区域气候模式侧边界的处理对东亚夏季风降水模拟的影响

在区域气候模式模拟中,侧边界的作用是引入大尺度强迫场。如何处理好侧边界,即大尺度强迫场和区域气候模式本身之间的关系问题,对于区域气候模式模拟和预报东亚夏季风降水具有重要意义。本文利用美国纽约州立大学Albany分校的区域气候模式（SUNYA-ReCM）,设计了两种不同的侧边界处理方法,来探讨侧边界对东亚夏季风降水模拟的影响。驱动区域模式的大尺度强迫场来自欧洲中期天气预报中心（ECMWF）及热带海洋大气研究计划（TOGA）的分析资料场。试验结果表明:（1）当模式的区域较大时,采用较小的侧边界缓冲区会在缓冲区与模式内部的交界处产生不连续;扩大缓冲区并且考虑不同尺度强迫在垂直方向上的不同作用,可以避免这一缺陷。（2）更重要的是采用后一种方案,即减少了区域气候模式在模拟大尺度环流场方面所起的作用,使得模式更多地依赖侧边界来得到更真实的、对东亚夏季风降水起重大影响的一些气流,如副高、西南季风和南海季风,对东亚夏季风降水无论是在大小上还是在雨带位置的演变上都能进行更好的模拟。     

大气微量气体人为扰动的气候效应

众所周知,微量气体的存在能影响大气的热力结构。微量气体的主要作用是调节太阳辐射和热发射。太阳辐射的主要气体吸收介质是对流层的水汽(H_2O)和平流层的臭氧(O_3)。水汽吸收主要是在近红外谱区,而O_3的有效区是在紫外和可见光区(图1)。     

人口压力、气候变化与太平天国运动

通过大量史料分析,本文认为:人地矛盾的激化,及在此基础上气候异常造成全国农业大范围连年歉收,对中国历史上着名的太平天国运动(1851-1864年)的爆发,起着特别地激发作用.     

东亚夏季风年代际变化——基于全球观测海表温度驱动NCAR Cam3的模拟分析

利用1950~1999年逐月全球观测海表温度驱动的NCAR Cam3全球大气环流模式50年模拟结果及1958~1999年ECMWF再分析资料,通过定义东亚夏季风指数,对比分析了东亚夏季风的年代际变化及其对应的大气环流特征,初步探讨了20世纪70年代末东亚夏季风年代际减弱的可能机制。结果表明:模拟的东亚夏季风具有很明显的年代际变化,并在20世纪70年代末发生了突变,由强夏季风转为弱夏季风,大气环流也相应发生了明显变化。在强夏季风时期,500 hPa距平高度场上,在亚太地区从低纬度到高纬度为负、正、负距平分布,呈现出一个西南—东北向的波列;850 hPa距平风场上,在孟加拉湾及南海附近为异常反气旋,在西北太平洋区域则为强大的异常气旋,日本北部有一异常反气旋存在。西北太平洋副热带高压加强、南压、西伸。在垂直经向环流上,东亚Hadley环流减弱,对流层低层出现异常南风,东亚夏季风加强。在弱夏季风时期,大气环流变化则基本相反。通过对模拟的东亚夏季风与观测海温关系的探讨,发现20世纪70年代末东亚夏季风年代际减弱可能与北印度洋和南海附近海温年代际增暖并导致孟加拉湾、南海及日本附近产生异常气旋有关。     

近四十年来我国气温的长期变化趋势*

利用160个站1951—1988年的气温资料,本文对近四十年来我国气温变化过程和时空特征作了分析。结果表明:全国十年平均气温从50年代至今一直在升温,80年代较50年代升高0.2℃。一般升温随纬度的增高而加强,冬秋季全国普遍增温,且升温幅度最大,夏季一般降温或升温幅度很小。总的趋势是近40年来我国大部分地区有冬暖夏凉的变化。     

铁路隧道水热害不良地质体大地电磁场特征研究 ——以川藏铁路茶洛隧道为例

以川藏铁路茶洛隧道水热不良地质体大地电磁场特征为研究对象,利用大地电磁测深多测点-多频点阻抗张量成像分析,分解出电性主轴统计玫瑰图、频率分布云图、测点分布云图及构造维性参数等进行大地线性构造识别,利用精细二维反演技术推测地质结构特征,对不良地质体进行成像,为川藏铁路隧道选线提供地球物理参考。得出结论为：拟建隧道处大地构造二维性强,适宜开展二维大地电磁测深作为隧道水热勘察手段;通过查明研究区构造特征,推测出了研究区热泉群深部地热运移模式机理,且该热害影响茶洛隧道建设的可能性很小,只有在杂马岗-毛垭坝断裂与隧道位置交汇处存在一定规模的水害影响。     

过去2000年中国东部冬半年温度变化

根据近年收集、整理的历史文献冷暖记载及过去有关研究结果,对中国东部地区过去2000年冬半年的温度状况进行了定量推断,重建了中国东部地区过去2000年分辨率为10～30年的冬半年温度距平变化序列,并分析了中国东部过去2000年的冷暖变化阶段与变化幅度。结果发现:在过去2000年中,中国东部冬半年温度高于1951～1980年平均值且持续时间超过百年的暖期有4个,其中最暖的30年出现在1230’s～1250’s(较1951～1980年高0.9℃);低于1951～1980年平均值且持续时间超过百年的冷期有3个,其中最冷的30年出现在1650’s～1670’s(较1951～1980年低1.1℃)。在冷暖期之间相互转换的过程中,冬半年温度一般都出现1℃左右的升、降温;在冷暖期内,一些幅度较大的升、降温也与之相仿;在相邻的两个30年中,温度变化幅度达0.5℃以上的有19次之多。对比过去2000年中的冷暖交替变化还可以看出:20世纪回暖时的升温幅度与过去2000年中的其他回暖过程所出现的幅度相似,特别是与5世纪末至6世纪的回暖极为相似;而在当前温暖阶段中,1981～1999年较1951～1980年升高了0.5℃,不但使其接近过去2000年中的最暖30年,而     

大气模式估算的东亚区域人为硫酸盐和黑碳气溶胶辐射强迫及其时间变化特征

本文利用大气环流模式及大气化学模式所得气溶胶资料,估算了相对1850s时期硫酸盐和黑碳气溶胶引起的全球及东亚区域人为辐射强迫,重点分析其在东亚区域的季节和长期变化特征.结果表明,就当前全球年平均全天空而言,人为硫酸盐气溶胶对大气顶的直接和云反照率强迫分别为-0.37和-0.98 W·m-2,黑碳气溶胶对大气顶和整层大气的辐射强迫值为0.16和0.47 W·m-2;中国东部区域是目前上述气溶胶辐射强迫最强的区域,硫酸盐的直接和间接辐射强迫分别超过-2.0和-4.0 W·m-2,黑碳对大气顶和整层大气的直接辐射强迫分别可达2.0和5.0W·m-2;估算的东亚区域上述气溶胶辐射强迫仍在不断增强,峰值预计出现在2010s时段,而且中国东部较强的辐射强迫还可能维持至2030s左右;在未来中、高排放情景下,东亚区域以上两种气溶胶预计对全球气溶胶辐射强迫有更大的贡献.分析还表明,夏季东亚区域较强的水汽会增强吸湿性硫酸盐气溶胶的光学厚度和晴空直接辐射强迫;云的作用一方面会强化东亚区域全天空条件下大气顶黑碳的辐射强迫,另一方面会影响硫酸盐气溶胶间接云反照率强迫的季节变化;上述气候特征的差异使得东亚区域的气溶胶辐射强迫表现出与欧美区域有所不同的特征.本文所用的气溶胶资料与模式气象场的偏差会给气溶胶辐射强迫计算带来一些不确定性,进一步改进气候模式中气溶胶过程、水汽和云等气象场的模拟将有助于获得更为合理的区域气溶胶辐射强迫估算结果.     

综合物化探方法在冀中坳陷深部热储探测中的应用

采用大地电磁测深和土壤氡气测量两种方法，圈定了冀中坳陷北部四级构造单元(大兴凸起、大厂凹陷、廊固凹陷、武清凹陷和杨村斜坡)的分布范围；查明了凹陷内部的五级构造潜山带(凤河营带、河西务带)；厘清了控制坳陷内部凹凸结构的四级断裂，分别是大兴断裂、桐柏断裂、河西务断裂和宝坻断裂；控制凹陷内部构造潜山带的凤河营 西集断裂和杨税务断裂。根据冀中坳陷碳酸盐岩热储埋深大的特征和热源形成机制，确定热储探测采用“坳中找凸”和“凹中找潜山”的原则，同时需满足“源、通、储、盖”四个方面，结合大地电磁测深和土壤氡气测量综合成果，认为凤河营潜山带是钻探有利靶区，并有钻孔印证。另外，研究发现大地电磁测深和土壤氡气测量两种方法在反映深大断裂方面基本一致，起到相互印证的作用；大地电磁测深方法对高阻碳酸盐岩热储解释准确，基于一维反演作为初始模型的二维反演方法更适合冀中坳陷的凹凸相间构造格局的解释。