摘要:采用单精度和双精度编译的大气环流模式对东亚以及西北太平洋气候进行集合模拟,分析舍入误差对大气环流模式在东亚和西北太平洋区域夏季气候模拟的影响,结果表明采用双精度编译的模式在850 hPa环流场比单精度模式模拟效果要好。为了进一步分析双精度模式模拟效果优于单精度模式的原因,集中研究了850 hPa纬向风场的模拟情况。结果表明,双精度模式对东亚以及西太平洋850 hPa纬向风场第1模态有着更好的模拟,而且第2模态的时间序列与再分析资料850hPa纬向风场的第2模态时间序列有着更好的相关。这些结果表明,由于舍入误差的影响使得该区域大气内部噪音更强烈,从而使得海温强迫导致的气候变率变弱,进而使得双精度编译的模式对东亚和西北太平洋区域气候的模拟要优于单精度模式。

摘要:根据El Nino事件中正的海表面温度异常(sea surface temperature anomaly,简称SSTA)首先出现的区域及其传播特征,将El Nino事件分成3种类型,即东部型、西部型和驻波型。为了研究不同类型El Nino事件物理机制的差异,首先利用高分辨率全球海洋环流模式OPA9,对这3种不同类型的El Nino事件进行模拟。在逐月海表面风应力和热通量的驱动下,模式模拟出了1950-2005年间全球海温演变。模拟结果表明,模式可以很好地模拟出海洋的气候态,并且对El Nino事件期间的正SSTA首先出现的区域以及对正SSTA的传播特征都做出了很好的模拟,成功地模拟了不同El Nino事件的发展类型。

摘要:介绍了多精度计算和区间分析的概念、方法及应用,使用多精度计算研究Lorenz非线性动力系统计算结果对计算精度、步长的敏感依赖关系和不确定现象,研究Lorenz系统中长时间数值解的计算方法和基于多精度计算的最优步长、最大有效计算时间搜索方法,讨论了区间分析方法在计算机辅助证明Lorenz混沌吸引子存在性问题中的应用。

摘要:采用1979-2006年美国联合台风预警中心的热带气旋(tropical cyclone,TC)资料,对登陆我国的西北太平洋(Northwest Pacific,NWP)TC强度、路径、登陆地点的气候特征、年际变化及其演变趋势进行了统计分析。结果表明:登陆我国的TC以发源于西北太平洋的西侧以及南海中、北部为主,并且在NWP西南区生成的登陆我国的TC基本以西北移动路径为主,而在NWP西北侧和南海生成的登陆我国的TC多为打转或移动路径转向;登陆我国的TC不仅在强度上具有明显增强的变化规律,而且在登陆位置上存在向东北方向偏移的演变趋势,使得登陆厦门以北区域的TC数量具有增加的趋势,而登陆厦门以南的TC数量存在减少的趋势;登陆我国的NWP TC移动路径存在年代际的演变特征。

摘要:基于2005年和2006年AMSR-E(advanced microwave scanning radiometer-earth observingsystem)的亮温,计算了8个亮温比值作为候选干旱指数。假设反演出的AMSR-E Land3土壤湿度数据能反映地表干旱程度,候选干旱指数与土壤湿度的相关性分析即能显示哪一候选干旱指数较好。选择河北省3个站点,分析了相关性较好的干旱指数的年际变化,并利用该干旱指数研究了河北省2006年3月份的干旱分布,通过比较河北省136个观测站的同期降水距平百分率,表明该干旱指数具有一定的实用性。

摘要:利用AREM(advanced regional E-grid η-coordinates model)模式,针对2005年6月21日发生在华南的一次特大致洪暴雨过程,研究了模式初始场和边界场的不确定性对AREM模拟大暴雨过程的影响。研究表明:模式初始场和边界场对模式模拟降水的不同时段影响存在明显差异,初始扰动误差越大模式误差也越大;误差增长先在中小尺度内伴随着湿对流不稳定,且增长极其迅速,接着向大尺度传播,由于对流有效位能的逐渐释放,大气不稳定度降低,误差在大尺度上增长缓慢;在初始场和边界场相同精度的情况下,增加边界场的中尺度信息,尤其是400 km以下尺度的信息,比增加初始场的中尺度信息更能有效抑制误差的增长。

摘要:利用AREM、MM5和WRF3个中尺度数值模式,通过积云参数化和边界层方案组合构成15个集合成员,对中国2003年7月汛期降水分别采用平均法、相关法、Rank法开展多模式短期集合降水概率预报试验。结果表明:用上述3种方法制作的多模式短期集合概率预报都能对降水落区及中心做出较准确的预报,但平均法和相关法易使降水落区虚假放大,Rank法则能较好地刻画降水落区边界及强度,其概率预报效果优于平均法和相关法结果。采用BS(Brier score)、RPS(ranked probability score)评分和ROC(relative operating characteristic)曲线对3种方法的降水概率预报效果评价时发现,对某一临界值等级的概率预报,3种方法结果差异较小;但对某一天降水概率预报结果的综合评价表明,Rank法显著优于前两种方法;降水强度大、范围广的降水的RPS评分和各级的BS评分较高,表明多模式降水概率预报也具艰巨性。

摘要:利用WRFV2.2模式,对1977年5月20日发生在美国Oklahoma的典型超级单体风暴进行集合预报试验。采用蒙特卡洛法对不同区域初值扰动,对比分析成员个数的变化对预报技巧的影响,检验集合技术应用于风暴尺度系统的可行性及应用价值。结果显示,基于WRFV2.2模式的风暴尺度集合预报(storm-scale ensemble forecasting,SSEF)能够从热力场和动力场上改善单一确定性预报,并成功预报极端降水,表明SSEF具有较高的应用和研究价值;总体上预报技巧随成员数增加而增加,当集合成员数达到5~13时,预报技巧呈饱和特征,不同变量、不同扰动区域时的饱和成员数略有差异。

摘要:应用RossThick-LiTransit核驱动BRDF(bidirectional reflectance distribution function)模型,选择2004年Terra MODIS(moderate resolution imaging spectraradiometer)500 m分辨率数据,对青藏高原地区的地表反照率进行了反演研究,并以平均气溶胶光学厚度值0.11计算了正午时(北京时间12:00)实际的地表反照率,反演结果与当地的地表覆盖类型和地形具有较好的一致性。此外,藏北高原4个辐射观测站点观测资料与反演结果的比较表明,500 m分辨率反演结果不仅可以满足气候和陆面过程模式的精度要求,而且精度高于美国1 km分辨率反照率反演结果。

摘要:利用NCAR的CCSM 2(community climate system model)气候系统模式分析研究插值方案对系统积分稳定性的影响。理想试验结果表明守恒插值的稳定性要好于双线性插值。但在数值试验中,由于海-气之间复杂的相互作用,使得采用两种不同插值方案计算得到的海-气界面通量的差异远小于理想试验。长期数值积分试验表明,采用守恒插值方案仅在模式系统积分的初期阶段有利于保持物理量守恒,对于模式系统的长期积分稳定性的影响,两种方案基本相同。

摘要:NCEP/NCAR再分析资料集中1948-2005年北半球夏季海平面气压(sea level pressure,SLP)场具有明显的年代际变化特征,主要在东亚和北非大陆地区以及极地地区。20世纪60年代中后期和70年代中后期夏季SLP场有两次跃变过程。对于北半球夏季SLP的这次年代际变化过程而言,20世纪60年代末首先于北欧地区出现距平变化,然后逐渐向东南方向移动,70年代早期贝加尔湖地区开始出现正距平信号,之后这种正距平信号开始往南移,70年代中期东亚大陆出现正距平中心。另外,20世纪60年代中期西北大西洋SLP距平也开始了转变,之后分别向南、北移动,于70年代早期加强了北欧的正距平强度,同时非洲北部也开始了SLP距平的转变。

摘要:利用ECMWF提供的60层气象场资料诊断分析了2002/2003和2003/2004年两个冬季的爆发性增温(stratospheric sudden warming,SSW)过程,比较了两次SSW期间高纬温度和纬向风的差异,计算了SSW期间的EP通量和剩余环流。结果表明:2003/2004年增温持续时间长、强度大,而2002/2003年则发生了波动;增温都是从平流层上层开始向下传播,但是2003/2004年高层极涡崩溃后迅速恢复,低层极涡恢复得慢,2002/2003年极涡在高层和低层都是缓慢恢复;SSW期间行星波活动较多,2003/2004年极地EP通量的辐合引起东风长时间持续从而阻止了行星波再次上传,而2002/2003年行星波则发生多次上传;2002/2003年SSW发生时高纬地区为下沉气流,没有形成环流圈,增温后形成逆时针的环流圈比2003/2004年偏低。

摘要:利用中国区域550个站点逐日地面气温及降水资料,评估了参与政府间气候变化专门委员会第四次报告(the fourth assessment report of the intergovernmental panel on climate change,IPCCAR4)的13个新一代全球气候系统模式及多模式集合对中国近40 a(1961-2000年)地面气温和降水的模拟能力,结果表明:最新全球模式对中国地区地面气温年变化及空间分布的模拟结果均较好,但在整个模拟区域地面气温模拟值系统性偏低,东部地区模拟效果好于中西部;对于降水,大部分模式能模拟出中国降水的年变化及空间分布特征,但模拟的区域性差别较大,多数模式对中国东部季风区夏季雨带北抬的过程有一定的模拟能力,但模拟雨带位置偏北。新一代全球模式能模拟出温度的线性变化趋势,但对温度及降水的年际变率模拟能力较低。比较多种评估指标得出,模式集合对温度的模拟效果最好,模式UKMO-HadCM3对降水的模拟效果最好。

摘要:利用Vaisala系留气球低空探测系统、自动气象站和雾滴谱光谱探测仪(FM100)等,对2006年12月24-27日南京市区及其周边地区出现的罕见浓雾过程进行了综合探测。结果表明,此次雾过程属于典型的平流雾,雾的发展及消亡过程主要受冷暖平流的影响。此次雾过程可分为生成、发展、维持和消亡阶段,期间的平均数密度为123.58~661.24个·cm^-3,平均直径为3.12~7.33μm,平均含水量为0.016~0.137 g·m^-3,最大直径为20.28~50.00μm。在生成发展阶段,雾滴谱逐渐上抬、拓宽,谱型由单峰逐步向双峰、三峰转化。单峰峰值直径为2μm,双峰2μm、16μm;三峰期间分别为2μm、16μm和23μm。在维持阶段,滴谱存在周期性振荡。雾滴谱的演变具有明显的日变化特征。

摘要:用WRF模式对0608号台风"桑美"进行了数值模拟研究,较为成功地模拟出了台风路径和降水,但模拟的台风中心气压远高于实况。为研究"桑美"登陆期间地形的抬升作用对其降水及结构的影响,通过改变特定区域内的地形高度设计了一组敏感性试验。结果表明,台风登陆过程中地形抬升作用对台风降雨量有显著的增幅作用;台风中心位势涡度、气流垂直上升速度、水平水汽通量散度明显增大;地形抬升机制在台风登陆时刻达到最强。

摘要:利用WRF V2.2模式对2006年6月30日00时-7月1日12时(世界时)江苏宝应地区的大暴雨过程进行数值模拟,并利用从模拟结果提取出的环境风场和中尺度扰动风场对此次大暴雨过程的时空结构,尤其是风场的垂直切变和非线性亚临界对称稳定性进行分析,结果表明:整层大气平均风垂直切变矢量转为西南偏西风后其南风分量随时间增大到最大值,对暴雨的发生有提前5~4 h的指示意义,相应时刻绝对水平螺旋度亦达到极值;暴雨发生前3 h首次出现强烈的整层垂直上升气流,预示大暴雨发生;在暴雨发生前9 h,高层200 hPa涡度、散度两波呈π/2位相差,对应强烈地转不平衡重力波,随时间向下传播,至暴雨发生前3 h下传到800 hPa;中尺度扰动风场的加强与降水的加强关系密切,在暴雨发生前3 h,出现中尺度非线性亚临界对称不稳定,激发暴雨发生,并对大暴雨的发生有重要的指示意义。

摘要:利用1948-2006年NECP/NCAR的风场、高度场、海平面气压场以及地表温度再分析资料,采用相关分析、合成分析及回归分析等方法,探讨了东半球夏季低空越赤道气流的年际变化特征以及越赤道气流强度与环流系统和前期海陆热力差异的关系。结果表明,越赤道气流强度的年际变化和同期南北半球低纬环流系统,特别是亚澳大陆气压差关系密切。此外,索马里急流和孟加拉湾越赤道气流受海陆热力差异的影响,而东亚越赤道气流则主要受海温影响。

摘要:利用FY-2卫星资料、多普勒雷达资料、地面观测站常规资料及1°×1° NCEP/NCAR再分析资料,运用红外云图云顶亮温T_BB、等熵位涡I_PV、水汽通量、位温θ、相对湿度及风场等物理参量对北方晚冬一次强雨雪过程的水汽来源和干冷空气活动及其作用进行了分析。结果表明:江淮气旋为强雨雪的产生提供充沛的水汽,而干冷空气则在不同高度、不同路径活动,扮演着多种角色。对流层低层干冷空气作为"冷垫"锲入暖湿气流中,促进锋生和暖湿空气的抬升、凝结;对流层上层具有高位涡的干冷空气沿320 K等熵面(等位温面)自高纬冲下,给江淮气旋的加强、维持提供了动力和热力条件,同时等熵正位涡高值区(I_PV ≥ 10^-6m²·s^-1·K·kg^-1)和相对湿度小于等于45%的干区与红外云图暗区(T_BB ≥ -32℃)对应得非常吻合,这说明利用卫星资料来追踪高位涡轨迹的可行性。云头部次冷输送带干冷空气在2~3 km高度卷入、叠加在暖湿层上,有利于不稳定层结的形成和不稳定能量的释放,是造成渤海西岸局部大到暴雪天气的重要因素。

摘要:根据2005年、2006年采暖期RegCM3模式输出产品和郑州市环境监测中心逐日监测资料,利用逐步回归方法建立了PM₁₀、SO₂、NO₂等污染物质量浓度预报方程。该方法在2007年采暖期的试报中效果不理想,预报准确率明显低于历史拟合率。为了提高预报准确率,针对目前采用的统计方法中存在的不足,即在选择预报因子时没有考虑预报因子之间的相关性,挑选的预报因子由于非正交,使回归计算的结果不稳定。将自然正交分解和多元回归分析结合起来,以采暖期各污染物的日均质量浓度为预报对象,建立预报模型。结果表明,采用新方法制作的空气质量预报准确率有一定程度提高。

摘要:使用NCEP/NCAR 1°×1°逐日再分析资料、风云2号气象卫星亮温(TBB)资料,分析2007年淮河流域梅雨期降水的多尺度特征。结果表明,2007年梅雨期暴雨集中在淮河流域,其中从6月30日-7月8日,沿淮淮北连续9 d暴雨、大暴雨,降水集中程度和降水强度均超过2003年,导致淮河流域发生仅次于1954年大洪水。雨季期间乌拉尔山附近的阻塞高压频繁出现;西太平洋副热带高压偏强,且位置稳定;强盛的季风涌将充沛的水汽输送到淮河流域一带与中高纬度干冷空气频繁交汇。西太平洋副热带高压稳定偏强、强盛的季风涌、中高纬度冷空气和青藏高原对流扰动东传的有利配置导致2007年淮河流域集中强降水。

摘要:总结了目前全国判别霾的方法和标准,描述了霾的本质,利用水汽凝结理论分析了相对湿度、能见度、霾和轻雾(或雾)之间的相互关系,提出了采用湿度-能见度指数区分霾与轻雾(或雾)的方法,并通过光的削弱理论和能见度的定义,归纳出湿度-能见度指数的数学模型。在严格执行《地面气象观测规范》的基础上,结合观测记录的实际情况,同时考虑全国大部分地区历史资料的延续性,建立了判别霾的数学公式。

摘要:通过气象站记录、灾害大典、气候影响评价等多种途径,收集了核电站周边地区的300 km×300 km区域1956-2000年间的龙卷风资料,并根据《核安全导则汇编(上册)》规定的方法详细计算了龙卷风各个参数间的关系,最后给出核电站的龙卷风设计基准参数,即最大风速为70 m/s(对应概率为1×10^-8),平移速度13.5 m/s,旋转半径206 m,最大气压降9.9 hPa,设计基准等级为F3级,这些结论已在设计部门得到应用。