一个厄尔尼诺大气物理非线性模型

作者研究了一个厄尔尼诺大气物理振子模型.利用同伦方法,构造了对应问题解的近似展开式.

城市低层大气臭氧生成的模拟研究

利用一个城市边界层臭氧模式 ,以南京市为对象 ,研究了臭氧在城市低层大气中的形成机制和规律 ,得出了南京市 18个交通点的日臭氧浓度最大值的分布图。结果表明 ,南京市白天有相当长的时间是处于臭氧超标的状态 ,不少交通点的日最大臭氧浓度值是标准的 2— 3倍。文章还模拟了 PAN,OH自由基和HCHO这三种重要物种的日变化规律。同时 ,本文选择南京市东郊的紫金山风景区 ,初次探讨了植物排放有机物对臭氧生成的贡献。从模式的模拟研究可得 ,与人为因素相比 ,植物排放对臭氧生成的作用也是不可忽视的 。

扰动位能与大气环流异常的耦合关系及机理研究

本文在前期局地扰动位能理论工作基础上,进一步着眼于扰动位能与大气环流异常的关系和机理问题,采用奇异值分解(SVD)方法分析了扰动位能与高、中、低层大气动能的耦合相关模态以及年际变率情况,同时考察它与作为大气质量分布的海平面气压之间的相关关系,并从物理上初步探讨了扰动位能与大气动能以及质量的相关机理问题.结果表明,扰动位能自身变率的第一模态同时也是与大气环流异常场耦合变化的主要模态,与之相对应的大气动能和质量场的主模态也是其自身变率的支配模态,说明它们之间存在相互制约的物理机制.而且,热带外地区大气环流主模态特征的形成,与扰动位能兼具全球尺度纬向对称结构和局地尺度纬向非对称性密不可分.另外,冬季南北半球环状模指数与扰动位能的前两阶矩存在非常好的相关关系,而在夏季这种关系明显削弱,仅存在于南半球.

大气随机微分方程和月平均环流的集合预报方法研究

大气的行为是受一定的动力方程(即Navier-Stokes方程)所控制的,而对于大气的研究实际上往往只是在各种模式大气中挑选出一种来进行的。由于人们不了解或不能确定地给出大气的初始场、外界环境作用和过程的参数,因而引入了概率统计理论,来形成大气的随机动力模式和方法。随机动力预报一方面要求严格的动力解(即确定解)。

重庆大气颗粒物与酸性降水关系研究

本文研究了重庆不同区域、不同季节、不同粒径的大气颗粒物的主要理化性能与酸性降水的关系,表明城区酸性细粒径颗粒物(IP、粒径<10μm)占 TSP 重量百分数为73％,大气颗粒物对酸性降水的缓冲能力较弱,通常冬(秋)季对降水酸度有一定贡献。

城市小区环境流场及污染物扩散的风洞实验研究

介绍了一次有关城市小区环境流场和污染物扩散规律的风洞实验研究.实验以位于北京市东南部的方庄小区为研究对象,以1:250的缩尺比在南京大学NJU环境风洞中建立模型并进行实验.实验包括:小区气流分布测量、小区空气污染物浓度分布测量、建筑物周边气流分布测量、建筑物周边空气污染物浓度分布测量.实验结果表明:小区内水平流场分布受不同高度建筑物影响,但风速垂直分布总体上仍符合幂指数律.小区内污染物分布亦受到建筑物及环境风速大小的影响.单体建筑物流场试验结果清晰显示了气流遇建筑物后的抬升翻越过程,以及街渠内的抽风效应,该效应可使街渠内风速达到来流的2～3倍.单体建筑物污染物分布试验结果显示随着离源的距离增大污染物浓度逐渐减小,其垂直分布仍符合地面源排放的扩散分布形式,实验结果与实际观测结果相比较为接近.相应数值模拟结果与风洞实验结果进行比较表明:两者的气流和污染物浓度分布除个别有差异外,总体上相当吻合.

白洋淀湿地夏末大气边界层温湿廓线特征对比分析

2005年9月北京大学与中国科学院大气物理研究所联合在白洋淀湿地地区开展非均匀下垫面的大气边界层综合野外观测实验,利用新型高精度温湿度探空系统分别在陆地和水面两种下垫面进行连续观测。实验结果显示水陆两种下垫面的大气边界层结构具有明显特征不同时刻、不同高度出现多层逆湿、逆温现象及清晰的边界层顶位置。同时发现该地区的陆地下垫面上空湿度较水面大、温度较低;水面上空湿度较小,温度较高,且水面上空边界层厚度要大于陆地。作者从盛行风向、局地能量平衡、陆气相互作用等方面对实验结果进行分析,结果有助于研究和了解夏秋季节白洋淀湿地地区大气边界层特性和演变规律,为进一步认识白洋淀湿地的水循环及能量平衡提供了参考。观测结果也检验了北京大学自行研制的新型高精度温湿度探空系统的性能。

上海市大气总汞季节变化特征及与气象条件的关系

2008年到2010年对上海市西南部大气中总汞(TGM———Total Gaseous Mercury)的污染水平进行监测,结果表明TGM日均浓度为ND^57.23ng/m(3(7.79±3.29)ng/m)3。TGM呈现出一定的季节性变化特征,浓度最高的是秋季,然后依次是冬季、春季、夏季,平均浓度分别为(9.30±2.48)、(8.32±2.79)、(7.78±2.33)、(2.16±3.29)ng/m3。TGM浓度受东南风向影响最大,其次为西北和东北风向。在置信水平为95%的情况下,TGM浓度与日平均温度呈正相关性,而与日温差、相对湿度、日相对湿度差、风速无显著相关性。但TGM浓度分别与日均O3浓度和NO2浓度均呈显著正相关。利用HYSPLIT_4模型对TGM浓度高值与低值几天的空气气团来源轨迹进行反演,结果发现高低浓度日的气团来源略有差别,总体上看,冬季、春季和秋季受北方气团影响较大,夏季则受我国东部海域影响,具体的局部和长距离输送的贡献需要进一步研究。

气象卫星观测资料的分析在城市区域气象环境研究中的应用

目前 ,我国气象部门相当普遍地拥有气象卫星观测资料 ,但是 ,这些资料如何在城市气象服务以及为城市建设规划等方面的决策研究中发挥作用 ,急待进一步研究并开展工作。本文试图通过合理的反演处理 ,给出卫星观测对地面温度的测量结果 ,由此可比较细致地分析了解地面热状况及其与土地利用类型 ,地面覆盖性质等的关系。本文利用有限的 NOAA- AVHRR气象卫星遥感资料 ,采用修正的 Ulivieri分裂窗方法反演出同期的地表温度场 ,通过对北京地区的卫星观测资料进行算例分析 ,揭示出一个 2 0 0 km× 2 0 0 km范围内的地面温度分布特征。反演结果可以明显地揭示出城市热岛现象的变化规律 。

二阶导数差示脉冲极谱法用于醋酸氟氢可的松的定量研究

用二阶导数差示脉冲极谱法对醋酸氟氢可的松进行了定量分析。在０．００１ｍｏｌ／Ｌ硫酸＋乙醇＋水（１＋２５＋２４）的底液中，醋酸氟氢可的松于－０．３４０Ｖ（ｖｓＡｇ／ＡｇＣｌ）处出现一良好的二阶导数差示脉冲极谱峰，在５～１４０μｇ／ｍＬ范围内，醋酸氟氢可的松的浓度与其二阶导数差示脉冲极谱峰幅值呈线性关系，检测限为０．４ｎｇ／ｍＬ。本法操作简便、快速、灵敏、结果准确。

基于热带测雨卫星探测的东亚降水云结构特征的研究

利用热带测雨卫星的测雨雷达(TRMMPR)、微波成像仪(TMI)、可见光和红外辐射计(VIRS)、闪电成像仪(LIS)对降水云的综合探测结果,结合全球降水气候计划降水资料(GPCP)和中国气象台站雨量计观测资料,分析了东亚降水分布特点,并比较了TRMMPR与GPCP及地面雨量计观测结果的差异;揭示了中国中东部大陆、东海和南海对流降水和层云降水平均降水廓线的季节变化特征及物理意义,以及TMI高频和低频微波信号对地表降水率变化的响应特点;通过对中尺度强降水系统、锋面气旋降水系统和热对流降水系统的个例分析,探明了降水结构及其与闪电活动的关系、降水云顶部信息与地表雨强之间的关系。

五种风速测量相关预测方法的比较研究

选取锡林郭勒地区3座风能测风塔风速资料,使用同样长度的数据,建立5种不同MCP模式(一元一阶线性回归、一元二阶回归、二元回归、方差比方法、Mortimer方法),预测出目标站长期风速。然后选取7种检验因子对5种MCP方法的预测结果进行比对。结果显示方差比方法更适合于在内蒙草原地区进行长期风速风向的预测。

和田绿洲景观异质性及其特征尺度的遥感研究

结合遥感与GIS技术,首先利用标准空隙度曲线分析了和田绿洲景观及其"之"字形绿洲样带在多个尺度上的空间异质性特征,然后验证了空隙度指数和小波变换在提取绿洲景观特征尺度上的一致性与互补性。研究结果表明:空隙度指数通过对景观空间格局的详细采样,完成景观异质性分析及特征尺度探测,把生态过程与景观格局有机地联系起来;而墨西哥帽小波分析方法则具有将空间格局与不同研究尺度联系起来的特性。上述两种方法的分析结果非常接近,空隙度指数法可以在多个尺度上对景观空间异质性特征进行量测,小波分析则将景观生态格局与不同尺度上的具体空间位置有机地联系起来,两者的结合在绿洲景观研究中可以优势互补,具有很强的灵活性。对和田绿洲景观格局分析表明,小波变换与空隙度指数相结合可以更细致地量化绿洲景观异质性、更有效地描述景观结构的特征尺度。

湖-气水热传输模型的研究和数值模拟

在一维涡扩散模型的基础上,发展了考虑冬天结冰和夏天蒸发等水体相变问题及对流混合过程的湖-气水热传输模型.模型采用焓代替温度作为预报变量,这也更加方便处理水的相变过程.模型的计算结果与以色列Kinneret湖的观测资料进行对比,验证了模型的合理性,说明了加入对流混合过程是符合湖-气水热传输的实际物理机制的.

中层大气与全球变化

中层大气与全球变化ＭｉｄｄｌｅＡｔｍｏｓｐｈｅｒｅａｎｄＧｌｏｂａｌＣｈａｎｇｅｓ吕达仁（中科院大气物理研究所中层大气与全球环境探测实验室，北京１０００２９）处于１０～１００公里高度的中层大气，其范围包括对流层上部和对流层顶、平流层、中间层以及低热层...

条件非线性最优扰动在南海台风中的应用研究

为了提高南海台风的数值预报,利用条件非线性最优扰动(CNOP)方法寻找对南海台风预报影响最大的区域(敏感区),并对该区域中会导致较大预报误差的初始扰动场进行了详细地分析。对两个南海台风个例地研究发现,CNOP的风场和温度场结构在各σ层上不完全一致。计算了CNOP各σ层上的干能量,并在垂直方向上做了积分,将积分后的能量大值区确定为敏感区。进一步对敏感区内温度场的垂直剖面进行分析,发现敏感区内,温度场呈现一定的斜压结构。研究还发现,敏感区与台风的对流活动区域不完全重合,这有利于台风适应性观测地实施。

1982/83和1986/87 El Nino现象的热带大气环流背景

本文利用1980至1989年十年逐月ECMWF资料分析研究了热带太平洋200Hpa辐合辐散场的年际变化,和E1 Nino现象发生过程中 Walker环流的变化,讨论了1982/83和1986/87两次E1 Nino现象发生的热带大气环流背景。结果表明,热带大气环流的年际变化存在两种相反的形式,并且它们均有2-3年的稳定性,80年代的两次E1 Nino现象正好发生于这两种相反的大气环流背景之下。

羊八井站多波段多大气成分主被动综合探测系统(APSOS)科学目标

青藏高原以其复杂的地形结构、独特的生态环境和特殊的生态系统类型,以及它对亚洲季风、东亚大气环流、海气作用过程(如El Nino-Southern Oscillation,ENSO)、全球气候变化等重要的影响,受到国内外众多生态和大气科学家的关注。由于青藏高原气象观测站数量少,且受探测技术的限制,高原许多地区大气成分的时空分布观测几乎为零。位于西藏羊八井宇宙线国家野外科学观测研究站的多波段多大气成分主被动综合探测系统(Atmosphere Profiling Synthetic Observation System,APSOS)作为一个全中性大气层多要素、高垂直分辨率、准连续探测系统,能够获取青藏高原高时空分辨率大气要素第一手地基观测数据,可为区域气候变化的长期监测和卫星遥感的地面验证提供关键数据,也能为研究对流层顶、急流区、中间层顶的复杂过程,以及全球变化中的大气上下层对太阳活动和地表的响应过程等科学问题提供基础数据。

利用PIXE技术进行大气气溶胶的元素成分分析

在复旦大学加速器实验室利用PIXE技术分析了几千例采自上海、北京、天津、太原、拉萨、珠峰和南极长城站的气溶胶样品,对以上城市和地区气溶胶中Al、Si、S、Cl、K. Ca、Ti、Fe、Cu、Zn、Pb和Br等12种主要成分作了比较并讨论了它们与气溶胶粒径、采样时间的关系,以北京的气溶胶样品分析数据为例探讨了不同类型的污染源对气溶胶总质量的贡献.

高空核试验放射性烟云扩散的数值模拟研究

针对核试验期间的放射性烟云扩散,采用RAMS/CFORSⅡ模式,通过模拟两次高空核试验过程,研究烟云的空间分布、传输态势和地面沉降,模拟结果基本符合实际观测趋势。同时模拟得到了一些空爆核试验烟云在对流层和平流层中下层的传输规律。在空爆烟云的长距离传输中,主烟云受平流层西风急流影响明显,最快在爆后19h东移出境;在西风急流之上和对流层中,传输速度明显减小,烟云的扩散和沉降维持了3d以上。对流层中低层的天气系统对空爆烟云的近地面沉降有重要影响,较强的低压系统造成的地面沉降区域较小,接近均压场的天气形势造成的沉降区域较大,约比前者大1倍。较大的粒子主要在爆后前两天沉降在中国西部地区,东部以小粒子沉降为主,出现在第3d。小粒子的放射性很小,日沉降量在10-2～101Bq/m2之间,与天然放射性本底值相当。