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2004年  第28卷  第2期

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热带准两年振荡影响北半球冬季大气环流的诊断分析
陈文, 杨蕾, 黄荣辉, 邱启鸿
2004, 28(2): 161-173. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.02.01
摘要:
利用NCEP/NCAR再分析资料,首先讨论了热带纬向风准两年振荡(QBO)的东、西风位相的划分标准.结果发现,赤道50 hPa的风与西风深厚度关系最密切,即赤道50 hPa的纬向平均风为西(东)风时往往代表平流层下层为一层深厚的西(东)风.在此基础上诊断分析了1958/1959~1997/1998年共40个冬季中热带纬向风QBO对北半球中高纬度地区纬向平均环流和准定常行星波传播的影响.诊断分析表明,热带QBO对北半球冬季大气环流的影响主要表现在平流层和对流层上层.热带QBO的东风位相年与西风位相年相比,中高纬地区的绕极西风环流明显减弱,中低纬地区则出现相反变化,从而在平流层的纬向平均环流分布上呈现偶极子形式.纬向平均流的这种年际变化可以很好地用中高纬度准定常行星波传播的异常加以解释,QBO的东风位相年和西风位相年相比,中高纬准定常行星波向极地的传播更强,从而在高纬度平流层产生异常的E-P通量辐合,波-流相互作用的结果使得西风减弱.但是热带纬向风QBO的影响在1958/1959~1997/1998年的前后20年有所差异.后20年相对于前20年而言,东西风位相的差异有所减小,Hol-ton-Tan振荡明显减弱;就行星波传播而言,东风位相年下,前20年行星波向上传播较弱,而后20年则以大约70°N为分界点,以南向上传播较强,以北向上传播较弱.这种差异可能跟中高纬度纬向西风的自身变化有关.
中国二氧化硫排放控制的效果评估
程新金, 孙继明, 雷恒池, 段宁, 安俊岭
2004, 28(2): 174-186. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.02.02
摘要:
综合中国大陆二氧化硫排放源详细资料及国家所制定的酸雨控制区和二氧化硫控制区污染源控制排放目标,推算了1995年、2000年和2005年1.×1.网格的二氧化硫排放量;应用三维欧拉型污染物输送模式模拟计算了1995年硫沉降量和地面二氧化硫浓度的分布,以及依照控制目标实施后2000年和2005年控制区硫沉降和二氧化硫浓度的变化;根据中国硫沉降临界负荷的分布,计算了不同时期超临界负荷区和超临界负荷量.结果表明,2000年和2005年在二氧化硫排放量与1995年相比分别减少21.4%和28.4%的情况下,在我国大陆的硫沉降量分别下降了17%和24.7%;1995年中国超临界负荷区面积已达国土面积的32.7%,硫沉降超临界负荷总量占该年硫沉降总量的45.4%,危害相当严重;以目前的控制方案和控制目标,全国硫沉降超临界负荷总量比1995年减少12%~35.3%,超临界负荷区域面积减少0.3%~6.9%,超临界负荷区域面积减少非常有限.
梅雨锋上的三类暴雨
张小玲, 陶诗言, 张顺利
2004, 28(2): 187-205. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.02.03
摘要:
根据观测分析研究,概括出长江流域梅雨锋上主要有三类暴雨:梅雨锋上β中尺度的对流性暴雨、梅雨锋东部(115°E以东)的初生气旋暴雨、梅雨锋西端深厚高空低压槽前部的持续性强暴雨.第一类暴雨局地性特征明显,其范围一般小于300 km,暴雨的瞬时强度大,暴雨发生所需的强上升运动由局地强的对流有效位能(CAPE)释放的浮力抬升引起.第二类和第三类暴雨的共同点在于都有明显的大尺度强迫过程,大尺度的动力强迫使持续暴雨所需的垂直上升运动得以维持.后两类暴雨的数值预报效果较第一类的好,比梅雨锋上β中尺度暴雨预报更容易掌握.
1873~2000年东亚夏季风变化的研究
郭其蕴, 蔡静宁, 邵雪梅, 沙万英
2004, 28(2): 206-215. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.02.04
摘要:
根据英国的海平面气压(SLP)资料计算了1873~1950年东亚夏季风指数(IsM)与用NCEP的SLP资料计算的1951~2000年IsM衔接,构成128年的IsM序列.用功率谱及子波变换方法分析了IsM的变化,指出80年周期最突出,其次尚有40年周期,8~10年周期及准2年周期.分析表明,夏季风弱时中国东部夏季气温低,降水自北向南为负、正、负分布.夏季风强时,气温偏高,降水异常为正、负、正分布.对年际变化而言,降水与夏季风的关系要复杂一些,至少副热带高压的变化对降水也有重要作用.
影响1991年和1994年南海夏季风爆发迟早的物理因子探讨
梁肇宁, 温之平, 袁卓建, 覃慧玲
2004, 28(2): 216-230. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.02.05
摘要:
通过使用美国NCEP/NCAR再分析资料,利用纬向平均的局地经向环流模式成功地模拟了1991年(爆发晚年)和1994年(爆发早年)南海夏季风的建立过程,经过分析发现,虽然南海夏季风爆发时近地面南风均含有由气压梯度力驱动的地转成分和由除了气压梯度力外的所有动力和热力驱动的非地转成分,且与三维温度梯度有关的温度平流和对流均有正贡献作用,但各因子在(这两年对南海夏季风环流建立时起正贡献的)排序上有明显的差异,主要的差异为:对1991年6月7日00UTC而言,引起地转风的气压梯度力和引起非地转风的热力及动力的合力作用相当.在引起地转偏差的因子中,起正贡献作用的主要因子是潜热加热.而对1994年5月2日00UTC而言,气压梯度力作用相对较小,在引起地转偏差的因子中,起正贡献作用的最大因子是平均纬向温度平流.另外,边界效应独自对模拟的南海近地面最大南风的贡献占42%.引起南海近地层非地转南风的热力和动力因子(稳定度)在1994年5月2日00UTC(早年)均比1991年6月7日00UTC(晚年)大(小).
大气初始异常在跨季度短期气候预测中作用的研究
郎咸梅, 王会军, 姜大膀
2004, 28(2): 231-240. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.02.06
摘要:
针对大气初始异常在跨季度短期气候预测中的可能作用,利用中国科学院大气物理研究所9层大气环流格点模式(简称IAP 9L-AGCM)对全球夏季气候进行了30年(1970~1999年)集合回报试验,系统地考察了基于大气初始异常条件下模式对跨季度短期气候异常的可预测性.结果表明,在热带、副热带及高纬都存在气候异常的可预测性区域,说明大气初始场异常本身对跨季度短期气候预测有很重要的影响.相对于全球来说,大气初始异常对跨季度短期气候预测的影响在东亚地区更为显著,其作用不可忽略.通过对典型年份的个例分析发现,在某些气候异常剧烈的特殊年份,春季大气初始异常在我国夏季气候形成中扮演着尤为重要的角色.
东北亚冷夏的年代际变化
陈莉, 朱锦红
2004, 28(2): 241-253. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.02.07
摘要:
通过对1881~2000年东北亚夏季气温的分析,发现东北亚夏季气温有明显的年代际变化,时间尺度为80年左右和30年左右;120年来东北亚共发生27次冷夏(平均气温距平≤-0.5°C),其中6次为严重冷夏(平均气温距平≤-1.0°C).通过对海平面气压场、对流层中层500 hPa高度场及海温场的分析,研究了东北亚冷夏的环流机制以及与SST异常的关系,指出东北亚夏季气温的年代际变化与大尺度环流特征及海温的变化关系密切.
一次热带低压引发上海特大暴雨过程的中尺度系统分析
齐琳琳, 赵思雄
2004, 28(2): 254-268. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.02.08
摘要:
作者利用每日4个时次的1.×1. NCEP资料、逐时的GMs 5卫星红外云图资料、雷达组合反射率及雷达回波顶高图像资料和上海雨量自动站观测资料,对2001年8月5至6日上海特大暴雨过程进行了分析,认为:(1)停滞在上海地区的热带低压为此次特大暴雨的发生提供了有利的背景,而低压内部不断更替出现的中尺度对流云团是暴雨的直接制造者;(2)5日夜至6日晨,热带低压内至少有四个中尺度雨团发生发展,雨团的水平长度小于100 km,宽度约50km,生命史1~3 h不等,属于典型的β中尺度系统;(3)来自西太平洋和南海的暖湿气流向上海地区输送了充足的水汽;(4)热带低压内对流层低层的辐合、高层的辐散有利于强上升运动的维持,强上升气流携带充足的水汽、能量有利于对流云团的发生发展,产生降雨.
利用变分法计算西北典型干旱区地表通量的研究
任宏利, 王澄海, 邱崇践, 董文杰
2004, 28(2): 269-277. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.02.09
摘要:
利用2000年5~6月在敦煌进行的陆面过程野外观测试验加强期的观测资料,采用变分法计算了西北干旱区荒漠戈壁的地表感热通量和潜热通量,并与Bowen比能量平衡方法(简称BREB法)的结果进行了对比.结果表明:变分法由于同时应用了地表能量平衡方程和相似性廓线方程,充分利用了边界层观测资料的信息,避免了BREB法中出现在Bowen比接近于-1时产生的计算不稳定和虚假的峰值,使计算的通量结果更趋合理和稳定.同时也计算了动量和感热的总体输送系数,与已有结果比较表明也具有合理性.
一次混合云暴雨过程风场中尺度结构的双多普勒雷达观测研究
刘黎平, 邵爱梅, 葛润生, 梁海河
2004, 28(2): 278-284. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.02.10
摘要:
利用国家重点基础研究发展规划项目"我国重大气象灾害形成机理和预测理论研究"2002年外场试验首次获取到的双多普勒雷达资料,研究了7月22~23日在长江中游的宜昌、荆州区域暴雨回波和风场的中尺度结构及演变过程.结果表明:本次暴雨是混合云降水所致,在层状云降雨区内有许多对流单体,这些对流单体常以带状结构组成回波群,对流云的回波强度和风场有明显的中尺度结构,与周围的层状云有很大差别.西南气流和东风形成的中尺度切变和辐合是造成强对流降水的主要原因,风场的中尺度结构主要发生在4 km以下的中下层.在对流回波周围,经常有中尺度切变、涡旋、辐合和辐散存在,这些风场的中尺度结构与对流云的演变有密切的关系,对强降水的发生和维持有重要影响.此项工作为分析中尺度暴雨的形成和演变机理提供了依据.
突发天气机理和应用研究初步
汪厚基
2004, 28(2): 285-293. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.02.11
摘要:
为研究大气运动突然失衡的原因和机理,从气压入手,通过分析大气运动的宏观力学行为和关系,找到了置运动于突然失衡的大气内部之力--爆发力,给出了爆发方程,并提出一些新观念.通过对爆发方程的初步分析应用,发现一些突发性的灾害天气是有可能预报的.
2000年北半球平流层、对流层质量交换的季节变化
杨健, 吕达仁
2004, 28(2): 294-300. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.02.12
摘要:
用2000年NCEP资料,P坐标下Wei公式诊断北半球平流层、对流层交换的季节变化.主要结论:(1)热带西太平洋是物质由对流层向平流层输送的主要通道,并有明显的季节性东西移动.由于2000年赤道辐合带偏弱,因此秋季通量最大.(2)中高纬度地区同时存在向上、向下的通量,大尺度槽区伴随着平流层向下的输送.一年中冬春季向下的输送强,夏秋季较弱,其季节变化与大尺度环流的季节性变化一致.(3)东亚地区存在很强的平流层向下输送,且中心位置移动不大.只占北半球5.6%面积的东亚其年净交换量竟占北半球的29%,这说明东亚地区的平流层与对流层之间的质量交换对北半球平流层、对流层交换研究的重要性.
近地层大气气溶胶对曙暮光辐射强度和天空颜色的影响
范学花, 陈洪滨, 杜秉玉
2004, 28(2): 301-310. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.02.13
摘要:
采用离散坐标法(DISORT)辐射传输软件包UVSPEC的伪球面模式,计算了300~850 nm波段曙暮光时期地面不同观测仰角的辐射强度和天空颜色.模式选取美国标准大气(U.S. 1976),考虑多次散射效应及水汽、臭氧和二氧化碳的吸收.分析研究了近地层大气不同气溶胶光学厚度时曙暮光天空辐射强度和颜色指数随太阳天顶角和观测仰角的变化.结果表明,曙暮光时天空的红蓝光颜色指数随近地层大气气溶胶光学厚度的变化显著.此方法理论上可以用于近地层气溶胶光学厚度的反演测量.
卫星对地遥感应用中的邻近效应研究
刘广员, 邱金桓
2004, 28(2): 311-319. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.02.14
摘要:
利用Monte-Carlo地气耦合辐射传输模式比较系统地进行了卫星视反射率对地表、大气和卫星参数的敏感性数值试验,重点研究了邻近效应对地表反射水平非均一分布的敏感性、邻近效应有效地表范围以及邻近效应与卫星高度的关系三个方面的问题.在定量分析的基础上,揭示了影响邻近效应的主要因子及其影响机制,给出了一些重要结论,包括:地表非均一引起的邻近效应的影响是非常重要的,特别是当目标反射率小于环境反射率时;气溶胶光学厚度越大,散射相函数对称性越强,卫星视反射率对环境反射率越敏趑感,邻近效应越明显;邻近效应的有效地表范围可达到几十公里,同样光学厚度条件下,与气溶胶相比,分子的有效地表范围更大,邻近效应也更强;卫星观测同一目标物时,邻近效应随着探测器高度增高而变大等.