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2004年  第28卷  第4期

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El Niño事件成熟位相锁定在年底的物理过程研究
严邦良
2004, 28(4): 481-492. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.04.01
摘要:
用一个中等复杂程度的热带海气耦合模式研究了气候基本态的季节变化在El Ni?o事件成熟位相锁定中的作用.结果表明,模式模拟出了El Ni?o事件成熟位相锁定在年底左右的基本特征.由海洋气候基本态的季节变化所引起的平流的季节变化是El Ni?o事件成熟位相锁定在年底的机制.在El Ni?o事件期间,1~5月份,赤道中东太平洋地区的海洋气候基本态所引起的暖平流较弱,较弱暖平流造成海表温度异常降低,使海气耦合不稳定度较弱,从而使El Ni?o事件衰减.6~12月份,赤道中东太平洋地区的海洋气候基本态所引起的暖平流较强,较强暖平流造成海表温度异常升高,使海气耦合不稳定度加强,从而使El Ni?o事件发展.这样,在年底左右,赤道中东太平洋地区形成海表温度异常的一个极值点,形成El Ni?o事件成熟位相.海洋垂直(经向)平均流的季节变化产生的平流的季节变化最(次)强,因此,海洋垂直(经向)平均流是El Ni?o事件成熟位相锁定在年底的主(次)要因子.
热带太平洋和印度洋海面高度季节循环和年际变化的数值模拟
李雁领, 俞永强, 张学洪, 肖稳安
2004, 28(4): 493-509. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.04.02
摘要:
利用卫星海面高度计资料,分析了赤道太平洋和印度洋海面高度变化的季节和年际变化特征,并与一个耦合气候系统模式FGCM0模拟的海面高度进行比较,评估模式模拟海面高度季节和年际变化的能力.结果表明,尽管耦合模式存在一定的系统误差,但仍然能在相当程度上模拟出海面高度季节和年际变化的基本特征.同时为检验模式中印度尼西亚贯穿流(ITF)对海面高度季节和年际变化的影响,还进行了印度尼西亚海道完全关闭的敏感性试验,与控制试验结果对比表明,印度尼西亚贯穿流可以显著影响热带太平洋和印度洋年际变化的特征.
非线性发展方程的非守恒格式的计算稳定性问题
林万涛, 谢正辉
2004, 28(4): 510-516. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.04.03
摘要:
针对非线性发展方程的非守恒格式,以一维浅水波方程为例,对非守恒格式的计算稳定性进行了研究分析,探讨了非线性发展方程的非守恒格式与初值的关系.理论分析和数值试验表明,在格式结构已经确定的情况下,非守恒格式的计算稳定性主要由初值的形式所决定.
副高、极涡因子对我国夏季降水的影响
黄嘉佑, 刘舸, 赵昕奕
2004, 28(4): 517-526. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.04.04
摘要:
利用奇异值分解方法(SVD)分别分析了北半球副高指数和北半球极涡指数对我国夏季降水(6~8月)的影响,并详细讨论了对我国夏季降水影响重大的具体关系,以及它们影响的区域情况.研究发现,我国夏季降水主要受前期冬季极涡强弱的影响.冬季副高因子的影响是半球范围的,而春季副高因子的影响主要取决于我国南部的副高系统.综合研究极涡、副高两者对我国夏季降水的影响要比分别研究它们各自的影响所得模态的代表性好,预报价值也更高.
半隐式半拉格朗日平方守恒计算格式的构造
陈嘉滨, 季仲贞
2004, 28(4): 527-535. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.04.05
摘要:
在显式半拉格朗日完全平方守恒格式基础上, 构造出半隐式半拉格朗日完全平方守恒计算格式, 它继承了显式半拉格朗日完全平方守恒格式的优点, 并突破计算不稳定柯朗条件对时间步长的约束, 使时间步长大为增长.此外, 还给出这种新的计算格式在一维原始方程上的应用.
场时间序列预测方法及其预测能力的试验分析
王革丽, 杨培才, 吕达仁
2004, 28(4): 536-544. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.04.06
摘要:
给出场时间序列预测思想的提出及其理论基础,并在此基础上,给出场时间序列预测理论的思路及方法,并针对一个理想混沌时间序列进行预测能力的试验分析.初步结果表明,场时间序列预测方法可以提高单点时间序列的"遍历性",提高预测精度.
20世纪全球温度年代和年代际变化的区域特征
江志红, 李建平, 屠其璞, 张强
2004, 28(4): 545-558. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.04.07
摘要:
利用多窗谱方法,对全球各区域平均温度序列进行多种信号的检测、重构,着重分析不同区域温度年代和年代际变化的演变特征及其遥相关特点,初步研究显著年代际振荡信号的传播特征.结果表明20世纪年代至世纪尺度温度变化的显著信号有准70年波动和准30~50年、准20~30年、准15年、准7~10年多种时间尺度的振荡,其中准70年波动主要存在于北大西洋及北太平洋的中高纬度;准30~50年振荡则覆盖了除部分中纬度海域以外的大部分海陆表面,其演变特征基本相似,全球年平均温度序列中的显著年代际振荡信号主要反映了这一振荡信号;准20~30年振荡则主要集中于大洋的中纬度和副热带纬度,且具有沿副热带海洋环流传播的特点;准15年振荡主要位于热带太平洋海域,自1930年后,该信号与北太平洋中纬度准20~30年振荡反位相;准7~10振荡则主要集中于北大西洋及北半球中高纬陆地.
基于数字摄像技术测量气象能见度--双亮度差方法和试验研究
吕伟涛, 陶善昌, 刘亦风, 谭涌波, 王本革
2004, 28(4): 559-570. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.04.08
摘要:
数字摄像技术在地基、空基定量化大气遥感上的应用是一个方兴未艾的研究领域.作者阐述了基于数字摄像技术,利用地平线附近两个不同距离的目标物和其对应水平天空背景亮度差的比值计算白天气象能见度的方法(简称双亮度差方法)及其标准观测条件,该方法能够消除CCD(电荷耦合器件)数字摄像系统暗电流和背景杂散光的影响,可以增大数字摄像能见度观测系统(DPVS)的测量范围,提高测量精度.2002年在合肥骆岗机场进行了DPVS同V(a)is(a)l(a)前向散射仪、透射仪以及目测的对比试验,大量实测数据表明:DPVS和V(a)is(a)l(a)仪器以及目测的一致性相当好,采用双亮度差方法,即使能见度达到基线长度的200倍,DPVS也能给出可信的测量结果.
中高纬环流对1998年7月西太平洋副热带高压短期变化的影响机制
任荣彩, 刘屹岷, 吴国雄
2004, 28(4): 571-578. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.04.09
摘要:
针对1998年7月长江中下游地区二度梅期间副热带高压的短期演变特征,利用NCEP逐日资料,首先揭示了此期间西太平洋副热带高压发生东西断裂、副高单体发展的短期异常特征,进而指出了中高纬环流调整与副高短期变异的对应关系.在发现与中高纬环流调整相伴随的强冷空气是副高发生变异的关键因素的基础上,利用大气热力学基本原理,研究副高短期变异的动力机制,发现在副高边缘的冷暖空气活动通过与南北风发展直接关联,而影响副高的短期变异,是副高短期变异的重要机制之一.最后,利用R42L9/LASG IAP大气环流模式,通过敏感性数值试验证实了上述冷暖空气活动影响副高发生变异的动力机制.
东亚地区平流层、对流层交换对臭氧分布影响的模拟研究
杨健, 吕达仁
2004, 28(4): 579-588. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.04.10
摘要:
首先将区域酸沉降模式(RADM)进行改造,加入平流层化学模块以替代对流层模块.然后用MM5单向耦合改造后的化学模式M-RADM,对东亚地区一次切断低压(2000年4月8~12日)引起的对流层顶折叠对上对流层、下平流层臭氧分布形式的影响进行模拟.结果显示:(1)随着高空槽的发展与切断,高空槽的底部及切断低压四周臭氧有显著增加.对流层顶折叠使高空臭氧向下输送,这种向下的输送可以到达对流层中部,对上对流层的臭氧影响最大.(2)模式可以成功地模拟出在北京地区探测到的臭氧垂直廓线的双峰结构.250 hPa处的臭氧分压比背景值增加近5倍.模拟表明改造后的区域化学模式M-RADM可以用于研究天气过程引起的对流层顶附近臭氧的演变情况.(3)上对流层臭氧分布形势的变化主要是由动力过程中的水平平流作用引起的,但是对流层顶附近臭氧的化学过程是不可忽略的.
切变基流中β中尺度扰动的特征波动
张立凤, 施连俊
2004, 28(4): 589-600. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.04.11
摘要:
利用Bussinesq方程,通过数值计算的方法,讨论了中尺度扰动的特征波动,发现β中尺度波动(一对重力惯性波和一支涡旋波)的波谱特征与背景场有关,在基流存在垂直切变的情况下,三支波动都存在连续谱.随着风切变的增大,连续谱发生重叠.在连续谱的重叠谱区,谱函数也发生了变化,即扰动结构发生了变化,这一点与α中尺度扰动的特征波动不同.
大气中O3和CO2增加对大豆复合影响的试验研究
黄辉, 王春乙, 白月明, 温民
2004, 28(4): 601-612. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.04.12
摘要:
利用OTC-1型开顶式气室,对大豆"中黄14"进行了长时期不同O3和CO2处理的接触试验,模拟研究CO2和O3浓度倍增及其交互作用对大豆发育期、黄叶率和绿叶率、根瘤、生物量及其分配、产量结构、籽粒品质及叶片膜保护系统的影响,结果表明:单独O3浓度倍增,发育期明显提前;生物量最多可减少近一半,产量最多减产60%以上;粗蛋白含量增加6.2%,粗脂肪含量降低7.6%;叶片脂膜过氧化加剧.单独CO2浓度倍增,开花后发育期有所延迟;对生物量及产量有明显的正效应,成熟时总生物量和籽粒产量分别比T5增加21.0%和20.3%;粗蛋白和粗脂肪含量分别下降3.3%和1.6%;结荚前叶片脂膜过氧化反应减轻.CO2和O3持续倍增和逐渐达到倍增交互作用处理,在生物量、产量方面表现为CO2的影响大于O3,在叶片膜保护系统方面表现为O3的影响大于CO2,粗蛋白含量下降,粗脂肪含量上升,叶片脂质过氧化加剧.熏气处理均可造成:黄叶率上升,绿叶率下降,凋落物增加,且单独O3浓度倍增的处理最明显,通气仅10天黄叶率就高于50%;超氧化物歧化酶活性增强;气孔阻力增加,蒸腾速率下降,且单独CO2浓度倍增的处理最明显,尤其在高湿阴天,气孔阻力和蒸腾速率变化最高分别可达增加234.0%和下降58.5%.
2002年台风Ramasun影响华东沿海期间可降水量的GPS观测和分析
丁金才, 黄炎, 叶其欣, 朱文耀, 宋淑丽, 梁旭东
2004, 28(4): 613-624. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.04.13
摘要:
介绍了2002年建成的长江三角洲地区GPS(全球定位系统)网对台风Ramasun影响华东沿海地区时可降水量的探测,指出GPS探测的可降水量(PWV)与加密探空资料所计算的可降水量具有高度的一致性.通过对多站GPS资料时间序列的分析,揭示了在台风影响过程中PWV 的三个阶段的变化特征: 在台风降水产生前PWV 都有一个急升的过程,PWV的急升时间长短、升幅、量值大小反映了水汽累积情况,它与台风过程降水总量、每小时降水量大小有较好的对应关系;PWV 急升达到峰值后进入高值波动阶段,一般在达到峰值后7~10小时开始出现明显的降水, 在这一阶段中PWV 时间序列的波动和空间分布特征与台风降水的短时变化和螺旋雨带演变有较好的对应关系;PWV 的急降则反映台风降水即将结束.
复杂地形对计算地表太阳短波辐射的影响
王开存, 周秀骥, 刘晶淼
2004, 28(4): 625-633. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.04.14
摘要:
首先利用数字高程数据(DEM)、大气辐射传输模式6S以及野外观测资料计算了复杂地形(青藏高原)上地表入射太阳辐射,然后计算不考虑地形产生的地表辐射的计算误差,对误差进行归一化后得到相对辐射误差.结果显示,相对辐射误差的标准差(即相对地表辐射计算误差绝对值的统计平均值) Se随太阳天顶角的增加呈指数增长,随高度标准差的增加几乎呈线性增长,随数字高程数据的分辨率(或卫星资料的分辨率)降低而降低.利用分步拟合方法拟合了Se随太阳天顶角、高度标准差和数字高程分辨率的变化.利用拟合方程可以计算任意地形条件下,不同分辨率的卫星(或数字高程)资料在不同太阳天顶角情况下,不考虑地形复杂性产生的平均地表入射太阳辐射的计算误差,结果表明,使用中分辨率的卫星(如MODIS)资料计算地表太阳净辐射时,需要考虑地形复杂性.
用改良的面积重叠法自动跟踪中尺度对流系统的试验研究
方兆宝, 林珲, 吴立新, 江吉喜, 黄签
2004, 28(4): 634-640. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.04.15
摘要:
中尺度对流系统(Mesoscale Convective Systems, MCSs)的活动和演变,是造成致洪暴雨灾害性天气的主要因素之一.多年来,许多学者加大了对中尺度对流系统研究的力度.但是,中尺度对流系统的活动及其移动和传播的研究进展一直受到计算机自动识别和跟踪问题的制约.首先介绍了一种基于面积重叠法的MCSs自动跟踪技术,然后针对它存在的问题进行了改良,并应用改良后的面积重叠法对1998年6月至8月的青藏高原上空MCSs进行了识别与跟踪实验.实验结果表明,改良后的面积重叠法的跟踪准确率可达80%,比改良前提高了10%以上.