双月刊

ISSN 1006-9585

CN 11-3693/P

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  • 2020年第25卷第4期文章目次
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    • 青藏高原大地形高度变化对东亚地区定常扰动能源转换的影响

      2020, 25(4):345-352. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2019.19046

      摘要 (77) HTML (48) PDF 4.15 M (130) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用CAM3(Community Atmosphere Model version 3)模式和ERA-Interim再分析数据研究了对流层中青藏高原大地形对东亚地区定常扰动能量源的影响。在冬季对流层中东亚地区的定常扰动的能量源地主要有两个,分别是高原北部的东亚地区和高原下游的西太平洋地区。高原高度增加时,对流层整层东亚地区斜压发展随高原高度增高而减弱,西太平洋地区斜压发展增强。定常扰动的正压发展与斜压发展的位置相似,但是明显的要比定常扰动的斜压发展弱。随着高原高度升高,在对流层中高原北部的东亚地区正压发展先减弱后增强,而在高原下游的西太平洋地区随高原高度增高正压发展一直增强。在冬季对流层中定常扰动的总能量发展与定常扰动的斜压发展一致,这样的发展趋势说明了冬季东亚地区和西太平洋地区定常扰动在对流层中的能量发展主要是斜压性引起的。

    • 海气耦合对MJO数值模拟的影响

      2020, 25(4):353-365. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2019.19052

      摘要 (51) HTML (23) PDF 4.33 M (113) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用一种基于降水异常追踪MJO(Madden-Julian Oscillation)东传的MJO识别方法(MJO Tracking)评估了参与MJOTF/GASS(MJO Task Force/Global Energy and Water Cycle Experiment Atmospheric System Study)全球模式比较计划的全海气耦合模式(CNRM-CM)、半海气耦合模式(CNRM-ACM)和大气模式(CNRM-AM)1991~2010年模拟MJO的能力,探究了海气耦合过程对模式模拟MJO能力的影响机理。CNRM-CM模式模拟的MJO结构更加接近观测,该模式不仅具有最高的MJO生成频率,也能够模拟较强的MJO强度以及较远的传播距离。海气耦合过程会造成CNRM-CM和CNRM-ACM模式中印度洋—太平洋暖池区域海温气候态的冷偏差。但是这种海温气候态的偏差基本没有改变模式模拟MJO的能力。CNRM-CM中MJO对流中心东(西)侧存在较强的季节内尺度海温暖(冷)异常,纬向梯度明显,而CNRM-ACM和CNRM-AM中不存在这样的海温东西不对称结构。结果表明在CNRM模式中海气耦合过程调控模式海温季节内尺度变率对模式MJO模拟能力的影响比调控模式海温气候态更加重要。

    • CMIP6情景中主要温室气体和气溶胶排放强度的时空分布特征分析

      2020, 25(4):366-384. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2020.20005

      摘要 (75) HTML (85) PDF 13.95 M (180) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于不同共享社会经济路径(Shared Socioeconomic Pathways, SSPs)形成的8组最新的未来可能情景(SSPx-y情景),被用于第六次耦合模式比较计划(CMIP6),以据此来预估未来气候变化的可能幅度和趋势。本文主要对比分析了8组SSPx-y新情景中主要温室气体和气溶胶排放数据的基准年排放强度分布、未来排放强度的时空变化、以及在6个典型区域排放强度的逐年变化等特征。结果表明:二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、黑碳(BC)、二氧化硫(SO2)在基准年的排放强度高值区都位于东亚和南亚。相比于基准年,2100年CO2和CH4在高和低辐射强迫情景下表现出的排放强度变化有显著差异。此外,所有情景下2100年的BC和SO2全球平均排放强度都弱于基准年的排放强度。在时间变化上,随着生物质能碳捕获与封存技术的不断进步,所有地区在4组不超过3.4 W/m2的低辐射强迫情景下,CO2排放强度到2100年都呈现负值。其中,南美洲的负排放最强,2100年在SSP5-3.4情景下该地区的排放强度为-0.3 kg m-2 a-1。最后,对比东亚和南亚排放强度的逐年变化可以发现,在各情景所描述的未来发展过程中,东亚的减排行动的成效都要好于南亚。

    • 近16年暖季青藏高原东部两类中尺度对流系统(MCS)的统计特征

      2020, 25(4):385-398. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2019.19040

      摘要 (41) HTML (24) PDF 3.46 M (93) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用日本高知大学提供的逐小时分辨率静止卫星云顶黑体亮温(TBB)资料,使用模式匹配算法对2000~2016年(2005年除外)暖季(5~9月)青藏高原东部的两类中尺度对流系统(MCS)进行了识别和追踪,并利用人工验证订正了结果。基于此,利用NOAA的CMORPH(Climate Prediction Center Morphing)降水资料和NCEP的CFSR(Climate Forecast System Reanalysis)再分析资料对高原东部两类MCS进行了统计和对比研究。研究发现,7月和8月是高原东部MCS生成最活跃的季节,然而,此两个月能够东移出高原MCS的比例最小;5月虽然MCS生成数最少,但是移出率高达近40%。对比表明,能够东移出高原的MCS(V-MCS)比不能移出的MCS(N-MCS)生命史更长,触发更早,短生命史个例占比更低。暖季各个月份,相比于N-MCS,V-MCS的对流更旺盛且发展更快,然而,由于其发生频数远低于N-MCS,总体而言,V-MCS对高原东部的降水贡献率仅为15%左右,是N-MCS相应数值的一半左右。高原东部两类MCS的环流特征差异显著,有利于V-MCS发生、维持和东移的因子主要位于对流层中低层(西风带短波槽、西风引导气流、低层风场切变),而在对流层高层,N-MCS拥有更好的高空辐散条件(其对应的南亚高压更强)。

    • 湿地小气候效应特征研究

      2020, 25(4):399-409. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2019.19050

      摘要 (61) HTML (23) PDF 3.53 M (107) 评论 (0) 收藏

      摘要:湿地对局地小气候具有调节作用,研究湿地小气候效应特征能更具体地了解湿地对局地小气候的影响。本文以河北省衡水市的衡水湖为例,利用衡水市11个常规气象观测站数据,通过对湖区及湖区外各季节不同气象要素的对比,对衡水湖各个季节的小气候效应进行了分析。结果表明:(1)衡水湖具有冷岛效应、湿岛效应和风岛效应,能够调节周围的气候特征;(2)衡水湖的小气候效应具有季节特征,衡水湖各季节平均的冷岛效应由强到弱依次为春季、冬季、秋季、夏季,湿岛效应由强到弱分别为夏季、春季、秋季、冬季,风岛效应由强到弱依次为春季、夏季、冬季、秋季,春季小气候效应最强;(3)衡水湖的小气候效应具有昼夜特征,夜晚的冷岛效应强于白天,湿岛和风岛效应正相反,白天的强度大于夜晚。

    • 阿尔山地区积雪深度微波遥感反演算法的改进与验证

      2020, 25(4):410-418. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2019.19038

      摘要 (31) HTML (20) PDF 1.56 M (67) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用阿尔山地区多年实测雪深数据评估3种微波遥感雪深数据,即星载微波成像仪AMSR-E(Advanced Microwave Scanning Radiometer for EOS)和AMSR-2(Advanced Microwave Scanning Radiometer 2)的积雪产品、国内学者建立的中国雪深数据集,在该地区的适用状况,并建立新的雪深反演算法。1981~2014年的中国雪深数据集和阿尔山站点实测雪深统计的积雪日数和最大积雪深度具有较好的一致性,尤其是在2000年以后。AMSR-E和AMSR2雪深数据年变化与实测雪深变化趋势一致,与实测雪深数据相关系数超过0.60,不过具体雪深数据变化幅度远高于实测数据,致使两者之间的均方根误差高达13.0 cm。中国雪深数据集在阿尔山地区与实测雪深相关系数超过0.65,两者之间均方根误差为6.3 cm。结合星载微波观测亮温与实测雪深建立适合阿尔山地区的雪深反演算法,验证分析显示反演结果与实测雪深相关系数为0.77,两者的均方根误差减小为4.7 cm,优于本文评估的3种微波遥感雪深数据。

    • 改进阈值的冰晶粒子形状分类方法及其应用

      2020, 25(4):419-428. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2020.19061

      摘要 (26) HTML (8) PDF 1.55 M (69) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于历史航测数据,对Holroyd云粒子形状分类方法的阈值进行了改进,使得改进阈值后的Holroyd云粒子形状分类方法更适合机载云粒子成像仪(Cloud Imaging Probe, CIP)在我国华北地区所测冰晶粒子形状识别。将改进阈值后的方法应用于山西一次降水性层状云的飞机观测资料分析发现,此次降水性层云中无论在水平分布还是垂直分布上,出现频率在15%以上的冰晶粒子形状有4种,其中有3种较为固定,分别是霰、线形状和不规则状,另外一种形状则与具体的云内环境有关,垂直方向上不同温度区间内为枝状(-8~0℃)和微小状(-12~-8℃),不同高度的水平方向上则是枝状(5200 m)、微小状(5500 m)和板状(5800 m);云中冰晶粒子数浓度在水平和垂直方向上波动较大,最小值小于1 L-1,最大值则大于20 L-1,垂直方向上的最大值分别位于每层云中的下部;云中冰水含量值在水平方向和垂直方向上波动范围也很大,其在垂直方向上的云中最大值区域与冰晶粒子数浓度的最大值区域基本一致。

    • 基于PMIP3和CMIP5模拟结果的过去千年特征时段北极涛动的变率特征及成因分析

      2020, 25(4):429-442. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2020.20011

      摘要 (27) HTML (22) PDF 6.38 M (95) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用参与第三次古气候模式评估比较计划(Paleoclimate Modelling Intercomparison Project Phase III,PMIP3)过去千年气候模拟试验以及参与第五次耦合模式评估比较计划(Paleoclimate Model Intercomparison Project Phase 5,CMIP5)全强迫历史情景试验的9个地球系统模式模拟试验结果,对过去千年3个特征时段(中世纪气候异常期、小冰期和现代暖期)北极涛动(Arctic Oscillation, AO)的变率及成因进行了分析。通过与NCEP再分析资料的对比发现,模式能够较好地模拟出AO的空间模态及年际变化周期,且大部分模式能够模拟出过去50年AO的增强趋势。过去千年3个特征时段中,不同模式对中世纪气候异常期AO位相的模拟并不一致,但大部分模式显示小冰期AO基本呈现负位相,而现代暖期则表现为显著的正位相,与重建结果一致。基于多模式集合平均的机制分析表明,中世纪气候异常期北极地区海平面气压变化不显著,小冰期北极地区海平面气压显著偏正,现代暖期海平面气压显著偏负,这与现代暖期北极温度偏高而小冰期北极温度偏低有关。过去千年中,小冰期和现代暖期的AO变率分别受自然外强迫和人为外强迫的影响。

    • 上海市土地利用资料优化方案对WRF模式模拟高温过程的影响

      2020, 25(4):443-456. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2020.20013

      摘要 (84) HTML (53) PDF 3.17 M (126) 评论 (0) 收藏

      摘要:在WRF模拟中,默认的土地利用数据与实际土地利用情况差异较大,因此会影响模式的模拟效果。为此,许多学者提出了更新城市土地利用数据的方案。最简单的方法是仅就城市建成区面积进行修正。但因城市地表具有非均匀性,进而又提出了将建成区进一步精细化分类。然而,在研究土地利用资料对WRF模式影响的文献中,绝大多数研究仅是就某种资料更新前后的模拟效果进行比较,并未将城市面积改变、城市非均匀性这两个因子进行区分。本文综合考虑了面积修正与精细化分类这两个因子,根据面积修正方案和两种精细化方案生成了3种土地利用的优化数据,并结合默认土地数据共设置了4个算例对上海市2018年8月和2019年8月两次高温天气过程进行了模拟,通过对结果进行比较分析发现:1)对WRF土地利用数据进行优化后,改善了温度、相对湿度和风速的模拟效果。2)城市建成区面积是影响温度最关键的因子,面积修正使温度的平均均方根误差(RMSE)降低了0.86℃,在此基础上的精细化分类使平均RMSE最多降低了0.04℃。3)城市的精细化分类是影响风速和相对湿度的主要因子,面积修正使风速的平均RMSE仅降低0.04 m/s,而精细化分类可使其RMSE再进一步降低最多0.19 m/s;面积修正使相对湿度的平均RMSE仅降低0.23%,而精细化分类可使其RMSE再进一步降低最多2.25%。4)总体说来,精细化分类方案在一定程度上考虑了城市的非均匀性,因此对于温度、相对湿度和风速模拟结果的改善程度更大,且分类越细致,效果越好。