基于海气耦合模式的南中国海北部风暴潮模拟

伴随台风产生的大风、暴雨、巨浪、风暴潮形成的台风灾害链对沿岸地区产生巨大影响,研究台风的形成和运动机理,减小风暴潮灾害,具有重要的科学价值和社会意义.台风影响期间,大气与海洋之间存在强烈的质量、能量交换,风场、流场、波浪场等物理场相互作用、相互影响.基于中尺度大气模式WRF和区域海洋模式ROMS,构建南中国海地区海气耦合模式,针对2012年台风"启德"进行数值模拟.通过观测数据对台风路径和强度进行验证,结果表明,建立的WRF-ROMS耦合模式在对台风"启德"影响下的南中国海风暴潮模拟中展现出较高的模拟精度.通过数值模式计算结果揭示了台风、风暴增水和风生流场的时空分布特征.台风运动过程中台风动力场、风暴增水及流场在空间上均具有"右偏性"的不对称分布特征,近岸风暴增水对台风的响应在时间上存在滞后性,风生流场具有较明显的滞后性特征.     

关于陆-海相互作用的若干问题

陆-海相互作用是一个宽泛的研究领域, 但其同海洋科学的基础研究与我们经济、社会的可持续发展均密切相关. 基于个人对本研究领域的理解, 在本文中提出了一些需要在陆-海相互作用研究中予以关注的问题, 包括陆架边缘的物质交换、流域盆地中的物质流失、近海的富营养化与有害水华、底层水缺氧与“死亡区”、沉积物的“源”与“汇”、对地球其他层圈的反馈、海平面上升及其对社会与经济可持续性的作用、沿海地区的人类活动及其影响, 等等. 本文中未能涉及的命题并非不重要, 仅仅系我个人的知识和能力所限.     

海洋生态数学模型研究及进展

海洋是一个资源丰富的巨大宝库，随着近海资源开发利用对环境以及全球变化影响研究的不断深化，人们普遍意识到海洋生态、特别是近海生态对人类生存与发展的重要性。海洋生态学是研究海洋生物与其环境相互作用的科学，动态的和定量的研究是其发展的总趋势，为了达到这个目的，在综合海洋生态系统各个要素的作用基础上建立生态数学模型，利用模型讨 论模拟海洋生态系统的演变过程，已经成为海洋生态学研究中最重要的方面之一。     

赤道东太平洋海洋表面温度与西太平洋台风发生频率的遥相关

台风是发生在热带海洋上的剧烈天气系统,是影响我国沿海地区的严重灾害性天气,研究它的发生发展规律,并提出预报的方法是很需要的。由于台风发展的能量主要取自海洋表面蒸发到大气中的水汽,经过垂直运动而释放出的潜热,因此,它的发生发展必然和海洋表面的热力状况有关。过去已有不少工作研究了台风活动同海洋热状况的关系,如Palmén、Carlson     

台风“麦莎”对电离层TEC的影响

利用50余个GPS台站的观测资料, 研究了台风“麦莎”对电离层TEC的影响. 分析表明, 台风在登陆前已经影响到电离层, TEC出现增大趋势, 在登陆前一天台风及其周边区域的TEC与月中值的差值可超出5 TECU左右; 随着台风的登陆, 这种影响开始减弱, TEC的增大量和增大区域均减小; 台风登陆一天之后, TEC达到最小值, 并小于月中值. 通过将台风路径与离台风较远的3条参考路径上TEC的变化进行比较, 发现台风对TEC的影响完全可以分辨, 也与文献记载的台风期间foF2的变化一致.     

El Nio事件对大气环流影响的传播途径

El Nio事件是一种全球尺度海洋-大气相互耦合影响的事件。中国许多研究确认,El Nio-反El Nio与长江、淮河、黄河流域以至全国的夏季冷暖旱涝、雨带变异、台风活动和渤海海冰等气象海洋灾害密切相关。     

海洋环流与气候变化国际研讨会召开

<正> 为展示国内外正在进行的有关海洋与气候研究计划的重要进展,交流海洋-大气相互作用研究领域的最新研究成果,由中国科学院主办、中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境动力学重点实验室承办的“海洋环流与气候变化”国际研讨会于2003年11月28日至12月2日在海南省三亚市举行.本次会议得到了国家自然科学基金委员会地球科学部和广东省海洋与渔业局的大力支持.来自美国、澳大利亚、韩国、台湾、香港等地华人海洋学家以及来自中国内地8家海洋研究机构共50多位专家学者报告了各自在以下若干领域取得的成果:(i)海洋动力过程及数值模拟 海洋的动力系统是一个包括不同尺度子系统的复杂系     

影响我国霾天气的多尺度过程

频发的霾天气是我国现阶段面临的最主要大气环境问题之一.霾期间高浓度大气细颗粒物(PM_(2.5))是多种物理化学过程综合影响的结果,包括排放、气-粒转化、大气边界层、局地环流、天气与气候等过程.上述过程的时空尺度跨越了几个数量级,在空间尺度上涵盖了纳米尺度至上千千米尺度.多尺度过程本身的复杂性以及不同过程之间的相互影响是目前大气环境领域面临的最严峻挑战,直接影响到对于霾天气形成机制的科学认识、预报技术与数值模式研发,以及相应的大气污染治理.文章综述了在影响我国霾天气的多尺度过程及其与气溶胶的相互作用领域取得的研究进展.研究表明:二次气溶胶已经成为我国大气气溶胶的主要部分,在霾过程后期,液相非均相过程对气-粒转化有重要贡献; PM_(2.5)呈现多时间尺度周期性振荡,包括1, 4～7以及40～60 d等,边界层、天气和气候等多尺度过程是造成上述周期性变化的主因;已有证据表明,我国高气溶胶已经影响到该区域大气光化学、大气边界层,甚至天气和气候过程.气溶胶与上述过程的相互作用进一步影响了气溶胶浓度及其空间分布,但是此问题极为复杂,尚存在很大不确定性.为此,今后需重点加强以下研究:加强包含气溶胶理化性质、大气光化学、气象要素在内的多要素协同观测,重点开展对流层内多要素协同垂直探测;增强跨学科领域研究,尤其是大气物理-大气化学-天气/气候等多学科间的交叉性研究;加强气溶胶与大气化学、边界层、天气气候等过程相互作用的数值模拟研究.     

多种观测资料的四维变分同化对台风路径预报的影响

利用了MM5V3模式及其伴随模式、快速辐射传输模式RTTOVS-5及其伴随模式, 研究了多种资料的四维变分资料同化对台风路径预报的影响. 同化资料包括大尺度背景场资料、Bogus资料、云迹风资料、卫星反演资料和卫星红外辐射计(HIRS)资料等, 一共针对5个台风个例进行了数值试验和同化试验. 数值结果表明, 应用了四维变分资料同化方法, 能够更好地描写初始时刻的台风结构以及提高数值模式的初始场质量.     

多种观测资料的四维变分同化对台风路径预报的影响

利用了MM5V3模式及其伴随模式、快速辐射传输模式RTTOVS-5及其伴随模式, 研究了多种资料的四维变分资料同化对台风路径预报的影响. 同化资料包括大尺度背景场资料、Bogus资料、云迹风资料、卫星反演资料和卫星红外辐射计(HIRS)资料等, 一共针对5个台风个例进行了数值试验和同化试验. 数值结果表明, 应用了四维变分资料同化方法, 能够更好地描写初始时刻的台风结构以及提高数值模式的初始场质量.     

南方海洋涛动

南极海冰与ENSO事件相互作用的研究,属于大气、海洋和海冰三者相互作用研究的组成部分.热带海洋作为热源,南北两极的冰雪圈作为冷源,对全球气候的变化具有相对同等的重要作用.本文普查南极海冰与ENSO事件的相互作用.既调查南极海冰对后期ENSO事件的影响,也调查ENSO事件对南极海冰的影响;以求得两者相互作用的关键期及其变化规律,了解两者相互作用的物理机制模式图.     

天罗"海"网捕捉"圣婴"--给大洋测温搭脉的全球ARGO计划

大海是风雨的故乡，但真要能正确、及时地预报风雨的变化并不容易，特别是一些特大的自然灾害。例如当大洋海水温度的升高和降低引起的“厄尔尼诺”和“拉尼娜”现象不断给人们带来巨大的气候灾难时，人们往往感到束手无策。都是厄尔尼诺惹的祸人们还清楚的记得我国1998年夏季长江流域遭受的那场特大洪水。这次灾害经济损失达到2000多亿元，这就是受1997～1998年厄尔尼诺现象的影响。厄尔尼诺是一种大规模海洋和大气相互作用的现象，特别是赤道海域海气相互作用过程，最集中的反映是表现在赤道东太平洋海域的持续增温。海水温度增高，使太平…     

中国极端气候及东亚地区能量和水分循环研究的若干近期进展*

本文介绍了国家重点基础研究计划项目“全球变暖背景下东亚能量和水分循环变异及其对我国极端气候的影响（2009-2013）”一年多来的若干主要科学进展,包括对于东亚不同典型下垫面能量和水分循环过程的新认识、中国极端气候事件的观测事实分析及其与能量和水分循环变异的联系、短期气候预测新方法以及中国未来气候变化预估等方面。最后概要介绍了项目后续的主要研究计划。     

太平洋年代际海洋变率的信号通道

运用复经验正交函数展开和合成分析方法,研究了太平洋上层海洋抛弃式温探计温度观测资料所提示的北大平洋年代际海洋变率的若干个例及其时空演变特征。研究表明,中纬度海气相互作用的信息可以沿温跃层所在的等密面传到副热带海域。     

大气污染物跨境传输及其对青藏高原环境影响

青藏高原拥有独特的多圈层环境系统与生态类型,对我国乃至亚洲具有重要的生态安全屏障作用.在青藏高原开展污染物跨境传输的科学考察研究,既是地表多圈层相互作用研究的重要组成部分,也是支撑国家生态环境安全的战略需求.针对第二次青藏高原综合科学考察研究的"南亚通道"关键区,结合长期站点监测和短期强化观测,本文全面综述了青藏高原大气污染物时空分布、传输过程和机理,以及污染物对气候和生态系统影响方面的新认识.从历史趋势上看,青藏高原黑碳和汞等记录,自20世纪50年代以来呈现快速上升,反映了亚洲区域大气污染物排放的快速增多.从传输过程上看,跨越喜马拉雅山的高空环流以及局地的山谷风是大气污染物跨境传输的重要途径.大气气溶胶-雪冰辐射反馈效应对青藏高原的气候变化带来一定的影响,外源污染物对青藏高原生态系统的负面影响业已凸显.未来研究中,亟待精确量化跨境污染物的输送量和影响范围,预测未来情景下污染物排放与环境健康风险的变化趋势.     

丰富多彩的天气谚语

气象与人类的生存息息相关,狂风雨雪、雷电冰雹、云雾露霜、华晕虹霓都是人们常见的天气现象,洪涝干旱、台风龙卷、酷暑严寒等气象灾害更给人类带来巨大的灾难,近代气候变迁和大气环境日益恶化制约着社会经济的发展并威胁着人类的健康。从远古到今天,人们都在努力探索大气的无穷奥秘,企盼着能预先知道天气的变化,以便趋利避害,做大自然的主人。 气象科学的发展过程,实际上就是天气预报的研究、发展过程,它经历了一个漫长的历史时期才达到今天的预报水平。     

大气科学百年回顾

大气科学不仅是研究大气状态及其变化规律和成因的一门科学,而且是研究大气与海洋、陆地、冰雪和生物圈相互作用的动力、物理和化学过程的一门综合性科学.     

应高度关注地震引发的地表次生灾害

随着唐家山堰塞湖告急及其抢险过程的持续报道,作为此次特大地震引发的地表次生灾害,堰塞湖现象正受到越来越多的关注.地震引发的地表次生灾害给我们造成了哪些危害?该如何认识和应对这类次生灾害?针对读者关心的这些问题,本刊特约记者联系采访了中国科学院成都山地灾害与环境研究所山地灾害与地表过程重点实验室主任崔鹏研究员.     

海洋蓝细菌与异养细菌相互作用:以原绿球藻为例

蓝细菌(cyanobacteria)是海洋最主要的初级生产者,贡献了海洋净初级生产力的25%.海洋异养细菌具有多种代谢路径,能够吸收和利用蓝细菌的光合作用产物.海洋蓝细菌和异养细菌之间的相互作用关系影响海洋食物网、固碳和储碳,具有重要的生态效应和生物地球化学意义.原绿球藻(Prochlorococcus)作为蓝细菌的典型代表类群,是海洋中体积最小、数量最大的光合自养原核微生物.原绿球藻的基因组高度精简,从而减少了细胞复制中所需的物质和能量,同时减小了细胞体积,因此在寡营养大洋表层环境中具有竞争优势.然而,基因组减小同时使得原绿球藻单个细胞基因多样性下降,从而使其适应环境的潜能降低.因此,相比于其他蓝细菌,原绿球藻更加依赖于海洋环境中其他微生物的协助,以维持自身生存的需求.本文根据国内外近期的相关研究成果,从原绿球藻与异养细菌之间基因的互补关系和生理特性等角度,归纳了两者之间存在的互利共生、偏利共生等多种相互作用关系及其生态效应,并提出了未来的研究重点.     

飓风的概率预报

六十年代以来,美国自得克萨斯至佛罗里达的滨海地区人口显著增多.但是,这些地区也是经常遭受大西洋飓风(相当于太平洋的台风)袭击的地带.为了防止飓风造成的灾害,美国气象局除照旧发布飓风警报以外,从1983年起又开始发布飓风的概率预报.关于概率预报,由于日本也每天发布降雨(雪)的发生率(%),所以其意义已广泛地为人们所了解.概率预报的特点用一句话来概括,大概可以说,就是“内含误差的预报”.在天气预报中,目前还难免带有误差.因此,在利用天气预报时,