2010年 第15卷 第6期
2010, 15(6): 705-717.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.06.01
摘要:
使用包含详细微物理过程的一维层状云全分档模式，并加入AgI焰剂催化方案，对2007年吉林省长春市一次层状云降水过程进行AgI播撒试验。分别选取云内过冷水含量峰值区(4000 m)、最大冰面过饱和度区(5000 m)和低温度区(5500 m)作为播撒试验区，播撒时间选择云体未充分发展阶段和充分发展阶段。结果显示，在同等播撒剂量下，地面降水对云内AgI播撒高度较为敏感。ST2方案模拟400 min后地面累计降水量增加10.4%。同等条件下，播撒时间越早，催化效果越佳。在充分发展的云体内播撒AgI焰剂，40 min后云内过冷水含水量减少70%以上，表明云内过冷水消耗量与地面雨强增加量之间具有良好的正相关性。4种播撒方案均显示，云内AgI主要靠凝华核化机制产生冰晶，而接触核化机制对AgI核化过程贡献较小。与未催化云体相比，催化后云内冰晶粒子总凝华速率增加明显。同时，地面雨强增加，最大雷达回波强度减小。地面水滴粒子谱分布显示，相比于未播撒时，各播撒方案均使直径400 μm左右的水滴粒子浓度增加1个数量级以上，而水滴粒子谱宽均略有下降，这表明AgI播撒后主要通过增加可降水粒子数量来影响地面降水强度和累计雨量，而对降水粒子谱型拓宽的贡献有限。
使用包含详细微物理过程的一维层状云全分档模式，并加入AgI焰剂催化方案，对2007年吉林省长春市一次层状云降水过程进行AgI播撒试验。分别选取云内过冷水含量峰值区(4000 m)、最大冰面过饱和度区(5000 m)和低温度区(5500 m)作为播撒试验区，播撒时间选择云体未充分发展阶段和充分发展阶段。结果显示，在同等播撒剂量下，地面降水对云内AgI播撒高度较为敏感。ST2方案模拟400 min后地面累计降水量增加10.4%。同等条件下，播撒时间越早，催化效果越佳。在充分发展的云体内播撒AgI焰剂，40 min后云内过冷水含水量减少70%以上，表明云内过冷水消耗量与地面雨强增加量之间具有良好的正相关性。4种播撒方案均显示，云内AgI主要靠凝华核化机制产生冰晶，而接触核化机制对AgI核化过程贡献较小。与未催化云体相比，催化后云内冰晶粒子总凝华速率增加明显。同时，地面雨强增加，最大雷达回波强度减小。地面水滴粒子谱分布显示，相比于未播撒时，各播撒方案均使直径400 μm左右的水滴粒子浓度增加1个数量级以上，而水滴粒子谱宽均略有下降，这表明AgI播撒后主要通过增加可降水粒子数量来影响地面降水强度和累计雨量，而对降水粒子谱型拓宽的贡献有限。
2010, 15(6): 718-728.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.06.02
摘要:
利用数值模拟和统计分析方法，分析研究了苏州城市热岛的影响因子。结果表明:随着城市化进程的不断进行，苏州城区与郊区平均气温差不断增大；苏州现有人为热对城市热岛强度的贡献率不是很大，当人为热增加到实际的2倍时，人为热对城市热岛贡献率也相应增加；假设太湖水体为农田时，模拟得到的热岛强度比太湖为真实水体时计算得到的值要大。 统计分析表明苏州站与郊区平均气温差ΔT＞1.5 ℃时对应的风速一般较小；平均气温差ΔT较小时对应的风向比较一致；平均气温差ΔT＞1.5 ℃的现象基本出现在高温时期，云量较多时也易出现ΔT＞0.5 ℃的现象。
利用数值模拟和统计分析方法，分析研究了苏州城市热岛的影响因子。结果表明:随着城市化进程的不断进行，苏州城区与郊区平均气温差不断增大；苏州现有人为热对城市热岛强度的贡献率不是很大，当人为热增加到实际的2倍时，人为热对城市热岛贡献率也相应增加；假设太湖水体为农田时，模拟得到的热岛强度比太湖为真实水体时计算得到的值要大。 统计分析表明苏州站与郊区平均气温差ΔT＞1.5 ℃时对应的风速一般较小；平均气温差ΔT较小时对应的风向比较一致；平均气温差ΔT＞1.5 ℃的现象基本出现在高温时期，云量较多时也易出现ΔT＞0.5 ℃的现象。
2010, 15(6): 729-742.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.06.03
摘要:
分析误差与样本选取方法和样本容量的关系是4DSVD同化方法一个亟需研究的重要问题。获得支撑大气模式空间和观测空间吸引子的基向量是4DSVD研究的关键部分，样本的好坏和样本容量的范围是决定4DSVD基向量和分析结果质量的一个重要前提条件。首先利用Lorenz 28变量模式，用4DSVD方法做了一些简单三维同化试验，探讨了Lorenz 28变量模式的分析误差与样本容量和样本选取方法的关系。数值试验结果表明，对一个具体的模式，有限的样本容量就能够获得较高精度的分析结果；在模式系统和观测系统不变情况下，用一定样本容量得到的支撑模式空间和观测空间的基向量具有很好的稳定性，即一旦获得一组较好的基向量，在观测系统和模式系统不变的情况下，对同化任何时刻的观测适用；分析结果对选取方法没有太大的依赖性，但具体的样本容量要视不同模式和样本选取方法而定。用WRF模式做的4DSVD四维观测系统模拟试验结果表明，若样本选取方法得当，所需要的样本容量要远远小于模式自由度。4DSVD要真正获得较高精度的分析结果，需要的条件是尽可能的在吸引子上取样并选取充足的样本容量；间隔取样可以一定程度上减少计算量。根据数值试验结果提出了4DSVD在实际同化时样本选取的一些初步的方法。
分析误差与样本选取方法和样本容量的关系是4DSVD同化方法一个亟需研究的重要问题。获得支撑大气模式空间和观测空间吸引子的基向量是4DSVD研究的关键部分，样本的好坏和样本容量的范围是决定4DSVD基向量和分析结果质量的一个重要前提条件。首先利用Lorenz 28变量模式，用4DSVD方法做了一些简单三维同化试验，探讨了Lorenz 28变量模式的分析误差与样本容量和样本选取方法的关系。数值试验结果表明，对一个具体的模式，有限的样本容量就能够获得较高精度的分析结果；在模式系统和观测系统不变情况下，用一定样本容量得到的支撑模式空间和观测空间的基向量具有很好的稳定性，即一旦获得一组较好的基向量，在观测系统和模式系统不变的情况下，对同化任何时刻的观测适用；分析结果对选取方法没有太大的依赖性，但具体的样本容量要视不同模式和样本选取方法而定。用WRF模式做的4DSVD四维观测系统模拟试验结果表明，若样本选取方法得当，所需要的样本容量要远远小于模式自由度。4DSVD要真正获得较高精度的分析结果，需要的条件是尽可能的在吸引子上取样并选取充足的样本容量；间隔取样可以一定程度上减少计算量。根据数值试验结果提出了4DSVD在实际同化时样本选取的一些初步的方法。
2010, 15(6): 743-755.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.06.04
摘要:
利用区域气候模式（RegCM3）敏感性数值试验模拟“三江源”地区湿地变化对区域气候的影响。依据2000年美国EOS/MODIS遥感数据解译结果以及1990年1∶100万青海省土地利用2种资料中三江源区湿地资源的分布状况，敏感性数值试验采用R1、R2两种湿地覆盖情景，分别代表三江源地区湿地资源较广布和湿地面积锐减后的两种情景，对三江源地区的降水和气温进行了长达15年的积分试验。结果表明，湿地减少对三江源区气温和降水的总体效应是使降水减少、气温升高。区域空间分布的分析表明:年降水量减少幅度较大的区域位于三江源区西部，15年平均减少40～90 mm左右；年平均气温升高幅度最大的区域位于三江源区西北部，15年平均升高0.4 ℃以上。15年积分结果的时间序列分析结果表明：湿地减少后三江源区的增温效应会随着时间进程缓慢扩大，但降水在模拟的后6年不再有明显差异。
利用区域气候模式（RegCM3）敏感性数值试验模拟“三江源”地区湿地变化对区域气候的影响。依据2000年美国EOS/MODIS遥感数据解译结果以及1990年1∶100万青海省土地利用2种资料中三江源区湿地资源的分布状况，敏感性数值试验采用R1、R2两种湿地覆盖情景，分别代表三江源地区湿地资源较广布和湿地面积锐减后的两种情景，对三江源地区的降水和气温进行了长达15年的积分试验。结果表明，湿地减少对三江源区气温和降水的总体效应是使降水减少、气温升高。区域空间分布的分析表明:年降水量减少幅度较大的区域位于三江源区西部，15年平均减少40～90 mm左右；年平均气温升高幅度最大的区域位于三江源区西北部，15年平均升高0.4 ℃以上。15年积分结果的时间序列分析结果表明：湿地减少后三江源区的增温效应会随着时间进程缓慢扩大，但降水在模拟的后6年不再有明显差异。
2010, 15(6): 756-764.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.06.05
摘要:
黑碳气溶胶（BC）是大气气溶胶中的重要成分，在可见光和红外光都具有强烈吸收作用，对局地和全球气候有重要的影响。利用兰州大学半干旱气候环境观测站（SACOL）历时近一年的观测资料结合常规气象资料对我国半干旱地区的BC浓度特征进行研究。结果表明，该地区全年平均BC浓度为1797.3 ng·m-3，低于我国城市地区；测站BC浓度日变化趋势呈双峰特征，日最高浓度多出现在第一个波峰，第二个波峰的浓度值较小且峰型不如前者明显；降水可以有效地清除大气中16％～40%的BC。
黑碳气溶胶（BC）是大气气溶胶中的重要成分，在可见光和红外光都具有强烈吸收作用，对局地和全球气候有重要的影响。利用兰州大学半干旱气候环境观测站（SACOL）历时近一年的观测资料结合常规气象资料对我国半干旱地区的BC浓度特征进行研究。结果表明，该地区全年平均BC浓度为1797.3 ng·m-3，低于我国城市地区；测站BC浓度日变化趋势呈双峰特征，日最高浓度多出现在第一个波峰，第二个波峰的浓度值较小且峰型不如前者明显；降水可以有效地清除大气中16％～40%的BC。
2010, 15(6): 765-777.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.06.06
摘要:
2004年9月至2006年10月，在华北地区的4个站开展了太阳辐射、气象参数等的综合测量，得到了可见光辐射QVIS、总辐射Q等的变化特征。水汽和散射因子对QVIS/Q有明显的影响，同时对QVIS也有明显的作用。基于能量观点，建立了实际天气QVIS小时累计值（时累）的经验模式，得到了较好的计算结果。水汽因子对于QVIS在大气中的传输有一定的作用，应该给予足够重视。计算表明，华北地区受水汽因子衰减到达地面的QVIS以及占地面QVIS的比例分别为8.78 W·m-2和4.24%，受散射因子衰减到达地面的QVIS以及占地面QVIS的比例分别为171.91 W·m-2和95.76%。华北地区受水汽因子和散射因子影响损失于大气中的QVIS分别为16.54 W·m-2和311.07 W·m-2，这一能量损失有季节变化和区域差别。敏感性实验表明，到达地面的QVIS对水汽因子、散射因子的变化有不同的响应，QVIS对散射因子的变化比对水汽因子的变化更为敏感。水汽因子与可见光辐射之间的关系密切，水汽因子项的真正含义应该是大气中的各种物质成分（气、液、固态）对可见光辐射直接和间接（通过化学和光化学反应,包括均相和非均相过程）利用的总和。利用QVIS经验模式计算了大气顶的QVIS，其计算误差为3.5%。在目前及未来研究中，应重视和考虑消耗于大气中的这部分与水汽有关的能量。采用能量观点与实测资料相配合来理解和探索大气中的物理化学过程和规律是一种有效、实用的方法。
2004年9月至2006年10月，在华北地区的4个站开展了太阳辐射、气象参数等的综合测量，得到了可见光辐射QVIS、总辐射Q等的变化特征。水汽和散射因子对QVIS/Q有明显的影响，同时对QVIS也有明显的作用。基于能量观点，建立了实际天气QVIS小时累计值（时累）的经验模式，得到了较好的计算结果。水汽因子对于QVIS在大气中的传输有一定的作用，应该给予足够重视。计算表明，华北地区受水汽因子衰减到达地面的QVIS以及占地面QVIS的比例分别为8.78 W·m-2和4.24%，受散射因子衰减到达地面的QVIS以及占地面QVIS的比例分别为171.91 W·m-2和95.76%。华北地区受水汽因子和散射因子影响损失于大气中的QVIS分别为16.54 W·m-2和311.07 W·m-2，这一能量损失有季节变化和区域差别。敏感性实验表明，到达地面的QVIS对水汽因子、散射因子的变化有不同的响应，QVIS对散射因子的变化比对水汽因子的变化更为敏感。水汽因子与可见光辐射之间的关系密切，水汽因子项的真正含义应该是大气中的各种物质成分（气、液、固态）对可见光辐射直接和间接（通过化学和光化学反应,包括均相和非均相过程）利用的总和。利用QVIS经验模式计算了大气顶的QVIS，其计算误差为3.5%。在目前及未来研究中，应重视和考虑消耗于大气中的这部分与水汽有关的能量。采用能量观点与实测资料相配合来理解和探索大气中的物理化学过程和规律是一种有效、实用的方法。
2010, 15(6): 778-786.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.06.07
摘要:
利用东北三省和内蒙古东部200个测站1961～2005年的逐日降水资料，分析了东北地区夏季暴雨的空间分布特征和时间演变规律，以及各类暴雨与各种影响天气系统之间的气候统计关系。结果表明，在空间分布上，暴雨由东北地区的东南部向西北部递减的地域特征十分明显，绝大多数大范围和区域性暴雨一般都集中出现在东北地区的南部和中部，而局地暴雨的分布范围相对较广，地域差别也较小。在时间分布上，几十年来东北地区暴雨的阶段性变化特征十分明显，多暴雨和少暴雨的出现具有11～12年左右的低频变化周期。20世纪80年代初以来，暴雨日出现的年际变率有明显增加的趋势，特别是20世纪90年代中期以后，东北地区暴雨发生的次数虽然明显减少，但平均每个暴雨日的暴雨量却有所增加。在东北地区出现的局地暴雨中，以北方天气系统的影响贡献最大，而在区域性暴雨和大范围暴雨中，南方天气系统影响的比例明显增加。
利用东北三省和内蒙古东部200个测站1961～2005年的逐日降水资料，分析了东北地区夏季暴雨的空间分布特征和时间演变规律，以及各类暴雨与各种影响天气系统之间的气候统计关系。结果表明，在空间分布上，暴雨由东北地区的东南部向西北部递减的地域特征十分明显，绝大多数大范围和区域性暴雨一般都集中出现在东北地区的南部和中部，而局地暴雨的分布范围相对较广，地域差别也较小。在时间分布上，几十年来东北地区暴雨的阶段性变化特征十分明显，多暴雨和少暴雨的出现具有11～12年左右的低频变化周期。20世纪80年代初以来，暴雨日出现的年际变率有明显增加的趋势，特别是20世纪90年代中期以后，东北地区暴雨发生的次数虽然明显减少，但平均每个暴雨日的暴雨量却有所增加。在东北地区出现的局地暴雨中，以北方天气系统的影响贡献最大，而在区域性暴雨和大范围暴雨中，南方天气系统影响的比例明显增加。
2010, 15(6): 787-796.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.06.08
摘要:
利用青海湖区1958～2007年气象、水文站的观测资料和江西沟、刚察沙柳河2个站20 cm口径蒸发皿与E-601型蒸发量的对比观测资料，计算了月、季、年蒸发量，并应用气候诊断方法分析了蒸发量的年代际变化规律及其突变特征。结果表明：青海湖区4～9月20 cm口径蒸发皿湖水与淡水蒸发量的折算系数在0.91～0.97之间，5～9月E-601型与20 cm口径蒸发皿蒸发量的折算系数在0.70～0.78之间，同期的蒸发量与温度、湿度、风速等因素关系密切。青海湖年蒸发量呈逐步减少的趋势，但其变化存在明显的阶段性。1958～1963年、1977～1981年、1998～2004年蒸发量增加，1964～1976年、1982～1997年、2005～2007年蒸发量减少。青海湖年蒸发量每25年发生一次突变，20世纪60、80年代蒸发量表现出不稳定，70、90年代是年蒸发量的相对平稳时段。青海湖降水量增多是导致蒸发量减少的最主要的原因之一。
利用青海湖区1958～2007年气象、水文站的观测资料和江西沟、刚察沙柳河2个站20 cm口径蒸发皿与E-601型蒸发量的对比观测资料，计算了月、季、年蒸发量，并应用气候诊断方法分析了蒸发量的年代际变化规律及其突变特征。结果表明：青海湖区4～9月20 cm口径蒸发皿湖水与淡水蒸发量的折算系数在0.91～0.97之间，5～9月E-601型与20 cm口径蒸发皿蒸发量的折算系数在0.70～0.78之间，同期的蒸发量与温度、湿度、风速等因素关系密切。青海湖年蒸发量呈逐步减少的趋势，但其变化存在明显的阶段性。1958～1963年、1977～1981年、1998～2004年蒸发量增加，1964～1976年、1982～1997年、2005～2007年蒸发量减少。青海湖年蒸发量每25年发生一次突变，20世纪60、80年代蒸发量表现出不稳定，70、90年代是年蒸发量的相对平稳时段。青海湖降水量增多是导致蒸发量减少的最主要的原因之一。
2010, 15(6): 797-807.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.06.09
摘要:
利用NCEP 1948～2007年逐日再分析资料、中国600站1960～2007年逐月降水资料和山西省1960～2007年65个测站的逐月、逐日降水资料，确立了850 hPa 112.5°E上候平均的假相当位温（θse）为340 K和候平均的经向风为南风且南风风速≥2.5 m·s-1等值线同时通过35°N的日期，将其作为山西省夏季风建立的时间，以θse≥340 K的持续候数与平均持续候数相比的标准化值构造为东亚夏季风对山西省影响的强度指数I，可以较好地表征东亚季风区夏季风的强度和降水的空间分布，也可以较好地反映山西省夏季降水的强度和空间分布。该季风指数的年代际变化特征和线性趋势表明，自20世纪70年代以来东亚夏季风对山西省的影响有明显减弱的趋势，并且在1967年季风指数突变性地由强变弱。对山西省夏季风的建立和撤退时间的分析表明，近60年来东亚夏季风对山西省的影响时间越来越短。最后，分析了强弱夏季风指数年大气环流场的异常特征。
利用NCEP 1948～2007年逐日再分析资料、中国600站1960～2007年逐月降水资料和山西省1960～2007年65个测站的逐月、逐日降水资料，确立了850 hPa 112.5°E上候平均的假相当位温（θse）为340 K和候平均的经向风为南风且南风风速≥2.5 m·s-1等值线同时通过35°N的日期，将其作为山西省夏季风建立的时间，以θse≥340 K的持续候数与平均持续候数相比的标准化值构造为东亚夏季风对山西省影响的强度指数I，可以较好地表征东亚季风区夏季风的强度和降水的空间分布，也可以较好地反映山西省夏季降水的强度和空间分布。该季风指数的年代际变化特征和线性趋势表明，自20世纪70年代以来东亚夏季风对山西省的影响有明显减弱的趋势，并且在1967年季风指数突变性地由强变弱。对山西省夏季风的建立和撤退时间的分析表明，近60年来东亚夏季风对山西省的影响时间越来越短。最后，分析了强弱夏季风指数年大气环流场的异常特征。
2010, 15(6): 808-816.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.06.10
摘要:
大气气溶胶的吸湿性质是联系气溶胶微物理、化学参数的桥梁和纽带之一，更是气溶胶基本光学性质的决定性参数之一，因此研究气溶胶吸湿性质在整个大气气溶胶科学研究中处于基础地位。对气溶胶吸湿性质的研究意义、研究方法与技术、主要研究结论做了系统回顾，并指出该研究领域存在的不足并对未来的研究方向做出展望。众多研究者从实验室分析、外场实验、数值模拟3个方面来研究颗粒物的吸湿性质，研究表明大气气溶胶的吸湿性质对研究大气能见度、大气辐射强迫具有重要影响。国内对大气气溶胶吸湿性质的研究数量偏少，研究方法单一，在国内广泛开展气溶胶吸湿性质的研究非常必要。
大气气溶胶的吸湿性质是联系气溶胶微物理、化学参数的桥梁和纽带之一，更是气溶胶基本光学性质的决定性参数之一，因此研究气溶胶吸湿性质在整个大气气溶胶科学研究中处于基础地位。对气溶胶吸湿性质的研究意义、研究方法与技术、主要研究结论做了系统回顾，并指出该研究领域存在的不足并对未来的研究方向做出展望。众多研究者从实验室分析、外场实验、数值模拟3个方面来研究颗粒物的吸湿性质，研究表明大气气溶胶的吸湿性质对研究大气能见度、大气辐射强迫具有重要影响。国内对大气气溶胶吸湿性质的研究数量偏少，研究方法单一，在国内广泛开展气溶胶吸湿性质的研究非常必要。
