在各向异性散射大气中用离散坐标法计算辐射传输的新进展

在Chandrasekhar提出离散坐标法之后,已有许多人利用它来进行大气中辐射传输问题的研究,并且,从最初用来描述均匀介质中的辐射传输,扩展到用于非均匀大气中。它是计算散射大气中辐射传输的标准方法之一。     

晴空大气中太阳辐射传输的近似计算

地气系统吸收来自太阳的辐射能,同时又通过长波辐射,向空间发出能量,这两种辐射能之间的平衡,决定着地球上的气候,我们已经给出了一个参数化的红外辐射传输计算方法,这里将提出一个计算大气中太阳辐射传输的近似方法。 在二流近似下,可以得到平面平行大气中向上和向下漫射的太阳辐射通量密度的解为     

非均匀散射介质的二维矢量辐射传输方程

近十多年来,辐射传输(RT)理论已广泛地应用于被动和主动遥感中散射和热辐射的模式仿真计算。但是散射介质的模型大都是水平无限伸展平行分层,散射元统计均匀分布的随机介质。因此,辐射传输方程是一维的,但是,在地表遥感、大气云辐射、高温熔炉中热输送等诸多问题中,产生散射和辐射的随机介质许多是非均匀的。要研究非均匀散射介质上散射和     

一种新的处理漫射辐射的近似方法

精确地计算大气热辐射产生的红外冷却率,对现代大气环流和气候研究来说具有重要意义。但由于问题本身的复杂性,精确计算是不易做到的,通常都使用许多简化或近似。用1.66漫射率因子来处理漫射辐射的天顶角角度积分就是其中之一。 关于漫射辐射,Goody曾作过详尽的理论讨论,他认为Elsasser(1942)所提出的1.66     

陆面模式中不同植被辐射模式的对比

针对目前在陆面过程数值模拟研究中对于地表植被冠层辐射传输参数化方案精确性不足的问题,在植被二流辐射传输模式基础上新发展了一个描述太阳短波辐射在植被中传输的冠层四流辐射传输模式.为了更好地评估新发展的四流模式在模式应用中的模拟性能,依据陆面模式中定义的16种植被参数给定四流模式和二流模式独立试验中需要的参数,开展多组离线的独立理想实验,计算16种植被冠层在不同太阳高度角以及不同叶面积指数时的反照率、透射率以及吸收率.独立试验结果表明,太阳高度角对于短波在植被内的辐射传输过程影响比较显著,两个模式对于反照率、透射率和吸收率的模拟差别随不同种类植被呈现不同特征.将四流模式耦合到陆面模式中进行数值实验,结果表明,采用四流模式后,能够改善陆面模式在全球多数区域对陆面地表反照率、叶面积指数和净初级生产力的模拟结果.     

用三层滤波模式做季节预报的试验

一、引言在世界上许多国家广泛采用经验的方法制做二周以上的长期预报,而用动力学方法做长期预报还处在研究阶段,这是一个许多气象学家和研究小组都十分感兴趣的问题。一些人用包括复杂物理过程的一般大气环流模式(GCM)做延伸预报。欧洲中心做了广泛的中期预报研究,Spar等人用GISS九层模式做了一个月的月平均环流预报。最近Miyakoda等(1981,个人通讯)用GFDL的九层有限差分大气环流模式做了1977年1月份月平均环流预报,成功地模拟了冬季的阻塞形势。但是使用复杂的大气环流模式,用短期预报延伸的方法做季节预     

东亚夏季大气环流

引言解放以后,新中国的气象事业有了迅速发展。台站网不断加密,天气预报业务日益扩大,这促使我国气象工作者对东亚大气环流和中国的天气、气候,进行大量的研究工作。通过这些研究,人们对东亚大气环流的特点有了认识,对于影响中国天气的一些系统活动情况有所了解,摸索出一些预报这些系统活动的方法,对于西藏高原在东亚大气环流以至在北牛球大气环流中的作用进行了探索,对高原上的环流特点也有很多发现。     

大西洋海温异常在ENSO影响印度-东亚夏季风中的作用

利用1979～2007年的海温和热通量以及风场资料分析了与ENSO相关的热带北大西洋海温变化的机制及其与印度-东亚夏季风环流的关系,结果表明热带北大西洋夏季海温和前冬Nio3区海温具有显著正相关,它与同期印度-东亚季风区大气环流的相关显示了类似于ENSO成熟次年夏季季风环流异常的分布特征.热带北大西洋海温和ENSO的同号相关主要归因于大西洋大气对ENSO的遥响应所导致的潜热通量和短波辐射的贡献.耦合模式的试验结果显示,在考虑大西洋海温变化的情况下,模式能够再现ENSO成熟次年印度-东亚季风区大气环流异常的主要特征,如位于西北太平洋的反气旋环流以及与此相联系出现在中国东南部的南风异常.若大西洋指定为气候海温,耦合模式中西北太平洋上空的环流异常与观测结果出现较大差异,如反气旋的位置东移、中国东南部出现北风异常.进一步分析显示大气对热带北大西洋暖海温的Kelvin波响应使异常东风从印度洋延伸到西太平洋.异常东风产生负涡度同时通过Ekman效应在南海和孟加拉湾地区产生辐散的东北风,导致对流减弱从而形成反气旋环流.本文的结果表明,与ENSO相关联的大西洋海温异常在ENSO-季风关系中具有重要的作用.     

21世纪东亚季风变化:CMIP3和CMIP5模式预估结果

使用国际耦合模式比较计划第3和最新的第5阶段中共42个气候模式的数值试验结果,首先定量评估了它们对于当代东亚冬、夏季风气候态的模拟能力;而后在SRES A1B中等温室气体排放情景或者RCP4.5中等偏低辐射强迫情景下,根据择优选取的31和29个气候模式分别对21世纪东亚冬、夏季风变化进行了预估研究.结果表明:相对于1980～1999年参照时段,21世纪东亚冬季风强度整体上变化不大,在区域尺度上则表现为在东亚约25°N以北地区减弱,在其南部加强,这主要是源于阿留申低压系统减弱和北移所引起的西北太平洋和东北亚地区大气环流变化,同时也与东北亚地区西北至东南向热力对比和气压梯度减小有关.另一方面,东亚大陆与西北太平洋和南海的海陆热力差异加大导致21世纪中国东部夏季风环流略有加强.     

大气多平衡态产生之根源

大气环流是一个在外源强迫驱动下的有耗散的非线性流体系统,它存在多平衡态。早在1958年,叶笃正等就指出大气环流具有两种基本的平衡态——冬季环流型和夏季环流型。70年代末,Charney等利用简单的模式研究了正压、斜压大气的多平衡态现象,从而开创了大气多平衡态理论。关于多平衡态产生的机制问题,丑纪范利用大尺度大气运动方程,指出多平衡态是非线性的结果。本文利用完整的原始非线性大气的算子方程来进一步讨论多平衡态产生的根源。     

全球变暖对未来气候的影响

300万年前,气候比现在温暖,冰川稀少、海洋广布,天气类型各异.掌握当时气候变暖的根据,气候模拟裴置将有助于预测未来的天气. 在理论上,空气中增加二氧化碳和其它温室气体会使地球变暖,但是没有人知道这种变化有多大.决策者们需要知道在许多预报中哪种预报是最可靠的,但是科学家们还不能分辨哪种预报最可靠.广泛用于气侯研究的各种大气环流模式基于今天的气候条件:预报人员感到,如果他们能通过一年中的各个季节较合理地再现气候,那么这些大气环流模式就是相当可     

新中国大气环流研究的进展

解放以前,在反动政府的統治下,中国的科学是得不到发展的。在那个时期,气象科学尤其是个冷門。台站廖廖无几,气象人員少得可怜,因此那个时期中国气象科学的成就也是微不足道的,尤其是需要大量高空资料来进行的大气环流的研究更是难以展开。建国以来,随着社会主义建設的发展,我国气象事业有如雨后春筍一样地开展了起來。台站,特别是高空台站的林立,使得我国气象工作者有可能进行各方面的研究,尤其是大气环流方面的研究。十年来,我国在大气环流方面作了許多有意义的工作。現在仅将这方面的工作作一个簡要的評述,用来迎接我們伟大祖国的建国十周年。一东亚的大气环流     

数值模式的质量守恒方程中水汽源汇项作用的讨论

目前,数值预报模式、大气环流和气候模式及中尺度模式的湿空气质量守恒方程中一般都没有考虑水汽源汇项的影响。文献[6]虽然在基本方程组的质量守恒方程(T2)中列出了源汇项,但是在计算所用的该方程近似形式(T6)中还是把它忽略了。实际大气中存在着水分的凝结与蒸发,有时凝结还是很强的。本文将讨论水汽源汇项在湿空气质量守恒方程和有关方程中的作用,以及它们对数值预报结果的影响。     

武汉上空中层顶附近大气环流的流星雷达观测

利用2002年2~9月流星雷达的观测, 分析了武汉上空中层顶附近大气环流的特征. 在80 ~ 100 km高度范围内, 冬季纬向环流以西风为主, 在冬季环流向夏季环流转变的过程中, 3月到5月上旬中层顶附近出现纬向东风环流, 但在观测高度内, 5月中旬以后纬向环流基本上为西风. 经向环流主要吹向赤道, 峰值随时间向下移动, 7月份峰值达21 ms^-1. 将每月的平均风与HWM93模式进行比较, 观测得到的北风的值、西风的最大值以及西风转向高度等都明显与HWM93模式不同.     

脉冲高功率10.6微米激光传输对大气的影响

由于大气吸收10.6微米激光辐射而引起的大气动力致冷效应已为理论与实验所证实。Breig推广了Wood等人的工作,考虑了在Wood等人工作中没有考虑的吸收饱和效应,给出了高功率激光辐射所诱导的大气温度变化的表达式。然而,他们分别作了定压与定容的假定。这里就提出这样一些问题,即激光在实际大气传输的过程中,在什么情况下能满足定压     

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.     

纬向和经向谐波分析与季风

多年来,有不少工作用谐波分析方法对月平均环流进行了研究,文献[1]对多年月平均500毫巴60°N和30°N的环流作过分析,文献[2]则用全球多年月平均海平面气压场研究了南北半球的大气环流与东亚季风,指出欧亚非大陆在东亚季风形成中起了主要作用。鉴于地球上的海陆分布特点在东西半球和南北半球都是不同的,因此在研究大气环流时,     

黄土高原风尘沉积通量研究的一个实例

风是地球系统中大气子系统的一个基本因子,是地球系统质量和能量的全球性传输营力之一。新生代深海沉积物中风尘组分的粒度和通量记录了过去输送粉尘的大气环流的强度和风尘源区的干燥度。黄土高原风成黄土的形成亦即粉尘的产生、搬运、沉积和后生变化的过程完整地记录了较大空间尺度的风场的强度和气候状况。黄土这一风成粉尘的粒度分布指     

北极海冰的热机作用与我国季风活动

一、引言关于大气环流的冷热源问题,已有很多论述。近年来,张家诚提出大气下层的主要冷热源有三种类型,即行星冷热源、海陆冷热源和极冰冷源。这三种冷热源制约着大气中三种不同类型的热机,具备着各不相同的特点。极地和热带,由于辐射差异,构成第一类热机——行星热机。冬季,极区在负的辐射差额长期作用下,温度梯度方向由热带指向极地;夏季,极地在正的辐射差额作用下,温度梯度由极地指向热带。海洋和大陆,由于海陆的热力差异,构成第二类热机——海陆热机。海陆热机的强度和行星热机相当。冬季海洋是热源,大陆是冷源,温度梯度方向由海洋指向大陆;夏季海洋是冷源,大陆是热源,温度梯度方向由大陆指向海洋。     

全球大气-海浪耦合模式对海面气压场模拟的改善

利用高分辨率的全球大气环流-海浪耦合模式进行了大气环流季节循环的集合模拟, 通过与欧洲中期预报中心再分析资料的比较, 表明耦合模式可以有效地改进海面气压场的模拟, 这种改进得益于考虑了波浪所产生的波生应力. 同时, 耦合试验结果也清楚地表明了中纬度大气对于海表热通量强迫表现为“热-低压”的响应形式, 增进了对中纬度大气对于海洋强迫响应的理解.