摘要:利用2012～2013年北京中央商务区（Central Business District，CBD）加密观测资料，分析CBD区域城市热岛（Urban Heat Island，UHI）强度日变化和空间变化特征及其影响因子。研究发现，CBD区域气温高于周边自动站气温，平均偏高0.64℃；CBD区域城市热岛强度呈现夜间强、白天弱的现象，中午甚至存在“城市冷岛”现象。季节平均UHI日变化表现为：在夜间，秋季最强，冬季次之，春季和夏季较弱；在白天，夏季最强，冬季次之，春季和秋季较弱。相对于晴朗无风天气，雾、雨、大风等天气对城市热岛有抑制作用，并结合小波分析结果发现，秋季城市热岛强度强于冬季是由于冬季雾、雨、大风等天气过程发生比例较高的缘故。CBD区域城市热岛空间变化特征研究发现，花园、学校等绿地有助于缓解城市热岛效应。雾日、雨日和大风日的CBD区域城市热岛强度空间变化标准差比晴朗无风日小。

摘要:主要评估了美国国家大气研究中心的NCAR CESM（Community Earth System Model，NCAR）和中国科学院的CAS ESM（Earth System Model，Chinese Academy of Sciences）两个地球系统模式对亚洲东部夏季气候态的模拟性能。使用NCAR CESM和CAS ESM各两种不同的水平分辨率，一共进行了4组长达19年（1998～2016年）的数值积分试验，并通过对2 m气温、降水强度和降水日变化等的分析，比较了这两个模式在亚洲东部的模拟性能。结果表明，CAS ESM和NCAR CESM均能模拟出夏季2 m气温和降水强度的大尺度分布特征，但整体上模拟得到的地表面气温偏暖、降水强度偏弱。对于降水日变化而言，观测的日降水峰值在陆地上主要发生在下午到傍晚时段，在海洋上则出现在午夜到凌晨时段。两组低分辨率试验模拟的陆地降水峰值出现过早，且无法模拟出四川盆地的夜间降水峰值和部分海洋地区凌晨或上午的降水峰值。提高分辨率对模式的模拟性能有显著的提升作用。高分辨率下，NCAR CESM和CAS ESM对陆地和海洋的降水日变化模拟性能都明显提高。对降水日变化的定量化分析表明，高分辨率CAS ESM模式对整个亚洲东部降水日变化的模拟最优。目前模式对海陆风的模拟还不太理想，未来要进一步提高模式模拟性能，需要重点完善与气温、降水过程相关的物理参数化方案。

摘要:利用ERA-Interim逐日再分析资料，使用EOF（Empirical Orthogonal Function）等统计方法，分析了中国低纬地区平流层准零风层（Quasi-Zero Wind Layer，QZWL）的时空分布特征，旨在为平流层飞艇寻找合适的运行区域及时段。低纬地区QZWL主要受到热带平流层大气环流季节性变化和平流层准两年振荡（Quasi-BiennialOscillation，QBO）的影响。在二者共同作用下，低纬地区QZWL高概率带可分为南北两支：“北支”出现在10月至次年4月间，QBO东风位相时期，“北支”中心纬度基本维持在20°N附近，西风位相时期，“北支”中心纬度随高度降低南移明显；“南支”仅出现在QBO西风位相期间，5～11月在5°N附近，其余时段与“北支”合并，可以认为是“北支”向南延伸。通过对比海口站和南沙站Weibull概率密度函数与风速资料的拟合结果，表明Weibull分布可以很好拟合不同QBO位相下平流层逐月风速频率分布，根据Weibull分布计算特定的累积概率风速值，可以作为选取适宜平流层飞艇运行的低风速风场的判据。海口站30～50 hPa高度11月至次年4月、南沙站50～70 hPa高度QBO西风位相时期全年均较为适合平流层飞艇运行。

摘要:2000多年来二十四节气已广泛用于指导人们生产和生活。然而传统二十四节气的应用意义在当前全球变暖背景下正在发生变化。气候学二十四节气的提出赋予了二十四节气动态变化的内涵，有利于更好地发挥其现实指导作用。本文利用北京观象台1940～2017年和上海徐家汇站1873～2017年均一化的逐日气温观测序列，分析了近百余年二十四节气气候变化特征。结果显示，北京1941～2016年和上海1874～2016年的年平均气温和二十四节气气温都呈现变暖趋势，导致早春到初夏阶段的气候学节气呈现提前的趋势，而夏末到初冬阶段的节气呈现推迟的趋势；这些趋势大部分是统计显著的。北京和上海的极端冷事件（以大寒标准定义）均呈现显著的减少趋势，上海的极端热事件（以大暑标准定义）呈现显著的增多趋势。除了长期趋势之外，上海极端热事件频数和夏季平均气温演变中都存在明显的60～80年周期的多年代际变率，和大西洋多年代际振荡相关。相比以往基于1960年以来的观测所做的二十四节气气候趋势分析，本文揭示了更完善的长期气候变化特征，有助于从精细化的季节循环演变角度丰富关于近代中国气候变暖的认识，为适应气候变化提供科学基础。

摘要:以沩水河流域为例，基于陆面模式CLM4.5，建立了综合考虑作物种植、地下水开采及灌溉等人类活动的流域陆面水文模型。利用所发展模型，针对1981～2012年，取500 m空间分辨率，探讨人为扰动对陆面过程的影响。研究表明： 1）地下水侧向流使得中下游地区地下水位有所提高，平原地下水埋深分布在4 m左右，山区埋深可达到几十米；模拟的叶面积指数较静态MODIS叶面积指数偏大1左右，由此使得种植区月蒸腾量提高约10 mm，土壤蒸发和地表产流有所减少；在灌溉作用下，作物叶面积指数略增长，蒸散发稍有提高，而在假设水稻采用漫灌的情况下，水库灌溉补偿了作物生长产生的水消耗，提高了该区域土壤湿度，增加潜热通量；研究区地下水开采存在但其水文效应并不显著。2）土地覆盖变化自1990年有较大变动，1990～2000年以林地为主，2000年后以耕地为主，其中，1990～2000年土地覆盖类型变化不明显，2001～2012年耕地面积呈先减少再增加又减少的趋势，林地面积则先增加再减少又增加，耕地与林地在2012年所占比例基本持平；同一土地类型内，植被类型变化较为明显，导致陆面水文模拟结果差异较大。

摘要:西北太平洋纬向扰动海温经验正交函数（EOF）分解第一和第三模态、第二和第四模态分别代表同期黑潮延伸体和亲潮强弱的配置关系，将两者的典型位相合成，可以分别得到延伸体收缩和扩张状态时的典型模态海温，本文以此及气候态海温作为初始海温强迫场，利用CESM1.2.0模式，讨论了延伸体的系统变异对北太平洋风暴轴的影响及其在不同能量转换过程的主要影响机制，结果表明，延伸体收缩状态下，北太平洋风暴轴强度整体加强，而扩张模态下强度减弱。空间分布上，收缩模态下，风暴轴主要体现为经向方向的变化，中心及其以北强度加强，中心以南减弱；扩张状态下，则主要表现为纬向方向的差异，中心及以西强度减弱明显，中心以东有所增强。对能量转换的诊断分析表明，正压能量转换过程对涡动动能的变化贡献很小，且在风暴轴中心附近，其作用主要为消耗涡动动能，延伸体收缩状态下其消耗作用增强，而扩张状态下消耗作用减弱，这一差异主要是由于不同海温异常强迫下瞬变涡旋的形变不同造成；斜压有效位能释放比正压能量转换大一个量级以上，该过程几乎全部通过基流的经向温度梯度和经向涡动热量输送的相互作用完成，在这一过程中大气斜压性（经向温度梯度）起了关键性作用，大气斜压性异常、基流经向温度梯度异常、斜压有效位能释放异常与风暴轴异常的空间分布均具有较好的对应关系，该过程可能也是延伸体海温异常影响北太平洋风暴轴的主要物理过程；涡动有效位能需要进一步转换为涡动动能才能产生瞬变涡旋运动，涡动有效位能释放的量级与斜压有效位能的释放相当，但数值要小，这一过程通过冷暖空气的上升下沉运动完成，延伸体异常模态下，扰动垂直速度和扰动温度的负相关性的变化与涡动有效位能向涡动动能转换的变化也有较好的对应关系。

摘要:在对相对湿度（RH）序列进行均一性检验和订正的基础上，分析了武汉4个城市站RH的气候学特征和长期变化趋势。结果表明：（1）迁站对RH序列引起较大非均一性偏差，其中武汉站2010年迁站引起的偏差达到8%；（2）城区年平均RH较高，介于75%～85%，武汉站最高；（3）每年1～6月城区RH逐渐增加，6月达到峰值，之后缓慢减少，但季节内变化一般很小，月际间差异仅有0.1%～2.5%，存在夏季RH最高，春、秋次之，冬季最低的季节性特征；（4）武汉城市区域1961～2015年平均RH总体呈长期减少趋势，线性变化趋势-0.81%/10 a，20世纪90年代之后下降趋势加剧；（5）近55年城区春、秋、冬3个季节平均RH均呈不同程度的下降，以春季最为明显，夏季存在较为显著的上升趋势，但1991后年及四季均呈现显著的下降趋势。

摘要:利用北京325 m气象塔上安装的7层CO₂涡动相关系统在2014年12月到2015年11月的观测资料，分析了北京城区不同高度上CO₂浓度、通量时空分布及湍流谱的特征。结果表明：城市CO₂浓度日变化除了冬季都呈现双峰型，冬季由于人为碳源排放的大幅增加，双峰型不明显。每层的CO₂浓度、通量都有明显的季节变化：冬季最高，春末、夏季最低。CO₂浓度整体随高度的增加而降低。北京城区是CO₂源，CO₂通量的日变化不如CO₂浓度日变化规律明显。CO₂通量在47 m以下为负，47 m以上为正。通量在140 m以下随高度的增加而增加；140m以上随高度的增加而减少。根据对CO₂时空分布的分析可知：边界层CO₂浓度、通量强烈受到碳源、下垫面植被、大气稳定度、环境温度和天气过程等因素的影响。各变量谱与Kaimal等的研究结果接近：归一化速度谱和CO₂谱在惯性子区有－2/3的斜率，在低频区与稳定度参数（Z/L）有一定的关系。这说明复杂地形的城市下垫面的湍流谱结构与平坦地形相比没有太大的实质性差异。

摘要:基于2003～2016年MODIS/Aqua（MODerate resolution Imaging Spectroradiometer）云产品资料（MYD08_D3），分析了中国东部大陆及其邻近海域云量（CF）、云滴有效半径（CER）、和液水路径（LWP）的空间分布以及季节变化，并结合同期ERA-Interim再分析资料的850 hPa垂直速度（ω_850hPa）、低对流层稳定度（LTS）、以及MODIS/Aqua水汽产品中的大气可降水量（PWV）资料，分析了云宏微观物理量与动力、热力及水汽条件之间的关系。从空间分布来看，夏季由日本海至中南半岛存在一个东北西南走向的云量高值区，覆盖我国东部地区，冬季云量高值区位于我国南方地区和东部海域上空；云滴有效半径冬、夏分布类似，均为由东南洋面至西北内陆递减；夏季液水路径分布较为均一，冬季空间差异很大，30°N是明显的高低值分界线，这与冬季水汽的分布密切相关。陆地和海洋上云量均呈冬高夏低的变化趋势，陆地大于海洋，而云滴有效半径和液水路径则为夏高冬低，海洋大于陆地。总体来说，云量与PWV和LTS均表现为正相关、与ω_850hPa呈负相关，表明低层的上升运动有利于水汽向上输送、凝结形成云，但稳定的大气层结又会阻碍云进一步向上发展，使其被限制在底层空间，由于本文的研究对象为暖云，多为中低云，因而云量较高；云滴有效半径和液水路径均与LTS、ω_850hPa表现为负相关，但是对PWV的变化不是很敏感，表明水汽并不是影响云滴尺度和液水路径的主导因素，其主要受动力、热力抬升作用的影响；以上关系在不同区域、不同季节的表现存在一定差异。

摘要:采用1960～2014年西南地区93个站的逐月降水资料以及NCEP/NCAR再分析月平均资料，分析了东部型El Niño（EP El Niño）和中部型El Niño（CP El Niño）对我国西南地区冬季降水的不同影响。结果表明，EP ElNiño年冬季和CP El Niño事件中1994/1995年、2002/2003年冬季，我国西南地区受异常偏东风影响，获得来自孟加拉湾和南海的水汽供应。同时，西南地区存在明显的幅合上升运动，上升运动异常增强，对流加强，导致西南地区冬季降水偏多；而CP El Niño事件中1968/1969年、1977/1978年，2004/2005年、2009/2010年冬季，我国西南地区受异常西北风影响，来自孟加拉湾和南海的水汽减少。同时，西南地区存在明显的幅散下沉运动，上升运动异常减弱，对流减弱，导致西南地区冬季降水偏少。

摘要:将云滴冻结方案植入已有的二维雷暴云起、放电模式，结合一次山地雷暴个例，探讨了气溶胶浓度对雷暴云微物理过程、起电以及空间电荷结构的影响。结果表明：气溶胶浓度增加，云滴数目增多，尺度降低，雨滴含量减少；云滴冻结导致冰晶在低温区快速生长，冰晶数浓度增加，尺度减小，当气溶胶浓度高于1000 cm^-3后小冰晶难以增长成大尺度的霰粒子，因此霰粒子数浓度先增加后急剧减少。此外，气溶胶浓度的大小不会影响雷暴云的电荷结构特征，但会对云内的起电强度产生明显的作用：当气溶胶浓度较低时，增加气溶胶浓度，更多的冰晶和霰粒子发生碰撞使得云内起电过程增强，空间电荷密度增加；当气溶胶浓度高于1000 cm^-3后，少量的霰粒子和小冰晶的出现抑制了非感应起电过程，导致电荷密度降低。