摘要:利用吉林通榆半干旱区农田站和退化草地站2008年的外场试验观测资料,对比分析了不同土地利用方式对蒸散和地表水分收支的影响.结果表明：从全年来看,尽管两个站点相距仅5 km,但农田站的全年总蒸散量比代表自然土地覆盖状况的退化草地站高28.2 mm;且生长季两种下垫面的蒸散量较为接近,差异主要发生在非生长季.同时,农田站的年水分收支总量为51.1 mm,比退化草地站低35.6%.具体来说,生长季,两个站点的水分收支均有盈余;但在非生长季,退化草地站的水分收支仍有盈余,而农田站则处于水分亏损状态.这说明在半干旱区,代表人为土地利用状况的农田站面临着更大的水分供给压力,人类活动导致的土地利用会加剧该地区的干旱化趋势.进一步的分析表明,水分盈余并不代表地表的水分状况良好.从Priestley-Taylor系数来看,两个站点的Priestley-Taylor系数均远小于1.0,说明在半干旱区,由于表层土壤水分条件的限制,实际蒸散量远未达到平衡蒸散量,土壤面临着水分供给的压力.其可能的原因是,对半干旱区而言,尽管水分收支有盈余,但是由于土壤沙化严重,土壤孔隙度大,大气降水很容易下渗,并以地下水的形式存储起来,使得表层土壤水分供应反而不足.

摘要:介绍了广州空气质量多模式系统并评估其对2010年9月广州市的气象要素和PM10日均浓度的24 h的预报效果.评估结果表明：模式系统较好地预测了气象要素的变化,但高估了风速;各空气质量模式能合理预测广州PM10浓度的时空变化,预报效果均处于可接受范围内(平均分数偏差MFB小于±60%且平均分数误差MFE小于75%),部分模式可达到优秀水平(MFB小于±30%且MFE小于50%),但同时各模式在郊区均预测偏高而在市区偏低;总体上,模式在广州郊区的PM10预报效果优于市区.模式间对比表明,在本次业务预报实践中,不存在最优的单模式,同一模式对不同的统计指标、不同的站点,其预报效果可能存在差异,基于算术平均集成各模式结果未能获得最优的预报效果.优化排放源空间分布并引进更好的集成预报方法(如权重平均、神经网络、多元回归等)是未来改进广州空气质量多模式系统预报效果的可能途径.

摘要:运用K均值聚类法将冬季北大西洋及欧洲地区的天气流型分为4种不同的 流型.研究了不同阶段8种不同位相的热带季节内振荡(MJO)与这4种流型的年际变化的关系.通过一系列的对比试验发现,K均值聚类法划分得到的不同位相的北大西洋涛动(NAO)的天数能很好地反映NAO指数;无论是在1978～1990年(简称为P1阶段)还是在1991～2010年(简称为P2阶段),MJO第3(6)位相影响NAO正(负)位相;但在P1阶段存在NAO的位相转换,当MJO处于第1位相时,NAO由弱的负位相转换为正位相,当MJO处于第6位相时,NAO由正位相转换为负位相;而在P2阶段NAO并没有明显的位相转换,当MJO处于第1位相时,NAO由偶极子结构转换为波列结构.

摘要:利用北京地区13个气象台站1979～2005年的气温资料、NCEP再分析资料以及1990～2005年的三期1:10万土地利用/覆被数据,在分析气象站点3 km半径缓冲区内土地利用/覆被及变化特征的基础上,通过比较气温变化在不同下垫面状况下的差异,分析了北京地区3种主要土地利用/覆被类型对气温变化趋势的影响,得出以下结论：1)建设用地对气温升高的影响最显著(0.822 ℃ /10 a),林地、草地、耕地混合类型次之(0.296 ℃ /10 a),林地最小(0.197 ℃ /10 a);2)利用“观测减去再分析(OMR)”方法后,建设用地的OMR年均温升温趋势依然最大(0.527 ℃ /10 a),林地、草地、耕地混合类型次之(-0.012 ℃ /10 a),林地最小(-0.118 ℃ /10 a),表明建设用地对气温升高具有增强作用,而林地对气温升高具有抑制作用;3)当土地利用/覆被类型向城市建设用地类型转化时,转化的面积越大,气温变化量越大.

摘要:利用国家气象信息中心研制的全国30000多个地面自动站降水与CMORPH (Climate Prediction Center Morphing technique) 卫星反演降水融合而成的融合降水产品,分析了融合降水平均偏差和均方根误差的时空分布特征,探讨了不同降水量级以及站点稀疏区和密集区的融合效果,结果表明：融合降水的平均偏差和均方根误差量值均较卫星反演降水有显著减小,随时间的变化幅度不大且误差的区域性差异减弱;融合降水不同量级降水日数分布接近于地面观测降水,虽高估了雨强小于等于4 mm/d的降水,低估了大于4 mm/d高值降水,但同一量级下的误差比卫星反演降水大幅减小,且随着降水强度的增加改善效果明显;站点密集区的融合降水值主要是取决于地面观测降水;站点稀疏区在没有站点分布时,融合降水值主要取决于卫星反演降水,但随着站点个数增加,地面观测降水在融合降水中所占比重逐渐增大,且超过了卫星反演降水的作用.可见融合降水充分有效利用了地面观测降水和卫星反演降水各自的优势,融合效果明显.

摘要:针对京津冀地区主要大气污染物NO_x(氮氧化物)和PM2.5(大气中粒径小于或等于2.5 μm的颗粒物),应用柴油车尾气净化技术及中小锅炉烟气脱硝技术,并根据2015年和2030年我国能源规划,设计3种技术应用情景,采用WRF-CAMx耦合模式,对京津冀地区大气中NO_x和PM2.5进行了应用情景模拟.结果表明,单独应用柴油车尾气净化技术后(方案1),北京、天津地区大气中的NO_x浓度降低幅度达20%,河北地区降低5%;PM2.5的浓度降低幅度约10%;应用柴油车尾气净化技术和2015年能源规划情景(方案2),京津冀地区大气中NO_x和PM2.5浓度的降低幅度均超过20%;应用柴油车尾气净化技术和2030年能源规划情景(方案3),该地区NO_x浓度降低幅度与之相当,PM2.5浓度降低幅度超过30%.可见脱硝技术和清洁能源利用的有效性依赖于其应用比例.二次气粒转化的化学过程形成的硝酸盐、硫酸盐和铵盐对该地区空气中PM2.5浓度的贡献很大,冬、春、秋季硝酸盐最大贡献高达60%,夏、秋季硫酸盐最大贡献超过70%,铵盐四季最大贡献约25%.这说明PM2.5的主要前体物NO_x、SO₂、NH₃、VOCs (Volatile Organic Compounds)、CO等均大幅度削减才能有效降低该地区空气中PM2.5浓度.

摘要:利用NCEP-DOE再分析数据分析了2008年1月26～28日中国南方罕见的低温雨雪冰冻天气的扰动能量的生成以及各种能量之间的转换.在急流中平均动能(K_m)先转换成相互作用动能(K_i)然后再转化成扰动动能(K_e).相互作用动能流是顺急流方向的.位势高度平流和有效位能与扰动动能的转化生成的扰动动能比平均动能转化的要小一个量级.中国中南部扰动有效位能(A_e)的产生主要由平均有效位能(A_m)间接提供,其中相互作用有效位能(A_i)流起到了关键作用.生成的扰动有效位能在26日12:00(协调世界时)主要来源于两个地区：一个位于青藏高原,另一个位于中国东北部.随着两个主要源地的向东移动,转化也向东移动.相互作用有效位能流的方向同时存在逆急流方向和顺急流方向.

摘要:氚(³H)作为一种重要的被动示踪物,经常被用于研究海洋中的物理过程及评估海洋环流模式的模拟性能.使用一个全球海洋环流模式(LICOM)来研究氚在海洋中的分布、存储和输送.模拟的全球氚通量表明,1975年之前氚主要由海气交换输入海洋,特别是在1963年,氚的气体交换输入约为降水输入的2.5倍,1975年之后两种方式的氚输入通量都大幅减少.比对GEOSECS(Geochemical Ocean Sections Study,1972～1978年)和WOCE(World Ocean Circulation Experiment,1989～1995年)大洋观测计划期间的观测资料发现,我们的模式很好地模拟出了氚的海表分布、水柱总量、经向分布以及次表层的高值信号,主要缺点在于模拟的氚向深层的穿透不足,特别是在全球的两个副热带地区,表现尤为明显,氚输入函数的不确定性和模式物理场描述的不足可能是造成误差的主要原因.模式给出的海洋中氚储存总量的结果与基于观测得到的结果比较吻合,如北太平洋海区：1973～1974年模拟结果约为20.4 kg,相同期间观测估计值为21.1±4.7 kg,1989～1995年模拟结果为20.7 kg,相同期间观测估计值为23.4±2.0 kg.氚在等密度面上高低纬的侧向通风明显,模式成功模拟出氚从中高纬的海表进入,沿等密度面向低纬的次表层输送,又经大洋环流和扩散分别向南半球和高纬输送的过程.

摘要:利用中国地面台站逐日降水资料和中国气象局上海台风研究所整编的热带气旋最佳路径资料研究了1978～2007年影响我国热带气旋降水强度的变化及其对我国东南沿海盛夏降水变化的影响.近30年影响我国东南沿海盛夏的热带气旋降水增加是导致我国东南沿海盛夏降水显著增加的主要原因.仅从热带气旋降水来看,东南沿海和内陆(包括江西、湖南东部和湖北南部)热带气旋降水强度显著增加,而影响热带气旋降水频次略有增加.通过对雨量站与引起降水热带气旋的中心距离的变化分析发现：内陆地区影响热带气旋距离显著下降,近距离热带气旋引起降水的增加,是该区域热带气旋降水强度增加的主要来源;而东南沿海地区近距离热带气旋降水增加不明显,热带气旋降水强度的增加主要由于同距离热带气旋降水强度的增加.热带气旋经过频次的空间的变化结果证实,近30年经过中国沿海的TC个数变化不大,仅福建沿海一带略有增加,而内陆地区则增加明显,且经过该区域时热带气旋移动速度变慢,这均与该区域近距离热带气旋降水的增加一致.

摘要:利用全球谱模式T106L19和增长模繁殖法(BGM)建立了月动力延伸集合预报系统,基于气候海表面温度(SST)和预测海表面温度,设计了三组集合预报试验,一组为气候SST作为模式下边界条件的集合预报试验(CSST试验),另一组为预测SST作为模式的下边界条件的集合预报试验(FSST试验),第三组为前两组试验的集合预报结果之和(AVE30试验),对两种海温强迫分别进行了48个月的试验,并对预报结果进行了检验和分析.结果表明：相对于单一的控制预报,不管是CSST试验还是FSST试验,利用BGM方法制作的初值集合预报能显著提高月平均环流的预报技巧,集合预报对PNA区域的预报技巧改进显著,特别是预测SST强迫有正的贡献;同时考虑初值和边值不确定性影响的集合预报试验(AVE30试验),其全球预报技巧不仅高于控制预报,也分别高于FSST试验和CSST试验,这说明要提高月延伸预报技巧,必须同时考虑初值和边值的影响;大气对SST强迫的响应在模式积分10天开始显著,SST对第二旬和第三旬的作用直接影响月平均环流的预报效果,而SST对第二旬和第三旬预报的影响不仅与SST本身变化有关,还与初值有关,不同的初值其作用不同;集合预报对我国夏季月平均温度分布具有较强预报能力,采用预报海温强迫的预报结果,总体上优于气候海温强迫的结果.

摘要:简要回顾了数值天气预报和气候预测可预报性研究的若干动力学方法,包括用于研究第一类可预报性问题的线性奇异向量(LSV)和条件非线性最优初始扰动(CNOP-I)方法,以及Lyapunov指数和非线性局部Lyapunov指数方法.前两种方法用于研究预报或预测的预报误差问题,可以用于估计天气预报和气候预测的最大预报误差,而且根据导致最大预报误差的初始误差结构的信息,这两种方法可以用于确定预报或预测的初值敏感区.应该指出的是,LSV是基于线性化模式,对于描述非线性大气和海洋的运动具有局限性.因而,对于非线性模式,应该选择使用CNOP-I估计最大预报误差.Lyapunov指数和非线性局部Lyapunov指数可以用于研究第一类可预报性问题中的预报时限问题,前者是基于线性模式,不能解释非线性对预报时限的影响,而非线性局部Lyapunov指数方法则考虑了非线性的影响,能够较好地估计实际天气和气候的预报时限.第二类可预报性问题的研究方法相对较少,本文仅介绍了由我国科学家提出的关于模式参数扰动的条件非线性最优参数扰动(CNOP-P)方法,该方法可以用于寻找到对预报有最大影响的参数扰动,并可以进一步确定哪些参数最应该利用观测资料进行校准.另一方面,通过对比CNOP-I和CNOP-P对预报误差的影响,可以判断导致预报不确定性的主要误差因子,进而指导人们着力改进模式或者初始场.

摘要:随着海温观测资料的增多和资料同化技术的发展,南太平洋海温资料质量有了显著提高,这使得南太平洋逐渐成为科学家在研究海气相互作用及影响气候变化的因子时所关注的重点区域.文章系统地介绍了国内外对南太平洋海温(表层和次表层海温)异常变化特征的研究,涉及南太平洋海温异常年际和年代际变化的主要模态及特征,南太平洋海温异常与El Niño-Southern Oscillation、南极环状模的关系,以及南太平洋海温异常变化对大气环流和天气气候的影响(包括南太平洋对南美、东亚及中国地区天气气候的影响)等.在回顾已有研究成果的基础上,提出了一些需要深入研究解决的主要问题,以期引起大家对南太平洋海温异常变化研究的关注,促进对南太平洋海温异常及其气候影响的研究和深刻认识.