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2001年  第25卷  第1期

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卫星遥感地面紫外辐射的参数化方法
王普才, 吕达仁, 李占清
2001, 25(1): 1-15. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2001.01.01
摘要:
提出了一个从卫星观测推算地面UVB辐射通量密度和红斑生物紫外辐射剂量的新的参数化方法。该方法基于一个简单的模式:大气辐射传输介质被简化成三个等效层:臭氧单独构成的吸收层,空气分子、云和气溶胶粒子组成的散射层,以及地面反射层。地面紫外辐射通量密度和生物紫外辐射剂量可以由臭氧层的等效透过率、散射层和地面的联合反射率计算。臭氧层的等效透过率可由大气臭氧总量计算。散射层和地面的联合反射率可由不存在臭氧吸收的紫外或可见光通道的反射辐射强度测量得到。该反演算法形式简单,只包含很少几个可从卫星测量获得的参数。它通过了一个可靠而相对复杂的基于DISORT的紫外辐射传输模式的检验。在广泛的计算条件下,包括晴天、云天、以及混浊大气,用这个简单算法计算的地面紫外辐射通量密度和红斑生物紫外辐射剂量与精确算法的结果相差无几。另外,还实际运用这个算法利用卫星观测资料反演地面紫外辐射通量密度,与地面实际观测资料做了比较,符合较好。
雷暴云下空间电荷层形成的数值研究
孙安平, 言穆弘, 张义军, 郄秀书
2001, 25(1): 16-24. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2001.01.02
摘要:
利用一个引入了地面尖端电晕放电物理过程的二维轴对称积云起电模式,讨论了雷暴云下空间电荷层的空间分布和随时间的演化规律。在模式计算上采用了"时步分离法",即在小时步上计算电导及各种反极性离子的复合作用,在大时步上计算平流、对流和湍流扩散项,对于不同的时间步长垂直方向采用不同的格距。通过模拟分析,得到了一些较为合理的结果。最后简单地讨论了本工作在以后需改进的地方。
对流边界层大涡模式的改进及对夹卷速度的研究
苗世光, 蒋维楣, 李昕, 刘衡
2001, 25(1): 25-37. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2001.01.03
摘要:
对已建的对流边界层(CBL)大涡模式进行了改进,将次网格闭合方案改为次网格能量闭合,并考虑了水汽的源汇项和水汽相变潜热的作用。通过对均匀下垫面上由热扰动发展的对流边界层的模拟及与实验结果的比较表明,模式较好地模拟了对流边界层的主要物理结构,较好地反映了各物理量之间的对应关系。本文在一定的对流理查森数(Ri*)范围内给出了一些算例,对无量纲夹卷速度(We/W*)进行了研究。结果表明,无量纲夹卷速度随地表热通量(Qs)的增大而增大,随对流边界层上部温度递减率(γ)的增大而减小。当9.06≤Ri*≤45.29时,无量纲夹卷速度We/W*可以拟合成A(Ri*)-1的形式,其中A=0.226。并且与我们的对流槽实验结果,Sullivan等人的大涡模拟结果以及Deardorff等人的对流槽实验结果作了比较,四者吻合较好。
偏振雷达观测强对流雹暴云
张鸿发, 郄秀书, 王致君, 张义军
2001, 25(1): 38-48. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2001.01.04
摘要:
根据偏振雷达原理,用C波段双线偏振天气雷达观测得到4例强对流雹暴演变过程的水平反射率ZH(dBZ)和差分反射率ZDR(dB)垂直剖面RHI定量回波资料,分析了这些雹云不同演变阶段的回波参量和偏振特性的关系,说明ZH、ZDR双参量对判别降雹有着明显优势,用雨滴谱的ZH-ZDR分布边界关系对这些雹云回波进行判别降雹分析,给出我国用偏振雷达观测和识别冰雹的研究结果。
应用查表法模拟区域对流层O3、Nox分布和演化的研究
朱彬, 肖辉, 黄美元, 李子华
2001, 25(1): 49-60. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2001.01.05
摘要:
应用STEM-II气相光化学模式探讨了影响对流层O3、NOx气相光化学转化率的各物理、化学因子。表明在我国多数地区光化学污染物特征(NMHC/NOx较高)下,光辐射强度、温度、初始O3浓度和NOx浓度是影响O3、NOx气相光化学转化率的主要因子。将以上因子分档组合,计算并建立了各种情况下O3、NOx气相光化学转化率的查算表,并将之用于模拟区域O3、NOx的演化和分布。结果表明,与光化学模式直接耦合计算法相比,该方法既能显著缩短计算时间,又能基本反映大气化学反应的非线性过程,并与直接耦合法符合得较好。
箱法在草地温室气体通量野外实验观测中的应用研究
杜睿, 王庚辰, 吕达仁, 孔琴心, 刘广仁, 万小伟, 张斌, 王艳芬, 季保明
2001, 25(1): 61-70. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2001.01.06
摘要:
利用静态箱法采样,配以气相色谱仪法分析对草地N2O、CH4和CO2温室气体通量进行了较系统的现场测量,同时对箱体内外温度进行同步观测。在对野外原位观测实验数据进行定量分析的基础上,论证了静态箱法对草原土壤-植被系统的N2O、CH4和CO2通量测量的适用性和科学性,讨论了实验结果的可靠性。
涡动非地转位势通量对风暴轴维持的影响
朱伟军, 孙照渤
2001, 25(1): 71-78. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2001.01.07
摘要:
通过对涡动动能方程和涡动有效位能方程的诊断分析,结果发现,斜压性是导致风暴轴入口区天气尺度涡动发展的最主要原因,而涡动发展后则主要通过非地转位势通量向下游频散能量而衰减,并进一步成为激发下游新的涡动活动发展的主要能量来源。因此,涡动非地转位势通量所引起的"下游发展效应"对风暴轴在东端弱斜压区的维持具有十分重要的作用。
1961~1997年110~140。E垂直经圈环流的年际变化特征及其与海温变化的关系
陈月娟, 简俊, 张弘, 陈新明
2001, 25(1): 79-88. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2001.01.08
摘要:
用NCEP/NCAR再分析资料,分析了196l~1997各年1月和7月的大气垂直经圈环流的变化特征,特别分析了110~140°E平均的垂直经圈环流和其中的东亚季风环流。计算了各年的经圈环流与多年平均垂直经圈环流之相似系数、差异系数和相对强度。文中除讨论了它们的年际和10年际变化外,还讨论了东亚季风环流强弱变化与ENSO循环的关系。结果表明:(1)垂直经圈环流除有年变化外,存在着较明显的年际和年代际变化。1月的全球平均经圈环流1966~1974年较弱,1976~1987年较强;7月的全球垂直经圈环流则是1963~1974年较强,1986~1995年则相对较弱。(2)110~140°E的平均经圈环流主要特点是:1月东亚季风环流圈代替了北半球的Ferrel环流圈,7月东亚季风环流圈代替了北半球的Hadley环流圈,而且其10年际变化也比较明显。(3)东亚季风环流强弱的变化与ENSO循环有一定的关系。
近百年全球平均气温年际变率中的QBO长期变化特征
丁裕国, 余锦华, 施能
2001, 25(1): 89-102. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2001.01.09
摘要:
应用奇异谱分析(SSA)方法和奇异交叉谱分析(SCSA)方法,对全球及南北半球近100多年(1856~1997年)逐月地面气温距平序列中的准两年周期振荡(QBO)的长期演变特征进行诊断分析。结果表明:全球平均气温序列蕴含显著的QBO分量,它们与全球气候系统中其他各个子系统所隐含的QBO信号具有各种耦合对应关系,尤其突出地表现在Nino区海温和以SLP序列为代表的全球大气环流系统中QBO信号的耦合对应关系上。而平均气温的QBO的年代际特征及其变率的阶段性,不但表现在振幅上,而且其位相亦很明显。上述特征在全球、两半球具有明显的差异。
变分同化中使用背景场时尺度匹配的数值研究
邱崇践
2001, 25(1): 103-110. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2001.01.10
摘要:
分资料同化方法运用于中尺度系统的分析时,粗网格模式的输出经常被用作背景场,此时分析场和背景场之间存在尺度不一致的问题。为了让二者的尺度相匹配,文中提出可以在目标函数中增加一个过滤算子适当滤除分析场中的短波成分。应用浅水方程模式和模拟资料所作的数值试验表明,该方法可以明显地改善分析的效果。
简单热带海气耦合模型中不同扰动形式间的耦合作用
林一骅, 薛峰, 练树民
2001, 25(1): 111-117. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2001.01.11
摘要:
在局地热平衡情况下研究了简单热带海气耦合模式中不同扰动形式间的耦合,依次讨论了由大气准定常Kelvin波与海洋R0ssby波、大气准定常Rossby波与海洋Kelvin波、大气准定常Kelvin波与海洋KelVin波、大气准定常Rossby波与海洋Rossby波组成的耦合系统的性质,并研究了存在于其中的耦合扰动的特征。
大气季节内振荡的耦合模式数值模拟
李薇, 俞永强
2001, 25(1): 118-132. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2001.01.12
摘要:
分析GOALS/LASG海气耦合模式10年积分200hPa纬向风场的逐日输出结果,引用1980~1989年期间逐日的NCEP/NCAR再分析资料作为实测对照,结果显示该耦合模式抓住了热带大气低频振荡(IO)的基本时空分布特征,模拟IO的强度较多数大气模式强而接近真实,但空间一致性仍不清晰,典型周期不够显著。NCEP资料与耦合模式都反映模拟IO的季节变化与其年际变化有关,模拟较强IO的年份表现IO的季节变化特征也较真实。模拟IO的年际变化与热带东太平洋的SST呈明显的负相关变化。SST暖异常的年份,IO活动较弱。IO变化滞后于SST异常60天左右的相关性最显著。对比单独积分GOALS/LASG的大气模式的结果,发现二者的主要差别在于耦合模式再现IO的季节性特征更真实,反映了海气耦合对IO变化的调制作用。利用海气耦合模式,理解IO对流活动与上层海洋的相互作用过程,是真实描述IO必要的手段。
切变基本纬向流中赤道Rossby包络孤立波
赵强, 刘式适
2001, 25(1): 133-141. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2001.01.13
摘要:
利用多重尺度摄动法,从描写赤道Rossby波的正压大气位涡度方程中推导出在切变基本纬向流中非线性赤道Rossby波包演变所满足的非线性Schrodinger方程,并得到其单个包络孤立子波解,分析基本流切变对非线性赤道Rossby波动的影响。