干、湿大气环流模式中地表增温的经向分布及其机制

使用耦合了平板海洋的三维大气环流模式, 探究理想条件下极地增温放大现象的产生机制。实验中关闭海冰和云的辐射效应, 固定地表反照率, 并将海洋经向热量输送设置为零。通过控制地表蒸发的有无, 模拟湿大气和干大气两种情形。模拟结果显示, CO₂浓度加倍后, 湿大气环流模式中存在极地增温放大的现象, 而干大气环流模式中不存在这种现象。在干大气环流模式中, 地表增温幅度基本上不随纬度变化, 即均匀增温。湿大气环流模式中, CO₂浓度加倍导致的直接辐射强迫和水汽反馈导致的辐射效应都是热带比极地更强, 唯一能够解释湿大气中极地增温放大原因的是从赤道向极地的大气能量传输增强。在干大气环流模式中, 从赤道向极地的热量输送及其变化比湿大气弱很多, 因此无法支持极地增温放大现象。干大气中的均匀增温是CO₂的直接辐射强迫和普朗克效应相互竞争的结果。研究结果表明, 与水汽相关的经向热量输送是地球极地增温放大的关键因素, 而在基本上没有水汽的火星上, 可能不会出现极地增温放大现象。     

基于ISCCP卫星资料的南中国海云量特征分析

为较准确地了解掌握可以反映南中国海天气和气候特征的云量分布演变特征,利用1999年1月至2009年12月的ISCCP卫星云量资料,通过物理量特征提取、对比分析等方法,研究了南中国海总云量及高、中、低云量的分布演变特征,以及其与其他海域各季节云量季节性变化特征。结果表明:南中国海低云量四季中均表现为由海区向沿岸递减,总云量和中、高云量夏秋季高于冬春季,低云量则相反。对于不同海域的云量细节特征要依据各季节大气和海洋环流变化来细致区分,这样有助于在掌握规律基础上有效制作海域上空云的预报。     

霞的概念及杠霞与天气

大气中光学现象的变化,直接反映着大气层的结构和物理状现的变化,这种变化,实质上就是天气变化;一个地区的大气光象变化过程,也就是该地区的天气变化过程。所以,很早以来,大气光象与天气的关系,就为人们所注意和重视。大气中的光学现象是多种多样的。除掉虹、霓、晕、华等等之外,最为常见的就是霞。根据我们几年来观察的结果,霞与天气的关系至为密切,用霞来协助判断未来天气,提高目前天气予报的准确率,确具有实践意义。     

基于模式输出统计预报方法的云量精细化预报

通过对T639数值预报产品的释用,结合地面气象观测站资料,以环渤海地区兴城站为例,建立了云量的精细化预报模型.从云形成的基本条件出发,选取4类天气学意义明确的预报因子:水汽类、大气不稳定度类、大气上升运动类和天气系统强度类,以总云量、低云量为预报对象,通过逐步回归法建立兴城站逐月、逐时次的云量预报方程.结果表明,云量主要受水汽、大气上升运动和大气不稳定度影响.回代检验结果表明,总云量平均绝对误差为20%,低云量平均绝对误差为16%,低云量的预报方程预报效果更好;总云量夏半年预报准确率更高,低云量冬半年预报准确率更高,可为云量精细化预报提供参考.     

全球变暖背景下江苏气候局地响应的基本特征

在全球变暖背景下,通过对1961-2000年江苏地区13个国家基本基准站地面资料的分析发现,江苏地区气候的响应存在两个基本特征.其一表现为该区域气候年代际变异存在着明显的3个阶段,1968年左右前的降温期,伴随着总云量(低云量)的增加、总辐射减少和大气水汽表征量的减少;在谮1968-1986年左右的转型耦合期,气候变异不明显;1986年以及其后的增温期,伴随着总云量(低云量)的减少、总辐射增加以及大气水汽表征量的增加.第二个基本特征则为,在上述降温-减湿/增温-增湿期,明显对应着降水减少/增加时期,从理论上论证了这种对应关系是由于湿热涡旋效应增强所致.     

黄土高原半干旱区地表辐射特征

利用兰州大学半干旱气候与环境观测站地表辐射资料,分析了黄土高原半干旱区地表辐射的变化规律,并对该区地表辐射特征、地表反照率的年季变化及其影响机制进行了研究.结果表明:该区全年太阳总辐射较强,年平均值为204.2 W/m2,受地表状况和天气过程等因素影响,年变化表现出不规则或区域性特征.大气和地表对太阳辐射加热的响应需2个月,它们对地表辐射年变化的相对变幅达44.6%和38.9%,比干旱区的(100%)小,这说明该区云量年变化比干旱区的小,且大气和土壤对地表辐射变化的"缓冲"作用更强.反照率的年平均值为0.2432,比荒漠区小;其高值正好对应降雪过程和偏干旱时段,而低值则与降水、连绵阴雨的天气吻合.     

太阳活动如何影响天气气候变化

<正>天气和气候的变化是大家熟知的事实,近年来更加引起社会的普遍关注。近20年的研究已清楚表明,天气气候的形成和变化,尤其是气候变化并不仅仅是大气运动所产生的,它们是气候系统(包括大气、海洋、地圈和生物圈等)共同作用的结果。     

地球的章动和转速与副热带高压和高温干旱

鉴于近10多年来运用地球转速的变化做长期灾害天气预测取得的较好效果,试图运用地球的章动、地球转速和大气变化的关系,探索 重大灾害天气的深层次原因。仅就2006年发生在四川、重庆的高温干旱问题,讨论了副热带高压与东风层的关系,进而对地球的章动、转速的 变化做了对比分析。结果显示,地球大气的重要灾害天气的发生,不只限于大气本身的原因,而确有可用于天气预测的星体运行的变化信息。     

1964年7月17日—8月6日南昌地区的大气光象与天气分析

(一) 如所周知,各种天体的光辉,特别是太阳和月亮的光辉,在进入我们的视野之前,首先要通过地面上的大气层,遭受到大气层里各种成分的吸收、反射、漫射、散射、折射和衍射等等作用。这些作用,又因大气层中的结构和物理状况的变化而表现不同象征。例如,水汽、尘埃含量的多寡、大气中水汽凝结物的形态,空气层的扰动情况等等,都对天体射来的光线起着不同的作用。所以,大气中光学现象的变化,直接反映着大气层的结构和物理状现的变化,这种变化,实质上就是天气变化;一个地区的大气光象变化的过程,也就是该地区     

下垫面热状况对热带大气低频振荡影响的研究

本文利用一包含湿过程的简单热带大气滤波模式,通过引入辐合反馈机制和下垫面的蒸发效应对凝结潜热释放的贡献的物理过程,研究了下垫面热状况对热带大气季节内尺度低频振荡的作用过程。结果表明:下垫面性质特别是暖洋面的存在主要是减小低频振荡东传相速度和增大振幅,其中 Kelvin-Rossby 相互作用模在调制相速度和振幅的变化中起重要作用,因此,下垫面热状况是形成观测到的热带大气低频振荡局地特征的主要条件。     

2017年抚州市一次飑线天气诊断分析

基于常规天气图、地面自动站和多普勒雷达等资料,对2017年6月5日抚州市一次飑线过程的地面气象要素、环流形势以及天气尺度、不稳定能量、雷达回波演变特征等进行分析。分析表明:此次过程在中高纬度“两槽一脊”的环流形势下,中低层西南急流的形成促成了大气对流不稳定,地面辐合线是强对流天气发生的触发机制。飑线过境时温、压、湿等气象要素发生了剧烈变化。飑线形成之前,低层增温、增湿为强对流天气发生累积的不稳定能量起到促进的作用。快速东移的弓形回波带、在回波所经之地易出现雷暴大风天气;径向速度图上大片负的速度区前沿出现速度模糊,表明地面雷暴大风即将出现,这种速度场特征对抚州雷暴大风预警预报有指示作用。     

云南5月旱涝的天气气候成因及预测模式

根据影响云南5月旱涝的大气环流背景、天气气候成因以及外界强迫因子,提出了云南5月雨量的长期天气过程的物理概念模式和用于旱涝预测的秩序统计量最佳子集回归模式。     

基于人工观测资料的遂宁机场云的日变化特征

云是水汽凝结雾在空中聚集而成的现象,不仅能反映当时的大气运动状态、大气稳定度和水汽条件,还能在一定程度上预示未来天气的变化趋势。低云对飞行活动有着直接的影响,一般低云量的多少直接影响阴晴的变化,阴天又和各种降水密切相连,云高的变化对飞机的起降安全有着很大影响,云状的不同对飞行的影响也不相同,而且对天气的演变有一定的指标意义,强对流云对飞行安全影响最大。因此,掌握各种云,尤其是低云的变化特征和地方性规律,不仅对于从事气象服务的人员,还是对于飞行指挥等相关管理部门都是非常重要的。本文利用遂宁机场2011—2015年人工观测云的资料,对本机场云的日变化特征做详细分析。     

地球自转和地球物理过程的相互作用

地球自转不稳定性主要表现在白昼长度变化、地极移动、地球自转轴的旋进与章动等,其特征时间从几个小时到上千年不等。地球自转不稳定性和很多地球物理过程相关,如陆地上、海洋上、大气中的重力场和热力潮;大气圈和水圈的重分配;大气和海洋角动量的变化;大气、海洋和土地相互作用等。     

大气模式中云量分布函数问题的研究理论基础

云量是一种特殊形式的场，其物理实质是指遮蔽天空视野的成数，在数学上实际是一定区域的水平积分加权平均.云量的非负性导致用平均值来表示云量存在着严重的缺陷，云量的间隙性决定了实际平均云量大于传统平均云量；云量长期平均的稳定性致使其容易被误认为平均云量具有代表性而与事实不符.由于云量具有以上3个特性，故利用平均值表示云量是不恰当的.文中利用Chebyshev不等式说明了由于云量方差较大，故必须采用高阶矩的方法去逼近云量的分布函数，具体给出了确定分布函数的3个充分条件和1个充分必要条件.根据Kolmogoroff定理，在云量资料为大样本的条件下，给出了求经验分布函数的近似方法.     

城市及乡村大气边界层结构的数值模拟

建立了一个研究城乡非均匀下垫面陆面物理过程与大气边界层相互作用的模式。模拟了城市及郊区、乡村下垫面的地面热量通量、地表温度、混合层高度及大气边界层结构等特征。对城乡之间的差别进行了对比。模式主要依赖于以下参数和物理量：地面反照率、下垫面粗糙度、土壤的可含水量、下垫面的热容量和热扩散系数、云量等参数。结果表明,本模式能合理地模拟不同地表热量平衡、地表气温、混合层高度、湍流交换系数、湍流动能、位温廓线等,以及它们的日变化。该模式所取参数主要针对北京市,时间为九月初,对于其他城市,参数应作相应的调整。本模式还可以用于其他均匀或非均匀下垫面的模拟。     

全球气候变化背景下气溶胶和云相互作用研究愈发重要

 自工业革命以来,在人类活动和自然因素的双重影响下,全球气候状况正经历着全球增温、海平面上升、极端气候事件频发等一些列变化,严重影响了人类的生产生活,全球气候变化受到世界的广泛关注。气溶胶和云相互作用因对地气系统的辐射平衡、水循环和能量循环有着重要影响而成为气候和天气预测中的重要组成部分,但因缺乏对其辐射过程、与大气环流作用等的深入了解,也使其成为了不确定性最大的部分,是未来全球气候变化研究领域的重点。     

青藏高原对亚洲和太平洋地区天气气候的影响

在大气运动的过程中,经常受到地球表面特性的影响,除海洋以外。高原是影响大气运动和气候变化的重要因素之一。我国的青藏高原.平均海拔在四千米以上,是我国、也是世界上又高又大地形复杂的高原,天气变化剧烈,具有独特的天气气候特征。影响我国天气气候的天气系统,不少产生于青藏高原。东亚和世界各地的天气气候,也要受到青藏高原的制约。国内外气象科学工作者对青藏高原的研究已在多方面取得可喜的成果。本文的目的是把     

耗散作用下赤道海洋表层对风应力强迫的响应

利用一个包含摩擦耗散的浅水运动方程,对赤道表层海洋在大气风应力强迫作用下的响应过程进行了解析求解.研究表明,摩擦耗散一方面对赤道表层海洋的响应振幅有削减作用;另一方面,摩擦耗散的强度影响着赤道表层海洋对大气风应力强迫变化的响应快慢程度,摩擦耗散越强,海洋对大气风应力强迫变化的响应越快.     

多尺度城市边界层数值模式系统

人为活动影响天气气候变化是当前大气科学研究的热点问题.随着城市发展,人为活动的加剧,城市非均匀下垫面大气边界层的数值研究面临更多的挑战.研究工作着眼于引入更完善的城市大气边界层物理过程,进一步发展完善南京大学的多尺度数值模式系统,以提高模式系统的模拟性能.主要研究内容包括:1)城市尺度模式中人为热及建筑物拖曳参数参数化方案的完善;2)基于参数化方案完善以及精细地理信息、地表特征参数支持下提高了城市尺度数值模式的分辨率;3)完成不同尺度边界层模式单向向下嵌套及各边界层模式与空气质量模式的单向嵌套;等等,从而建立物理机制更合理,计算过程更完善的多尺度城市边界层数值模拟系统,为天气气候研究,城市环境保护,城市发展规划以及国家安全防御等工作服务.