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2004年  第9卷  第2期

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亚洲区域气候模式比较计划的进展
符淙斌, 王淑瑜, 熊喆, 冯锦明
2004, 9(2): 225-239. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2004.02.01
摘要:
区域气候变化的信息是气候变化影响评估的基础.在发展全球气候模式的同时,发展高分辨的区域气候模式是获取区域气候变化信息的重要途径之一.作者介绍了由中国科学院大气物理研究所START全球变化东亚区域研究中心发起和主持,有中、美、韩、日和澳大利亚10个研究组参加的亚洲区域气候模式比较计划的目的、意义、工作任务和试验设计等主要内容,给出了该国际比较计划第1阶段(连续18个月积分)和第2阶段(1988~1998年连续10年积分)的初步结果,讨论了区域气候模式在亚洲应用中的一些共性问题以及进一步研究的方向.
5个海气耦合模式模拟东亚区域气候能力的初步分析
王淑瑜, 熊喆
2004, 9(2): 240-250. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2004.02.02
摘要:
分析了CGCM1、CSIRO MK2、ECHAM4、HadCM2和GFDL共5个海气耦合模式模拟的东亚地区地面气温和降水量的多年平均值,并与观测值进行了比较,以初步考察全球模式对区域气候的模拟能力.结果表明,所有的模式对东亚地区地面气温及年变化的模拟结果均较好,但在整个模拟区域地面气温模拟值偏低,冬半年模拟结果较夏半年差;模式能模拟出东亚地区降水的时空分布特征,但模拟的区域性差别比较大,模式对西北、东北地区的模拟效果较差,就季节变化而言,冬、春模拟降水偏大.比较结果显示,ECHAM4和HadCM2对东亚地区地面气温和降水场的模拟效果优于其他模式.
区域气候模式RIEMS对东亚气候的模拟
熊喆
2004, 9(2): 251-260. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2004.02.03
摘要:
利用区域环境集成系统模式对东亚地区进行了1987年1月到1996年12月的长期积分试验,重点考察了区域气候模式对东亚地区区域气候平均状况的模拟能力.结果表明:(1) RIEMS模式能够较好地模拟出不同季节温度的空间分布以及不同区域温度的年变化;同时模式模拟的季和月平均表面大气温度与观测之间偏差大约一般在1~2℃.(2)对于降水来说,RIEMS模式能够较好地模拟降水的季节变化以及空间分布特征;同时,也能够较好地模拟不同区域降水的年变化.就季节而言,模式模拟的冬季降水最好,相对较差的为夏季;同时,模式能够较好地模拟雨带季节性移动,但模拟的雨带较观测的雨带偏北,大约为2~3纬度.(3)RIEMS模式能够模拟出东亚地区观测的湿润和干旱分布规律,但对于西北干旱区较观测偏干.
基于台站降水资料对不同空间内插方法的比较
冯锦明, 赵天保, 张英娟
2004, 9(2): 261-277. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2004.02.04
摘要:
如何把离散的气象台站资料通过合适的空间内插方法转变成规则的网格数据,对于气候变化分析和模拟研究具有重要的意义.作者利用中国区域160个常用台站10年降水观测资料为例,分别采用克里格(Kriging)插值、反距离加权、Delaunay三角剖分线性插值、双谐样条(Biharmonic Spline)插值和Cressman客观分析等几种常见的空间内插方法,较为系统地分析和比较了这几种内插方法插值结果之间的异同,对其优缺点和适用范围进行了适当讨论,并采用不同的网格分辨率和影响半径对Cressman客观分析方法做了进一步分析比较.结果表明:在台站分布密集的区域不同空间内插方法之间差异较小,在台站分布稀疏的区域则差异较大;与更加密集的台站观测资料的比较显示,自动调节影响半径的Cressman客观分析方法与双谐样条插值方法误差相对较小.
NCEP再分析资料和中国站点观测资料的分析与比较
赵天保, 艾丽坤, 冯锦明
2004, 9(2): 278-294. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2004.02.05
摘要(5724)
摘要:
美国国家环境预报中心(NCEP)和国家大气中心(NCAR)的全球再分析资料,在很多气候模拟和预测研究中都被作为区域气候模式的驱动场和初始场资料,并用来检验模拟结果的.作者通过对NCEP的2种再分析资料NCEPI和NCEPⅡ与中国台站观测资料的月平均温度和月降水总量进行相互插值,分析和比较了NCEPⅠ、NCEPⅡ再分析值与中国区域内观测值之间的差异以及2种再分析资料之间的差异.从结果可以看到,NCEP再分析资料的月平均温度较观测值普遍偏低,而月降水总量较观测值则偏高;就季节变化而言,NCEP再分析值在夏季和年平均模拟的较好,冬季较差.同时可以看到,在温度和降水方面NCEPⅡ较NCEPⅠ都有所改进,尤其在中国东部地区,改进较为明显.
区域气候模式对东亚气候时空演变特征的模拟研究
熊喆
2004, 9(2): 295-302. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2004.02.06
摘要:
利用区域环境集成模式系统对东亚地区进行了1987年1月到1996年12月的长期积分试验,重点采用经验正交函数分析方法分析和比较模式模拟及观测气候主分量时空特征,从而考察区域气候模式对东亚地区的区域气候模拟能力.结果表明:(1) RIEMS能够较好地抓住地面气温年平均状况及其年变化和年际变率的主要特征;(2)尽管模式对降水的模拟能力没有对地面气温模拟的强,但RIEMS模式基本上能够模拟出降水的空间分布以及降水的季节变化特征,同时能够抓住降水的年际变率.
对20世纪70年代中后期Walker环流异常减弱的分析
艾丽坤
2004, 9(2): 303-315. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2004.02.07
摘要:
20世纪70年代中后期以后,位于达尔文岛的观测海平面气压值(SLP)不断升高,而位于塔西提岛的观测SLP不断下降,形成了在年代际尺度上最弱的热带太平洋东西向环流,即Walker环流.70年代中后期以后,在Walker环流不断减弱的同时,亚洲夏季风也在减弱.通过对海平面气压场的长期变化特征分析,我们发现20世纪70年代中期以后,副热带西太平洋(20~30°N,130~150°E)的SLP不断下降,与不断上升的热带西太平洋(10°S~0°,130~150°E) SLP形成了一个在年代际尺度上的反相关震荡型.这个负SLP距平与江淮流域的对流上升运动相对应,造成了中国地区夏季江淮流域降水增加而华北降水减少的格局.
青藏高原西侧绕流风系的变化及其与东亚夏季风和我国华北地区夏季降水的关系
黄刚, 周连童
2004, 9(2): 316-330. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2004.02.08
摘要:
从观测资料分析了青藏高原西侧绕流偏北风系的年际和年代际变化及其与东亚夏季风和华北地区夏季降水的关系.研究表明,前者对后者有很大影响,若夏季青藏高原西侧绕流的偏北风系强,则东亚夏季风偏南风分量强,且华北地区夏季降水可能偏多;相反,若夏季青藏高原西侧绕流的偏北风系弱,则东亚夏季风的偏南风分量弱,且华北地区夏季降水可能偏少.分析结果还表明,由于从1965年之后(特别从1977年之后),高原西侧绕流的偏北风系减弱,可能导致了东亚夏季风的偏南风分量减弱,使得输向华北的水汽大大减弱,且引起华北地区降水减少,发生了持续严重干旱.
我国主要旱地作物水分供需状况分析及改善对策
李应林, 高素华, 郭建平
2004, 9(2): 331-341. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2004.02.09
摘要:
建立了一个农田水分计算和评价模型,并利用1961~2000年月平均气候和有关作物资料,计算分析了我国5种主要旱地作物(春小麦、冬小麦、春玉米、夏玉米和棉花)的理论需水量及其时空分布,利用水分订正系数为指标评价作物需水量的满足程度.结果表明,气候条件对不同作物生产影响不同,比如小麦生育期内普遍严重缺水,玉米生育期水分供应比较充足,但在山西、陕西等地,夏玉米的播种期、出苗期及拔节期(6~8月)也存在明显的水分亏缺现象.作者针对我国北方农田干旱严重、水分供需很不平衡的情况,提出了相应的改善建议.
中国西部地区未来气候变化趋势预测
张英娟, 董文杰, 俞永强, 冯锦明
2004, 9(2): 342-349. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2004.02.10
摘要:
用中国科学院大气物理研究所的全球环流耦合模式(IAP/LASG GOALS),对中国西部地区由于CO2含量增加引起的未来气候变化进行了模拟预测分析.预测CO2含量每年以1%速度递增,对此进行了控制试验和扰动试验两个长期积分,并用它们的差值来表示中国西部地区的气候变化.结果表明,CO2增加以后,在初始阶段平均温度、降水和湿度变化不大,随着CO2含量的增加,中国西部地区温度、降水及湿度均呈显著的增加趋势,且比全球增加大得多.到2050年全球温度相对于现在增加1.5℃,而中国西部地区温度升高在1.2~2.2℃,其中最大增温区出现在青藏高原附近;西南地区降水将增加200mm以上,比湿增加最大,达0.8 g kg-1以上,新疆西部和西北部地区降水减少50 mm左右,平均降水增加15%,整个西部地区气候变暖变湿.
一个简单陆气耦合模式中的绿洲-荒漠化效应
吴凌云, 巢纪平
2004, 9(2): 350-360. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2004.02.11
摘要:
发展了一个简单的地气相互作用模式,讨论了不同气候和植被条件对绿洲消长的影响.结果表明,能使绿洲扩大的主要条件是低纬度、小尺度,并具有低水汽、较高温度的环境以及较小气孔阻力的植被.这一简单的理论分析对发展复杂的数值模式和对观测的布局有参考意义,对治理荒漠也有一定的启示.
气候变化影响下我国农业经济评价问题探讨
丑洁明, 封国林, 董文杰, 叶笃正, 陈会芝
2004, 9(2): 361-368. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2004.02.12
摘要:
年代际的全球变化预测及其区域适应,是一个属于自然科学和社会科学相互交叉领域的问题.作者将全球气候变化研究与经济学研究结合起来进行探索性思考,提出了气候变化与人类经济活动相互关系的研究领域中4个有待探讨的问题,并重点针对其中气候变化对我国农业的影响,及气候变化影响下我国农业经济评价问题进行了探讨,同时初步讨论了经济评估的验证问题.
兰州不同时期黄土有机质碳同位素与气候的关系
何勇, 秦大河, 任贾文, 孙维贞
2004, 9(2): 369-377. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2004.02.13
摘要:
基于兰州九州台黄土剖面的土壤有机质δ13C分析,讨论了兰州地区末次间冰期和全新世2个时期气候以及地表植被的变化特征.结果表明,该地区末次间冰期δ13C变化范围为-29.97‰~-25.52‰,平均值为-27.79‰;全新世δ13C变化范围在-20.82~-34.40‰之间,平均值为-28.99‰.从δ13C平均值来看,该地区在以上两个时期地表植被主要为C3植物.末次间冰期九州台剖面δ13C表现出3峰夹2谷的特征与同一时期深海SPECMAP曲线有着良好的对应,表明了该时期兰州地区的气候变化与全球是一致的,全新世土壤有机质δ13C所反映出的3个不同的变化阶段对应于早、中、晚全新世阶段.结合黄土高原其他剖面相应时期的土壤有机质δ13C的研究结果,我们观察到陕西关中地区的黄土剖面末次间冰期和全新世土壤有机质δ13C要大于黄土高原西部的兰州等地区,气候差异引起的地表植被中C3、C4植物比例不同是造成两地区土壤有机质δ13C差异的主要因素.研究结果表明,黄土高原土壤有机质δ13C是揭示该地区气候变化的一个良好代用指标.
半干旱地区吉林通榆"干旱化和有序人类活动"长期观测实验
刘辉志, 董文杰, 符淙斌, 石立庆
2004, 9(2): 378-389. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2004.02.14
摘要:
简单介绍了吉林通榆"干旱化和有序人类活动"长期观测实验,该实验站同时也是国际协同加强观测计划(CEOP)的地面观测站.分析了2002年10月~2003年3月(CEOP-EOP3)非生长季观测到的近地面层微气象及能量通量资料.结果表明,在非生长季,半干旱地区农田和退化草地下垫面近地面层能量收支基本一致;感热通量占主要地位,占净辐射通量的70%左右;潜热通量及地热流都很小,通常小于30 W m-2.土壤温度日变化主要集中在地表以下20 cm土壤层,20 cm以下土壤温度日变化很小,但存在明显的季节变化.在非生长季,土壤表层10 cm厚度内,草地下垫面土壤体积含水量比农田大;20 cm以下深度土壤体积含水量的日变化很小,同样存在季节变化.
青岛大气气溶胶的浓度分布和干沉降的观测研究
张仁健, 浦一芬, 徐永福, 盛立芳, 金井豊, 太田充恒
2004, 9(2): 390-395. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2004.02.15
摘要:
根据青岛沙尘天气历史资料和近年来的青岛地面气溶胶观测资料,分析了青岛沙尘日数的长期变化趋势、季节变化特征以及气溶胶质量浓度、谱分布和干沉降的季节变化.分析结果表明,1961~1988年青岛沙尘日数呈波动变化,且幅度较大.1999年以来沙尘日数明显增加,且以浮尘天气为主.青岛在1961~2001年扬沙日数年平均值为1.83天,是北京同期的13%;年浮尘日数为2.93天,是北京同期的75%.青岛沙尘发生日数主要集中在冬春季,春季最高,冬季次高;夏季没有沙尘天气,秋季很低.青岛气溶胶质量浓度有明显的季节变化,春季最高,冬季次之,秋季又次之,夏季最低.大流量观测的总悬浮颗粒物(TSP)年平均浓度为177μgm-3,安德森分级采样器观测的气溶胶质量浓度为123μg m-3,两者的差别与不同的观测时间和观测仪器有关.在3月和4月,粗细粒子的浓度相差很大,粗粒子分别占总浓度的80%和62%.青岛气溶胶沉降通量在0.06~0.2 g m-2d-1之间,平均值为0.13 g m-2d-1,是北京沉降通量的30%.
IAP AGCM-Ⅰ水平分辨率的提高及对全球和东亚区域气候的数值模拟
张凤, 陈红, 林朝晖, 曾庆存
2004, 9(2): 396-408. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2004.02.16
摘要:
在中国科学院大气物理研究所(IAP)第一代大气环流模式(AGCM1.2)的基础上,将其水平分辨率从原先的4°×5°分别提高到2°×2.5°和1×1.25°,得到更新版本的IAP AGCM1.3a(水平分辨率为2°×2.5°)和IAP AGCM1.3b(水平分辨率为1°×1.25°).利用上述水平分辨率提高后的模式进行了长时间积分,分析模式模拟结果可知:水平分辨率的提高确实可以在一定程度上改进气候模式对当代气候的模拟能力,特别是对地形雨以及东亚夏季风降水细致分布的模拟.从而为进一步改进IAP跨季度数值气候预测系统,提高短期气候预测能力提供了模式基础.