2004年 第9卷 第4期
2004, 9(4): 551-566.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2004.04.01
摘要:
基于清代雨雪档案记载及现代农业气象与气象观测记录,根据降水入渗的土壤物理学模型与水量平衡模型,恢复了山东济南、泰安、潍坊、菏泽、临沂等5个地区1736～1910年逐季降水量,建立了各站1736～2000年的逐季降水序列.初步分析结果表明,山东各站间的季节降水变化具有较高的相关性与一致性.1761～1770年、1781～1790年、1791～1800年、1801～1810年、1981～1990年等5个年代的降水明显偏少,1861～1870年、1871～1880年、1881～1890年、1901～1910年等4个年代则明显偏多.其变化总趋势可概括为:18世纪中前期,山东降水相对较多;18世纪中期起进入少雨期;19世纪中后期转为多雨期;19世纪末至20世纪初,降水明显减少,再次进入相对少雨期;20世纪60年代中期以后,降水又一次降至较低水平.1990年起,山东降水有所回升,重新进入了相对多雨期.
基于清代雨雪档案记载及现代农业气象与气象观测记录,根据降水入渗的土壤物理学模型与水量平衡模型,恢复了山东济南、泰安、潍坊、菏泽、临沂等5个地区1736～1910年逐季降水量,建立了各站1736～2000年的逐季降水序列.初步分析结果表明,山东各站间的季节降水变化具有较高的相关性与一致性.1761～1770年、1781～1790年、1791～1800年、1801～1810年、1981～1990年等5个年代的降水明显偏少,1861～1870年、1871～1880年、1881～1890年、1901～1910年等4个年代则明显偏多.其变化总趋势可概括为:18世纪中前期,山东降水相对较多;18世纪中期起进入少雨期;19世纪中后期转为多雨期;19世纪末至20世纪初,降水明显减少,再次进入相对少雨期;20世纪60年代中期以后,降水又一次降至较低水平.1990年起,山东降水有所回升,重新进入了相对多雨期.
2004, 9(4): 567-574.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2004.04.02
摘要:
根据IAP9L AGCM 10年积分850hPa纬向风的逐日输出结果,应用Morlet小波分析方法,研究了该模式中的大气季节内振荡(MJO),结果表明该模式能抓住热带MJO的基本时空特征,模式中MJO的显著周期为36天;另外还分析了16～64天重构信号的时间经度剖面图,发现该MJO为东传,这与实际较一致;最后用EOF方法分析了模式大气中850 hPa 5天平均速度势,揭示出该MJO在全球表现为行星尺度1波和2波的特征.
根据IAP9L AGCM 10年积分850hPa纬向风的逐日输出结果,应用Morlet小波分析方法,研究了该模式中的大气季节内振荡(MJO),结果表明该模式能抓住热带MJO的基本时空特征,模式中MJO的显著周期为36天;另外还分析了16～64天重构信号的时间经度剖面图,发现该MJO为东传,这与实际较一致;最后用EOF方法分析了模式大气中850 hPa 5天平均速度势,揭示出该MJO在全球表现为行星尺度1波和2波的特征.
2004, 9(4): 575-583.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2004.04.03
摘要:
使用天津地区41年的气象资料,分析了潜在蒸发量季节与年际演变的基本特征,潜在蒸发量的热力和动力两部分在不同季节彼此消涨的规律,以及不同气象要素对潜在蒸发的影响.提出了累积干燥度(accumulated dryness)的概念,定量地讨论了蒸发和气候变暖对干旱的影响.研究表明,对蒸发影响最大的是热力作用,其对潜在蒸发的贡献年平均可达70%;动力作用则在冬季最突出.气象要素中对蒸发影响最大的是气温,当年均气温增加1℃时,年蒸发总量可增加30.33 mm;风速的影响次之;水汽压和日照的影响较小.潜在蒸发量以逐年增大的趋势发展,尤其是近10年,增长速率达4.22 mm a-1,使得累积干燥度逐年增大.在气候变暖的背景下,增温使潜在蒸发量增大,在很大程度上导致了年际间的持续干旱,使气候呈干旱化趋势发展.
使用天津地区41年的气象资料,分析了潜在蒸发量季节与年际演变的基本特征,潜在蒸发量的热力和动力两部分在不同季节彼此消涨的规律,以及不同气象要素对潜在蒸发的影响.提出了累积干燥度(accumulated dryness)的概念,定量地讨论了蒸发和气候变暖对干旱的影响.研究表明,对蒸发影响最大的是热力作用,其对潜在蒸发的贡献年平均可达70%;动力作用则在冬季最突出.气象要素中对蒸发影响最大的是气温,当年均气温增加1℃时,年蒸发总量可增加30.33 mm;风速的影响次之;水汽压和日照的影响较小.潜在蒸发量以逐年增大的趋势发展,尤其是近10年,增长速率达4.22 mm a-1,使得累积干燥度逐年增大.在气候变暖的背景下,增温使潜在蒸发量增大,在很大程度上导致了年际间的持续干旱,使气候呈干旱化趋势发展.
2004, 9(4): 584-590.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2004.04.04
摘要:
通过同步观测耕层土壤空气CO2浓度廓线、土壤温度和土壤含水量,主要研究和讨论了华东地区典型稻麦轮作农田旱地阶段的土壤空气CO2浓度的变化规律,及土壤温度和含水量对它的影响.结果表明:麦田土壤空气CO2浓度与植物生长密切相关.土壤空气CO2浓度受土壤温度的影响较为显著,且深层的相关性要明显大于浅层.观测阶段的麦田土壤含水量介于30%和44%之间,与土壤空气CO2浓度有较好的相关性(相关性R2=0.61,统计显著性p＜0.001).土壤空气CO2浓度与土壤含水量呈正相关性的原因可能是:高土壤含水量导致的低充气孔隙度降低了土壤空气CO2扩散速率,从而导致土壤空气CO2聚积,浓度升高.在0～30 cm土层中,上层土壤气体中的CO2向上垂直扩散要比下层土壤快.土壤温度对土壤空气CO2浓度的影响大于土壤含水量.
通过同步观测耕层土壤空气CO2浓度廓线、土壤温度和土壤含水量,主要研究和讨论了华东地区典型稻麦轮作农田旱地阶段的土壤空气CO2浓度的变化规律,及土壤温度和含水量对它的影响.结果表明:麦田土壤空气CO2浓度与植物生长密切相关.土壤空气CO2浓度受土壤温度的影响较为显著,且深层的相关性要明显大于浅层.观测阶段的麦田土壤含水量介于30%和44%之间,与土壤空气CO2浓度有较好的相关性(相关性R2=0.61,统计显著性p＜0.001).土壤空气CO2浓度与土壤含水量呈正相关性的原因可能是:高土壤含水量导致的低充气孔隙度降低了土壤空气CO2扩散速率,从而导致土壤空气CO2聚积,浓度升高.在0～30 cm土层中,上层土壤气体中的CO2向上垂直扩散要比下层土壤快.土壤温度对土壤空气CO2浓度的影响大于土壤含水量.
2004, 9(4): 591-604.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2004.04.05
摘要:
利用中国科学院红壤生态试验站微气象站实测的梯度资料和大叶阻力相似沉积模型,计算了农田和森林下垫面大气污染物的干沉积速率,并将此模型嵌套到区域酸性沉降模式系统(RegADMS)中,模拟获得中国地区11种大气污染物干沉积速率的空间分布.结果表明:大气污染物干沉降速率(Vd)有明显的时间变化,物种的干沉积速率一般白天大于晚上,冬春季大于夏秋季节.大气污染物Vd也有明显的空间变化,中国地区SO2、HNO3、NO、NO2、NH3、O3、H2O2、TSP、PM10、SO2-4和NO-3年平均Vd分别为0.35士0.004、1.77±0.01、6.5 ×10-5±2.0×10-7、0.07±0.0007、0.28土0.003、0.20±0.001、0.54±0.002、7.2±0.0005、0.44±0.0005、0.25±0.0005、0.27±0.0008cm s-1.各种下垫面上粒子Vd差别不大,气体污染物在各下垫面上的Vd有所不同,表现为HNO3、NO2、O3的Vd在森林和草原上较大,而SO2、NH3、H2O2的Vd在水面上较大,NO的Vd都很小,且在各种下垫面上差别不大.
利用中国科学院红壤生态试验站微气象站实测的梯度资料和大叶阻力相似沉积模型,计算了农田和森林下垫面大气污染物的干沉积速率,并将此模型嵌套到区域酸性沉降模式系统(RegADMS)中,模拟获得中国地区11种大气污染物干沉积速率的空间分布.结果表明:大气污染物干沉降速率(Vd)有明显的时间变化,物种的干沉积速率一般白天大于晚上,冬春季大于夏秋季节.大气污染物Vd也有明显的空间变化,中国地区SO2、HNO3、NO、NO2、NH3、O3、H2O2、TSP、PM10、SO2-4和NO-3年平均Vd分别为0.35士0.004、1.77±0.01、6.5 ×10-5±2.0×10-7、0.07±0.0007、0.28土0.003、0.20±0.001、0.54±0.002、7.2±0.0005、0.44±0.0005、0.25±0.0005、0.27±0.0008cm s-1.各种下垫面上粒子Vd差别不大,气体污染物在各下垫面上的Vd有所不同,表现为HNO3、NO2、O3的Vd在森林和草原上较大,而SO2、NH3、H2O2的Vd在水面上较大,NO的Vd都很小,且在各种下垫面上差别不大.
2004, 9(4): 605-618.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2004.04.06
摘要:
用NCEP再分析资料和纬向平均的局地经向环流线性诊断模式,模拟了1980～1999年4～6月南海夏季风经向环流的建立和演变过程,并结合统计方法分析了模式输出的各物理因子和外界影响(主要为越赤道气流)在激发南海夏季风经向环流过程中的作用和贡献.结果表明:(1)依1980～1999年4～6月经向环流指数的逐日演变情况判断得出,南海地区4～6月经向风中有48%为地转成分,非地转成分占52%;若从20年平均的经向环流指数逐候演变情况来看,4月1候到6候南海地区经向风中有94%为非地转成分,而且5月份非地转经向环流指数与总经向环流指数的变化趋势也比较一致.因此表明,引起经向风地转偏差的因子在南海夏季风的酝酿和爆发过程中的作用尤其重要.(2)对南海地区非地转经向环流指数的贡献,主要来自外界影响(主要由越赤道气流体现)和4个物理因子,即与温度层结和垂直运动有关的热量垂直输送,纬向温度平流,潜热加热作用以及西风动量经向输送,其余12个物理因子贡献较小.(3)20年中有15年与外界影响有关的经向环流指数在南海夏季风爆发前一周内出现最明显的突变性加强,剩下的5年则是与热量垂直输送作用有关的经向环流指数出现较明显的突变性加强,其余3个主要物理因子在多数年份也有类似特征,这些结果具有预报参考价值.
用NCEP再分析资料和纬向平均的局地经向环流线性诊断模式,模拟了1980～1999年4～6月南海夏季风经向环流的建立和演变过程,并结合统计方法分析了模式输出的各物理因子和外界影响(主要为越赤道气流)在激发南海夏季风经向环流过程中的作用和贡献.结果表明:(1)依1980～1999年4～6月经向环流指数的逐日演变情况判断得出,南海地区4～6月经向风中有48%为地转成分,非地转成分占52%;若从20年平均的经向环流指数逐候演变情况来看,4月1候到6候南海地区经向风中有94%为非地转成分,而且5月份非地转经向环流指数与总经向环流指数的变化趋势也比较一致.因此表明,引起经向风地转偏差的因子在南海夏季风的酝酿和爆发过程中的作用尤其重要.(2)对南海地区非地转经向环流指数的贡献,主要来自外界影响(主要由越赤道气流体现)和4个物理因子,即与温度层结和垂直运动有关的热量垂直输送,纬向温度平流,潜热加热作用以及西风动量经向输送,其余12个物理因子贡献较小.(3)20年中有15年与外界影响有关的经向环流指数在南海夏季风爆发前一周内出现最明显的突变性加强,剩下的5年则是与热量垂直输送作用有关的经向环流指数出现较明显的突变性加强,其余3个主要物理因子在多数年份也有类似特征,这些结果具有预报参考价值.
2004, 9(4): 619-630.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2004.04.07
摘要:
应用中国科学院大气物理研究所开发的三维对流云模式,对青藏高原河曲地区强对流云的催化增雨效果及催化云的动力特征、微物理机制进行了模拟研究.模拟结果显示:黄河上游河曲地区的对流云具备一定的催化潜力.如果催化时机、部位选择适当,降水总量增加有望达到30%～50%,催化所产生的动力效果比较显著.催化剂的加入使得云中凝华潜热释放量增加,上升气流加强,云顶升高,云水平尺度也有所加大,地面降水区域扩大,降水时间延长.由于云中冰晶大量生成,导致过冷云水、雨水减少,暖雨过程迅速减弱,云中霰和冻滴量增多,其融化过程加强引起的降水增加远远超过了暖雨量的减少,总的增雨效果比较显著.敏感性实验表明,催化高度对增雨效果的影响最为显著,高于某一催化高度,有可能产生增雨防雹的好效果;低于某一催化高度,则会在防雹的同时使地面降水减少.对流云早期催化的增雨效果较好.一定范围内催化剂量的变化对增雨量影响不大,小剂量催化也有可能达到较好的增雨效果.
应用中国科学院大气物理研究所开发的三维对流云模式,对青藏高原河曲地区强对流云的催化增雨效果及催化云的动力特征、微物理机制进行了模拟研究.模拟结果显示:黄河上游河曲地区的对流云具备一定的催化潜力.如果催化时机、部位选择适当,降水总量增加有望达到30%～50%,催化所产生的动力效果比较显著.催化剂的加入使得云中凝华潜热释放量增加,上升气流加强,云顶升高,云水平尺度也有所加大,地面降水区域扩大,降水时间延长.由于云中冰晶大量生成,导致过冷云水、雨水减少,暖雨过程迅速减弱,云中霰和冻滴量增多,其融化过程加强引起的降水增加远远超过了暖雨量的减少,总的增雨效果比较显著.敏感性实验表明,催化高度对增雨效果的影响最为显著,高于某一催化高度,有可能产生增雨防雹的好效果;低于某一催化高度,则会在防雹的同时使地面降水减少.对流云早期催化的增雨效果较好.一定范围内催化剂量的变化对增雨量影响不大,小剂量催化也有可能达到较好的增雨效果.
2004, 9(4): 631-640.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2004.04.08
摘要:
北京商务中心区(Central Business District,CBD)规划于故宫东部约5 km地带,涵盖面积约4 km2,最高建筑物超过300 m.采用风洞刷蚀技术结合朝阳气象站常规资料对CBD行人风环境进行研究,结果表明:(1)在冬春季西北大风时,CBD高大建筑物附近出现局地8级以上大风的概率为0.114%,相当于每年发生5.0次,超过了每年小于1.0次的可接收评估准则,将会影响行人舒适度和安全;偏南风符合行人舒适度评估准则,不会造成明显风环境问题.(2)夏季白天偏南风盛行,在CBD东西两侧建筑物密集区域出现小风(风速低于1.5 m s-1)的概率高达22%,可能造成较严重的局地空气污染.
北京商务中心区(Central Business District,CBD)规划于故宫东部约5 km地带,涵盖面积约4 km2,最高建筑物超过300 m.采用风洞刷蚀技术结合朝阳气象站常规资料对CBD行人风环境进行研究,结果表明:(1)在冬春季西北大风时,CBD高大建筑物附近出现局地8级以上大风的概率为0.114%,相当于每年发生5.0次,超过了每年小于1.0次的可接收评估准则,将会影响行人舒适度和安全;偏南风符合行人舒适度评估准则,不会造成明显风环境问题.(2)夏季白天偏南风盛行,在CBD东西两侧建筑物密集区域出现小风(风速低于1.5 m s-1)的概率高达22%,可能造成较严重的局地空气污染.
2004, 9(4): 641-657.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2004.04.09
摘要:
对1999年6月梅雨锋频发型中尺度低压(扰动)及其暴雨代表个例,利用区域中尺度数值模式MM5进行了数值研究.基准试验成功复制出中尺度低压(扰动)和暴雨的发生发展过程,系统和降水的演变与强度结果比较合理.借助于高时空分辨率的模式输出,在一定程度上可以揭示中尺度低压(扰动)发生发展较详细的演变过程,同时也可描述出发展演变中某些更加细微的特征和反映对流层高低空气流的特征以及它们之间的相互作用.在基准试验基础上设计的一组数值试验,探讨了同中尺度低压(扰动)暴雨相关的物理过程,包括降水的显、隐式参数化方案,凝结潜热释放,行星边界层过程,局地地形对中尺度低压(扰动)及其所伴暴雨发生发展的影响.这些结果能在更加深入理解梅雨锋上两类中尺度低压(扰动)及其暴雨过程的具体物理图象方面提供一些有益的帮助.
对1999年6月梅雨锋频发型中尺度低压(扰动)及其暴雨代表个例,利用区域中尺度数值模式MM5进行了数值研究.基准试验成功复制出中尺度低压(扰动)和暴雨的发生发展过程,系统和降水的演变与强度结果比较合理.借助于高时空分辨率的模式输出,在一定程度上可以揭示中尺度低压(扰动)发生发展较详细的演变过程,同时也可描述出发展演变中某些更加细微的特征和反映对流层高低空气流的特征以及它们之间的相互作用.在基准试验基础上设计的一组数值试验,探讨了同中尺度低压(扰动)暴雨相关的物理过程,包括降水的显、隐式参数化方案,凝结潜热释放,行星边界层过程,局地地形对中尺度低压(扰动)及其所伴暴雨发生发展的影响.这些结果能在更加深入理解梅雨锋上两类中尺度低压(扰动)及其暴雨过程的具体物理图象方面提供一些有益的帮助.
2004, 9(4): 658-669.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2004.04.10
摘要:
基于土地荒漠化的涵义,以及塔里木河流域的人类活动特点和流域水系的组成状况,选择了26个与水系组成相关的气象台站1961～2000年的年降水量、夏半年(5～10月)月均气温的资料,对近40年来该区域土地荒漠化发展的气候背景和时空变异特征进行了分析.年降水量的分析结果表明,流域平均年降水量为77 mm,年降水量年际变化较稳定,变异系数为0.50;40年来各水系的年降水量普遍呈增加趋势;年降水量的空间差异较大,差异系数多年平均为2.29.气温的分析结果表明,流域多年平均气温为20℃,气温年际之间变化微弱,变异系数为0.03;从气温的变化趋势来看,流域各水系的增降趋势不同步,其中叶尔羌河流域和干流上游的气温表现为下降趋势,其他各水系为增温趋势;气温空间差异较小,多年平均为0.21.近40年降水和气温的空间差异具有缩小的趋势.
基于土地荒漠化的涵义,以及塔里木河流域的人类活动特点和流域水系的组成状况,选择了26个与水系组成相关的气象台站1961～2000年的年降水量、夏半年(5～10月)月均气温的资料,对近40年来该区域土地荒漠化发展的气候背景和时空变异特征进行了分析.年降水量的分析结果表明,流域平均年降水量为77 mm,年降水量年际变化较稳定,变异系数为0.50;40年来各水系的年降水量普遍呈增加趋势;年降水量的空间差异较大,差异系数多年平均为2.29.气温的分析结果表明,流域多年平均气温为20℃,气温年际之间变化微弱,变异系数为0.03;从气温的变化趋势来看,流域各水系的增降趋势不同步,其中叶尔羌河流域和干流上游的气温表现为下降趋势,其他各水系为增温趋势;气温空间差异较小,多年平均为0.21.近40年降水和气温的空间差异具有缩小的趋势.
2004, 9(4): 670-679.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2004.04.11
摘要:
根据2003年北京、香港SARS高发期间逐日确诊发病人数序列,运用数理统计和幂律关系方法,分析了不同地区SARS与气象条件之间的关系.结果表明:京港两地SARS高发期的波动量与确诊前7～10天的最高气温、最低气温、气温日较差、日照时数呈显著负相关,与相对湿度、云量呈正相关;气象条件与SARS发病人数呈显著的幂律关系,为自组织临界态理论在大气科学中的应用提供了观测证据.
根据2003年北京、香港SARS高发期间逐日确诊发病人数序列,运用数理统计和幂律关系方法,分析了不同地区SARS与气象条件之间的关系.结果表明:京港两地SARS高发期的波动量与确诊前7～10天的最高气温、最低气温、气温日较差、日照时数呈显著负相关,与相对湿度、云量呈正相关;气象条件与SARS发病人数呈显著的幂律关系,为自组织临界态理论在大气科学中的应用提供了观测证据.
2004, 9(4): 680-686.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2004.04.12
摘要:
由于全球气候变化和城市热岛效应,热浪成为世界范围内频繁发生的极端天气事件,这使得热浪对人体健康的影响问题成为许多国际机构,如世界气象组织(WMO)、世界卫生组织(WHO)、联合国环境规划署(UNEP)和各国气象、环境和流行病等方面科学家关注的焦点.作者介绍近年来世界各地频繁发生的热浪及其原因、热浪对人体健康的影响、热浪研究的指标法、多元回归分析和天气气候分型等多种方法,同时也提出防御热浪的一些措施.
由于全球气候变化和城市热岛效应,热浪成为世界范围内频繁发生的极端天气事件,这使得热浪对人体健康的影响问题成为许多国际机构,如世界气象组织(WMO)、世界卫生组织(WHO)、联合国环境规划署(UNEP)和各国气象、环境和流行病等方面科学家关注的焦点.作者介绍近年来世界各地频繁发生的热浪及其原因、热浪对人体健康的影响、热浪研究的指标法、多元回归分析和天气气候分型等多种方法,同时也提出防御热浪的一些措施.
2004, 9(4): 687-696.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2004.04.13
摘要:
植被在全球生态系统中扮演着重要的角色.陆地生态系统与全球气候变化也是息息相关.利用遥感资料对植被进行分类,并估算植被覆盖面积已成为一个极具活力的研究方向,其结果的准确度及误差来源受到不同程度的重视.作者对利用遥感资料研究植被分类,进行面积估算,分析其不确定性三个方面的研究进展进行了回顾和讨论,探索进一步利用遥感资料分析植被信息的可行性.
植被在全球生态系统中扮演着重要的角色.陆地生态系统与全球气候变化也是息息相关.利用遥感资料对植被进行分类,并估算植被覆盖面积已成为一个极具活力的研究方向,其结果的准确度及误差来源受到不同程度的重视.作者对利用遥感资料研究植被分类,进行面积估算,分析其不确定性三个方面的研究进展进行了回顾和讨论,探索进一步利用遥感资料分析植被信息的可行性.
