双月刊

ISSN 1006-9585

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      2020年第25卷第3期

      • 张嘉仪,钱诚

        2020,25(3):225-239, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2020.19134

        摘要:高温热浪直接影响人体健康和作物生长。研究全球变暖背景下我国高温热浪发生率的趋势是气候变化研究的基本问题之一,可为人们的生产生活等提供重要的科学信息。目前对于高温热浪趋势的研究大都使用最小二乘(Ordinary Least Squares,OLS)方法估计趋势,结合学生t检验判断趋势的统计显著性。本文审视了以往常用方法在研究我国高温热浪发生率的线性趋势时的适用性。首先,以2018年东北局部地区因当年高温日数异常多而形成离群值的例子展开,说明OLS方法估计趋势时对离群值非常敏感,造成虚假趋势。进一步,通过正态分布检验和自相关计算,发现1960~2018年中国至少有91.14%站点、90.06%格点的高温日数和92.18%站点、87.74%格点的热浪次数的序列不服从正态分布,而且多数存在自相关。采用一种不易受离群值影响并考虑自相关的非参数方法,本文对1960~2018年中国站点和格点、4个典型区域以及全国平均的高温日数和热浪次数的线性趋势做出了更为准确的估计。研究发现,高温日数显著增多的站点主要出现在华南和西北地区,热浪次数呈显著增多趋势的站点目前几乎仅限于华南地区和新疆的个别站点;区域平均而言,仅有华南区域和西北区域的高温日数和热浪次数是显著增多的,华北区域和东北区域趋势并不显著;全国平均的高温日数和热浪次数都是显著增多的。本文对高温热浪的趋势及其显著性估计、统计预测的方法选择上有重要参考价值。

      • 姚豫奇,张宇,曾钰婷,杨林峰,周可

        2020,25(3):240-252, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2020.19182

        摘要:为了研究成都地区城市化对当地气候的影响,利用不同时期的下垫面土地利用类型数据和耦合单层城市冠层模型(UCM)的WRF(Weather Research and Forecasting)模式对成都夏季和冬季城市化效应进行了模拟研究,得到以下主要结论:1)成都地区城市化使夏季城区上空出现增温区域。城区地表气温升高约2.8℃,边界层高度升高约150 m,冬季地表气温平均升高约0.6℃,边界层高度升高约25 m。夏冬两季气温日较差均减小。2)受城市化影响,成都地区夏季和冬季2 m相对湿度减小,感热通量增加,潜热通量减小,且夏季变化程度强于冬季。3)城市化使地表的粗糙度增加,进而使夏季和冬季风速在城区减小,减小约0.1~0.6 m s-1,但夏季风速减小区域较冬季更大。城市化还使城市上空低层散度减小,辐合作用增强,垂直速度增大,夏季水汽往高层输送明显。4)夏季,城市化作用使日平均和白天时段降水量在城区的迎风区和下风区均增加,夜间降水量在下风区域增加,对迎风区域影响不明显。

      • 韩丽娜,唐晓,陈科艺,隋玟萱,周慧,刘娜,孔磊,冼志鹏,吴林,王自发

        2020,25(3):253-267, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2019.19053

        摘要:气象预报是影响大气重污染预报精度的关键所在。针对2016年12月16~21日北京市一次重污染过程,开展了中尺度气象模式WRF的参数化方案配置敏感性试验。对微物理过程、长波辐射过程、短波辐射过程、陆面过程、边界层过程、近地面过程以及积云对流参数化过程进行组合优选,共设计51组参数化方案组合,分析不同模拟方案下北京市8个气象站点温度、相对湿度、10 m风速的模拟精度及其敏感性。试验结果表明:温度模拟对长波过程参数化方案最为敏感,集合离散度达2.4~7.4℃,再次是短波过程参数化方案;相对湿度模拟也对长波过程参数化方案最敏感,再次是陆面过程;风速模拟对不同过程参数化方案的敏感性程度差异不大。通过模拟结果与观测的统计对比,优选出模拟误差最小的方案组合为Lin微物理方案、RRTMG长波方案、RRTMG短波方案、Tiedtke积云对流方案、Noah陆面方案、MYNN 3rd边界层方案和MYNN近地面方案,并将其与集合平均、基准方案进行对比。对于集合平均来说,其温度模拟与观测相关系数为0.69,高于基准方案,其模拟偏差与均方根误差比基准方案低25%和11%;集合平均的相对湿度和风速模拟相比基准方案变化较小。与集合平均相比,优选方案能同时改进温度、相对湿度和风速模拟,使温度模拟偏差和均方根误差比基准方案下降35%和17%,使相对湿度模拟偏差和均方根误差下降43%和13%,使风速模拟偏差和均方根误差下降33%和24%。以上结果表明,参数化方案的敏感性试验和优选能显著减小重污染期间气象要素的模拟误差,重污染预报改进需重点关注参数化方案模拟上的不确定性。本研究也发现MYNN3rd边界层方案在这次重污染过程的气象要素模拟上具有良好性能,可为未来重污染预报改进提供参考。

      • 何博翰,孙建奇,于恩涛,王会军,张梦琪,华维

        2020,25(3):268-280, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2020.19189

        摘要:利用区域数值模式WRF-ARW(V3.9)开展高分辨率数值模拟试验,研究了东北地区大兴安岭和长白山地形对该地区夏季降水的单独和共同影响。结果表明,东北地区两大山脉地形可以显著影响东北及其周边区域的大气环流和降水。大兴安岭和长白山地形的阻挡作用使得夏季偏南气流在两个山脉的迎风坡一侧堆积,引起局地水汽增加并产生上升运动,因此两个山脉的迎风坡一侧降水增加;而在两个山脉的背风坡一侧,局地水汽减少并伴随下沉运动,因此两个山脉的背风坡一侧降水减少。大兴安岭地形的存在使得其东侧到松嫩平原地区夏季降水增加1.09 mm d-1(相较参照试验增幅为30%),而使其西侧蒙古东部地区夏季降水减少0.69 mm d-1(相较参照试验减幅为24%);长白山地形的存在使得长白山南侧到朝鲜半岛地区夏季降水增加1.76 mm d-1(相较参照试验增幅为26%),而使其北侧三江平原地区夏季降水减少0.81 mm d-1(相较参照试验减幅为22%)。当大兴安岭与长白山同时存在时,两者的协同作用会减弱蒙古东部、松嫩平原和朝鲜半岛地区夏季降水的响应,而增强三江平原地区夏季降水的响应。该研究结果对于理解东北地区当代气候的形成具有重要的科学意义。

      • 赤曲,周顺武,多典洛珠,王传辉,孙阳

        2020,25(3):281-291, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2019.19004

        摘要:基于1961~2017年青藏高原腹地雅鲁藏布江河谷地区4个站(拉萨、日喀则、泽当和江孜)夏季(6~8月)月平均气温、降水和相对湿度等观测资料,分析了该地区夏季气候年际和年代际演变特征,并探讨了气温、降水和相对湿度在年际和年代际时间尺度上的相互关系以及与总云量和地面水汽压的联系。结果表明:(1)1961~2017年该地区夏季气候出现了暖干化趋势。气温(相对湿度)显著升高(下降),降水趋势变化不明显;本世纪初气温(相对湿度)均发生了显著的突变。(2)该地区夏季气候因子间在年际和年代际时间尺度上存在密切关系:气温与相对湿度和降水均存在明显的负相关,降水与相对湿度为正相关。(3)该地区夏季气候因子间的年际和年代际变化与同期总云量和地面水汽变化有关。1961~2017年总云量持续减少是气温显著升高的主要原因之一,气温的显著升高和降水变化不明显又造成了相对湿度的显著下降。

      • 曹云擎,王体健,高丽波,陈璞珑,赵明,周树道,王敏

        2020,25(3):292-304, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2019.19014

        摘要:为了深入理解边界层内气温、相对湿度对PM2.5垂直分布和近地面污染的影响,本文使用搭载了多参数大气环境探测传感器的无人机对南京2017年12月3~4日和12月23~24日的PM2.5浓度、气温和相对湿度进行垂直观测,结合对气象数据的分析及HYSPLIT4(Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory version 4)轨迹计算模式的应用,对这两次PM2.5的垂直分布特征及污染过程的成因进行了分析。结果表明,PM2.5浓度和相对湿度呈明显的正相关关系,在12月23~24日的6次观测中相关系数均值达到0.96。逆温层下部,PM2.5浓度和相对湿度高且垂直差异较小;逆温层以上,PM2.5浓度和相对湿度随高度升高而迅速降低。由于大气扩散条件较差,导致PM2.5在华北平原南部不断累积,之后受到高压系统的影响分别向南和东南转移。这两次PM2.5污染过程都明显受到外部输送的影响,大气逆温对PM2.5和水汽的向上输送有明显的抑制作用,外部输送和局部逆温是导致这两次PM2.5污染的主要原因。

      • 郭佳,吴艳锋,罗丽,肖辉

        2020,25(3):305-319, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2020.19012

        摘要:为了提高雷达定量降水估测的精度,建立一套高精度的双偏振雷达定量降水估测方法,并对其在业务应用中的表现进行评估。本文利用雨滴谱仪数据使用非球形粒子的散射模型(T-Matrix模型)进行不同偏振量的模拟计算,根据计算结果对实测雨滴谱数据(DSD)进行分类拟合,实现对CSU-HIDRO(Colorado State University-Hydrometeor Identification Rainfall Optimization)优化降水估测算法的改进。为了评估改进后CSU-HIDRO优化算法(简称CSU-HIDRO_I)的应用效果,本文选取2016~2017年两年汛期发生于中国华南地区的6次大范围强降水过程为评估对象,分别采用单偏振雷达定量降水估测的R(ZH)关系法(WSR-88D Precipitation Processing System,简称PPS法)和CSU-HIDRO_I法进行小时降水量估测。按照不同降水率大小以及距离雷达20~60 km和60~100 km范围分别对两种降水估测方法进行评估,并将雷达估测的小时降水量同地面雨量计小时降水量资料进行对比,结果表明:(1)CSU-HIDRO_I法在应用评估过程中取得了较好的评估效果,其估测精度及稳定性均较好。(2)PPS法对小雨(降水率R<2.5 mm/h)存在一定的高估,对大雨及暴雨(R>8 mm/h)存在明显低估,而CSU-HIDRO_I法能够有效的降低强降水的低估情况,同时提高了小雨的估测精度。与PPS法相比,CSU-HIDRO_I法对小雨、中雨、大雨及暴雨的估测偏差分别降低了38%、24%、17%、15%。(3)PPS法在降水估测中对离雷达的距离更为敏感,相同降水率下不同距离处的相对误差波动较大,CSU-HIDRO_I法对距离敏感性较弱,相同降水率强度下,相对误差随距离的变化波动较小。

      • 朱义青,管叶莉,王玉亮

        2020,25(3):320-332, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2020.19022

        摘要:利用常规观测资料、济南多普勒雷达资料、FY-2G资料和加密自动站等资料分析了2016年6月14日一次在华北冷涡背景下发生的超级单体风暴生成及分裂过程,对超级单体分裂过程的雷达回波特征和环境条件进行了详细的分析。结果表明,超级单体风暴发生在地面中尺度辐合线附近,中层短波槽前,高空有中空急流的环境下,触发的对流云团向偏东方向移动中,在不稳定层结和较强的垂直风切变作用下,对流风暴发生分裂且右移性对流风暴发展加强。风暴分裂后环境风左侧的风暴单体并没有受到明显抑制,中尺度辐合线附近的露点锋生抵消了反气旋性风暴的受抑制程度,使反气旋性风暴能有所加强并持续更长的时间。环境风右侧的风暴单体发展加强,且持续时间长达2 h。风暴分裂是在单体发展的初期开始,分裂先从中高层开始,然后向下延伸,分裂后相对于环境风方向,左侧单体为反气旋性左移风暴,右侧为气旋性右移风暴。气旋性右移风暴强烈发展为具有低层的入流缺口、中高层的弱回波区及风暴顶的强辐散,与经典超级单体风暴回波特征类似。分裂后右移风暴伴有深厚持久的中气旋,其起源于中层4~5 km,然后向上和向下发展,最强旋转出现在高层,旋转速度达29 m/s,这与典型超级单体内中气旋都是中层旋转最强有所不同。

      • 冯晓莉,刘彩红,林鹏飞,白文蓉,余迪

        2020,25(3):333-344, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2019.19026

        摘要:基于黄河源区8个站点的年平均气温序列,利用集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)方法,揭示了以玛多站为代表的黄河源区1953~2017年气温演变的多时间尺度特征,探讨不同时间尺度上的周期振荡对气温变化总体特征的影响程度,分析了黄河源区不同时间尺度的气温变化与海温指数,尤其是与北大西洋多年代际振荡(Atlantic Multidecadal Oscillation,AMO)间的关系。结果表明:(1)1953年以来黄河源区玛多站年平均气温以0.31 ℃/10 a的变化率表现为明显的增暖趋势,20世纪80年代后期开始转暖,尤其是进入20世纪90年代后期变暖更加明显。(2)1953~2017年,黄河源区年平均气温呈现3 a、6 a、11 a、25 a、64 a及65 a以上时间尺度的准周期变化,其中以准3 a和65 a以上时间尺度的振荡最显著,准3 a的年际振荡在21世纪以前振幅较大,而进入21世纪后年际振荡振幅减弱,65 a以上时间尺度的年代际振荡振幅明显加大。(3)1998年气候显著变暖以前,以准3 a周期为代表的年际振荡在气温演变过程中占据主导地位,1998年气候显著变暖以后,65 a以上时间尺度周期振荡的贡献率增加近5倍,与准3 a周期振荡的贡献相当。(4)气温与Nino3.4指数和PDO(Pacific Decadal Oscillation)指数的同期相关均不显著,但当气温领先PDO指数22 a时正相关最大且显著,不同于PDO指数,气温原始序列及其3个年代际尺度分量滞后AMO指数3~7 a或二者同期时相关性最高,这就意味着AMO对黄河源区气温具有显著影响。(5)AMO的正暖位相对应着包括中国的整个东亚地区偏暖,黄河源区只是受影响区域的一部分,20世纪60年代至90年代初期AMO的负冷位相期、20世纪90年代中后期至今AMO的正暖位相与黄河源区气温距平序列的负距平、正距平相对应,气温在65 a以上时间尺度的变化与AMO指数相关性更高,可见,AMO是影响黄河源区气温变化的一个重要的气候振荡,这种影响主要表现在年代际时间尺度上。

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      • 张嘉仪, 钱诚

        优先出版日期:2020-01-19  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2019.19134

        摘要:高温热浪直接影响人体健康和作物生长。研究全球变暖背景下我国高温热浪发生率的趋势是气候变化研究的基本问题之一,可为人们的生产生活等提供重要的科学信息。目前对于高温热浪趋势的研究大都使用最小二乘(OLS)方法估计趋势,结合学生T检验判断趋势的统计显著性。本文审视了以往常用方法在研究我国高温热浪发生率的线性趋势时的适用性。首先,以2018年东北局部地区因当年高温日数异常多而形成离群值的例子展开,说明OLS方法估计趋势时对离群值非常敏感,造成虚假趋势。进一步,通过正态分布检验和自相关计算,发现1960~2018年中国至少有91.14%站点、90.06%格点的高温日数和92.18%站点、87.74%格点的热浪次数的序列不服从正态分布,而且多数存在自相关。采用一种不易受离群值影响并考虑自相关的非参数方法,本文对1960~2018年中国站点和格点、四个典型区域以及全国平均的高温日数和热浪次数的线性趋势做出了更为准确的估计。研究发现,高温日数显著增多的站点主要出现在华南和西北地区,热浪次数呈显著增多趋势的站点目前几乎仅限于华南地区和新疆的个别站点;区域平均而言,仅有华南区域和西北区域的高温日数和热浪次数是显著增多的,华北区域和东北区域趋势并不显著;全国平均的高温日数和热浪次数都是显著增多的。本文对高温热浪的趋势及其显著性估计、统计预测的方法选择上有重要参考价值。

      • 冯晓莉, 刘彩红, 林鹏飞, 白文蓉, 余迪

        优先出版日期:2019-11-05  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2019.19026

        摘要:基于黄河源区8个站点的年平均气温序列,利用集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition, EEMD)方法,揭示了以玛多站为代表的黄河源区1953-2017年气温演变的多时间尺度特征,探讨不同时间尺度上的周期振荡对气温变化总体特征的影响程度,分析了黄河源区不同时间尺度的气温变化与海温指数,尤其是与北大西洋多年代际振荡(the Atlantic Multidecadal Oscillation, AMO)间的关系。结果表明:(1)1953年以来黄河源区玛多站年平均气温以0.31℃/10年的变化率表现为明显的增暖趋势,20世纪80年代后期开始转暖,尤其是进入90年代后期变暖更加明显。(2)近65年来,黄河源区年平均气温呈现3a、6a、11a、25a、64a及65a以上时间尺度的准周期变化,其中以准3a和65a以上时间尺度的振荡最显著,准3a的年际振荡在21世纪以前振幅较大,而进入21世纪后年际振荡振幅减弱,65a以上时间尺度的年代际振荡振幅明显加大。(3)1998年气候显著变暖以前,以准3a周期为代表的年际振荡在气温演变过程中占据主导地位,1998年气候显著变暖以后,65a以上时间尺度周期振荡的贡献率增加近5倍,与准3a周期振荡的贡献相当。(4)气温与Nino3.4指数和PDO指数的同期相关均不显著,但当气温领先PDO指数22年时正相关最大且显著,不同于PDO指数,气温原始序列及其三个年代际尺度分量滞后AMO指数3~7年或二者同期时相关性最高,这就意味着AMO对黄河源区气温具有显著影响。(5)AMO的正暖位相对应着包括中国的整个东亚地区偏暖,黄河源区只是受影响区域的一部分,20世纪60年代早期至90年代中后期AMO的负冷位相期、90年代早期至今AMO的正暖位相与黄河源区气温距平序列的负距平、正距平相对应,气温在65a以上时间尺度的变化与AMO指数相关性更高,可见,AMO是影响黄河源区气温变化的一个重要的气候振荡,这种影响主要表现在年代际时间尺度上。

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      • 王哲, 王自发, 李杰, 郑海涛, 晏平仲, 李健军

        2014,19(2):153-163, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2014.13231

        摘要:为解析大气污染物与气象的双向反馈机制及其对气象和环境的影响,建立基于Mie散射理论的气溶胶—光学性质模块,研制气象-化学双向耦合器,以嵌套网格空气质量预报模式NAQPMS (Nested Air Quality Prediction Modeling System)为基础,建立了NAQPMS和中尺度气象模式WRF (Weather Research and Forecasting Model)的双向耦合模式(WRF-NAQPMS)。利用此模式数值模拟了2013年9月27日至10月1日的北京-天津-河北地区一次秋季严重灰霾过程。结果表明,考虑气溶胶辐射反馈的双向耦合模式模拟的气象要素和细颗粒物(PM2.5)浓度与观测结果更为一致。灰霾期间,气溶胶直接辐射效应显著改变了边界层气象要素,北京-天津-河北地区地面接收的太阳短波辐射减少25%,2 m高度的温度平均下降1 ℃,湍流动能下降20%,10 m高度的风速降低超过0.2 m/s,边界层高度下降25%,使得边界层大气更加静稳,进而造成了重污染地区污染进一步加剧,如石家庄近地面细颗粒物浓度增加可达30%。分析表明灰霾与边界层气象要素之间存在一种正反馈机制,采用该机制的双向耦合模式有利于准确模拟和预报灰霾污染过程。

      • 郑思轶, 刘树华

        2008,13(2):123-134, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2008.02.02

        摘要:利用1961~2000年北京13个台站的气候观测资料及北京统计年鉴资料,分析了过去40年北京城区、郊区的气温、相对湿度和降水等气候因子的年际、季节变化趋势,结合北京城市化进程中人口、基本设施投资额、房屋施工面积和道路面积等城市发展数据的年际变化进行分析。结果表明:在这40年中,北京城区、郊区的年平均温度都呈明显上升趋势,城区比郊区上升幅度快,热岛强度也在不断加强,其中以城区最低温度上升最为明显,并且热岛强度与北京人口等城市发展数据的年际变化有较强的相关性。城区年平均相对湿度总体呈下降趋势,郊区则略有上升;本地年均降水量呈下降趋势,城区下降幅度比郊区明显,并且波动性增强。各气候因子的季节变化趋势总体上与年平均变化趋势一致,个别季节变化趋势受城市化及季节自身因素影响,与年平均变化趋势有所差异。过去40年北京城区、郊区的气候演变趋势及与城市发展数据的关系表明,城市的快速发展和城市化进程的加快已经对北京局地气候变化产生了重要的影响。

      • 任国玉, 封国林, 严中伟

        2010,15(4):337-353, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.04.01

        摘要:国家“十一五”科技支撑计划重点项目“我国主要极端气候事件及重大气象灾害监测、检测和预测”对相关科学问题研究工作做了部署,其中课题二“近百年来我国极端天气气候事件变化特征及其影响(2007BAC29B02)”重点探讨全球变暖背景下中国区域极端气候变化规律。经过近两年多时间的研究,课题组取得了若干可喜的成果。

      • 蔡榕硕, 陈际龙, 谭红建

        2011,16(1):94-104, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2011.01.09

        摘要:利用长时间序列HadISST、ERA-40高分辨率的海洋大气再分析资料和经验正交函数(EOF)及回归分析等方法,分析了近50年来中国近海表层海温(SST)、东亚季风的时空变化特征及两者的关系。结果表明:中国近海冬、夏季SST有明显的年际和年代际变化,并均在1980年代中期发生了位相转折,之后呈现显著的上升趋势。其中,冬季的主要升温区位于东海,而夏季则位于黄海,冬季升温明显强于夏季。进一步分析发现,1955~2006年冬季东海的SST上升了1.96 °C,1971~2006年夏季黄海的SST上升了1.10 °C。其次,东亚冬、夏季风低空风场也有显著的年际和年代际变化。东亚冬、夏季风低空风场除有2~4 a的年际振荡周期外,分别自1980年代和1970年代末以来出现明显的年代际减弱趋势。第三,中国近海SST对东亚季风EOF模态时间系数的回归分析表明,中国近海冬季SST与东亚冬季风年代际变异的关系要强于与东亚季风年际变异的关系,且东亚冬季风年代际减弱有利于中国近海特别是东海及附近海域SST的年代际上升,而中国近海夏季SST与东亚夏季风年代际变异则没有明显关系。中国近海SST与东亚季风年际变异的相关区域主要为南海区域,冬季比夏季更为明显,且南海冬、夏季SST与经向南北风和副热带反气旋(高压)的年际变异有明显关系。

      • 赵天保, 符淙斌

        2006,11(1):14-32, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2006.01.02

        摘要:再分析资料在气候变化研究中有着广泛的应用,但是再分析资料在不同时空尺度上的可信度能够影响到研究结果.作者就中国区域的月平均地表(2 m)气温和降水两种基本气候变量在空间分布及其变化趋势上对ERA-40和NCEP-2与观测资料之间的差异做了一些比较和分析,对两套再分析资料的可信度进行了初步的检验.结果表明:两套再分析资料基本上都能反映出中国区域的温度场和降水场的时空分布,尽管在中国西部,尤其是青藏高原地区的差异比较较大;再分析资料在东部地区的可信度高于西部,温度场的可信度要高于降水场,ERA-40可信度要高于NCEP-2.

      • 夏俊荣, 王普才, 闵敏

        2011,16(6):733-741, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2011.06.07

        摘要:2007年12月11~14日,中国科学院大气物理研究所与法国Leosphere公司在该研究所位于北京市北三环和北四环之间的325 m气象塔试验场内联合开展了一次测风激光雷达Windcube的外场演示试验。Windcube观测数据随后与325 m气象塔上的风杯风速仪测得的风速资料进行了对比,结果是:由两种手段获得的所有6层匹配高度(63 m、80 m、100 m、120 m、160 m和200 m)上的10 min风速平均值一致性很好,相关系数都达到或超过0.98。使用矢量法对6层高度上的风向资料进行平均,得到风向的10 min平均值,两者的相关系数均达到0.99。与国产测量低层大气风廓线的高精度多普勒激光雷达相比,Windcube的风速测量精度稍优,风向表现相当。验证结果表明,该型多普勒测风激光雷达是一款观测结果可靠、机动性能良好的低层大气风廓线测量仪器。

      • 吉东生, 王跃思, 孙扬, 马志强

        2009,14(1):69-76, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2009.01.08

        摘要:作为酸雨和细粒子的前体物,SO2对空气质量和人体健康乃至气候与环境的影响十分重要,特别是在不利于扩散的气象条件下,SO2可造成城市短时间严重污染事件。作者以2006年北京325 m气象塔15 m观测平台SO2观测数据为基础,结合同步气象资料分析研究发现:1) SO2浓度冬季高、夏季低;全年日均值为(22.5±22.1)×10-9,最大日均值能达到113×10-9。日变化呈现双峰型,峰值出现在北京时间08:00和22:00;并且季节差异明显,冬季浓度为夏季的4.5倍,采暖期为非采暖期的3.2倍。2) 风向、风速与SO2扩散和输送密切相关,高浓度SO2在东北、东、西方向上出现频率分别为25.8%、13.8%和11.8%;而西北、北方向上的风速越大对SO2清除效果越好。3)利用平均晴空指数划分采暖期阴霾天和晴天,发现阴霾天混合层高度与平均风速仅为(376±204) m和1.1 m·s-1,容易造成SO2累积。4) SO2污染过程呈现周期性的局地累积—清除特征,地形、静风和暖低压是造成北京2006年1月一次重污染事件的成因。

      • 张贺, 林朝晖, 曾庆存

        2011,16(1):15-30, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2011.01.02

        摘要:用大气环流模式CAM3.1和IAP AGCM4.0对模式中动力框架与物理过程之间的相互作用及响应关系进行了初步探讨。选用理想的物理过程(Held-Suarez强迫)及完整物理参数化方案,分别对两个模式积分了60 d。试验表明,动力框架与物理过程之间的相互响应在低纬对流层和高纬对流层中上层有着较大的区别。在低纬对流层,动力框架及物理过程产生的温度倾向都有着较大的变率,对总的温度倾向的变率均有较大的贡献,且二者之间为相互补偿的反相关关系;在高纬对流层的中上层,总的温度倾向的变化主要依赖于动力框架的贡献,物理过程造成的倾向变化很缓慢,可近似地看做定常的强迫,且物理过程产生的温度倾向与动力框架产生的温度倾向之间为正位相的响应关系。此外,还对各个物理参数化方案之间的相互作用及响应关系进行了分析。结果表明,在所有过程中,湿过程所引起的温度倾向的变化最为显著,对总的物理过程倾向的贡献也最大;在高纬地区,长波辐射冷却也有较大的变率;短波辐射加热率及垂直扩散加热率的变化相对较小;长波辐射冷却和短波辐射加热之间为近似负反馈的响应关系。

      • 刘玉芝

        1999,4(1):98-103, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.1999.01.21

        摘要:将1951~1980年郑州地区的气象要素(气温、风速、降雨量)的距平值与“五运六气”学说所推论气象作对比分析,两者结果比较一致。继之,收集了1953~1983年同一地区传染性肝炎、痢疾、伤寒、流行性感冒、猩红热、流行性乙型脑炎(这6种病在1983年以前均无疫苗或无有效预防)的流行资料进行分析,说明“五运六气”学说中的发病率与气候变化有较好的关系。

      • 赵天保, 艾丽坤, 冯锦明

        2004,9(2):278-294, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2004.02.05

        摘要:美国国家环境预报中心(NCEP)和国家大气中心(NCAR)的全球再分析资料,在很多气候模拟和预测研究中都被作为区域气候模式的驱动场和初始场资料,并用来检验模拟结果的.作者通过对NCEP的2种再分析资料NCEPI和NCEPⅡ与中国台站观测资料的月平均温度和月降水总量进行相互插值,分析和比较了NCEPⅠ、NCEPⅡ再分析值与中国区域内观测值之间的差异以及2种再分析资料之间的差异.从结果可以看到,NCEP再分析资料的月平均温度较观测值普遍偏低,而月降水总量较观测值则偏高;就季节变化而言,NCEP再分析值在夏季和年平均模拟的较好,冬季较差.同时可以看到,在温度和降水方面NCEPⅡ较NCEPⅠ都有所改进,尤其在中国东部地区,改进较为明显.

      • 周连童

        2009,14(1):9-20, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2009.01.02

        摘要:利用1951~2000年我国西北干旱、半干旱区地温、气温和表面风场逐日4个时次(北京时间2、8、14和20时)的台站观测资料,以及NCEP/NCAR和ERA-40再分析资料,计算并比较了在我国西北地区春夏季感热输送的差异。分析结果表明:NCEP/NCAR和ERA-40的感热输送再分析资料都能显示出我国西北地区是欧亚大陆上的感热中心之一。从年代际时间尺度上,ERA-40再分析资料的感热资料更接近于实际台站观测资料计算得到的感热资料。

      • 孙国栋

        2009,14(4):341-351, DOI:

        摘要:利用一个基于过程的动态植被模型LPJ DGVM(Lund Potsdam Jena Dynamic Global Vegetation Model),模拟了中国区域潜在植被分布,考察了1981~1998年中国区域净初级生产〖JP〗力(NPP)、异养呼吸(Rh)和净生态系统生产力(NEP)的年际变化。模拟结果表明,在LPJ模型提供的植被功能类型(PFT)划分的条件下,中国区域除了分布裸土外,主要分布了6种潜在植被功能类型,即热带常绿阔叶林带、温带常绿阔叶林带、温带夏绿阔叶林带、北方常绿针叶林带、北方夏绿针叶林带和温带草本植物。在所考察的时间段内,中国区域总NPP从2.91 Gt · a-1(C)(1982年)变化到3.37 Gt · a-1(C)(1990年),平均每年增加0.025 Gt(C),其平均增长率为096%。中国区域总Rh从2.59 Gt · a-1(C)(1986年)变化到3.19 Gt · a-1(C)(1998年),具有105% 的平均年增长率,即平均每年增加0.025 Gt(C),并且中国区域温带草本植物相比其他植被功能类型,其NPP和Rh线性增加的趋势最为显著。研究结果还表明,LPJ模型在引入火灾机制后,中国区域总NEP的变化范围更加合理,即每年总NEP在-0.06 Gt · a-1(C)(1998年)和0.34 Gt · a-1(C)(1992年)之间变化,其平均值为0.12 Gt · a-1(C)。该结果表明,在所考察的时间段内,中国区域的陆地生态系统是碳汇。上述结果与其他研究结果基本一致,因而此模型模拟中国区域潜在植被分布和碳循环是有效的。

      • 虞海燕, 刘树华, 赵娜, 于永涛, 于丽萍, 曹海维

        2011,16(3):389-398, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2011.03.14

        摘要:利用全国194个气象站1951~2009年日照、温度、风速和降水资料,将全国按照气候区域划分为11个气候区,采用线性趋势及Morlet小波函数分析法,对全国及各区域近59 年来日照时数的季节变化和年际变化时间序列进行了分析,同时还对与日照时数变化密切相关的温度、风速、降水等气象要素进行了年际变化特征比较。结果表明:全国年日照时数呈显著减少的趋势,平均每10年减少36.9 h,各区域变化与全国一致,只是日照时数减小程度不同;1981年是全国日照时数由较强期到偏弱期的转折年;全国年日照时数在1990年代中期前有7~10 a左右的明显周期振荡;全国四季日照时数沿海地区减少速度要快于内陆,南方快于北方。全国年日照时数与温度呈负相关关系,相关系数为-0.52;与风速呈正相关关系,相关系数为0.76;与降水呈负相关关系,相关系数为-0.27;前两者均通过了99.9%的信度检验,后者通过了95%的信度检验。

      • 杨辉, 李崇银, 潘静

        2011,16(1):1-14, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2011.01.01

        摘要:2007年8月10日第7号台风“帕布”在广东沿海消失后,尾随而上的南海季风槽给华南沿海和台湾岛带来持续多日的暴雨和大暴雨。由于南海季风槽是华南最主要的降水系统,因此研究了8月第3候引发华南大暴雨的南海季风槽的异常特征及其可能的原因。首先分析了季风槽的气候平均时空特征。研究表明低层辐合、高层辐散位于季风槽的南侧,表现了季风槽独立的空间结构特征。南海季风槽强度8月中旬最强。对2007年季风槽的分析表明,该年8月第3候的南海季风槽强度偏强,低层正涡度、辐合以及高层辐散偏强。同时印度季风槽也偏强。南亚高压中心位于青藏高原上空并加强是整个亚洲季风槽增强的主要原因。青藏高原上空增温引起高空东风急流和低空西南季风的加强,增加了华南沿海高空辐散和低空辐合, 对于南海季风槽的加强和维持起着重要的作用。此外,西太平洋副热带高压位于日本上空并且强度偏强,西风带长波槽偏强并向我国西南深入也有利于南海季风槽加强。南海季风槽具有30~60天季节内振荡特征,30~60天大气季节内振荡对南海季风槽向北迁移及加强有重要影响。

      • 俞淼, 陈海山, 孙照渤

        2011,16(1):47-59, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2011.01.05

        摘要:利用MODIS卫星观测资料,对一个考虑了生态系统碳氮循环过程的动态植被模型ICM的模拟性能进行了评估。重点对反映植被动力学的关键参数——叶面积指数(LAI)的模拟结果与观测进行了对比分析,评估了ICM对LAI季节变化特征的模拟能力。结果表明,ICM基本能够模拟出植被的季节变化特征。总体而言,模拟值在低纬度和高纬度地区大于观测值,中纬度地区小于观测值;模拟的植被生长常落后于观测,造成了模拟偏小值的出现与植被的生长季节相对应;模拟没有表现出热带常绿阔叶林和农作物LAI季节变化的双峰结构;模式对草地的模拟总体上优于林地。结果可为进一步改进动态植被模式的参数化方案和优化模型参数提供一定参考。

      • 杨金虎, 江志红, 王鹏祥, 陈彦山

        2008,13(1):75-83, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2008.01.10

        摘要:基于中国1955~2004年314个台站逐日降水资料,根据百分位值方法定义了不同台站的极端降水阈值,进而对中国年极端降水事件的时空特征进行了探讨分析。结果表明:江淮北部、湖南、四川西南部及西藏和新疆西部地区与中国其他区域呈反向变化特征,是中国年极端降水事件的主要空间异常模态;中国年极端降水事件的时间变化存在明显的区域性差异,东北、西北东部、华北表现为减少趋势,其中东北和华北发生了突变,而西北西部、长江中下游、华南及青藏高原表现为增加趋势,其中西北西部、长江中下游发生了突变;中国各分区年极端降水事件的周期振荡不完全一致;中国年极端降水事件与年降水量之间存在较好的相关性,从季节来看,夏季极端降水事件与年降水量的相关性最好。

      • 朱佳, 王振会, 金天力, 郝晓静

        2010,15(3):295-302, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.03.09

        摘要:基于小波分解(WT)和最小二乘支持向量机(LSSVM)理论,建立了将二者相结合的大气臭氧含量时间序列预测模型。采用香河等4个观测站的月平均臭氧总量观测样本,经小波分解为不同频段的子序列,将这些子序列分别进行LSSVM预测,最后经小波重构得到月平均臭氧总量时间序列预测结果。实验表明该方法能有效预测大气臭氧含量,与支持向量机(SVM)以及人工神经网络(ANN)的预测结果相比,该方法具有较高的预测精度。

      • 尹嫦姣, 江志红, 吴息, 鞠晓慧

        2010,15(3):229-236, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.03.02

        摘要:将差值稳定性原理引入气象资料质量控制中,形成了一种新的资料空间一致性检验方法——空间差值检验法,并利用2007年代表我国7个行政区的7个基本观测站的逐日平均气压、最高气压、最低气压、平均气温、最高气温、最低气温、平均水汽压、平均地表温度、最高地表温度和最低地表温度共10个要素的观测资料,检验该方法在气象资料质量检验中的适用性。结果表明空间差值检验方法能有效的检验出可疑数据,并且可以给出具有明确统计意义的误判率。通过对添加的随机人为误差的检验,可以证明该方法相对于目前广泛使用的空间回归法具有更好的检验效果,但是与一般空间检验方法相同,该方法的检验效果与观测站间待检要素的相关程度有关。

      • 李崇银, 朱锦红, 孙照渤

        2002,7(2):209-219, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2002.02.08

        摘要:概括的介绍了中国科学家近几年在年代际气候变化方面的研究进展,包括中国气候的年代际变化特征,北大西洋涛动(NAO)和北太平洋涛动(NPO)与中国年代际气候变化的关系,北太平洋海面温度(SST)年代际模及其影响,大气环流系统的年代际变化以及气候突变问题.

      • 唐晓, 王自发, 朱江, 吴其重, GBAGUIDI Alex

        2010,15(5):541-550, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.05.02

        摘要:利用蒙特卡罗不确定性分析方法,分析了嵌套网格空气质量模式系统(NAQPMS/IAP)中154个模式输入变量不确定性对臭氧模拟的影响,量化了模式在北京奥运会期间臭氧模拟的不确定性,并确定出了主要不确定性因子。结果表明:(1)在奥运会期间(2008年8月8日~2008年8月24日),北京城区臭氧模拟的平均不确定性为19 ppb,不确定性存在明显的日变化特征,白天不确定性大,夜间不确定性小。(2)在白天,北京城区近地层臭氧模拟最重要的不确定性来源是局地前体物排放,其次是NO2光解系数、风向、北京周边前体物排放和垂直扩散系数。另外,地面约150 m以上,对臭氧模拟影响最大的不确定性因子是风向和北京周边前体物排放;夜间,北京城区近地层臭氧模拟的最大不确定性来源是局地NOx排放和垂直扩散系数。