2010年 第15卷 第3期
2010, 15(3): 225-228.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.03.01
摘要:
基于气候变化的物理过程和数学方面的考虑，讨论了短期气候预测的对象问题。短期气候预测对我国具有重大的经济和社会价值，但也是非常困难的科学难题和科学工程。传统的把气候距平作为预测对象的方法并不一定具有科学严谨性和应用上的高效性。因此提出把气候年际增量作为新的预测对象，并从数学物理考虑上进行了讨论。最后，基于一个气候模式的预测试验，实际检验了新的预测对象方案的效果。
基于气候变化的物理过程和数学方面的考虑，讨论了短期气候预测的对象问题。短期气候预测对我国具有重大的经济和社会价值，但也是非常困难的科学难题和科学工程。传统的把气候距平作为预测对象的方法并不一定具有科学严谨性和应用上的高效性。因此提出把气候年际增量作为新的预测对象，并从数学物理考虑上进行了讨论。最后，基于一个气候模式的预测试验，实际检验了新的预测对象方案的效果。
2010, 15(3): 229-236.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.03.02
摘要:
将差值稳定性原理引入气象资料质量控制中，形成了一种新的资料空间一致性检验方法——空间差值检验法，并利用2007年代表我国7个行政区的7个基本观测站的逐日平均气压、最高气压、最低气压、平均气温、最高气温、最低气温、平均水汽压、平均地表温度、最高地表温度和最低地表温度共10个要素的观测资料，检验该方法在气象资料质量检验中的适用性。结果表明空间差值检验方法能有效的检验出可疑数据，并且可以给出具有明确统计意义的误判率。通过对添加的随机人为误差的检验，可以证明该方法相对于目前广泛使用的空间回归法具有更好的检验效果，但是与一般空间检验方法相同，该方法的检验效果与观测站间待检要素的相关程度有关。
将差值稳定性原理引入气象资料质量控制中，形成了一种新的资料空间一致性检验方法——空间差值检验法，并利用2007年代表我国7个行政区的7个基本观测站的逐日平均气压、最高气压、最低气压、平均气温、最高气温、最低气温、平均水汽压、平均地表温度、最高地表温度和最低地表温度共10个要素的观测资料，检验该方法在气象资料质量检验中的适用性。结果表明空间差值检验方法能有效的检验出可疑数据，并且可以给出具有明确统计意义的误判率。通过对添加的随机人为误差的检验，可以证明该方法相对于目前广泛使用的空间回归法具有更好的检验效果，但是与一般空间检验方法相同，该方法的检验效果与观测站间待检要素的相关程度有关。
2010, 15(3): 237-245.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.03.03
摘要:
在Sung（2002）所提出方案的基础上，考虑了非线性的作用，使得浅水差分方程组的数值解可以近似代替精度较高但却难以计算的Boussinesq方程的理论解，通过实验将新方案与Sung（2002）所提方案进行了比较，表明新方案适用于地形变化的情况。
在Sung（2002）所提出方案的基础上，考虑了非线性的作用，使得浅水差分方程组的数值解可以近似代替精度较高但却难以计算的Boussinesq方程的理论解，通过实验将新方案与Sung（2002）所提方案进行了比较，表明新方案适用于地形变化的情况。
2010, 15(3): 246-256.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.03.04
摘要:
以稻田甲烷排放模型(CH4MOD)框架为基础，基于稻田同自然湿地产甲烷底物、植物生长过程以及土壤氧化还原电位变化过程之间的差异，对模型进行了修改，建立自然湿地甲烷排放模型(CH4MODwetland)。利用三江平原淡水沼泽和若尔盖高原泥炭沼泽的甲烷排放观测数据对模型进行了验证。结果表明：模型可以有效地模拟三江平原沼泽甲烷排放的季节和年际变化特征，但是在若尔盖高原模拟效果欠佳；模拟和观测的甲烷排放季节总量在两地均有良好的一致性，线性相关系数R2为0.96(n=7，显著性水平p<0.001)；模拟值和实测值之间的均方根误差，平均偏差和模型效率分别为14.1%, -6.7%和0.95。
以稻田甲烷排放模型(CH4MOD)框架为基础，基于稻田同自然湿地产甲烷底物、植物生长过程以及土壤氧化还原电位变化过程之间的差异，对模型进行了修改，建立自然湿地甲烷排放模型(CH4MODwetland)。利用三江平原淡水沼泽和若尔盖高原泥炭沼泽的甲烷排放观测数据对模型进行了验证。结果表明：模型可以有效地模拟三江平原沼泽甲烷排放的季节和年际变化特征，但是在若尔盖高原模拟效果欠佳；模拟和观测的甲烷排放季节总量在两地均有良好的一致性，线性相关系数R2为0.96(n=7，显著性水平p<0.001)；模拟值和实测值之间的均方根误差，平均偏差和模型效率分别为14.1%, -6.7%和0.95。
2010, 15(3): 257-268.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.03.05
摘要:
对甲烷湿地排放模型CH4MODwetland进行灵敏度分析表明，环境驱动因素——温度和地表水深是影响甲烷排放通量的主要因素，地表水深对季节性积水沼泽甲烷排放通量的灵敏度大于常年积水沼泽。模型对植物和土壤输入参数的灵敏度响应依次为Wmax(地上生物量最大值)>FR（地下净初级生产力占植物总净初级生产力的比例）>fV（植被类型系数）>TAmax（植物从生长初期到最大地上生物量所需有效积温）>ρ（容量）,OM（土壤有积质含量）>SAND（土壤砂粒含量）。以经验水位模型驱动CH4MODwetland，模拟三江平原毛果苔草和小叶章沼泽（1950年代～000年代），以及若尔盖高原木里苔草和乌拉苔草沼泽（1960年代~2000年代）多年甲烷排放通量的变化。结果表明，年代际甲烷排放通量的变化主要受降水量的影响，但气候变暖使得降水量基本相同的年代甲烷排放通量增加：三江平原毛果苔草沼泽和小叶章沼泽（1980年代～2000年代比1950年代～1970年代模拟的甲烷排放通量分别增加了9.5％和8.3％；若尔盖高原乌拉苔草沼泽和木里苔草沼泽（1990年代～2000年代比1960年代～1970年代）分别增加了6.0％和5.5％。该结论能够为评估未来气候变化对中国湿地甲烷排放的影响提供依据。
对甲烷湿地排放模型CH4MODwetland进行灵敏度分析表明，环境驱动因素——温度和地表水深是影响甲烷排放通量的主要因素，地表水深对季节性积水沼泽甲烷排放通量的灵敏度大于常年积水沼泽。模型对植物和土壤输入参数的灵敏度响应依次为Wmax(地上生物量最大值)>FR（地下净初级生产力占植物总净初级生产力的比例）>fV（植被类型系数）>TAmax（植物从生长初期到最大地上生物量所需有效积温）>ρ（容量）,OM（土壤有积质含量）>SAND（土壤砂粒含量）。以经验水位模型驱动CH4MODwetland，模拟三江平原毛果苔草和小叶章沼泽（1950年代～000年代），以及若尔盖高原木里苔草和乌拉苔草沼泽（1960年代~2000年代）多年甲烷排放通量的变化。结果表明，年代际甲烷排放通量的变化主要受降水量的影响，但气候变暖使得降水量基本相同的年代甲烷排放通量增加：三江平原毛果苔草沼泽和小叶章沼泽（1980年代～2000年代比1950年代～1970年代模拟的甲烷排放通量分别增加了9.5％和8.3％；若尔盖高原乌拉苔草沼泽和木里苔草沼泽（1990年代～2000年代比1960年代～1970年代）分别增加了6.0％和5.5％。该结论能够为评估未来气候变化对中国湿地甲烷排放的影响提供依据。
2010, 15(3): 269-278.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.03.06
摘要:
引入通量footprint分析方法，结合广西白龙核电厂拟建厂址的湍流实测资料，分析了观测站点不同方向上的通量footprint,并由此确定了水平扩散尺度及水平扩散时间，最终估算了水平扩散参数。与环境评价导则中推荐的扩散时间计算所得的水平扩散参数进行了对比分析。结果表明，离岸流的扩散参数比向岸流大，有利于湍流扩散，从而证明扩散参数具有偏保守性和局地扩散的特性。分析表明，footprint方法在湍流扩散参数分析中具有实际的应用价值。
引入通量footprint分析方法，结合广西白龙核电厂拟建厂址的湍流实测资料，分析了观测站点不同方向上的通量footprint,并由此确定了水平扩散尺度及水平扩散时间，最终估算了水平扩散参数。与环境评价导则中推荐的扩散时间计算所得的水平扩散参数进行了对比分析。结果表明，离岸流的扩散参数比向岸流大，有利于湍流扩散，从而证明扩散参数具有偏保守性和局地扩散的特性。分析表明，footprint方法在湍流扩散参数分析中具有实际的应用价值。
2010, 15(3): 279-288.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.03.07
摘要:
沙尘气溶胶通过改变地表—大气间的短波及长波辐射从而对地气间热量传输产生影响，进而影响到地表能量收支平衡以及近地面层气象要素的分布。半干旱区是我国干旱化表现最为剧烈的地区，也是沙尘暴频发地区和主要源区之一。本文利用吉林通榆半干旱区国际协调强化观测计划基准站2006 年4～6 月近地层微气象、地表辐射通量和沙尘气溶胶浓度观测资料，对比分析了该地区在典型沙尘暴天气、扬沙天气和晴朗天气等不同天气状况下近地层各气象要素、地表能量平衡及辐射收支的变化特征。结果表明，沙尘气溶胶对半干旱地区地面微气象学特征及辐射收支具有明显的影响，且表现出不同于干旱区的若干特性：半干旱区沙尘天气下的平均风速比晴天高约2 m·s-1, 而相对湿度则降低了约35%。相对而言，气温和浅层地温的变化对沙尘的影响响应较弱。半干旱区在沙尘天气时地表净辐射小于晴天，感热/潜热通量分别约占净辐射的55%和30%，分别远大于/远小于晴天时的情形。该地区气溶胶质量浓度与日均感热、相对湿度、潜热等要素具有明显的相关，相关系数分别高达0.70、－0.75和－0.62。相比之下，干旱区沙尘天气时的感热通量要小于晴天时的值，而且气象要素的响应更加剧烈。
沙尘气溶胶通过改变地表—大气间的短波及长波辐射从而对地气间热量传输产生影响，进而影响到地表能量收支平衡以及近地面层气象要素的分布。半干旱区是我国干旱化表现最为剧烈的地区，也是沙尘暴频发地区和主要源区之一。本文利用吉林通榆半干旱区国际协调强化观测计划基准站2006 年4～6 月近地层微气象、地表辐射通量和沙尘气溶胶浓度观测资料，对比分析了该地区在典型沙尘暴天气、扬沙天气和晴朗天气等不同天气状况下近地层各气象要素、地表能量平衡及辐射收支的变化特征。结果表明，沙尘气溶胶对半干旱地区地面微气象学特征及辐射收支具有明显的影响，且表现出不同于干旱区的若干特性：半干旱区沙尘天气下的平均风速比晴天高约2 m·s-1, 而相对湿度则降低了约35%。相对而言，气温和浅层地温的变化对沙尘的影响响应较弱。半干旱区在沙尘天气时地表净辐射小于晴天，感热/潜热通量分别约占净辐射的55%和30%，分别远大于/远小于晴天时的情形。该地区气溶胶质量浓度与日均感热、相对湿度、潜热等要素具有明显的相关，相关系数分别高达0.70、－0.75和－0.62。相比之下，干旱区沙尘天气时的感热通量要小于晴天时的值，而且气象要素的响应更加剧烈。
2010, 15(3): 289-294.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.03.08
摘要:
喜马拉雅山是青藏高原的重要组成部分，是大型山地的代表。该地区陡峭的地形和复杂的地表状态在强烈太阳辐射条件下形成了特殊的局地环流系统。该特殊局地环流系统所导致的地气交换过程可能不同于平坦地形和其他山区。喜马拉雅山毗邻南亚季风区，该地区的地气交换过程也可能受到南亚季风活动的影响。为正确认识喜马拉雅山地区的地气交换过程，利用2006年夏季喜马拉雅山北侧绒布河谷地区获得大气观测资料，结合同期的大气环流资料，对绒布河谷地区地气间的物质交换进行研究。结果表明:1）该地区的地气间物质交换以午后至次日凌晨强烈的向下输送为主；观测期间平均向下输送强度为 7.9×106m3·s-1，相当于每天将整个封闭河谷内大气置换约38次；2）该地区地气间的物质输送与南亚夏季风存在密切关系，南亚夏季风活动弱（季风中断期）则物质交换量大（9.7×106 m3·s-1），季风活动强（季风活跃期）则物质交换量小（6.6×106m3·s-1）；3）南亚夏季风可能主要通过改变局地大气辐射状况进而影响该地区地气间的物质交换过程。
喜马拉雅山是青藏高原的重要组成部分，是大型山地的代表。该地区陡峭的地形和复杂的地表状态在强烈太阳辐射条件下形成了特殊的局地环流系统。该特殊局地环流系统所导致的地气交换过程可能不同于平坦地形和其他山区。喜马拉雅山毗邻南亚季风区，该地区的地气交换过程也可能受到南亚季风活动的影响。为正确认识喜马拉雅山地区的地气交换过程，利用2006年夏季喜马拉雅山北侧绒布河谷地区获得大气观测资料，结合同期的大气环流资料，对绒布河谷地区地气间的物质交换进行研究。结果表明:1）该地区的地气间物质交换以午后至次日凌晨强烈的向下输送为主；观测期间平均向下输送强度为 7.9×106m3·s-1，相当于每天将整个封闭河谷内大气置换约38次；2）该地区地气间的物质输送与南亚夏季风存在密切关系，南亚夏季风活动弱（季风中断期）则物质交换量大（9.7×106 m3·s-1），季风活动强（季风活跃期）则物质交换量小（6.6×106m3·s-1）；3）南亚夏季风可能主要通过改变局地大气辐射状况进而影响该地区地气间的物质交换过程。
2010, 15(3): 295-302.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.03.09
摘要:
基于小波分解(WT)和最小二乘支持向量机(LSSVM)理论，建立了将二者相结合的大气臭氧含量时间序列预测模型。采用香河等4个观测站的月平均臭氧总量观测样本，经小波分解为不同频段的子序列，将这些子序列分别进行LSSVM预测，最后经小波重构得到月平均臭氧总量时间序列预测结果。实验表明该方法能有效预测大气臭氧含量，与支持向量机(SVM)以及人工神经网络（ANN）的预测结果相比，该方法具有较高的预测精度。
基于小波分解(WT)和最小二乘支持向量机(LSSVM)理论，建立了将二者相结合的大气臭氧含量时间序列预测模型。采用香河等4个观测站的月平均臭氧总量观测样本，经小波分解为不同频段的子序列，将这些子序列分别进行LSSVM预测，最后经小波重构得到月平均臭氧总量时间序列预测结果。实验表明该方法能有效预测大气臭氧含量，与支持向量机(SVM)以及人工神经网络（ANN）的预测结果相比，该方法具有较高的预测精度。
2010, 15(3): 303-310.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.03.10
摘要:
利用合成、回归等方法分析了夏季副热带西部模态水（简称STMW）异常与我国秋、冬季气温年际变化的联系，发现:1）秋、冬季东亚—太平洋地区的大气环流异常对我国的气温变化起了重要作用，夏季STMW异常通过东亚—太平洋地区的大气环流异常进而与我国秋、冬季的气温变化联系在一起。2）夏季STMW正（负）异常时，同年秋季我国西北、东北和江淮地区的气温异常偏低（偏高）；冬季时，东北、西北地区气温偏高（低）。3）这种联系主要是通过东亚—太平洋地区大气环流的典型分布实现的:夏季STMW异常偏强（弱）时，同年秋季与黑潮附近的冷（暖）海温相对应，西北太平洋上空大气环流出现负（正）的高度距平，气旋性（反气旋性）环流西侧的偏北（南）气流引导（阻碍）东亚大陆中高纬冷空气南下，同时东欧地区的高压（低压）向东南方向伸展，对我国西北地区秋季冷空气的活动起到了增幅（削弱）作用，我国东北、西北和江淮大部分地区的冷空气活动偏强，气温普遍偏低（高）。黑潮区附近的冷（暖）海温持续热力作用下，海洋不断得到（失去）热量，积累到冬季，促使黑潮区域的海表面温度（SST）逐渐向正（负）异常转变。冬季的大气环流场也对应发生调整:西北太平洋上空出现显著的高压（低压）异常，反气旋（气旋）西侧的偏南（北）气流减弱（加强）了我国东北地区的冷空气强度，气温偏高（低）；亚洲中纬度地区受低压（高压）距平控制，我国西北地区的冷空气活动较弱（强），气温偏高。
利用合成、回归等方法分析了夏季副热带西部模态水（简称STMW）异常与我国秋、冬季气温年际变化的联系，发现:1）秋、冬季东亚—太平洋地区的大气环流异常对我国的气温变化起了重要作用，夏季STMW异常通过东亚—太平洋地区的大气环流异常进而与我国秋、冬季的气温变化联系在一起。2）夏季STMW正（负）异常时，同年秋季我国西北、东北和江淮地区的气温异常偏低（偏高）；冬季时，东北、西北地区气温偏高（低）。3）这种联系主要是通过东亚—太平洋地区大气环流的典型分布实现的:夏季STMW异常偏强（弱）时，同年秋季与黑潮附近的冷（暖）海温相对应，西北太平洋上空大气环流出现负（正）的高度距平，气旋性（反气旋性）环流西侧的偏北（南）气流引导（阻碍）东亚大陆中高纬冷空气南下，同时东欧地区的高压（低压）向东南方向伸展，对我国西北地区秋季冷空气的活动起到了增幅（削弱）作用，我国东北、西北和江淮大部分地区的冷空气活动偏强，气温普遍偏低（高）。黑潮区附近的冷（暖）海温持续热力作用下，海洋不断得到（失去）热量，积累到冬季，促使黑潮区域的海表面温度（SST）逐渐向正（负）异常转变。冬季的大气环流场也对应发生调整:西北太平洋上空出现显著的高压（低压）异常，反气旋（气旋）西侧的偏南（北）气流减弱（加强）了我国东北地区的冷空气强度，气温偏高（低）；亚洲中纬度地区受低压（高压）距平控制，我国西北地区的冷空气活动较弱（强），气温偏高。
2010, 15(3): 311-321.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.03.11
摘要:
利用1951～2005年华南3月份降水资料、太平洋年代际振荡（PDO）指数以及NCEP再分析资料，对华南3月份降水年代际变化特征、及其对应的大尺度环流以及与PDO的关系进行了分析。结果表明，华南3月份降水存在显著的年代际变化特征，并且Mann-Kendal突变检验表明华南3月份降水在1978年左右发生年代际突变，从之前的降水偏少转变为降水偏多。我国华南3月份降水与PDO有着显著的相关。进一步研究表明，在年代际降水偏少时期，PDO处于负位相（北太平洋海温偏高，中东太平洋海温偏低），北太平洋海平面气压场和高度场偏高，亚洲大陆海平面气压场和高度场偏低，赤道西太平洋到赤道东印度洋附近的海平面气压场偏低，赤道辐合带附近地区的高度场偏低，东亚对流层大气偏暖，西太平洋副热带高压偏东，东亚高空急流偏北，东亚Hadley环流偏弱。在年代际降水偏多时期，PDO处于正位相，情况则与降水偏少时期相反。
利用1951～2005年华南3月份降水资料、太平洋年代际振荡（PDO）指数以及NCEP再分析资料，对华南3月份降水年代际变化特征、及其对应的大尺度环流以及与PDO的关系进行了分析。结果表明，华南3月份降水存在显著的年代际变化特征，并且Mann-Kendal突变检验表明华南3月份降水在1978年左右发生年代际突变，从之前的降水偏少转变为降水偏多。我国华南3月份降水与PDO有着显著的相关。进一步研究表明，在年代际降水偏少时期，PDO处于负位相（北太平洋海温偏高，中东太平洋海温偏低），北太平洋海平面气压场和高度场偏高，亚洲大陆海平面气压场和高度场偏低，赤道西太平洋到赤道东印度洋附近的海平面气压场偏低，赤道辐合带附近地区的高度场偏低，东亚对流层大气偏暖，西太平洋副热带高压偏东，东亚高空急流偏北，东亚Hadley环流偏弱。在年代际降水偏多时期，PDO处于正位相，情况则与降水偏少时期相反。
2010, 15(3): 322-336.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.03.12
摘要:
2009年初欧洲遭遇罕见寒流，大雪低温造成多人死亡；南半球夏季，高温热浪导致澳大利亚发生严重火灾，上百人丧生火海；9月，台风“凯萨娜”先后袭击菲律宾和越南，造成近500万人受灾；11月，飓风“艾达”袭击美洲多国，导致20多万人受灾；秋末冬初，北半球中高纬多地经历严寒天气，创下降雪偏早新纪录。在我国，强台风“莫拉克”重创台湾；50年来最严重春旱困扰黑龙江、内蒙古等地；50年罕见秋旱灼伤南方大地；11月，罕见强对流天气侵袭我国7省。2009年是1850年有气象记录以来第5个高温年，全球极端天气和气候灾害频发。
2009年初欧洲遭遇罕见寒流，大雪低温造成多人死亡；南半球夏季，高温热浪导致澳大利亚发生严重火灾，上百人丧生火海；9月，台风“凯萨娜”先后袭击菲律宾和越南，造成近500万人受灾；11月，飓风“艾达”袭击美洲多国，导致20多万人受灾；秋末冬初，北半球中高纬多地经历严寒天气，创下降雪偏早新纪录。在我国，强台风“莫拉克”重创台湾；50年来最严重春旱困扰黑龙江、内蒙古等地；50年罕见秋旱灼伤南方大地；11月，罕见强对流天气侵袭我国7省。2009年是1850年有气象记录以来第5个高温年，全球极端天气和气候灾害频发。
