成果,从大尺度环流背景、天气尺度和中尺度系统、水汽特征进行了分类概括。由于有关新疆地区降水的关注和研究相对较少,近些年与东部地区差距日益加大,致使我们应对防灾减灾的能力严重不足。提出了待解决的问题:中亚低涡和低空偏东急流的结构特征、形成机理及对降水的影响;中尺度系统的特征及其发生、发展的物理机制;造成新疆地区暴雨的水汽源汇结构和接力输送机制;典型暴雨过程与高、中、低纬大范围水汽输送异常之间的关系等问题。这些问题的研究对推进新疆短期天气预报的发展和提高强降水预报准确率,增强防灾减灾能力具有重要意义。

    • 我国极端高温事件的年代际变化及其与大气环流的联系

      2011, 16(2):199-208. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2011.02.09

      摘要 (6354) HTML (5) PDF 6.88 M (5293) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用1957~2004年全国181个气象台站观测逐日最高气温,分析了我国年平均极端高温事件(Extreme Hot Events,EHE)日数、强度、最早发生日期(EHE Onset Date, EHE_OD)和最迟发生日期(EHE Termination Date,EHE_TD)的气候态及年代际变化的时空特征。气候态分析结果显示,EHE的主要高发区位于我国东南部和新疆地区,其年际变率的较大区主要位于我国东部,新疆地区相对较小。我国EHE在过去48年中存在明显的年代际变化特征,其中发生日数与强度变化一致,EHE_OD和EHE_TD的变化相类似。按照EHE的时空变化特征,可将我国分为南部、中部、北方东部和北方西部4个区。南部地区EHE的多发期主要集中在20世纪60和80年代,中部地区为60和90年代,北方地区为90年代。进而对造成这4个区域EHE发生异常的年际和年代际大气环流因子进行分析,结果表明影响其年际和年代际变化的大气环流型是一致的。对北方地区而言,影响因子主要是对流层中高层的位势高度异常;而影响我国中部和南部地区的因子,除了其上空中高层的位势高度异常外,低层冷暖平流输送的作用也非常重要,这两个因子的共同作用造成该地EHE的异常。

    • 2009年夏季异常天气及其环流分析

      2011, 16(2):209-220. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2011.02.10

      摘要 (3967) HTML (5) PDF 11.11 M (10205) 评论 (0) 收藏

      摘要:简要讨论了2009 年夏季的异常天气过程和环流形势演变,主要涉及南海夏季风、华南、江淮、东北降雨等情况。该年夏季未发生区域或流域性的洪涝,而干旱的面积较大。2009年南海夏季风在5月第4候爆发,爆发后季风的推进出现了异常,同时,印度季风的推进出现了异常。华南前汛期降雨时间长、降水范围广。江淮梅雨期典型梅雨形势没有建立,为空梅年,但西风槽和登陆台风带来了几次降雨过程。华北降水偏弱,东北低涡活动频繁,使东北北部地区降水偏多,出现了低温冷害。此外,7月8~24日和8月15日至9月14日两段时期长江中下游及其以南地区在副热带高压的控制下,出现了大范围持续高温,加剧了南方地区干旱。

    • 基于历史预报的四维变分资料同化(4DVar)方法中的滤波

      2011, 16(2):221-230. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2011.02.11

      摘要 (4363) HTML (4) PDF 3.55 M (3718) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于历史预报的四维变分同化方法在降维的样本空间最小化代价函数,避免切线性伴随模式,是一种比较经济的算法。但是因为选取的集合样本不可能无限多,实际样本数远远小于观测资料数以及模式变量的自由度,会导致观测站点和模式格点间产生虚假的相关。介绍了在历史预报4DVar中引入的局地化滤波技术,并通过3组试验,比较了局地化前后的结果。试验结果表明:引入局地化技术后,其能有效滤去初始场中的虚假相关关系,同时由于Schur算子的作用,滤波后的分析场是光滑连续的。而且实际个例研究结果表明,局地化后能改进6 h和12 h累积降水的均方根误差,进一步提高预报效果。

    • 夏季东亚高空急流月际变化与淮河流域降水异常的关系

      2011, 16(2):231-242. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2011.02.12

      摘要 (5146) HTML (5) PDF 13.03 M (7623) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用1979~2008年NCEP/NCAR再分析资料与中国160站降水资料,探讨夏季逐月东亚高空急流异常与淮河流域降水的关系。研究表明,夏季淮河流域降水多寡与东亚高空急流月际变化密切相关。6月淮河流域降水偏多(偏少)的环流特征为东亚高空西风急流位置比气候态偏北(偏南),亚洲中高纬地区呈两脊一槽(两槽一脊)环流型,影响我国的冷空气偏弱(偏强),淮河流域受来自南方暖湿(北方冷)气流影响,降水偏多(偏少); 7~8月淮河流域降水偏多(偏少)的环流特征为东亚高空西风急流位置比同期气候态偏南(偏北),南亚高压偏东(偏西)以及西太平洋副热带高压位置偏西(偏东)、强度偏强(偏弱)。分析表明,6月东亚高空西风急流位置、强度变化更多受亚洲中高纬度环流变化影响; 7~8月东亚高空西风急流位置、强度异常更多受热带、副热带环流变化影响。

    • 三峡地区旱涝多时间尺度变化特征及旱涝年大气环流异常

      2011, 16(2):243-254. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2011.02.13

      摘要 (4171) HTML (6) PDF 9.53 M (5591) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据Z指数指标体系,构建了三峡地区旱涝指数时间序列,且利用Morlet小波分析方法研究了指数序列的多时间尺度演变特征和典型夏季旱涝年大气环流特征,结果表明:三峡地区干旱、雨涝有明显不同的年际、年代际特征,年、四季的干旱指数与雨涝指数基本呈反位相特征。三峡地区旱涝指数Morlet小波分析表明,在不同时间和频率域中,有显著的周期振荡,具有较强的局部特征;年旱涝指数主要有准5年、准9年、准15年的周期振荡;旱涝特征周期振荡也具有明显的季节性差异。三峡地区雨涝年的环流背景为乌拉尔山地区、西伯利亚、巴尔喀什湖地区上空位势高度偏高,我国河套地区、华北平原至日本海上空的位势高度偏低;干旱年的环流形式与之相反。