稳定近地面层Monin-Obukhov长度的解析解

将空气动力学方法迭代求解Monin-Obukhov（M-O）长度的过程,转化为非线性理论中求解映射不动点的问题,获得稳定近地面层M-O长度的解析解。求解过程中采用了Dyer归纳的通量廓线关系的无量纲函数形式,并给出解析解的适用范围是Richardson数（Ri）小于0.2。通过对中国夏、冬两季各2种典型稳定层结条件算例的计算,验证了解析解与迭代解的一致性。根据非线性科学中关于映射不动点稳定性的理论,讨论了迭代算法的收敛性,表明迭代算法在理论上可以收敛到解析解,但在 Ri 接近0.2时误差较大。     

用零维能量平衡气候模型分析大气气溶胶的气候效应

将大气短波吸收系数的增加量假设为晴空大气反照率的增加量的线性函数,综合考虑云对能量传输的调节及其与地气系统之间复杂的非线性相互作用,利用零维能量平衡模型分析了气溶胶的气候效应。分析计算结果发现,大气气溶胶含量增加可能引发的气候变化主要是：(1) 大气温度升高,地表感热输送和蒸发潜热减少,这会引起全球干旱; (2) 气溶胶使地面升温还是降温,主要依赖于大气对太阳辐射的吸收能力和晴空大气的反照率,地表反照率反馈机制使气溶胶的气候效应得到加强。     

气温变化的层次结构与未来气候变化趋势预测

用子波变换分析了Jones和Vinnikov南北半球近百年来气温资料,确定了气温变化的层次结构。结果发现,北半球在1923年前后、南半球在1939年前后发生了一次较大时间尺度的冷暖突变。提出了预测未来气候变化趋势的新思路,即根据气温变化的层次结构和不同层次的冷暖期特征时间尺度,预测未来气候变化。认为在北半球1923至2001年为大暖期,从2001年起将进入大冷期,大冷期约有77年;1991年至2001年是大暖期中相对凉爽的时期,80年代的增温事件将从1991年起趋于缓和。     

京津冀地区局地大气环流耦合效应与区域可持续发展的战略思考

本文针对京津冀地区局地大气环流耦合效应和大气环境可持续发展问题,应用中尺度非静力模式MM5.V3,采用三层双向嵌套技术,模拟了京津冀地区山谷风、海陆风和城市热岛环流的耦合效应及其形成的该区域的复杂的大气环流特征。模拟结果表明:在弱天气系统控制下,该地区大气边界层中可同时存在海陆风、山谷风和城市热岛环流及其明显的耦合效应;海陆风环流极盛时可深入陆地200公里左右,山谷风环流的影响最大可覆盖北京区域内的平原地区,而城市热岛环流则发生在城市中心几十公里的范围内,并对前两个环流起明显的削弱作用;三环流均存在日变化特征,海陆风、山谷风环流的相位相差约6个小时左右;三环流的耦合结果使一年内京津冀地区边界层环流形势大致可分成春夏型与秋冬型,在一天内又可分为凌晨至上午的平原风和下午至深夜的山地风;三环流的耦合在该地区西北部山地与平原的交接地带形成一条大致沿地形等高线走向的风场辐合带。这条水平风辐合带几乎常年存在,其下端一直向西南方向延伸直到和另一条平行于太行山走向的水平风辐合带汇合,从而对京津冀地区大气污染物的积聚与输运过程及大气环境质量可能产生重要影响。     

气温变化的层次结构的外部成因浅析

利用近百年来大气中CO₂含量、太阳活动和强火山活动的历史资料,对照南北半球气温变化的层次结构,发现北半球在1924年、南半球在1939年发生的大尺度冷暖突变,CO₂气体的温室效应不是主要的强迫因素,也不太可能是由太阳常数的较大天文改变引起的,它与强火山活动有着密切关系。北半球1924年前的大冷期内中等冷期对应着中低纬强火山爆发,中等暖期对应着中高纬强火山爆发,对应关系明显。南半球中等尺度的冷暖突变与年平均相对黑子数准11.2年的周期有着明显的对应关系。