北极涛动年代际变化与华北夏季降水的联系

利用NCEP/NCAR再分析资料和华北夏季降水资料,研究了北极涛动的年代际变化及其与大气环流的关系,进而研究与华北夏季降水异常变化的联系。结果表明,北极涛动具有明显的年代际变化,并在1969年发生了气候突变。北极涛动年代际异常与亚洲中纬度高度场异常、850 hPa风场的年代际异常具有很好的一致性。在年代际尺度上,北极涛动与贝加尔湖地区阻塞高压发生频率、东亚夏季风强度和华北夏季降水的关系较为密切。

1961～2000年中国区域气温较差分析

利用1961～2000年的观测资料,分别对中国不同区域的月、季和年平均气温日较差,以及月较差、季较差和年较差的变化趋势进行了分析.研究表明,月平均日较差以及季平均日较差均有显著的下降趋势,其中春夏两季的变化趋势最为明显,冬季次之,秋季下降趋势最弱;年平均日较差也显示了较强的下降趋势.月较差显著减小趋势主要发生在冬末和春季;季较差以夏季的变化最显著,其他几个季节都没有明显的下降趋势;但是年较差有很显著的减小.从地域上看,月、季和年平均日较差以东北和新疆的下降趋势最显著,最弱的是华北地区.总体上看,月、季平均日较差北方较南方的下降趋势明显.月较差的减小趋势在北方比南方显著;季较差的下降趋势主要表现在夏季,又以内蒙古到西南一带以及华北地区最显著;年较差东部比西部的下降趋势显著.

中国近代北方极端干湿事件的演变规律

利用中国1951～2000年的月降水和月平均气温构造了一个适合于研究我国北方地区地表干湿状况的地表湿润指数,以此为基础对我国北方地区极端干旱的分布特征进行深入的研究。结果指出:在东北和华北地区,近10年极端干旱频率显著增加,是近百年少有的大范围高强度的极端干旱频发期,而这些地区极端湿润发生的频率相对减少。和温度变化趋势比较发现,极端干旱的频发区往往对应增温明显的地区。

北半球冬季阻塞环流与NAO之间的关系

首先根据Oman关于北大西洋涛动(NAO)指数冬季平均值的年际变化挑选出强NAO年,然后利用NCEP/NCAR逐日再分析资料,分析了在强NAO年北半球冬季阻塞发生频率和生命期的统计特征,最后通过对强NAO年大气斜压性进行冬季气候平均,合成得到了三个区域(北大西洋、欧洲和北太平洋)对流层平均大气斜压性随纬度的分布情况。结果发现:北大西洋在NAO负位相时下游阻塞发生频率更高,持续时间更长;NAO正位相则有利于欧洲长生命阻塞的发生和维持;北太平洋阻塞在NAO负位相发生频率明显更高,在NAO正位相阻塞的平均持续时间更长。大气斜压性随纬度的分布与阻塞的发生有较好的对应关系,过强的大气斜压性会抑制阻塞的发生。

三个陆面模式对新疆地区陆面过程模拟的对比研究

利用实测的大气观测数据建立陆面模式驱动场,分别驱动Biosphere-Atmosphere TransferScheme(BATS),Land Surface Model(LSM),Common Land Model(CoLM)三个陆面模式,对新疆地区99个测站的陆面热力过程进行了off-line模拟研究,对比分析了三个模式模拟结果的异同,并利用观测的土壤温度检验了各个模式的模拟性能。结果表明:三个模式对所吸收的太阳辐射、地表感热通量、地表潜热通量和Bowen比的模拟结果有明显差别,其中CoLM模拟的太阳辐射、感热通量和土壤温度比BATS和LSM大。用观测的土壤温度对三个模式模拟性能的检验表明BATS模拟的土壤温度最接近观测值,大约偏低1℃,而LSM和CoLM的模拟结果偏高,CoLM模拟的年际变化趋势与观测值相关性达到0.877,高于另外两个模式的模拟;BATS在天山以北模拟值偏低,CoLM在天山以南模拟结果偏高,LSM模拟的区域分布状况与实际观测最一致。这些结果为研究陆面模式在新疆地区的应用提供了一些参考,对于深入了解新疆地区的陆面过程具有重要意义。

准地转大洋风生环流的格子Boltzmann数值模拟

建立了求解准地转相当正压涡度方程的格子Boltzmann(LB)模型.该模型将准地转相当正压涡度方程作为一个平流-扩散-反应方程来加以处理,在整体二阶精度下,通过Chapman_Enskog多尺度分析法,可将格子Boltzmann方程还原到相当正压涡度方程.在不同Reynolds数、不同边界条件以及不同风应力驱动下的数值解表明,该模型正确反映了风生环流的基本结构和不同边界的耗散特征,并得到风生环流的多平衡态解等非线性特征.此外,不同Rossby变形半径下的实验证明,小Rossby变形半径更容易激发环流的非线性模态.通过与同等类型有限差方案的比较,表明本文的LB模型具有稳定性好、精度高等优点.

三维分层流动过双山脉地形激发的大气船舶重力波动力学理论和数值试验

利用我们建立的三维分层线性理论计算模式和中尺度数值模式ARPS,分别研究了三维分层流动过双山脉地形产生的三维线性和非线性山脉重力波和大气船舶的结构特征及其形成机制.线性理论计算结果表明三维三层流动过双山脉地形时,两个山脉各自强迫出一个发散模态的山脉背风波,在第二个山脉背风面,三维三层流动过双山脉地形可以强迫出两个发散模态的拦截背风波,大大加强了对大气环流的拖曳作用.非线性数值模拟结果表明,流动过山所产生的非线性山脉重力波和大气船舶完全不同于三维分层线性理论计算模式所产生的山脉重力波和大气船舶的结构和特征,由于分层流体之间的非线性相互作用,三维三层流动过双山脉地形时,可在第二个山脉背风面激发4个发散模态的拦截背风波.三维三层流动过双山脉地形所强迫的山脉重力波和大气船舶,具有同三维三层流动过孤立山脉所产生的山脉重力波和大气船舶完全不同的结构和特征,三维流动过双山脉地形对两个山脉之间的距离表现出极大的敏感性.对于相距较远的两个山脉,流动过双山脉所强迫的山脉重力波表现为4个发散模态的拦截背风波,波动的能量相对于相距较近的两个山脉能传播到更高的高度.

三维多层流动过孤立山脉产生的山脉重力波的数值试验

利用中尺度数值模式ARPS研究了分层流动大气中的非线性山脉重力波。分层流动过孤立山脉所产生的山脉重力波的数值模拟表明,具有两层模式结构的气流过孤立山脉产生一个发散模态的拦截背风波,同线性理论模式计算结果具有基本相同的流动特征。但是具有三层模式结构的气流过孤立山脉所产生的非线性山脉重力波和大气船波表现出同两层模式结构的气流完全不同的流动特征,因非线性相互作用在山脉背风面产生了2个发散波模态的拦截背风波向山脉下游传播,具有同两层模式和线性理论模式相比更加复杂的波动特征。

基于MODIS数据的典型能见度条件下大气透过率计算

现有的辐射传输模型仅考虑气溶胶影响下的大气透过率,在能见度低于5km时,会给大气透过率计算带来较大的误差。本文综合考虑影响大气透过率的气溶胶和水汽因素,并利用中光谱分辨率MOD IS(moderateresolution im aging spectrorad iom eter)数据,在特征参数的空间及时间尺度变化均比较大时,对大气透过率进行了定量反演,并进一步建立了整层大气透过率与行星反照率的关系模型,为近地层大气能见度的遥感监测提供了方法。