摘要:

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摘要:根据加拿大主要农田作物生长发育对天气与气候条件的要求、农业气象学与气候学原理以及全球气候变化对农作物生产的影响和发展趋势,选择6个关键性气象因素(极端气温、强降水、强风、冷冻、土壤极端水分和作物生产有效热能条件),开发和评价12个农业气象临界指标(寒潮及热浪天数、日及旬最大降水量、日最大风速、强风天数、无霜期及冰冻期天数、标准降水系数、季节性水分亏缺、作物生长有效积温和累积热能单位)。这些指标可供在该国各农产区科学规划和合理发展各类农田作物生产,包括喜暖性和喜凉性一年生草本作物,越冬性二年生及多年生草本及木本作物。该研究还依据该国这三类主要农田作物对临界温度和水分的需求,以及加拿大农田作物生长期和越冬期的天气和气候特征,建立了在任意农业生产年份中各类农田作物生长起始和终止日期的模式。本研究结果能用于指导该国将来在不同农产区适地适时种植适宜的农田作物和高效地经营与管理农场,同时可为农业生产咨询、政策制定和合理决策提供科学依据,也可供其他国家或地区开展类似的科学研究参考。

摘要:利用1961—2010年江南地区200个气象站的逐日降水资料,对江南地区初夏降水量的时空分布及其演变特征进行分析。结果表明,在江南南部存在显著的初夏降水集中区,位于27.5～29.5°N的纬向带状区域内;江南南部初夏降水具有季节内相对独立的集中时段,平均发生在6月10—30日。近50 a江南南部初夏降水量和暴雨日数没有出现显著的增加或减少趋势性变化,但初夏最长连续降雨日数有弱的减少趋势。江南南部初夏降水具有显著的2~3 a和5~6 a周期震荡,另外还在1979、1987和2001年出现过3次突变变化。

摘要:利用中国国家气候中心站点降水资料、NOAA全球逐日OLR资料和NCEP/NCAR再分析数据集,分析了江淮地区旱涝年及旱涝并存年夏季降水和对流的低频振荡统计特征。结果表明:江淮地区旱涝年及旱涝并存年夏季降水具有不同的振荡周期,旱年以8～16 d的准双周振荡为主,涝年8～16 d的准双周振荡与16～32 d的周期振荡同时存在。旱涝并存年与旱涝均匀年均存在16～32 d的振荡,同时还有较弱的8～16 d振荡,并且旱涝并存年8～16 d的振荡比旱涝均匀年更加突出,8～16 d的准双周振荡可能是造成夏季降水异常的主要因子;对流的振荡周期与降水有较好的对应关系;典型旱、涝年,对流的传播特征不同,旱年准双周的低频对流以经向南传为主,涝年则主要是16～32 d低频信号在纬向上的向西传播。

摘要:应用2008年天津市14个自动气象站逐小时观测资料、北京站探空资料和天津站6 h一次的地面常规观测资料,分析了2008年天津地区夏季海陆风对城市热岛日变化特征的影响。结果表明:在大气层结稳定条件下,海陆风日与非海陆风日相比,天津市热岛强度的日变化幅度增大,海风能使城市降温,削弱城市热岛强度,推迟夜间热岛的出现时间,而陆风能使夜间热岛显著增强;天津市热岛强度与海风向内陆传播的距离有密切关系,在海陆风日,当天气尺度地转风与离岸风的方向一致时,海风的传播距离较近,而当天气尺度地转风与向岸风方向一致时,海风的传播距离较远,当海风只能到达津南、东丽或宁河站时,天津市热岛强度增幅最大,随着海风传播距离的增加,热岛强度的总体增幅减小。

摘要:利用1961—2010年华东地区88个气象站逐日降水资料,采用趋势分析和突变检测等方法,研究了华东地区年、季、月雨日和降水量的时空变化特征。结果表明,华东地区年雨日和年降水量的长期趋势变化几乎相反,年雨日普遍减少(区域平均气候倾向率为-2.3 d/(10 a)),而年降水量除山东省外却普遍增加,反映年平均的日降水强度增加。季雨日与季降水量的长期变化较一致,秋季最相似;春季、秋季雨日和降水量都是大范围负趋势,但雨日的负趋势比降水量的范围更广、强度更大;夏季、冬季降水量在山东省呈减少趋势,在其他地区呈增加趋势,其中长三角地区夏季及江淮流域冬季的降水增加显著,而雨日在山东和福建是负趋势,其他地区为正趋势。年雨日在山东中东部、福建北部减少最多,这些地区一年四季雨日都是减少趋势,平均每10 a减少3～5 d。山东半岛年雨日在20世纪70年代末期发生突变,此后年雨日明显减少。

摘要:基于普林斯顿大学1948—2006年3 h一次、1°×1°空间分辨率的全球陆面驱动数据,利用NCAR系列陆面模式CLM3.0、CLM3.5、CLM4.0,分别对全球近50 a的陆面状况进行了offline模拟试验。在此基础上,对比分析了不同版本模式对全球土壤温度、土壤湿度、地表感热、潜热和地表径流气候态的模拟结果,揭示了不同版本模式对全球陆面变量模拟的差异及主要特征。结果表明:1)CLM系列模式模拟的土壤温度、湿度在全球范围内存在一定差异。与CLM4.0相比,CLM3.0和CLM3.5模拟的1月、7月的浅层和深层土壤温度在北半球中高纬度存在明显的暖偏差。CLM3.0模拟的土壤湿度在北半球高纬地区均存在不同程度的偏湿,而在热带及中纬度地区则以偏干为主,尤其是对热带地区深层土壤湿度的模拟存在严重偏干的现象;相比之下,CLM3.5模拟的浅层土壤湿度仅在北半球高纬地区存在偏湿的现象;二者对深层土壤湿度的模拟差异较小。2)CLM系列模式模拟的地表能量通量和地表水文变量也存在较明显的差异。模式对潜热通量和感热通量的明显差异主要出现在热带地区,与CLM4.0相比,CLM3.0模拟的潜热(感热)通量总体偏小(大),而CLM3.5模拟的潜热(感热)通量以偏大(小)为主。CLM3.0模拟的地表径流在热带地区明显偏大,CLM3.5在一定程度上改善了上述区域径流偏大的问题,但过分低估了上述地区的地表径流。3)模式模拟结果的差异具有明显的季节变化和区域性特点。总体而言,CLM3.0对不同地区的土壤湿度和冠层蒸散的季节变化模拟都存在较大偏差,其模拟的土壤湿度明显偏低,而对冠层蒸腾作用在冠层蒸散过程中所做的贡献估计不足;CLM3.5和CLM4.0对上述结果有了较明显的改进。对于其他陆面因子的季节变化而言,CLM3.0的模拟能力也存在一定程度的不足,而CLM3.5和CLM4.0的模拟结果则更为合理。

摘要:GCE(Goddard Cumulus Ensemble)模式中体现了云与云之间的相互作用,以及云与周围环境、长波辐射及示踪气体等之间的相互作用。模式可通过云中的水凝物等微物理量描述云体的生命史(发展、成熟、消散),并在此基础上通过引入地面降水诊断方程对降水的发展过程进行分析,因而降水过程实际上是云的发展过程的体现。本文所使用的二维云分辨模式(2DCRM)就是GCE模式的二维版本。利用该模式对2008年6月10—15日的华南暴雨过程进行模拟,分析了主要降水时段地面降水收支及热量收支在不同降水发展阶段的特征。模拟结果表明,在降水初始阶段,主要由局地大气增湿和水汽辐合率减小来抑制降水发展;在成熟阶段,局地水汽变化、水汽辐合、地面蒸发和局地水凝物变化均有正的贡献,降水强度达到最大;在衰退阶段,降水强度减小的主要原因是水汽辐合显著减小。在降水性层状云区,降水主要来自于水汽辐合,水汽的主要消耗项是局地水汽增加;在对流云区,降水主要来自于水汽辐合与局地大气变干,水汽的主要消耗过程是水凝物生成并向降水性层状云区输送。初始阶段和衰退阶段的局地大气温度变化率相对较小,成熟阶段区域平均大气冷却达到最强,区域平均大气温度变化率主要受区域平均的热辐散率与区域平均的潜热释放影响。

摘要:利用气象台站观测地表温度,比较和分析了ERA-Interim、NCEP/NCAR和NCEP/DOE再分析地表温度资料在青藏高原的适用性。结果表明:三种再分析资料都揭示了青藏高原地表温度的基本特征,并较好地描述了高原地表温度的季节变化和年际变化特征;但三种再分析资料都比观测地表温度明显偏低,且对地表温度的长期变化趋势估计不足。比较而言,ERA-Interim再分析地表温度产品在青藏高原的适用性最好,与观测地表温度的相关最显著,且能较好地反映高原地表温度的异常变化强度,可作为研究高原地表温度年际变化的代用资料;而NCEP/NCAR和NCEP/DOE再分析地表温度产品在青藏高原的适用性不佳,其适用时段和适用区域需要进一步考察。

摘要:改进的奇异值分解(advanced singular value decomposition,ASVD)方法,是对经过空间均匀化订正的格、站点网资料的奇异值分解(singular value decomposition,SVD)方法。根据奇异向量与经验正交函数(empirical orthogonal function,EOF)的关系,给出了格、站点网资料SVD方法中均匀化订正的方法,进而得到了改进的奇异值分解(ASVD)方法。将ASVD方法、SVD方法用于中国60 a(1951—2010年)160站冬季气温、降水同期相关系数矩阵C的分析,结果表明:ASVD方法的前4个主要模态的模方拟合率和累积模方拟合率均明显高于SVD方法;ASVD方法前两个奇异向量典型场图上高绝对值区与C模方图上高值区的关系明显较SVD方法合理。由此论证了SVD方法中资料均匀化订正的必要性,验证了实际分析中ASVD方法的效果。

摘要:基于雷达变分同化系统(Variational Doppler Radar Analysis System,VDRAS)中雷达速度退模糊方案的思想,建立了一个雷达径向速度退模糊的方案,用于我国多普勒雷达径向速度资料的质量控制,并对方案的质量控制效果进行了检验。该方案的优点是使用模式分析场得到的参考风在每个格点独立地进行退模糊,避免了径向速度大片区域被错误地退模糊,提高了准确度。方案主要包括三步:水平梯度检验、全局退模糊和局部退模糊。利用国家气象中心全球与区域一体化的同化与数值预报系统(Global and Regional Assimilation and Prediction Enhanced System,GRAPES)快速更新循环(Rapid Update Cycle,RUC)系统提供的3 h间隔的分析场资料对多个时次的雷达资料进行退模糊试验。结果表明,该方案能够有效地对模糊速度进行订正,剔除异常资料点,提高可直接用于变分同化的雷达径向风资料的质量,适合业务应用,为我国多普勒雷达资料的质量控制提供了一种新的有效方案。

摘要:2009、2010年夏季利用Parsivel激光降水粒子谱仪在淮南和南京同时观测到两次梅雨锋暴雨过程,获得了3 617个雨滴谱样本资料。采用阶矩法对Gamma函数进行拟合,分析了梅雨锋暴雨降水微结构特征。结果表明:主雨带和雨带边缘的雨滴谱存在明显差别,处于主雨带中的降水粒子尺度明显大于雨带边缘的粒子尺度;梅雨锋暴雨过程中0.25 mm<D≤1.0 mm的粒子所占比例最大,但对于雨强贡献最大的则是1.0 mm<D≤2.0 mm的粒子;雨滴谱谱型以双峰型为主,几乎不存在无峰型;与其他微结构特征量不同的是,雨滴谱峰值直径D_p随着雨强的增大先增加后减小,而雨滴谱分布参数N₀、μ、λ则随着雨强的增大而一直减小,其中μ-λ间存在较好的二项式函数关系;梅雨锋暴雨的Z-R关系为Z=212R^1.38。

摘要:2009年冬季在南京北郊进行24 h采样,运用离子色谱法研究大气PM₁₀中水溶性阴离子的分布特征。结果表明:PM₁₀中阴离子的平均总质量浓度在白天和夜间分别为658.21、622.84 μg/m³;PM_2.1则分别为337.86、319.97 μg/m³,阴离子主要存在于细粒子中;主要水溶性阴离子均为SO₄^2-,且海盐对南京北郊大气PM₁₀和PM_2.1中的SO₄^2-质量浓度影响很小。SO₄^2-、Cl^-和F^-粒径谱分布相似,均呈双模态;NO₃^-和NO₂^-主要呈现单模态。SO₄^2-与NO₃^-、F^-与NO₃^-、SO₄^2-与Cl^-的相关系数均大于0.8,相关显著,说明其存在一定的同源性。NO₃^-/SO₄^2-的平均值在白天、夜间分别为0.058 2、0.048 4,说明南京北郊大气污染以固定源为主。分析NO₃^-、SO₄^2-前体物的转化率知道,采样期间SOR和NOR的平均值均大于10%,即SO₄^2-部分来源于SO₂的二次转化,而不是单一来源于一次污染物。

摘要:由于电离层中分子性离子与电子的复合要比氧离子与电子的复合快得多,因此H₂在电离层高度释放可有效地引起电子的消耗。本文基于一个包括中性气体扩散方程和离子化学反应方程的二维动力学模型,对H₂在电离层高度释放过程进行了数值模拟研究,并分析了不同释放条件下的电子扰动特性。结果表明:1)500 mol H₂释放后,迅速向周围空间扩散,释放中心处的电子密度30 s内下降了近4%,F₂层临界频率下降了1%左右;2)在不同高度处释放H₂时,最大的电子密度相对变化率并不是在峰值高度附近处释放时出现的;3)释放化学物质的量越多,电子密度的扰动幅度也越大,但两者之间并不存在线性关系;4)相同量的H₂在电离层峰值高度处释放,白天的电子密度扰动幅度要大于夜间的扰动幅度。

摘要:简要回顾了近年来国内外在西北太平洋热带气旋活动的季节、年际和年代际变化方面的研究,涉及到热带低频振荡、厄尔尼诺—南方涛动(El Niño-Southern oscillation,ENSO)、印度洋海盆增暖、准两年振荡(quasi-biennial oscillation,QBO)等对西北太平洋热带气旋活动气候变化的影响,以及ENSO与热带气旋活动年际相关的年代际变化,展望了该领域的研究前景,并提出当前此研究领域中一些亟需研究的科学问题。