青藏高原春季积雪对大气环流影响的模拟研究

应用ＮＣＡＲＣＣＭ２气候模式就青藏高原春季积雪对大气环流的影响进行了模拟研究，结果表明，青藏高原春季积雪对气环流有很大的影响，这增大了高原地区的地面反照率，减少了地面吸收的短波辐射，地气界面处的感热和潜热通量，从而引起高原及其附近地区温度场，气压扬，风场，散度场以及降水量及其分布的一系列变化。     

青藏高原边界层高度特征对大气环流动力学效应的数值试验

利用NCAR的全球气候模式 (CCM3) 及第二次青藏高原边界层观测试验的研究结果, 对青藏高原上大气边界层高度的作用进行了研究, 分析了夏季青藏高原地区与长江流域上空的环流状况。研究表明:青藏高原的边界层高度特征对高原东南部地区以及长江流域出现强烈的垂直上升运动及其低层辐合、高层辐散存在着显著的动力效应, 深厚的高原边界层特征将使长江流域夏季区域性的云量及降水明显增加, 河套地区与黄河流域的夏季云量及降水有所减少。     

用平均云量图分析太平洋热带辐合带

本文用月平均卫星云量图揭示了太平洋上热带辐合带的基本气候特征。西太平洋热带辐合带的位置和强度有明显的季节变化,并且有双辐合带结构。而东太平洋热带辐合带则始终稳定在5—8°N附近,季节变化很小。东西太平洋的这种差异可能与海洋热状况有关。同时,西太平洋热带辐合带又有明显的年际变动,它对台风活动有一定的影响。 1984年8月18日      

近二十年全球变暖背景下东亚地区云量变化特征分析

利用ISCCP的D2云气候资料集，采用趋势分析方法得到了东亚地区1984—2006年各种不同种类云量的变化趋势，并重点分析了全球变暖背景下气温与不同云量变化之间的关系。结果表明：近20年东亚地区总云量和高、低云量呈现波动减少趋势，减少量分别为2.24%、1.65%和1.68%，中云量呈增加趋势，增加量为1.07%；且云量变化存在较大的区域差异。温室效应所导致的东亚地区气温改变和水汽含量变化，是导致云量分布变化的重要原因，在青藏高原、孟加拉湾及热带辐合带区域的气温与高云存在显著负相关，与中、低云存在正相关，而在西太平洋、日本以东以北洋面的气温与低云呈显著负相关，与高云呈正相关。     

青藏高原东侧地区夏季气温变化及其可能成因

应用奇异值分解(SVD)和相关分析方法，研究了青藏高原东侧川渝地区气温变化及其原因。结果表明：夏季川渝地区气温与云量之间主要呈反位相关系，其第一模态代表了它们最主要的耦合特征；热带西太平洋海温偏暖(冷)，引起副热带高压系统位置偏北(南)，使川渝地区总云量偏少(多)，造成川渝地区气温偏高(低)。最后建立了川渝地区夏季气温变化的概念模型，指出热带西太平洋海温异常变化，也是造成青藏高原东侧川渝地区气温变冷的主要原因之一。     

夏季青藏高原与热带西太平洋下垫面热源异常对中国短期气候的影响

本文利用一个两层全球大气环流格点模式进行了控制试验、青藏高原地表反照率增加及热带西太平洋海温升高等三个数值试验,以研究夏季这两个地区下垫面热源异常对短期气候变化的影响。结果表明,高原地面热源减弱将造成海平面气压场上亚洲大陆低压减弱;高原及其以西地区500 hPa高度下降,黄河以北地区高度升高;同时高原地区、江淮流域以及黑龙江流域降水减少,但从北疆、内蒙到辽河流域以及我国西南局部和东南沿海地区降水增加。热带西太平洋海温异常带来的变化与此不同.文中还就下垫面热源异常在短期气候预测方面的可能应用等问题进行了讨论。     

Sahel沙漠地区干旱的动力学机理

沙漠与周围地区相比,其较高的反照率使地表附近净辐射热量损失更多,由此产生的水平温度梯度会引起一种受摩擦作用控制的低层辐散环流。此环流在局地垂直方向上表现为下沉运动,这种下沉运动产生的绝热压缩会从位温较高的上层引进热量,以使局地达到热平衡。在副热带地区,这种下沉运动与哈德莱环流的下沉支叠加,但比后者强烈得多。这是沙漠地区气候自我反馈的一个重要方式。若考虑生态因素,这种反馈机制将在沙漠边缘地带导致不稳定或次稳定的情况发生。可以判断,撒哈拉沙漠南缘的Sahel地区植被减少,使该地区地表反照率上升,带来了上述下沉运动与额外的干燥效应,从而使干旱情况在此地一直持续。NASA戈达德太空研究所大气环流模式的积分模拟结果证实了这一假说:若将热带辐合带(ITCZ)北侧的地表反照率从14%调至35%,则ITCZ将南移若干个纬度,并且Sahel地区雨季的降水将会减少约40%。     

甲烷浓度变化的有效辐射强迫及其对气候的影响

利用国家气候中心大气环流模式BCC_AGCM2.0,结合IPCC 第五次评估报告给出的最新有效辐射强迫的概念,模拟了自工业革命以来由于人类活动造成的甲烷浓度增加引起的有效辐射强迫及其气候效应。得出如下结论：甲烷浓度增加造成的有效辐射强迫的全球平均值为0.49 W/m²;导致全球平均地表温度上升0.31 ℃,升温主要分布在南北半球中高纬度地区;全球平均降水量增加0.02 mm/d,赤道辐合带降水中心有向北移动的趋势;地表水汽通量的变化使高纬度地区云量增加（约4%）,而中低纬度地区云量减小（约-3%）。     

欧亚地形对夏季南亚大气环流日变化影响的数值模拟研究

利用大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室（LASG）气候模式F-GOALS的大气谱分量SAMIL，设计了有、无欧亚地形的对比试验，并与NCEP/NCAR再分析资料进行比较，通过分析其流场、高度场、温度和涡度的差异，得到欧亚大陆地形对夏季大气环流场日变化的影响特征。结果表明，欧亚大陆地形对大气环流和气候日变化的影响主要集中在青藏高原地区。由于青藏高原上空大气对太阳辐射加热场的日变化最为敏感，随着日间加热场的增强，热力适应造成白天高原低层大气气旋性环流加深，相应地使周边地区向高原辐合增强，引起高原地区日间的上升运动更为强盛，而使大气高层反气旋环流增强，引起高原上空向外辐散气流增强。也就是地形效应在白天增强了高原“感热气泵”的效率，使其产生明显的日变化，随之带来高原及周边地区局地环流强烈的日变化。由于上升运动的日变化，引起高原南部地区降水的日变化，同时降水的增加正反馈于上升运动，使得上升运动在高原南部地区日变化尤为强烈。     

近20年全球总云量变化趋势分析

利用ISCCP月平均云气候资料集的总云量资料, 采用趋势分析的方法, 得到1983年7月至2001年9月近20年来全球平均总云量的变化趋势, 并分析云量变化的可能原因。近20年全球增温幅度加快, 研究这期间云的变化, 对气候研究和模拟具有重要的意义。结果表明:平均大气环流决定总云量的分布;全球平均总云量的变化趋势在20世纪80年代末发生逆转, 即由增加转为减少;全球平均云量呈减少的变化趋势, 2000年与1987年相比, 减少量约占平均总云量的4%;从地理位置上看, 云量的变化存在区域性差异, 热带和中纬度地区的总云量减少较多, 高纬度地区云量略有增加, 其中南极大陆云量增加较多。     

青藏高原地表反照率计算研究

根据改进的甚高分辨率扫描辐射仪（ＡＶＨＲＲ）５个观测波段的光谱特征，经多次试验，设计了一组从卫星观测的地－气系统的辐射测值中提取晴空资料的多通道门槛值判识法和提取月平均反照率的合成法；并对１９９２年ＮＯＡＡ－１２卫星获取的ＡＶＨＲＲ资料进行计算处理，分析提取晴空数据，在此基础上按卫星轨道覆盖周期合成计算得到的晴空行星反照率和地表反照率，并且计算了逐月的地表反照率。对计算结果做了初步分析和认真比较。     

中国短期气候变化的一个重要原因——青藏高原地表反射率的变化

通过数值试验对高原地表反射率变化的气候效应进行了敏感性研究,同时对观测的近４０年中国区域气候变化趋势作了对比分析。结果表明,高原主体地表反射率增加是我国短期气候变化的重要控制因子之一,它能造成东亚夏季风和高原夏季风的显著减弱,使夏季我国东部季风区北方变暖,南方变冷,季风降水普遍减少。     

中国地区云的气候特征分析

文中对比分析了国际卫星云气候计划(ISCC)的D2资料和地面测站云资料,发现二者总云量的整体分布和气候变化都比较一致,但定量上略有差别,尤其是中国北方地区差别较大。ISCCP资料比较齐全,尤其在站点稀少的高原、荒漠地区比其他云资料更有优势。文中分析了中国云的气候特征,发现在华北地区和南海北部的总云量有减少的趋势;四川盆地、长江三角洲等地区存在低云量异常减少的现象;而在天山、帕米尔高原、柴达木盆地、横断山脉等地区存在低云量增加的趋势。文中特别指出西北山区常年维持着的相对稳定的多云带,云层深厚、含水量大,有利于进行进行人工增雨作业。     

Climate change and the regulation of the surface moisture and energy budgets

The increase in the vigor of the hydrological cycle simulated in a 2 × CO₂ experiment with the Canadian Climate Centre general circulation model is smaller than that obtained by other models which have similar increases in mean surface temperature. The surface energy budget, which encompasses also the moisture budget for the oceans, is analyzed. Changes in the net radiative input to and sensible heat flux from the surface act to warm it. This is balanced, at the new equilibrium, by a change in the latent heat flux which acts to cool it. Although this same general behavior is seen in other models, the increase in radiative input to the surface in the CCC GCM is smaller than in other models while the change in the sensible heat flux is of similar size. As a consequence, the latent heat flux required for balance is smaller. The comparatively small increase in the net radiative input at the surface occurs because of a decrease in the solar component. On average the decrease in solar input in the tropical region outweighs the higher latitude increase associated with the snow/ice albedo feedback. The notable tropical decrease in solar input occurs because the albedo of the clouds increase enough in this region to outweigh a small decrease in cloud amount. The increase in cloud albedo in the warmer and moister tropical atmosphere is a consequence of the parameterized cloud optical properties in the model which play an important role in the regulation of the surface energy and moisture budgets. The results demonstrate some of the consequences of the negative feedback mechanism associated with increasing cloud albedo in the model. They also suggest that the simulated change in the vigor of the hydrological cycle is not a simple function of the average increase in surface temperature but is a consequence of all of the processes in the model which control the available energy at the surface as a function of latitude.     

中国大陆地区行星反射率的基本特征

本文应用1982年8月－1983年7月逐日的NOAA辐射收支资料（分辨率为2．5°×2．5°），分析了中国大陆地区各种代表性地理区域（塔克拉玛干沙漠、青藏高原、华北平原和长江中下游）的行星反射率的基本特征、云天行星反射率的空间分布图。并利用1982年8月－1983年7月青藏高原的地面观测资料对那曲等4个站的地表反射率与睛天行星反射率进行了比较。     

Snow and cloud feedbacks modelled by an atmospheric general circulation model

One of the most important parametrizations in general circulation models used for climate change experiments is that of the surface albedo. The results of an albedo feedback experiment carried out under the auspices of the US Department of Energy are presented. An analysis of long and short wave components of the model response shows that short wave response dominates changes in fixed to variable albedo experiments, but that long wave response dominates in clear to cloudy sky changes. Cloud distribution changes are also discussed and are related to changes in global sensitivity. At the surface, the heat balance change for perturbed sea surface temperatures is dominated by changes in latent heat flux and downward long wave radiation. If albedo is freed up however, the major contrast lies in the change in surface reflected short wave radiation, amplified by changes in downward short wave radiation caused by cloud amount changes.     

冬季青藏高原地面辐射平衡

本文根据实测资料建立了冬季青藏高原上地面辐射平衡与日照百分率、地面反射率之间的经验公式,并用此公式试验了纬度、时间、地面反射率和日照百分率对地面辐射平衡的影响。试验结果表明:冬季高原地面辐射能收支的盈亏状况是由地理纬度和地面反射率决定的。天空遮蔽状况(本文用日照百分率表示)仅影响其盈亏值的大小。亦即地面辐射平衡的地理分布形式由地理纬度和地面反射率所决定,但正、负中心的数值还受天空遮蔽状况的影响。冬季青藏高原地面辐射平衡场是一个由地理因子(地理纬度和自然地理带)作用下形成的基本场叠加上一个地面积雪区形成的扰动场。长江和黄河源区的巴颜喀拉山和藏北草原是冬季高原地面加热场最可能出现异常的关键区。     

The response of the climate system to the indirect effects of anthropogenic sulfate aerosol

 The indirect effects of anthropogenic sulfate aerosols on the albedo and lifetime of clouds may produce a significant impact on the climate system. A `state of the art' general circulation model (GCM) which includes an interactive sulfur cycle and a physically based cloud microphysics scheme is coupled to a mixed-layer ocean model in order to study the impact of the indirect effects on the coupled climate system. The linearity of the two indirect effects on the model response is also investigated by including each effect separately in the model. The response of the sea surface temperatures (SSTs) and sea ice is found to provide an important feedback on the cooling at high latitudes and the change in meridional SST gradient results in a southward shift of the inter-tropical convergence zone (ITCZ). The sensitivity of the model to the forcing from the indirect effects of sulfate aerosol is found to be similar to, but slightly weaker than that obtained from a doubling of CO₂. Received: 30 August 2000 / Accepted: 3 January 2001     

青藏高原GLASS地表反照率产品精度分析

应用2003年青藏高原3个站点的地表反照率观测结果,对比分析了GLASS(Global LAnd Surface Satellites)地表反照率1 km×1 km分辨率产品的精度,结果表明,GLASS黑空反照率、白空反照率与地表反照率地面观测结果的总体变化趋势基本一致,能够有效地反映实际地表状态的变化;局地积雪和云覆盖对GLASS地表反照率产品的精度影响较大,云覆盖导致GLASS地表反照率可能比实际地表反照率高;消除云覆盖和局地积雪的影响后,GLASS黑空反照率、白空反照率与地表反照率地面观测结果的均方根误差显著降低,分别为0.0155和0.0190。     

高云与高层垂直速度关系的个例研究II·动力学分析

观测表明,高云的夏季块状分布和冬季带状分布,与低层赤道辐合带的夏季与冬季的形状十分相似;并且卷云和卷层云可以独立于深对流单独存在。作者对这两个观测分析结果进行动力学分析,结论如下:1)由于印度洋北面是青藏高原与亚洲大陆,夏季不能在北面副热带地区形成反气旋,从而印度洋赤道北面为西南气流,导致了赤道辐合带在该地区断裂并且相应的深对流在亚洲季风区的块状分布。2)利用斜压超长波理论,将Rodwell等的亚洲季风单向模型(即非绝热加热导致季风形成)作了修改,扩展为双向闭合模型。印度洋跨赤道偏南风产生大范围水汽辐合,其与地形的共同作用,产生了降水云系的高层加热,由于Sverdrup涡度平衡关系,导致了低层的偏南风而形成了一个相互作用的闭合过程,从而表明了亚洲夏季风是准定常的。3)通过详细分析涡度方程,证明除了恰好在赤道上之外,赤道辐合带上的水平辐合均会产生涡,并且这些涡由点涡(涡度的奇异部分)与各种尺度的涡(涡度的正则部分)组成。正涡度对应于云区,负涡度对应于晴空区,与赤道辐合带(ITCZ)的观测结果一致。4)由于辐合和切变产生涡,得到赤道辐合带和深对流的带状准定常维持的动力机制,即:由于赤道辐合带的辐合,其南北风辐合与东西风切变将产生涡,其与水汽的共同作用产生了深对流的上升降水云系,而降水云系的潜热诱导上升,进一步加强了水平辐合,从而表明了赤道辐合带的带状准定常维持的中介是不同尺度的涡。5)卷云和卷层云可以独立于深对流的原因是热带卷云和卷层云与流场是可以互相激发的,深对流不是其唯一的源。