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.     

东亚冬季风活动异常与热带太平洋海温异常

利用中国科学院大气物理研究所全球海－气耦合（ＩＡＰ ＣＧＣＭ１）模式４０ａ的积分结果以及１０ａ的观测结果,了东亚冬季风活动异常与热带太平洋海表水温（ＳＳＴ）异常之间的密切关系。强东亚冬季风年的热带ＳＳＴＡ场在中西太平洋为正距平,东太平洋为负距平,在弱东亚冬季风年的情况基本相反,西太平洋为负距平,中东太平洋则为正距平。强东亚冬季风活动在中西太平洋正ＳＳＴＡ区以西以东产生西风距平和东风距平,从而加强这     

印度尼西亚海道关闭对气候的影响:一个数值模拟研究

利用一个全球海洋环流模式及其对应的海气耦合模式,分别采用现代、6和14Ma以前的海底地形进行数值试验,研究澳大利亚北移对热带海洋环流特别是赤道西太平洋暖池形成的作用.使用现代气候强迫的单独海洋模式模拟结果表明,随着澳大利亚板块向北移动,印尼海道关闭可以导致热带太平洋海温增加,热带印度洋变冷;并且可以引起通过印度尼西亚贯穿流的海水来源的变化,即在14 Ma以前流入印度洋的水主要来自南赤道流,而在现代则主要来自北赤道流.海气耦合模式的结果在定性上与单独海洋模式结果基本一致.     

一个1/10°涡分辨准全球海洋环流模式及其初步分析

在中国科学院大气物理研究所气候系统海洋环流模式最新版本(LICOM2.0)基础上,将模式水平分辨率提高到均匀的1/10°,垂直分辨率增加到55层,建立了一个不含北冰洋区域的准全球涡分辨(eddy-resolving)海洋环流模式.利用再分析和观测的海表强迫将该模式积分了20年,其中最后8年使用2000~2007年QuikSCAT卫星反演的风应力和再分析热通量强迫.本文利用最后8年模式输出结果,初步评估了该模式对海洋环流的基本模拟能力.相对于低分辨率的海洋环流模式,发现涡分辨率海洋模式不仅可以更好地模拟海洋中尺度涡旋的时间和空间特征,而且还能较好地模拟出西边界流的路径和位置,特别是能够重现黑潮大弯曲现象及其年际变化.另一方面,当模式的水平和垂直分辨率提高之后,模式也能够更好地模拟赤道太平洋环流和中国近海环流的复杂结构.     

东亚冬季风-暖池状况-ENSO循环的关系

基于观测资料的分析和海－气耦合模式（ＣＧＣＭ）的数值模拟结果,提出关于ＥＮＳＯ发生机制的一个新观点：持续的强（弱）东亚冬季风将导致赤道西太平洋地区持续的西（东）风异常;而异常的赤道西（东）风可使得已在暖池区存在相当长一段时间的正（负）次表层海温距平（ＳＯＴＡ）向东传播;沿温跃层东传的正（负）ＳＯＴＡ将造成赤道东太平洋正（负）海表温度距平（ＳＳＴＡ）的出现和 Ｅ１ Ｎｉｎｏ（ＬａＮｉｎａ）事件的发生．当 ＥＮＳＯ发生之后, Ｅ１ Ｎｉｎｏ（Ｌａ Ｎｉｎａ）事件的影响又将削弱（加强）东亚冬季风的活动．     

一个东亚区域海气耦合模式初步结果

建立了一个应用于东亚的区域海气耦合模式并通过20年的连续积分来评估其对东亚气候的模拟能力. 模式由大气模式RegCM3和海洋模式HYCOM组成并利用OASIS3耦合器控制整个模式的运行, 其中RegCM3的水平分辨率为60 km, HYCOM为33 km. 与其他区域海气耦合模式相比, 该模式的显著特点是耦合模式中海洋侧边界采用了单向嵌套方法来处理侧边界强迫问题. 另外, 在耦合模式中对太阳短波辐射进行了通量订正, 较好地消除了在直接耦合时出现的海温偏冷2℃的问题. 对模拟结果的初步分析表明, 该耦合模式可以成功地模拟出东亚地区大气和海洋的气候平均态, 季节变化以及年际变化的主要特征. 尽管由于分量模式本身的缺陷导致耦合模式的模拟结果和观测还存在一定的差距, 但和未耦合时相比确有一定程度的改善, 尤其是在东亚季风中最为重要因素之一的降水的模拟上. 进一步的分析表明降水模拟得到改善得益于耦合模式对夏季西太平洋副高模拟能力的提高, 从而增强了中低纬大气中水汽输送的模拟能力以及降水和海表温度(SST)的关系. 这些结果表明, 在东亚地区区域海气耦合模式具有一定优势, 但需要对模拟结果进行更加细致的分析, 如从日变化到年际变化的更详细分析.     

IAP/LASG气候系统模式FGOALS_gl预测的海表面温度年代际尺度的演变

利用中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)发展的耦合气候系统模式FGOALS_gl,进行了年代际气候回报和预测试验.首先,采用"Incremental Analysis Updates"(IAU)方案同化海洋客观分析资料的三维温度和盐度场,完成对耦合模式海洋分量的初始化.然后,用国际耦合模式比较计划的"20世纪气候模拟试验"20C3M给定的太阳常数、温室气体和硫酸盐气溶胶强迫耦合模式,进行年代际回报试验;在回报试验的基础上,再继续进行对A1B排放情景下的21世纪初20年的预测试验.把回报试验的结果与单纯的20C3M试验的结果进行比较,发现回报试验对热带中东太平洋和中纬度东北太平洋等区域海表面温度(SST)的年代际变率的模拟技巧远高于20C3M试验的结果.这表明,海洋初始化过程能够有效地提高耦合模式对年代际变率较大区域的预测技巧.预测试验表明,目前热带中东太平洋SST已经达到年代际振荡负位相的谷值,之后10～15年将逐渐增暖.同时,预测试验预测的2000～2010年全球平均表面温度的增暖速度显著落后于A1B情景试验的结果,之后则超过A1B试验.     

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。     

一个修正的海气通量距平耦合方案

通过分析海气耦合模式“气候漂移”的原因,提出了一个修正的通量距平耦合方案,它可以保证通过海气界面的热通量长期平均值接近于零。应用这个耦合方案,可以成功地把一个２０层海洋环流模式和９层大气环流模式耦合起来,并完成了一个４０ａ的长期积分,积分结果表明,模式没有出现明显的气候漂移。     

关于ρ最优可测耦合若干应用的注记

利用ρ最优可测耦合存在定理,（ｉ）补充证明了Ｄｏｂｒｕｓｈｉｎ－Ｓｈｏｓｍａｎ唯一性定理所需要的可测性;（ｉｉ）无需任何条件证明了跳过程ρ最优耦合算子的存在性。     

简单ENSO海-气耦合模式摄动解的渐近性态

El Nino, La Nina和南方涛动是发生在热带太平洋地区海-气相互作用的年代际现象. 针对一类简单的ENSO海-气耦合模式, 利用摄动理论和方法, 讨论了相应问题解的渐近性态. 结果表明, 海-气耦合模式相平面上的轨线最终分别趋向于稳定的吸引子.     

沙尘直接辐射效应对东亚地气系统的影响

基于东亚-北太平洋地区太阳高度角在春季乃至由冬季到夏季的逐日变化规律, 选取 2001 年春季发生的3 次典型沙尘暴为例, 利用包含详细气溶胶辐射参数化方案的大气辐射传 输模型, 模拟研究了该地区太阳高度角的变化对东亚-北太平洋地区沙尘直接辐射效应的可能 影响. 研究结果表明, 在沙尘暴爆发时间从春初(或冬季)到春末(或夏季)的变化过程中, 由于 该地区太阳高度角逐渐增大, 导致沙尘在大气顶晴空正辐射强迫值增加、负辐射强迫值降低 甚至转变为正强迫. 具体表现为: 在地表反照率低的海洋上空, 春初到春末太阳高度角的增 加使得沙尘在大气顶负辐射强迫的值由大变小, 即对地气系统由较强的降温转变为较弱的降 温作用; 在地表反照率较高的沙漠及其周边地区, 春初到春末太阳高度角的增加导致沙尘在 大气顶辐射强迫由负值转变为正值, 即对地气系统由辐射降温逆转为辐射增温. 云天辐射强 迫的研究结果与晴空类似, 但低云的存在相当于在一定程度上增加了地表反照率, 它一方面 使得沙漠上空沙尘层由冷却地气系统到加热地气系统这一逆转过程发生的日期提前, 也导致 了沙尘在海洋上空负的辐射强迫比晴空时随着太阳高度的增加减小得更为明显, 甚至局部地 区因为低云的存在由弱的负强迫变为弱的正强迫. 这一研究结果说明, 在东亚沙漠附近地区, 即便是同等强度的沙尘暴事件, 因为发生的日期不同, 太阳高度角不同, 沙尘层在大气顶的 辐射强迫和对地气系统的影响也会因此不同甚至相反. 沙尘暴发生的时间越靠近初春或冬季, 在沙漠附近, 沙尘在大气顶辐射强迫越倾向为负值, 对地气系统表现为降温作用, 沙尘暴发 生时间越靠近春末或夏季, 由于太阳高度角的增大, 沙尘在大气顶越容易产生正辐射强迫, 对地气系统表现为增温作用. 简而言之, 即在东亚沙漠源区附近, 沙尘直接辐射效应可能呈 现“春初(冬季)降温, 春末(夏季)增温”的特征.     

减缓一个新的耦合模式的气候漂移

正气候漂移,即在外强迫固定的情况下,耦合模式中依然存在的固有的虚假长期变化,理解漂移的来源并以此进行模式的调试工作是耦合模式获取合理模拟结果的关键.为了准备即将到来的第六次耦合模式比较计划,本文基于美国通用地球系统模式(CESM)和中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室的第二代格点大气环流     

南海次表层水温的季节内变化

通过对地海海季风实验（SCSMEX）期间布设于南海中部的3个ATLAS海洋锚定浮标所观测的资料进行Morlet小波分析,发现南海次表层水温存在显著的季节内,尤其是在冬半年。水温季节内变化主要集中在50－100m深度,振幅变化可以达到1－2℃。造成次表层水温如此大振幅变化的原因,是在海面风应力强迫下温跃层产生的垂直位移所致。这一发现提示出南海上层海洋垂向季节内变化的重要特征。     

海洋对全球变暖的快慢响应与低温升目标

最新研究表明,为了实现《巴黎协定》制定的1.5或2℃低温升目标,温室气体浓度需要在增长到某个峰值后逐渐下降.利用第五次国际间耦合模式比较计划(CMIP5)中气候模式和理想的一维两盒模型的模拟结果,研究了全球变暖下海洋混合层的快速响应和深层海洋的缓慢响应及其对低温升目标的影响.多模式平均结果显示,在辐射强迫先增长后稳定情景(RCP4.5)下,全球表面平均温度(global mean surface temperature,GMST)会以先快后慢两种速率增长;而在辐射强迫先增长后减弱情景(RCP2.6)下,GMST会先快速增长,然后缓慢下降,且在2050~2100年间基本保持不变.这是由于不同情景下,GMST的变化特征由海洋快、慢响应在各个阶段的贡献比例所决定.RCP2.6情景下,GMST在2100年的温升值为1.83℃,对应辐射强迫下降阶段;而在RCP4.5情景下,GMST同样达到该温升值的时间为2033年,对应辐射强迫增长阶段.虽然两个时刻的GMST温升相同,气候系统在两种情景下的响应却有很大区别.其中,由热膨胀导致的全球海平面平均升高幅度在RCP2.6中要远高于RCP4.5,表面增温的空间结构也存在重要差异.在CMIP5使用的大多数未来情景中,多模式平均预估的1.5和2℃温升目标到达时间都远远早于2100年,这意味着如果利用这些情景下的结果来类比21世纪末低温升目标下的情况,会严重低估海洋慢响应过程的气候效应.     

聚(2-甲氧基-5-丁氧基)亚苯基亚乙烯的超声合成

研究了以对甲氧基苯酚和CH3（CH2）3Br为原料，在N2气保护下，经醚化，双氯甲基化和消除反应，超声合成聚（2－甲氧基－5－丁氧基）亚苯基亚乙烯（PMOBOPV）。通过与回流搅拌合成方法比较后发现，用超声辐照方法合成PMOBOPV具有反应时间短，产率高等优点。     

基于8个准全球模式模拟的南海深层与底层环流特征分析

初步分析了8个准全球高分辨率海洋模式模拟的南海深层和底层环流,总结了模式中南海深层与底层环流的基本特征.温盐误差分析显示深层温度相对偏差一致偏负,而盐度偏差大部分模式基都是为正偏差,表明深层偏冷偏咸.温度的偏差幅度要大于盐度,且温盐在深层存在趋势.吕宋海峡深层1500m以深水交换各模式平均为0.36Sv,与观测相比偏弱.同化过的模式和一个未同化的模式(OCCAM)都显示,吕宋深层水交换在春季达到最小,而在冬季达到最大.大多数模式2400m以深垂直积分流函数显示南海深层在大尺度上为气旋式环流,但流函数的分布与由气候态温盐数据集(GDEMv3)诊断出来的流函数相比存在较大的差异.南海1000m以浅经向翻转结构比较类似,但1500m以深的经向翻转结构空间分布和强度大小存在较大的差异.而2400m以深的经向翻转与气候态温盐数据集(GDEMv3)诊断出来的经向翻转相比偏弱,这表明着模式中深层水垂直混合过程偏弱.在上述分析基础上,详细探讨了初始温盐场、地形、垂向混合方案对南海深海环流的影响,对今后专门构建适合南海深海环流研究的模式提供了必要的参考.     

陆-气耦合增加中国的高温热浪

极端气候, 例如高温热浪, 对社会、经济和生态系统有着重要的影响. 在过去的几十年间, 中国的高温热浪已经发生了显著的年际和年代际尺度上的变化. 然而, 目前对引起中国高温热浪变化的物理机制尚不清楚. 本文利用2 个长期的含有和没有土壤湿度-大气相互作用的WRF 区域气候模式模拟评估了陆-气耦合对中国夏季高温热浪的影响. 结果表明陆-气耦合增加了中国的高温热浪. 尤其是, 在中国东部和西南的大部分地区, 高温热浪的增加都有统计上的显著性. 在这些地区, 陆-气耦合能够贡献30%～70%的高温热浪. 研究结果表明, 陆-气相互作用对中国高温热浪的发生起到重要作用.     

长江口水体混合过程中溶解态稀土元素分布特征

采用液－液萃取与反萃取分离富集方法和ＩＣＰ－ＭＳ测试技术、对长江河口南支盐度０．１５￣１９ｍｇ／ｇ表层水体中溶解态稀土元素（ＲＥＥ）的浓度进行了测定,与世界其他河口相比,长江口溶解态ＲＥＥ的河水端员浓度相对偏低,仅为１１．９６３（Ｙ）￣０．０９８（Ｌｕ）ｎｇ／ｋｇ。溶解态ＲＥＥ在长江口低盐度区（０．１５￣１ｍｇ／ｇ）明显析出,但其析出率相对偏低,仅为４７％（Ｌａ）￣２５％（Ｌｕ）左右。由于长江口水     

低温条件下水稻发芽力QTL的定位分析

采用典型的籼粳交（ZYQ8／JX17）的花药培养DH群体为材料,在15℃的条件下对水稻发芽力进行研究,发现该DH群体的灿、粳双亲在低温条件下的发芽力存在明显差异,6－11d,ZYQ8的发芽率比JX17高;12－16d,JX17的发芽率比ZYQ8高,用该群体构建的分子连锁图谱进行了发芽力逐日数量性状座位（QTL）分析,共检测到2个QTL,其中位于第9染色体C397B和RZ617B之间的qLTG-9在8－11d检测到其加性效应均为正值,即来自JX17的等位基因有利于提高发芽力;位于第4染色体RG908和CT563之间的qLTG-4在12－16d检测到其加性效应均为负值,即ZYQ8的等位基因提高发芽力。2个QTL表面时间不同,显示了低温条件下发芽力遗传机制的复杂性。