Abstract:利用我国气象观测站1951～2000年降水、气温资料以及黄河上游有关水文测站1960～2003年的径流资料,分析了黄河上游和源区气候的年代际变化及其对径流变化的影响,并分析了黄河上游径流变化对华北水资源的影响.分析结果表明:黄河上游和源区降水从20世纪90年代有所减少,气温明显上升,导致了黄河源区和上游径流量锐减.黄河上游径流的减少是90年代黄河下游流量锐减、黄河断流天数增多的重要原因,并表明了黄河上游来水量的多少是影响华北地区水资源的重要原因.

Abstract:利用我国160个台站从1951～2000年的月降水观测资料和NCEP/NCAR的全球海表温度(SST)资料,分析了我国夏季(6、7、8月)降水的时空变化特征及其与海温的相关,并应用奇异值分解(SVD)方法研究了我国夏季降水分布异常与海温变化的耦合关系.结果表明,我国夏季降水异常的雨型分布主要有3种,这些雨型的时间变化除了有明显的年际变化外,还存在显著的年代际变化.尤其是华北地区的降水从1965年左右开始减少,特别是大约1976年后有显著的减少.SVD分析揭示的我国夏季降水和全球海温异常的耦合关系表明,这种耦合关系最主要的时空变化特征表现在年代际变化的时间尺度上.我国华北和东北南部的夏季降水从1976年前后明显减少,与之显著关联的海温异常的关键区包括太平洋、印度洋以及热带和南大西洋.特别是热带中、东太平洋,印度洋,以及热带和南大西洋海水,从1976年前后也明显增暖.本研究揭示的华北持续干旱与印度洋和大西洋海温的年代际变化的耦合关系,在以往的研究中还未见到,因而有必要在今后的研究中加以重视.我国夏季降水和海温的耦合关系,还表现在长江中下游地区的降水异常与太平洋和大西洋海温异常的显著相关上.当南海和黑潮区域以及相邻的热带西太平洋海区海温为正异常时,热带和北大西洋海温也为正异常;而热带中、东太平洋海温为负异常时,长江中下游地区往往偏涝;反之,该地区则偏旱.

Abstract:利用ERA-40再分析资料集的风、温度、水汽等再分析资料,分析了华北地区干旱以及北非萨赫勒地区干旱化的气候特征及它们之间的关联,指出在亚非季风区上空存在一个年代际的季风环流异常遥相关波列,正是由于此波列的作用,使得我国华北地区从1965年以后所发生的干旱与北非萨赫勒地区干旱化存在着明显的相关联.并且分析了这两地区的干旱与之相关联的全球气候变化背景,指出由于1965年之后北、南半球气温变化差异的减少导致了亚非季风系统发生了年代际减弱和南撤,从而使得华北和北非萨赫勒地区发生了持续干旱现象.

Abstract:利用华北地区1951～2000年80个观测台站的降水、气温的逐日观测资料分析京津唐地区、华北西部、华北中南部和胶东半岛地区降水、蒸发和降水蒸发差在1951～1965年、1966～1976年和1977～2000年3个时期年代际变化特征.京津唐地区和华北西部地区夏季降水和降水蒸发差从1977年开始减少得比较明显;而胶东地区和华北中南部地区从1965年开始减少,1977年之后减少的更加严重,但4个区域5、6月的降水和降水蒸发差却出现明显的增加.分析还指出,胶东地区和京津唐地区可利用水资源量减少最多.另外还利用欧洲中心(ECMWF)1958～2000年的700 hPa风场资料分析了华北地区夏季降水异常的可能成因,分析结果表明:东亚夏季风在1977年之后明显减弱,造成我国华北地区夏季降水偏少.

Abstract:由于近几十年来华北干旱频繁发生,给农牧业生产造成很大影响,因此,如何寻找影响华北夏季(6～8月)降水的预报因子就显得至关重要.本研究的目的就是提出气候场的主分量回归预测模型,对1951～2001年华北夏季降水的变化特征进行拟合并预报.研究发现,所选取的70个预报因子分别为高度场、海温场和海平面气压场不同区的前2个主分量,所建立的回归预报方程反映出在夏季来临的前2个月,海平面气压场的变化对华北夏季降水具有一定的影响,特别是海平面气压场的变化在一定程度上反映出ENSO的信号.研究结果也指明ENSO对华北夏季降水的影响具有阶段性,在20世纪70～80年代之间的反相关性较强.

Abstract:分析了黄河源区1960～2000年气候变化特点,对蒸发进行了估算,并分析了植被和冻土的变化,对径流在20世纪90年代后明显减少的原因进行了探讨.结果表明,黄河源区气温在20世纪80年代中期后明显增加,降水在90年代偏少,气候向暖干方向发展,但蒸发变化不大,径流减少的直接原因是降水的减少;在90年代后降水强度的减弱也可能是径流减少的重要原因;归一化植被指数(NDⅥ)数据显示植被在90年代后期呈现退化的趋势,冻土在80年代以后表现出的明显的退化趋势,植被冻土的退化可以使得冻结层上水位下移,土壤水向土壤下层的渗漏增加,也会造成径流的减少.

Abstract:利用中国东部的探空站资料以及ERA40和NCAR/NCEP再分析资料,详细地比较了我国北方地区(主要指内蒙古以及华北地区)的高低层位势高度以及温度的特征.结果表明,在20世纪70年代以前,NCEP/NCAR再分析资料对我国北方地区对流层低层无论是位势高度或温度都描述不好,存在着很明显的虚假年代际变化趋势.与实际探空资料相比,相对于NCEP/NCAR再分析资料,ERA-40再分析资料对东亚地区对流层低层位势高度或温度的描述明显好于NCEP/NCAR再分析资料,因此,研究东亚气候的年代际变化应用ERA-40再分析资料要好一些.高层的结果要比低层好.在70年代以后,NCEP/NCAR再分析资料对于内蒙古和华北对流层上层的位势高度和温度的描述要好于ERA-40再分析资料,更接近于实际探空值,这说明这两份再分析资料各有优缺点.

Abstract:利用美国NCEP再分析月平均资料及我国华北地区25个气象站1951～2003年53年的月降水资料,研究了华北春季和夏季降水的年代际和年际变化特征及与大气环流的联系.结果表明,华北春季和夏季的年代际和年际变化特征有一定的差别,春季降水存在3种典型降水类型,即"全部一致型"、"东西型"和"东北西南型".第一特征向量为主导,其时间变化系数与春季降水量特征基本一致,说明华北春季降水主要受西北气流影响,具有降水偏多(少)一致性特征.降水偏多、偏少年异常场差值显示春季华北主要受东亚上空的异常反气旋环流影响,其底部偏东气流在南海、台湾海峡一带转向向北一直吹到华北.华北夏季降水存在3种典型降水类型,即"全部一致型"、"南北型"和"东西型".降水偏多、偏少年异常场差值显示夏季华北受副高西侧西南气流的影响从印度孟加拉湾携带大量水汽从西南方向吹向华北,带来较多的降雨.

Abstract:利用我国160个台站50年(1951～2000年)的月平均温度资料和NCEP/NCAR再分析资料,对我国从1951/1952～1999/2000共49个冬季(11月至次年3月平均)的气温进行经验正交函数(EOF)分解.第1模态表现为全国一致的增温或者降温,20世纪70年代中期以后,我国冬季气温增暖明显,发生了显著的年代际变化;第2模态则表现为南北温度的反相关系,20世纪80和90年代,我国北部地区,特别是东北和西北的温度增加,而我国南部则温度降低.采用频谱分析方法提取我国冬季气温的年代际变化信号更清楚地反映出这些变化.而且这两种模态从20世纪80年代开始的正位相叠加使得我国冬季持续偏暖,在降水场没有显著变化的情况下,加剧了华北地区的干旱程度.对气温的年代际变化与大气环流的回归分析表明,我国冬季气温年代际变化的第1模态与半球尺度上的北极涛动(AO)的变化有密切的关系,它在高度场上表现为一个准正压的南北环状模态;而第2模态则与中高纬大气环流中的一波结构联系密切,它在高度场上表现为一个准正压的太平洋和大西洋上反相的振荡模态.这就表明,我国冬季气温的年代际变化与大气环流中的基本气流及其扰动有密切的关联.作者还讨论了大气环流影响我国冬季气温年代际变化的可能机理,并指出进一步需要研究的问题.

Abstract:利用1948～2003年NCEP再分析凝结加热率资料,研究了北太平洋地区整层凝结加热的季节演变,着重研究了阿留申低压地区(30～50°N,160～210°E)凝结加热的长期变化,探讨了它对北太平洋年代际变率可能的反馈.研究表明:冬季阿留申低压地区上空存在较强的凝结加热,它与阿留申低压的强度存在显著的正相关关系;该处凝结加热的垂直分布不均匀可引起大气环流热力适应,从而可能有利于阿留申低压的加强;该处凝结加热在20世纪70年代末发生了一次明显的阶段性转折,70年代末以后增强,它可能对阿留申低压的强度形成反馈,从而有利于阿留申低压在70年代末以后加强.作者进一步讨论了该处凝结加热发生这种阶段性转折的原因和传播机制.

Abstract:将气候变化研究和农业经济研究相结合,构建了一个经济-气候新模型,用来评价全球气候变化对粮食产量影响的问题.提出在经济模型C-D生产函数中添加气候变化因子,建立一个新的评价模型,作为连接气候变化因素和经济变化因素的桥梁,并对该模型的性能及合理性进行了初步的模拟和验证.

Abstract:水资源的优化配置是现代水资源规划和管理的重要内容,它主要解决水资源分布与生产力不相适应的问题.作者应用水资源优化配置模型,计算了在南水北调背景下,华北水资源的优化调配方案.在此方案实施的条件下,华北地区中长期的缺水问题将基本上得到解决,且经济仍能保证安全高速发展.

Abstract:首先用二次函数建立了企业用水量与其用水效益的关系,然后根据这种关系,利用拉格朗日乘数法来确定该地区最优化水资源分配方案,并得到了该地区总的用水量与用水效益的关系,最终建立了区域调水中各地区间的调水总量的分配模型.此时原问题转化为一个典型的二次规划问题,结合各个地区的用水效益情况,可实现对各地区、各行业分水.利用假设的理想数据对模型进行检验,取得了较好的结果.对南水北调的实际情况,根据北方6个缺水地区基本的水资源及工农业用水情况进行了实际数据模拟,提出了南水北调的简单分配方案.该模型不仅可以用于区域间调水的优化控制,而且还可应用到其他水资源分配与管理.

Abstract:从35个台站土壤湿度实测资料出发,探讨了近20年华北地区土壤水储量变化趋势及时空特征.结果表明:全区年平均0～50 cm土壤水储量总体呈减少趋势,但区域差异明显.土壤变干最显著的两个中心区域分别为京津塘地区和山西西部,次显著中心为内蒙古东部.在0～50 cm深度范围内,从地表面开始,随深度增加,土壤水储量的减少幅度逐渐增加,且季节特征明显,即春秋季减少幅度大于夏冬季.各分区土壤水储量的变化趋势呈现出显著的年代际特征,就0～50 cm土壤水储量而言,各分区存在一个共同特点:1995～2002年均呈明显的波动下降变化趋势.土壤变干的趋势,对华北地区农业和生态具有一定的不利影响,因此结合区域实际提出相应的水分管理与调配措施.

Abstract:华北地区年际归一化植被指数(NDⅥ)的变化与降水的年际变化有相当强的正相关,降水量增加会显著的改善植被覆盖.华北的NDⅥ变化显示了很强的季节变化特征,6月是华北农作物种植和生长的关键时期,但该月的需水量并不大,农作物生长旺季在7～8月.北京、邢台和潍坊的7月份农作物增长最快,月平均相对NDⅥ增长速度为0.4,8月的为0.2,因此,在7～8月农作物生长需水量最大,相当降水量接近180 mm,因此,在调配农业用水时应充分考虑这些因子.

Abstract:利用区域环境集成系统模式RIEMS选择Kuo-anthes(KA)和Grell(GCC)积云对流参数化方案,进行1991年5～8月敏感性试验,重点考察了区域环境集成系统模式中两种积云对流参数化方案对1991年江淮流域持续性暴雨的模拟能力.结果表明:1)对于200 hPa西风急流的位置和强度来说,采用GCC积云对流参数化方案较采用KA对流参数化方案,RIEMS模式模拟的结果更加接近观测;2)不管模式采用哪种参数化方案,RIEMS模式都能模拟出850 hPa上的水汽输送和流场,但模式模拟的水汽输送都比观测强;3)不管是采用GCC方案还是KA方案RIEMS模式基本上能够模拟出平均气温的空间分布,但对于长江以南地区,模式模拟的温度较观测偏低,对长江以北地区模式模拟的温度偏高.而采用GCC方案模式模拟的温度更加接近观测,并且对大部分地区温度偏差在-1.65～1.5℃;4)对于降水来说,采用GCC方案模式能够较好地模拟降水的空间分布特征以及雨带季节性移动,但模拟的雨带较观测的偏北,大约为1～2纬度.尽管GCC积云对流参数化方案在RIEMS模式中模拟中国地区降水更加接近观测,但由于积云对流参数化在不同水平分辨率下影响模式模拟的效果,因此对利用RIEMS模式进行数值模拟应考虑不同水平分辨下积云对流参数化方案的适用范围.

Abstract:通过数值计算研究Lorenz非线性动力系统,探讨了非线性动力系统中初值问题的解对时间步长和计算精度的依赖关系,从新的角度研究动力系统的预报时效问题,讨论了评价舍入误差对预报时效影响程度的方法.实验结果表明:动力系统的预报时效不仅与初值误差有关,而且在一定条件下敏感地依赖于计算采用的时间步长和计算精度.

Abstract:年降雨量和年蒸发量在某种程度上反映了区域内水资源的丰富程度.随着社会和经济的发展,我国东北西部半干旱区的水资源供需矛盾日益突出.作者应用BIOME-BGC模型模拟了国际协调强化观测计划(CEOP)亚洲季风比较研究(CAMP)的一个地面观测基准站半干旱地区吉林通榆2002年10月～2003年9月草地和农田生态系统的潜热通量,并将模拟结果与通榆"干旱化和有序人类活动"长期观测站涡度相关法测定的观测值进行了比较,结果表明两者基本一致.此外,CEOP的观测数据对模型的验证和改进具有重要意义,半干旱区水资源的合理利用须引起当地政府和群众的重视.

Abstract:集成生物圈模型(IBIS)是目前最复杂的基于动态植被模型的陆面生物物理模型之一.通过应用该模型对国际协调强化观测计划(CEOP)半干旱区基准站之一的吉林通榆观测站(44°25'N,122°52'E)草地和农田生态系统2003年全年的CO2和水、热通量变化进行模拟,并将结果与涡度相关法测定的观测值进行了对比分析,以检验IBIS模型在半干旱区的模拟能力.对比结果表明:除CO2通量模拟结果不够理想外,IBIS模型较好地模拟了通榆观测站的感热通量和潜热通量.模拟与观测比较的相关系数均通过了0.05以上显著性水平的信度检验.总体上看,模型对农田生态系统模拟的偏差小于对退化草地的模拟.

Abstract:景观或区域的水平衡状况是全球变化的重要指标.本研究建立了一个空间显式景观过程模型,模拟了长白山自然保护区的水循环过程,并对水分收入、支出和平衡的总体状况、季节动态和空间分布格局进行了分析.整个保护区单位面积上水分盈余0.225±0.255 m·a-1,总计盈余4.379×108m3·a-1,但空间变异相当大.阔叶红松林的水分有略微亏缺,其他类型植被生态系统每年均有不同程度的水分盈余.从总面积上看,云冷杉林每年的水分盈余最多(可达1.696×108m3·a-1),占整个保护区的40.56%.整个保护区6月水分亏缺最严重,7～8月水分盈余最多,3～4月盈余较多.阔叶红松林除3月外,其他各月的水分亏缺均最多或次多,其中7～8月的水分盈余最少.降水量对水分收入、水分支出和水平衡季节动态的影响均最大.总的来说,年水分盈余的空间分布随海拔升高呈明显增加的趋势.气象因子均对水平衡的空间分布有极显著影响,气温和总辐射较高的地带,水分盈余较少,甚至出现水分亏缺;而降水量、相对湿度和风速较高的地带,水分盈余也较多.水分收入与叶面积指数(LAI)呈极显著负相关关系;而水分支出与LAI呈极显著正相关关系,主要受蒸腾量的影响.