南极冰夏季消退大气季节内振荡的数值试验

利用IAP－GCM数值模拟模拟了南极冰消退时大气响应的候平均时间序列场,经带通滤波研究了大气季节内振荡的特征,得到了大气对南极冰消退的响应是一种具有30－60天周期的低频遥响应。它在南半球高纬的传播基本上为西传,而在赤道附近有东传趋势,南半球中纬地区呈明显的东传现象。在纬向季节内振荡最大动能区位于大洋内,其扰动能量在波列路径上的传播具有很明显的一致性和系统性。     

中等复杂程度全球热带海洋模式模拟的热带印度洋海表温度变率

利用一个中等复杂程度全球热带海洋模式模拟研究了表面强迫异常引起的热带印度洋海表温度(SST)变率．利用1958—1998年表面分析资料作为强迫场，积分海洋模式41年作为控制试验，并利用模式分别做动量(风应力)通量和热量通量无异常变化的平行试验，与控制试验作比较．通过3组试验模拟的上层海洋变率状况的比较，分析了动量和热量通量异常对热带印度洋SST变率的影响，并比较了其影响的相对重要性．结果表明，模拟的热带印度洋SST变率的主要模态表现为与热带太平洋ENSO相联系的海盆尺度的一致性增暖或变冷特征，次级模态为热带印度洋SST偶极子模态．通过3组试验结果的比较表明，动量通量和热量通量异常强迫对热带印度洋SST变率第一模态均有贡献，但热量通量异常强迫的影响比动量通量异常强迫的作用大．热带印度洋偶极子模态主要受动量(风应力)异常强迫影响，热量通量异常强迫主要起阻尼作用．     

波致混合对热带太平洋海气耦合模式中冷舌模拟的改进

非通量调整的大气海洋环流耦合数值模式所模拟的赤道太平洋表层海温（SST）的冷舌偏冷并且过于西伸是一个共性问题．文中在全球大气-海洋环流耦合数值模式FGCM-0中考虑了波致混合的作用后，赤道太平洋地区的SST模拟结果有了显著的改善，在（160—180°E，0—3°N）海域内SST升高在0.8℃以上且最大可达1.2℃．这有效地抑制了冷舌西伸，即赤道太平洋冷舌过于西伸的问题有所改善，26.0℃等温线在赤道附近的顶点从165°E东移至180°E以东，大约向东移动了1650km，这样所模拟的SST更接近于观测．对模拟结果分析表明：耦合模式中SST、近海面大气环流、海洋表层水平环流、海洋表层上升流等要素的距平场是相互间动力协调的，对于改善赤道冷舌模拟偏冷问题是正反馈，而耦合模式中海气热通量距平对改善赤道冷舌模拟偏冷问题是一种负反馈．     

模拟外强迫变化的气候效应的分段积分方法

由于气候系统的复杂性和气候模式本身不可避免的误差,长时间积分气候模式可能产生严重的误差累积,在这种条件下为模拟外强迫改变的气候效应所进行的气候敏感性试验可能严重失真．针对此问题,文中提出如果可以将已经出现过的天气气候状况作为外强迫改变前的实际状况,则可以利用动力张弛技术同化观测资料来约束外强迫改变前的模拟,减小对气候现状模拟的误差．而在积分外强迫改变后的模式时,将模拟结果分为背景场和扰动场两部分,背景场是外强迫改变前的模拟场．采用分段积分的方法,在每个积分段的起始时刻用同化后得到的气候现状模拟场替换其中的背景场,从而减少背景场的模拟误差对敏感性试验的影响．利用一个简单的低阶谱模式所作的模拟试验表明,这一方法可以收到明显的效果．     

大气边界层模式参数优化的数值试验

运用变分方法修正的正大气边界层模式中的若干参数，使模式解与观测拟合，利用ＨＥＩＦＦ实验观测资料所作的数值试验表明，参数修正后，不但在资料拟合阶段，而且在随后１８ｈ的预报阶段，模式模拟的边界层内感热，水汽和辐射通量均有显著改善。     

台风影响下渤海及邻域海面风场演变过程的MM5模拟分析

在装有Linux操作系统的PC机上运行美国大气研究中心（NCAR）的非静力中尺度大气模式MM5,运用MM5的嵌套功能,以30km水平分辨率对台风KAI－TAK（2000年第4号）影响渤海海区的时段进行数值模拟,同时给出了水平分辨率为10km的嵌套区内还时的渤海海面风场,通过对台风中心位置,中心气压,风速分布与雨区分布等要素的模拟结果与实况的比较,证实该实验对台风过程的模拟较为成功,嵌套区内渤海海面风场也明显体现出了地形影响的特征,并尝试以T106格点资料的三维客观分析场结合主空及地面观测为模式提供初值场,6h／次预报场为模式提 变边界条件,对渤海海面风场进行了24h时预报。     

分层热带海洋模式中的Rossby波和Kelvin波：初始混合层深度…

利用一个两层半的热带海洋模式，采用数值实验的方法研究了热带海洋对初始海洋混合层深度异常和大气季节内时间尺度热国强迫激发产生了Ｒｏｓｓｂｙ波和Ｋｅｌｖｉｎ波。研究表明，初始海洋混合层深度异常和大气热力强迫，可以在两层半热带海洋模式中激发产生东向传播具有Ｋｅｌｖｉｎ波性质的波动和具有Ｒｏｓｓｂｙ波性质的波动。热力强迫激发产生海洋Ｒｏｓｓｂｙ波和Ｋｅｌｖｉｎ波所需时间长于初始海洋混合层深度异常和大气季节     

云对红外制导系统中大气辐射透过特性的影响评估

为建立云对制导系统影响的红外特征模型,利用SBDART大气辐射传输模式计算了热带大气、中纬度大气（冬、夏）和副极地大气（冬、夏）5类典型大气状态下的3个大气窗口波段范围内的大气透过率.利用计算结果,结合云参数资料,针对云的光学厚度、云滴浓度、平均粒子半径、有效粒子半径等,对大气透过率的影响进行了详细分析,从而为开展真实大气传输特性对目标与背景红外辐射特性的影响研究奠定了基础.     

区域气候模式和大气化学模式对中国地区气候变化和对流层臭氧分布的模拟

在区域气候模式的基础上引入了对流层大气化学模式，并实现两的双向反馈连接，利用该模式系统模拟中国地区对流层大气臭氧和区域气候，发现东亚季风是影响中国地区对流层大气臭氧分布的重要原因，并且对流层臭氧分布局域性较为明显。模拟也得到了模拟区域气候的四个典型月特征，并与分析资料对比验证了所得结果。此外利用大气化学模式计算的臭氧反馈到区域气候模型中，模拟对流层臭氧增加背景下。模拟区域内晴空辐射强迫的变化。     

海温季节和年际变化对东亚区域气候变率模拟的影响

利用P-σ区域气候模式通过数值试验分析和探讨了海温季节变化和年际变化对东亚地区气候变率模拟的影响．数值分析试验结果发现，实际海温强迫下模拟的500hPa高度场年际变率较有或没有海温季节变化强迫模拟的结果在冬夏两季基本上是增强的，海温的年际变化对模拟500hPa高度场年际变率是尤为重要的．海温的季节变化强迫使得模拟的500hPa高度场在冬季增强，夏季减弱，且在高纬度地区变化幅度较大．海温的年际和季节变化使得东亚地区的500hPa温度在冬季升高，而夏季在低纬度地区的温度降低，其中在华南沿海、南海北部和盂加拉湾地区降低最甚，高纬地区变化不明显．此外，海温的季节和年际变化强迫对华南地区降水率差值的影响远比对长江中下游地区明显．     

光学方法测定大气水汽总量的探讨

介绍一种测量大气水汽总量的方法和仪器。仪器测量出通过大气的太阳（或月亮）光谱水汽吸收带带心（吸收带心波长取９３５ｎｍ，参考波长８８９ｎｍ）的剩余强度Ｒ，按相关式Ｒ＝０．５９求出测量程上大气的水汽总量Ｗ，垂直气柱上的水汽总量Ｗ０由Ｗ０＝Ｗ／ｍ求出，ｍ为观测方向对应的大气光学质量．仪器观测结果和气象部门的探空资料符合得较好，平均误差为５７％．     

Community Climate Model 3气候模式在东亚季风区产生虚假降水的一种可能原因

通过分析NCAR CCM3气候模式的15年积分结果,从形成降水的垂直运动和水汽供应条件的角度,试图揭示该模式在东亚季风区产生不合理虚假强降水的可能原因.与观测的降水分布相比,CCM3模拟的东亚季风区降水中心位置偏西,雨量偏强,其中对流降水占虚假降水中心总降水量的82%左右.进一步分析发现,对流层上层200 hPa副热带急流南侧的散度季节变化与110°E以西的虚假降水季节变化具有较好的对应关系,急流入口区附近的直接垂直环流上升支位于青藏高原东北部,同时由于急流南侧对流层上层辐散引起的抽吸作用,加强低层的垂直运动,从而为虚假的强对流降水形成提供上升运动条件.分析对流层低层的水汽(比湿)分布和水汽输送表明,模拟的青藏高原地区大气的水汽含量比NCEP/NCAR再分析的水汽含量高,经过高原从孟加拉湾输送到虚假降水中心地区的水汽偏强,从而为虚假的强对流降水形成提供了充足的水汽条件.因此,在改进气候模式对东亚季风区虚假降水的模拟性能时,除了对模式物理过程做改进外,在青藏高原附近地区的水汽分布和水汽输送以及对流层上层西风急流位置和强度模拟的合理性方面也需要引起足够的重视.     

东亚地区汛期OLR季节内振荡型的年际变化特征

 分析了1979—2005年5—8月东亚地区向外长波辐射（OLR）主要的空间模态和季节内振荡（ISO）强度的年际变化特征,并研究了各个模态主要ISO型之间的联系。结果表明,5—8月东亚地区OLR存在3种主要的空间模态：西太平洋偶极型（WPD）,西太平洋经向型（MWP）和东亚中纬太平洋波列（MEAP）,其时间变化表现为10～20,20～30和30～70d的周期振荡,其强度均存在极显著的年际变化,由东亚夏季风区加热强迫和大气内部非线性相互作用引起。WPD的主要ISO型之间相互独立,MWP和MEAP的不同ISO型之间存在强的相互作用。深入研究这3个模态的20～30和10～20d振荡变化特征,对于东亚地区夏季10～30d延伸期预报具有重要意义。     

大气边界层湍流积分尺度的分析方法

分析了大气边界层风洞中模拟湍流和实测大气湍流的积分尺度，通过风洞中的模拟湍积分尺度分析，检验了Taylor假设的合理性，并比较了五种常用方法的计算结果，确定出合适的分析方法；利用自相关函数直接积分和自拟合模型（AR模型）的方法分析了实际大气湍流的积分尺度，结果证明自相关函数直接积分的方法最为简便合理。     

一个改进的海气耦合模式及其数值模拟

基于“线性统计修正”同步耦合方案,把中国科学院大气物理研究所两层大气环流模式同具有较高分辨率的热带太平洋环流模式耦合起来,长期数值积分表明,模式不但能够模拟出真实合理的平均气候状态及其季节变化,还能模拟出与观测接近的年际气候变率,这种年际变率在热带太平洋表现为海温在次表层达到其是大值并一在赤道上的沿斜晶层自西向东传播而在赤道两侧则自东向西传播,从而构成了主周期为４ａ左右的循环过程。     

基于陆面过程模式的热红外卫星遥感影像模拟

遥感服务于气象、气候领域的一个关键环节就是建立地表过程模式与遥感数据之间的联系,利用过程模式的可靠输出参数来模拟卫星影像,并与真实的观测数据进行对比.本文建立了一个以通用陆面过程模式(CLM)相关参数为地表输入信息,以再分析大气廓线为大气输入信息的卫星影像模拟系统,以期通过模拟数据与真实卫星数据的比较,为模式背景场、强迫场的修订及预报精度的提高服务.模拟结果表明,对于由植被和土壤等组成的自然地表,模拟的热红外卫星信号主要取决于过程模式输出的地表温度,模拟的地表方向性辐射温度与模拟的大气层顶部表观辐射温度相关性高达0.99.模拟到的表观辐射温度与AVHRR影像对应的辐射温度差异比较大,最大值超过30 K,大多数像元温差分布在-20～20 K之间.温差在高海拔地区普遍比较大,这可能是由于CLM对高海拔地区的温度估计偏低导致的.     

华北夏季降水80年振荡及其与东亚夏季风的关系

根据1470～1999年共530 a中国东部25个站旱涝等级资料和1951～1999年共49 a中国160个站降水的观测资料,利用相关分析、功率谱分析和小波分析对中国华北地区降水的年代际振荡及其与东亚夏季风的关系进行了研究,结果表明华北降水的80 a振荡与东亚夏季风强度的长期变化有很好的对应关系.CCM2.0 30 a模拟研究进一步证明了中国东部降水与东亚夏季风之间的密切关系.     

大气臭氧准两年周期振荡

对全球网格点大气臭氧总量的卫星观测数据进行了分析，结果表明：大气臭氧总量有明显的准两年周期振荡（ＱＢＯ），且准两年周期振荡从低纬度地区向高纬度地区传播；大气臭氧的ＱＢＯ存在一定的纬圈结构，局部地区的ＱＢＯ有从高纬度地区向低纬度地区传播的现象．     

准地转正压大气小波谱模式及其数值解

基于β平面通道准地转正压位势涡度方程,用wavelet-Galerkin方法导出了以周期小波尺度函数为基底的小波谱模式,提出了小波格-谱变换算法,大大减少了模式非线性项的计算量;利用小波基导出了流函数倾向的二维Helmholtz方程的矩阵代数方程,求出了周期边界条件下的高精度解.数值试验表明,在热力和地形强迫下小波谱模式可以稳定的长时间积分,其数值解与格点差分模式的积分结果相近,但解的精度更高、收敛速度更快.在单纯热力强迫下得到了收敛的稳定解,在地形强迫下解呈现约15d的准周期振荡,类似于大气环流的高低指数循环.     

平坦沙地的空气动力学粗糙度变化及其物理意义

利用风温廓线法测定了不同大气稳定度下的空气动力学粗糙度，以跃移传感器（saltiphone）记录的瞬时最小跃移通量观测瞬时起动摩阻风速.观测数据表明：空气动力学粗糙度随着大气稳定度变化而呈现明显的变化，近中性层结下其平均值在（1.2—4.5）×10^-5m之间，不稳定层结的平均值在(0.5—1.1）×10^-4m之间，稳定层结的平均值在3×10^-6—2×10^-5m之间，不稳定层结空气动力学粗糙度高，稳定层结的低，近中性层结介于两者之间；3种大气稳定度下跃移过程的平均空气动力学粗糙度高于无跃移过程，近中性层结无跃移过程的平均空气动力学粗糙度在1—3×10^-5m之间；野外测定的每日平均起动摩阻风速在0.19—0.26m·s^-1之间变化.观测与模拟结果表明近中性层结地表无跃移过程下测定的空气动力学粗糙度对起动摩阻风速是有效的，而非中性层结下测定的空气动力学粗糙度对起动摩阻风速对起动摩阻风速的作用不显著，这能够从物理机制上得到说明.大气稳定度虽然对起动摩阻风速影响不大，但是否影响到风蚀强度还需要进一步的研究.