摘要:气溶胶单次散射反照率（SSA）表征气溶胶吸收特性，很大程度上决定了气溶胶辐射强迫的正负，对准确评估气候变化中的气溶胶辐射强迫具有重要意义。根据2004年10月至2016年12月地基AERONET（AERosol RObotic NETwork）和OMI（Ozone Monitoring Instrument）卫星数据，分析了中国北方典型地区（北京、香河、兴隆和兰州郊区）SSA的变化趋势以及两组数据的一致性。4个站AERONET和OMI 的SSA年均值分别为：北京0.89±0.04和0.90±0.04，香河0.89±0.04和0.91±0.04，兴隆0.92±0.04和0.91±0.04，兰州0.91±0.04和0.90±0.04。4个站点SSA季节变化一致，夏季高冬季低。SSA年际变化趋势分析时，因有效数据较少且为非正态分布，用月中位数代替月均值，同时需对数据进行筛选和去季节变化，结果显示北京和香河均有地基和卫星有效数据时间尺度不同的情况，而兴隆OMI和兰州AERONET满足趋势分析要求。在研究期间，4站SSA均呈上升趋势，说明近年来中国北方气溶胶的吸收性减弱，散射特性增强，尤其北京四季地基和卫星数据均呈上升趋势，但香河秋冬吸收性增强。同时，对AERONET和OMI两种反演算法得到的SSA一致性进行分析。香河结果差异较大，仅30%的数据在误差±0.03的范围内，55%在±0.05的范围内；北京分别为46%（±0.03）和68%（±0.05），兴隆分别为50%（±0.03）和76%（±0.05），兰州数据一致性较好，分别为51%（±0.03）和86%（±0.05），总体来说是受人为活动影响比较明显的地区，数据一致性较差。

摘要:大气中CO₂含量的增加速率已经超过了自然界所能吸收的速度，并逐步影响到全球气候变暖。利用模型模拟分析已经成为一个重要的工具用以深入对碳循环的理解。本文使用2008～2010年的生物模型SiB3（Simple Biosphere version 3）与优化后的CT2016（Carbon Tracker 2016）陆地生态系统碳通量驱动GEOS-Chem大气化学传输模型模拟全球CO₂浓度。通过分析模拟CO₂浓度的空间分布与季节变化，加深对全球碳源汇分布特点的理解，探究陆地生态系统碳通量不确定性对模拟结果的影响，进而认识陆地生态系统碳通量反演精度提升的重要性。SiB3与优化后的CT2016陆地生态系统碳通量都具有明显的季节变化，但在欧洲地区碳源汇的表现相反，其全球总量与空间分布也存在极大的不确定性。模拟CO₂浓度结果表明：在人为活动较少地区，陆地生态系统碳通量对近地面CO₂浓度空间分布起主导作用，尤其在南半球和欧洲地区模拟浓度有明显差异，且两种模拟结果的季节差异依赖于陆地生态系统碳通量的季节变化。将模拟结果与9个观测站点资料进行对比，以期选用合适的陆地生态系统碳通量来提升GEOS-Chem模拟CO₂浓度的精度。实验结果表明：两种模拟结果均能较好的模拟CO₂浓度的季节变化及其峰谷值，但CT2016模拟的CO₂浓度在多数站点处更接近观测资料，模拟准确性更高。

摘要:具有较优垂直分辨率和反演精度的MLS（Microwave Limb Sounder）数据与MOPITT（Measurements of Pollution in the Troposphere）数据在上对流层—下平流层（UT-LS）区域有一个交集，因而将MOPITT与MLS测量的200 hPa高度上CO数据进行对比分析。比较结果显示，两者在中低纬度分布较为接近，在非洲中西部、南美中北部和东南亚地区均有大范围高值中心区存在；MOPITT CO在浓度值上明显高于MLS CO，并且MOPITT CO浓度在低纬度存在约35 ppb（10^-6）的全球性系统性偏差。通过CALIOP云层数据对MOPITT和MLS CO差异原因进行分析，表明CO高值区的形成与旺盛的对流有关。

摘要:在雷达反射率数据定量应用中，标定误差是导致结果产生偏差的重要原因之一。星载雷达（TRMM PR）长期工作的稳定性和连续性已被验证，本文将星载雷达数据转换到S波段，通过对比星载雷达和南京雷达同时段不同高度（相对于融化层的位置）不同降水类型（层云降水或对流降水）的数据，得到两部雷达对融化层以下层云降水的观测相关性高，差异稳定。通过对比分析星载雷达和南京雷达同时段零度层以下层状云降水的观测数据，得出两部雷达反射率因子值的回归关系式。以星载雷达观测数据为基准，使用该关系式对南京雷达反射率数据进行订正，并通过雨量计数据对订正结果进行验证，结果显示使用本文订正关系式订正后雷达估计的降雨量更接近雨量计的观测值。

摘要:雾是一种严重的天气灾害，极大地影响了交通和日常生活，并可能带来巨大的经济损失。利用1958～2007年678个中国地面观测站点的雾日数资料，采用相关系数分析、合成分析等方法分析了冬季雾日数的时空特征，发现冬季多雾地区和年际变率较强地区集中在西南、华北和华南等地区。根据冬季雾日分布特征，将中国划分为3个较为独立的雾区，从水汽条件、大气稳定度及大气环流背景等方面讨论了区域气候条件差异对局地雾形成机制的影响，发现不同区域冬季雾日产生的气候条件有着明显的差异性。结论如下：西南区冬季雾的形成受水汽输送影响较小，受大气稳定度影响较大，且巴尔喀什湖东侧高压脊加强，冷空气南下，西南较易发生雾；华北冬季雾日的形成受水汽输送影响较大，伴随长江中下游水汽异常推进偏北，水汽异常大值中心偏北，且西伯利亚高压、东亚大槽以及东北低压减弱，冷空气活动较弱，华北较易发生雾。华南冬季雾日的形成受水汽输送影响较大，伴随长江中下游水汽异常推进偏弱，水汽异常大值中心偏南，且东亚大槽减弱，华南较易发生雾。

摘要:利用2006～2017年风云气象卫星资料和气象再分析资料，对华北及周边5～8月对流活动和地面感热加热进行统计分析。分析表明，华北及周边白天平均感热加热和地形关系密切，内蒙古中部和东南部、华北北部和华北西部山区感热加热较强，最强感热加热出现在5月和6月，7月和8月明显减弱。和感热加热强度相对应，对流活动频率较高的月份同样出现在5月和6月，其中5月以弱对流为主，6月华北中北部强对流最活跃，另外，环渤海区域6～7月强对流相对频繁。5～8月日平均感热加热和对流频率趋势呈现一致的减弱对应关系。上午，感热加热引起河北西部和北部对流层低层出现辐合气流，700 hPa以下出现不同程度的增温，上升气流可达对流层中层，东侧的平原地区出现补偿下沉运动，升温和上升运动触发对流，在有利条件下发展东移。不同月份和区域对流频率日变化呈现明显差异，6月对流频率日变化显著，8月最弱，山区对流频率日变化显著，东部渤海及周边对流频率日变化较小。对流频率的月平均分布和日变化均表现出和地形相关的感热加热差异的特征。

摘要:利用青藏高原第三次科学实验的C波段双偏振雷达（C-POL）的观测资料、ERA-Interim 0.125°（纬度）×0.125°（经度）气象再分析资料、常规气象探空资料，对2014年7月30日午后发生在西藏那曲地区的冰雹强对流天气过程进行了天气诊断及雷达回波特征分析。结果表明：1）此次冰雹强对流过程发生在有切变线伴随的高原低涡东移过程中，低涡尾部前倾的切变线为这次冰雹的发生提供了动力、水汽条件。2）强对流天气的水汽输送主要来自从孟加拉湾、印度及尼泊尔翻越喜马拉雅山脉的水汽，强对流发生前水汽输送显著增加，低层水汽集中在400 hPa以下，有明显的辐合及垂直输送。3）那曲400 hPa以下为假相当位温随高度递减区，也是水平辐合及垂直上升运动的重合区，有明显的对流不稳定能量集聚及动力抬升条件。4）雷达回波图上可看到，此次强对流天气主要由局地新生的多个中γ尺度孤立对流单体造成，其移动路径与切变线前西南气流一致。大部分单体水平尺度不大，生命史短，但仍有部分单体强度大，生命史较长。局地气流辐合扰动会导致新的单体产生，单体的发生、发展及维持离不开低层气流辐合提供的动力条件。5）在距离高度显示图上表现出了弱单体雹云特征，雹云云顶伸展至16 km，高于夏季平原地区普遍对流云高度，但未突破对流层顶，0℃层远低于平原地区，为深厚强对流降水；强降水中心位于云团下部，即有降雹也有降水，降雹以霰粒为主；垂直方向存在强烈的入流和上升气流，悬挂回波出现在入流上升气流之上，中层辐合区的气流下沉区对应降雹区；中层辐合区与上层的高空辐散区配合导致对流风暴的垂直增长和强烈发展。

摘要:使用中尺度数值模式WRF中的双参数云微物理方案WDM6针对2008年台风“凤凰”登陆过程中造成的强降水进行数值模拟，通过卫星模拟器利用MTSAT-1R和TRMM卫星观测的红外云顶黑体亮温TBB、PR雷达反射率资料使用统计方法验证模拟结果。通过修改云水向雨水自动转化过程、冰晶核化过程、雪和霰的下落末速度、雪和霰的截距进行敏感性试验，减小模拟结果和卫星观测结果的差异。研究结果表明：WDM6方案模拟的台风“凤凰”登陆后的降水，强对流云系及对流柱状雷达回波基本符合实况，但模拟结果局部偏强。WDM6方案模拟产生了较多的浅对流云，低估了对流云系的出现频率。不同云类型模拟的雷达回波均偏强，对流云系雷达回波垂直分布接近观测。敏感性试验结果说明修改WDM6方案中云水向雨水自动转化率有效地改善了模拟效果。同时发现云滴初始数浓度影响云水向雨水自动转化率并最终影响云系结构和雷达反射率的模拟结果，过高的云滴初始数浓度会使模拟结果变差。

摘要:利用ERA-Interim和APHRO_MA资料分析了1979～2007年间青藏高原西部春季（3～5月）降水的年代际变化趋势及可能原因。结果表明，青藏高原西部局部区域春季降水呈显著减少趋势，降水的变化趋势与其西南部辐合上升运动及阿拉伯海北部水汽含量变化存在联系。发现研究区春季降水增加时伴随其西南部显著的辐合上升异常，同时高层（500 hPa）位势高度场负异常中心与环流的气旋式正异常中心一致，而低层（850 hPa）的辐合上升异常相对较弱；研究区春季降水增加同时伴随阿拉伯海北部至研究区西南部的高、低层比湿正异常，其中低层的比湿正异常更为显著，其正异常中心均位于阿拉伯海北部。上述区域的水汽输送能解释研究区春季降水55.3%的变化，同时两者的变化趋势具有很好相关性。研究显示1979～2007年间研究区春季降水呈下降趋势主要是由阿拉伯海北部低层向印度次大陆水汽输送减少，以及研究区南部高层辐合上升运动减弱造成的。青藏高原西部春季降水变化趋势和相关区域水汽变化的一致性，可以为分析高原气候变化提供依据。

摘要:利用北京地区2017年11月至2018年1月连续3个月的激光雷达资料和无线电探空数据，按照清洁天、污染天和多云天3种天气条件，对大气边界层高度的计算方法和结果进行对比分析。结果表明，基于激光雷达消光系数的梯度法、标准差法和小波法都能够较好地提取边界层高度。清洁天标准差法计算的边界层高度高于梯度法和小波法，08:00（当地时间，下同）和20:00由无线电探空得到的清洁天边界层高度平均值分别为1176 m和1224 m。污染天标准差法的计算结果要低于梯度法和小波法，污染天无线电探空得到的边界层高度平均值约为956 m，和清洁天相比降低了两百多米，重污染时最低降低至562 m，逆温层高度和PM2.5浓度具有明显的反相关关系。有云时，梯度法和小波法确定的边界层高度和云高非常接近，标准差法计算的结果略低。总体而言，气溶胶激光雷达计算的边界层高度随着污染等级的提高没有明显的降低趋势，相反在重度污染情况下反而有所增加，这可能是由于污染物的不断堆积导致的。梯度法确定的边界层高度易受到污染物传输过程的影响，略高于逆温层高度。另外，激光雷达确定的边界层高度受到残留层影响时，也会高于逆温层。