2007年 第12卷 第2期
2007, 12(2): 113-123.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2007.02.01
摘要:
对我国东部各区域的夏季降水的正交小波分解表明，其大于28年的分量可以很好地表示华北和长江中下游地区在20世纪70年代前后旱涝相反的年代际变化特征。合成分析表明，北太平洋、热带印度洋海温和东亚高空急流与我国东部夏季旱涝型的年代际变化密切相关。东亚高空急流和西太平洋副热带高压在70年代前后的年代际差异对旱涝型发生年代际变化起到重要作用；北太平洋和热带印度洋海温的年代际变化近百年来是协同一致的，二者有可能共同对旱涝型的变化产生影响。进一步分析指出，北太平洋—热带印度洋海温的变化与急流和副高的南北位置在年际和年代际尺度上都密切相关。可见，北太平洋热带印度洋海表温度异常(SSTA)对于我国东部旱型涝的年代际变化确实具有重要的预示作用。
对我国东部各区域的夏季降水的正交小波分解表明，其大于28年的分量可以很好地表示华北和长江中下游地区在20世纪70年代前后旱涝相反的年代际变化特征。合成分析表明，北太平洋、热带印度洋海温和东亚高空急流与我国东部夏季旱涝型的年代际变化密切相关。东亚高空急流和西太平洋副热带高压在70年代前后的年代际差异对旱涝型发生年代际变化起到重要作用；北太平洋和热带印度洋海温的年代际变化近百年来是协同一致的，二者有可能共同对旱涝型的变化产生影响。进一步分析指出，北太平洋—热带印度洋海温的变化与急流和副高的南北位置在年际和年代际尺度上都密切相关。可见，北太平洋热带印度洋海表温度异常(SSTA)对于我国东部旱型涝的年代际变化确实具有重要的预示作用。
2007, 12(2): 124-136.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2007.02.02
摘要:
东亚冬季风是北半球冬季最活跃的大气环流系统，其活动有重要影响，其向南爆发可以越过赤道对澳大利亚夏季风起作用。但相对夏季风，人们对东亚冬季风的研究一直较少。作者首先利用Hadley中心近百年的北半球海平面气压场资料，改进提出了一个能更好表征东亚冬季风强度的指数，进一步分析研究了东亚冬季风的年际和年代际变化及其异常特征。其结果表明，东亚冬季风不仅存在着明显的年际变化，主要有准两年的振荡周期和5～7年左右的周期，还存在周期为25～30年左右以及周期为十几年的年代际变化。利用NCEP/NCAR再分析资料，采用相关分析、合成分析的方法，还系统研究了东亚冬季风异常时的大气环流特征。对比分析表明，对应强、弱东亚冬季风，大尺度环流系统(蒙古高压、阿留申低压、500 hPa位势高度场等)的变化特征基本上呈反相分布；并且在强、弱东亚冬季风年，赤道地区的Hadley环流和Walker环流也出现基本反相的异常分布特征；而且赤道西太平洋有西(东)风异常出现，菲律宾以东有异常气旋(反气旋)性环流。在对异常东亚冬季风诊断分析的基础上，用一个大气环流模式（GCM）模拟了异常东亚冬季风的活动。通过对数值模拟结果的强、弱东亚冬季风进行对比分析发现，在强、弱东亚冬季风时，北半球中高纬度大气环流的结构会出现明显的变化和调整；同时，热带地区大气环流也有显著的差异。数值模拟和资料分析结果有较好的一致性，从而进一步揭示了东亚冬季风的变化和异常特征。
东亚冬季风是北半球冬季最活跃的大气环流系统，其活动有重要影响，其向南爆发可以越过赤道对澳大利亚夏季风起作用。但相对夏季风，人们对东亚冬季风的研究一直较少。作者首先利用Hadley中心近百年的北半球海平面气压场资料，改进提出了一个能更好表征东亚冬季风强度的指数，进一步分析研究了东亚冬季风的年际和年代际变化及其异常特征。其结果表明，东亚冬季风不仅存在着明显的年际变化，主要有准两年的振荡周期和5～7年左右的周期，还存在周期为25～30年左右以及周期为十几年的年代际变化。利用NCEP/NCAR再分析资料，采用相关分析、合成分析的方法，还系统研究了东亚冬季风异常时的大气环流特征。对比分析表明，对应强、弱东亚冬季风，大尺度环流系统(蒙古高压、阿留申低压、500 hPa位势高度场等)的变化特征基本上呈反相分布；并且在强、弱东亚冬季风年，赤道地区的Hadley环流和Walker环流也出现基本反相的异常分布特征；而且赤道西太平洋有西(东)风异常出现，菲律宾以东有异常气旋(反气旋)性环流。在对异常东亚冬季风诊断分析的基础上，用一个大气环流模式（GCM）模拟了异常东亚冬季风的活动。通过对数值模拟结果的强、弱东亚冬季风进行对比分析发现，在强、弱东亚冬季风时，北半球中高纬度大气环流的结构会出现明显的变化和调整；同时，热带地区大气环流也有显著的差异。数值模拟和资料分析结果有较好的一致性，从而进一步揭示了东亚冬季风的变化和异常特征。
2007, 12(2): 137-146.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2007.02.03
摘要:
利用Terra和Aqua卫星上的MODIS探测反演气溶胶产品，比较分析了中国中东部和印度次大陆地区的气溶胶物理特性的异同。研究结果表明：中国中东部气溶胶类型以烟尘为主，印度次大陆地区东、西部分别以烟尘和沙尘为主。两地气溶胶光学厚度均有明显的年际变化，冬季低，夏季高。在夏季，两地烟尘所占比例都很大，且光学厚度也大，故两地污染状况都比较严重。总体来说，中国中东部地区污染程度要高于印度次大陆地区。
利用Terra和Aqua卫星上的MODIS探测反演气溶胶产品，比较分析了中国中东部和印度次大陆地区的气溶胶物理特性的异同。研究结果表明：中国中东部气溶胶类型以烟尘为主，印度次大陆地区东、西部分别以烟尘和沙尘为主。两地气溶胶光学厚度均有明显的年际变化，冬季低，夏季高。在夏季，两地烟尘所占比例都很大，且光学厚度也大，故两地污染状况都比较严重。总体来说，中国中东部地区污染程度要高于印度次大陆地区。
2007, 12(2): 147-155.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2007.02.04
摘要:
以种植玉米(Zea mays)、大豆(Glycine max)和水稻(Oryza sativa)的农田生态系统为研究对象，于2003年6～10月系统观测了N2O和CH4的排放、土壤温度和湿度以及相关的生物学因子。玉米和水稻分别施化肥氮300 kg·hm-2，大豆未施氮肥。研究结果表明，作物类型对农田N2O和CH4排放具有显著的影响。土壤-玉米系统、土壤-大豆系统和土壤-水稻系统的N2O季节性平均排放通量分别为620.5±57.6、338.0±7.5和238.8±13.6 μg·m-2·h-1(N2O)。种植作物促进了农田生态系统的N2O排放，玉米地土壤和裸地土壤的N2O平均排放通量分别为364.2±11.7和163.7±10.5 μg·m-2·h-1(N2O)。土壤-玉米系统、土壤-水稻系统、玉米地土壤和裸地土壤N2O排放受土壤温度的影响，与土壤湿度无显著统计相关，但受土壤温度和水分的综合影响。土壤-大豆系统N2O排放随作物绿叶干重的增加而指数增加，与土壤温度和水分条件无统计相关，由大豆作物自身氮代谢所产生的N2O-N季节总量约为6.2 kg·hm-2(N)。土壤-水稻系统CH4平均排放通量为1.7±0.1 mg·m-2·h-1(CH4)，烤田抑制了稻田CH4的排放。烤田前影响稻田CH4排放的主要因素是水稻生物量，烤田后的浅水灌溉及湿润灌溉阶段的CH4排放与土壤温度和水稻生物量无关。本研究未观测到旱作农田有吸收CH4的现象。
以种植玉米(Zea mays)、大豆(Glycine max)和水稻(Oryza sativa)的农田生态系统为研究对象，于2003年6～10月系统观测了N2O和CH4的排放、土壤温度和湿度以及相关的生物学因子。玉米和水稻分别施化肥氮300 kg·hm-2，大豆未施氮肥。研究结果表明，作物类型对农田N2O和CH4排放具有显著的影响。土壤-玉米系统、土壤-大豆系统和土壤-水稻系统的N2O季节性平均排放通量分别为620.5±57.6、338.0±7.5和238.8±13.6 μg·m-2·h-1(N2O)。种植作物促进了农田生态系统的N2O排放，玉米地土壤和裸地土壤的N2O平均排放通量分别为364.2±11.7和163.7±10.5 μg·m-2·h-1(N2O)。土壤-玉米系统、土壤-水稻系统、玉米地土壤和裸地土壤N2O排放受土壤温度的影响，与土壤湿度无显著统计相关，但受土壤温度和水分的综合影响。土壤-大豆系统N2O排放随作物绿叶干重的增加而指数增加，与土壤温度和水分条件无统计相关，由大豆作物自身氮代谢所产生的N2O-N季节总量约为6.2 kg·hm-2(N)。土壤-水稻系统CH4平均排放通量为1.7±0.1 mg·m-2·h-1(CH4)，烤田抑制了稻田CH4的排放。烤田前影响稻田CH4排放的主要因素是水稻生物量，烤田后的浅水灌溉及湿润灌溉阶段的CH4排放与土壤温度和水稻生物量无关。本研究未观测到旱作农田有吸收CH4的现象。
2007, 12(2): 156-164.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2007.02.05
摘要:
利用全球气溶胶数据GADS(Global Aerosol Data Set)计算了冬夏两季4种类型（积聚型、核型、粗粒型和传输型）沙尘气溶胶055 μｍ光学厚度的全球分布。通过分析得出,气溶胶的消光系数和垂直厚度对光学厚度的影响很大。全球沙尘气溶胶分布具有明显的季节和地理差异，4个沙尘暴多发区，分别位于北非、中亚地区、澳大利亚西部和北美西部。中亚地区冬季沙尘气溶胶强度和范围比夏季大，北美和澳大利亚地区则相反,冬季光学厚度最大值位于北非的中部地区，而夏季其最大值位于非洲北部靠近大西洋的地区。沙尘气溶胶对＜8 μm的辐射吸收作用很弱，散射能力较强；对于＞8 μm的辐射吸收能力很强, 吸收带位主要于8～11 μm范围内。
利用全球气溶胶数据GADS(Global Aerosol Data Set)计算了冬夏两季4种类型（积聚型、核型、粗粒型和传输型）沙尘气溶胶055 μｍ光学厚度的全球分布。通过分析得出,气溶胶的消光系数和垂直厚度对光学厚度的影响很大。全球沙尘气溶胶分布具有明显的季节和地理差异，4个沙尘暴多发区，分别位于北非、中亚地区、澳大利亚西部和北美西部。中亚地区冬季沙尘气溶胶强度和范围比夏季大，北美和澳大利亚地区则相反,冬季光学厚度最大值位于北非的中部地区，而夏季其最大值位于非洲北部靠近大西洋的地区。沙尘气溶胶对＜8 μm的辐射吸收作用很弱，散射能力较强；对于＞8 μm的辐射吸收能力很强, 吸收带位主要于8～11 μm范围内。
2007, 12(2): 165-180.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2007.02.06
摘要:
利用中国暴雨试验（CHeRES）期间的外场试验加密观测资料和1°×1°的NCEP（National Center for Environmental Prediction）再分析资料对2002年6月18～19日长江中游的一次暖切变型强降水过程进行了诊断分析，该暖切变及其环境条件很有特色。结果表明：这次长江流域暖切变线是一个较为浅薄的系统，尽管系统并不深厚，但它具有明显的突发性和局地性，且引发了该地区的强降水；卫星TBB（Black Body Temperature）资料和多普勒雷达资料揭示，沿暖切变上形成的多个β中尺度对流系统是这次暴雨的直接制造者；该暖切变线和高空急流在长江流域产生的低空辐合与高空辐散配置，为暴雨的产生提供了非常有利的大尺度环境；此外，低空急流在本次过程中也有重要的影响，不但给暴雨区输送了足够的水汽，使暖空气明显向北推进，还对不稳定能量的增强和维持起了重要的作用；不稳定能量的释放对中尺度对流系统的发展亦有重要贡献。在研究工作的基础上提出了该暖切变暴雨的概念模型。最后，对暖切变暴雨类型的多样性做了讨论。
利用中国暴雨试验（CHeRES）期间的外场试验加密观测资料和1°×1°的NCEP（National Center for Environmental Prediction）再分析资料对2002年6月18～19日长江中游的一次暖切变型强降水过程进行了诊断分析，该暖切变及其环境条件很有特色。结果表明：这次长江流域暖切变线是一个较为浅薄的系统，尽管系统并不深厚，但它具有明显的突发性和局地性，且引发了该地区的强降水；卫星TBB（Black Body Temperature）资料和多普勒雷达资料揭示，沿暖切变上形成的多个β中尺度对流系统是这次暴雨的直接制造者；该暖切变线和高空急流在长江流域产生的低空辐合与高空辐散配置，为暴雨的产生提供了非常有利的大尺度环境；此外，低空急流在本次过程中也有重要的影响，不但给暴雨区输送了足够的水汽，使暖空气明显向北推进，还对不稳定能量的增强和维持起了重要的作用；不稳定能量的释放对中尺度对流系统的发展亦有重要贡献。在研究工作的基础上提出了该暖切变暴雨的概念模型。最后，对暖切变暴雨类型的多样性做了讨论。
2007, 12(2): 181-187.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2007.02.07
摘要:
中层大气微量成分的分布和变化是中层大气研究的重要问题之一，但是长期以来中层大气的资料非常少。卤素掩星试验（HALOE）对中层大气多种微量气体进行观测，形成中层大气多种微量元素的空间分布和时间演变资料组，这是对中层大气微量气体含量资料的极大补充。作者利用1992～2003年HALOE资料分析热带地区（20°S～20°N）平均的CH4的垂直分布和时间演变特征。结果表明：热带平流层CH4混合比在平流层下层有较充分的混合；热带平流层CH4混合比的季节变化明显，在平流层中上层以年循环为主，而在平流层下部以半年变化为主；热带平流层CH4混合比的年际变化主要有准2年和准5年振荡。
中层大气微量成分的分布和变化是中层大气研究的重要问题之一，但是长期以来中层大气的资料非常少。卤素掩星试验（HALOE）对中层大气多种微量气体进行观测，形成中层大气多种微量元素的空间分布和时间演变资料组，这是对中层大气微量气体含量资料的极大补充。作者利用1992～2003年HALOE资料分析热带地区（20°S～20°N）平均的CH4的垂直分布和时间演变特征。结果表明：热带平流层CH4混合比在平流层下层有较充分的混合；热带平流层CH4混合比的季节变化明显，在平流层中上层以年循环为主，而在平流层下部以半年变化为主；热带平流层CH4混合比的年际变化主要有准2年和准5年振荡。
2007, 12(2): 188-198.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2007.02.08
摘要:
首先对2004年春季最强的一次沙尘天气过程进行了简要分析，然后利用业务化的集成沙尘数值预报系统对其进行了数值预报试验，并在检验了预测结果的可用性的基础上，进一步分析了沙尘浓度、起沙量等模式输出结果的特征。结果表明：该预测系统对沙尘天气的起沙和输送过程预报能力较好；对沙尘天气的发生、发展和消亡过程有预报意义。这次过程的沙尘源地主要是蒙古国南部和中蒙边境沙地,包括毛乌素沙地、腾格里沙漠和浑善达克沙地；起沙和输送过程中各种粒子的贡献随着沙尘天气发生区域的不同而不同，这次过程中起沙量贡献主要是粒径为2～22 μm的粒子，在大气中长时间长距离输送的粒子主要是粒径小于11 μm的粒子。
首先对2004年春季最强的一次沙尘天气过程进行了简要分析，然后利用业务化的集成沙尘数值预报系统对其进行了数值预报试验，并在检验了预测结果的可用性的基础上，进一步分析了沙尘浓度、起沙量等模式输出结果的特征。结果表明：该预测系统对沙尘天气的起沙和输送过程预报能力较好；对沙尘天气的发生、发展和消亡过程有预报意义。这次过程的沙尘源地主要是蒙古国南部和中蒙边境沙地,包括毛乌素沙地、腾格里沙漠和浑善达克沙地；起沙和输送过程中各种粒子的贡献随着沙尘天气发生区域的不同而不同，这次过程中起沙量贡献主要是粒径为2～22 μm的粒子，在大气中长时间长距离输送的粒子主要是粒径小于11 μm的粒子。
2007, 12(2): 199-210.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2007.02.09
摘要:
通过从垂直切变角度对中国低空急流的定义，表明西南低层大风现象有两类：有垂直轴的低空急流和无垂直轴的西南低层大风（简称低层大风），并揭示了二者的气候学和天气学特征差异。分析表明：在江南地区，低空急流主要活动在4～7月850 hPa，有明显的日变化，和华南、江淮地区的暴雨期同步；在东北地区，低空急流在全年都有较多活动，多在925 hPa，日变化不明显，和降水季节没有同步性。低层大风主要活动在700 hPa，日变化不明显，江南地区主要发生在12月至翌年4月，东北地区全年都有少量出现；江南地区低空急流日，从850 hPa 至500 hPa随着高度增加，气压梯度明显减小，风速随高度减小，大风只存在于对流层低层。东北地区低空急流日的气压梯度随高度减弱不明显，低空急流轴浅薄，位于925 hPa左右的低层，其上方仍然受高空急流控制。低层大风日，从850 hPa至500 hPa随着高度增加，气压梯度明显增大，风速随高度增强，大风存在于对流层整层。风场和气压场变化趋势都近似满足地转风关系。江南地区低空急流的水平尺度和垂直厚度比较大，东北地区的低空急流尺度与“狭管”地形相当。江南地区的西南低层大风当其活动高度下降到850 hPa以下并和副高西侧西南气流配合时，也有较强的水汽输送作用，伴有明显降水天气。东北地区的低空急流和低层大风，主要是与中高空大风的向下延伸和地形强迫有关，气流一般为西北再转成西南风，水汽输送能力小，不利于产生大的降水天气。总之，低空急流和低层大风有着不同的结构和成因，它们的动力热力学涵义也不同，通过对二者区分，可以更合理地理解中国低空急流与暴雨（雪）天气的关系。
通过从垂直切变角度对中国低空急流的定义，表明西南低层大风现象有两类：有垂直轴的低空急流和无垂直轴的西南低层大风（简称低层大风），并揭示了二者的气候学和天气学特征差异。分析表明：在江南地区，低空急流主要活动在4～7月850 hPa，有明显的日变化，和华南、江淮地区的暴雨期同步；在东北地区，低空急流在全年都有较多活动，多在925 hPa，日变化不明显，和降水季节没有同步性。低层大风主要活动在700 hPa，日变化不明显，江南地区主要发生在12月至翌年4月，东北地区全年都有少量出现；江南地区低空急流日，从850 hPa 至500 hPa随着高度增加，气压梯度明显减小，风速随高度减小，大风只存在于对流层低层。东北地区低空急流日的气压梯度随高度减弱不明显，低空急流轴浅薄，位于925 hPa左右的低层，其上方仍然受高空急流控制。低层大风日，从850 hPa至500 hPa随着高度增加，气压梯度明显增大，风速随高度增强，大风存在于对流层整层。风场和气压场变化趋势都近似满足地转风关系。江南地区低空急流的水平尺度和垂直厚度比较大，东北地区的低空急流尺度与“狭管”地形相当。江南地区的西南低层大风当其活动高度下降到850 hPa以下并和副高西侧西南气流配合时，也有较强的水汽输送作用，伴有明显降水天气。东北地区的低空急流和低层大风，主要是与中高空大风的向下延伸和地形强迫有关，气流一般为西北再转成西南风，水汽输送能力小，不利于产生大的降水天气。总之，低空急流和低层大风有着不同的结构和成因，它们的动力热力学涵义也不同，通过对二者区分，可以更合理地理解中国低空急流与暴雨（雪）天气的关系。
2007, 12(2): 211-224.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2007.02.10
摘要:
利用1950～1999年逐月全球观测海表温度驱动的NCAR Cam3全球大气环流模式50年模拟结果及1958～1999年ECMWF再分析资料，通过定义东亚夏季风指数，对比分析了东亚夏季风的年代际变化及其对应的大气环流特征，初步探讨了20世纪70年代末东亚夏季风年代际减弱的可能机制。结果表明：模拟的东亚夏季风具有很明显的年代际变化，并在20世纪70年代末发生了突变，由强夏季风转为弱夏季风，大气环流也相应发生了明显变化。在强夏季风时期，500 hPa距平高度场上，在亚太地区从低纬度到高纬度为负、正、负距平分布，呈现出一个西南—东北向的波列；850 hPa距平风场上，在孟加拉湾及南海附近为异常反气旋，在西北太平洋区域则为强大的异常气旋，〖DK(〗日本北部有一异常反气旋存在。西北太平洋副热带高压加强、南压、西伸。在垂直经向环流上，东亚Hadley环流减弱，对流层低层出现异常南风，东亚夏季风加强。在弱夏季风时期，大气环流变化则基本相反。通过对模拟的东亚夏季风与观测海温关系的探讨，发现20世纪70年代末东亚夏季风年代际减弱可能与北印度洋和南海附近海温年代际增暖并导致孟加拉湾、南海及日本附近产生异常气旋有关。
利用1950～1999年逐月全球观测海表温度驱动的NCAR Cam3全球大气环流模式50年模拟结果及1958～1999年ECMWF再分析资料，通过定义东亚夏季风指数，对比分析了东亚夏季风的年代际变化及其对应的大气环流特征，初步探讨了20世纪70年代末东亚夏季风年代际减弱的可能机制。结果表明：模拟的东亚夏季风具有很明显的年代际变化，并在20世纪70年代末发生了突变，由强夏季风转为弱夏季风，大气环流也相应发生了明显变化。在强夏季风时期，500 hPa距平高度场上，在亚太地区从低纬度到高纬度为负、正、负距平分布，呈现出一个西南—东北向的波列；850 hPa距平风场上，在孟加拉湾及南海附近为异常反气旋，在西北太平洋区域则为强大的异常气旋，〖DK(〗日本北部有一异常反气旋存在。西北太平洋副热带高压加强、南压、西伸。在垂直经向环流上，东亚Hadley环流减弱，对流层低层出现异常南风，东亚夏季风加强。在弱夏季风时期，大气环流变化则基本相反。通过对模拟的东亚夏季风与观测海温关系的探讨，发现20世纪70年代末东亚夏季风年代际减弱可能与北印度洋和南海附近海温年代际增暖并导致孟加拉湾、南海及日本附近产生异常气旋有关。
