跨季度汛期气候数值预测试验

利用国家气候中心全球大气环流模式BCC_AGCM2.0.1开展季节预测,对模式预测与观测值进行相关分析。结果表明:该模式对夏季大尺度环流场、降水及气温等都有一定的跨季度预测能力,但对中国不同区域的要素预测能力有所不同。总体来说,夏季大气环流场的预测效果在海洋上优于陆地上,在低纬优于高纬,在新疆及蒙古也较好。从距平相关系数指标看,气温预测效果在中国西北部分地区较好,降水在中国北方及西南部分地区预测效果较好。由预测效果的年际变化看,在不同年份模式预测效果不同。另外,在不同海温情况下,该模式对不同区域的汛期气候预测效果不同,进而说明春季海温预测的正确性对汛期预测的重要性。     

基于GPU-OpenACC的气候模式加速优化研究

为使数值模式适应异构架构在高性能计算领域的快速发展趋势,本文基于OpenACC语言,对气候模式BCC_AGCM3.0中动力框架三段程序段进行GPU加速优化试验。通过异步执行设置、循环内移、数据管理及向量参数化配置等方式,对模式中计算密集部分程序段进行GPU加速并行化,并进行了优化运行效率对比及正确性验证。试验结果表明,BCC_AGCM3.0模式中三段程序段GPU加速后效率提升均在3倍以上,BCC_AGCM气候模式全球涡度均方根相对误差控制在一定范围之内。加速方法及策略对于数值天气气候模式在异构环境下的移植与优化具有一定参考价值。     

2016年12月16~21日重度霾过程及大气环流异常

针对2016年12月16~21日华北黄淮及周边地区的重度霾过程开展了诊断分析,发现全球、区域大气环流异常和局地气象条件是此次重度霾形成的重要原因之一。在此次过程中,受重度霾影响的面积为71×10⁴ km²,霾持续时间达到6 d,过程最高小时细颗粒物（PM2.5）浓度超过1100 μg/m³。东大西洋/西俄罗斯和西太平洋波列（中高层）和北极涛动（近地面）均表现为显著的正位相型分布,综合调控了华北黄淮局地的环流场和气象条件,有利于霾的发生。华北、黄淮上空的异常反气旋能够有效抑制垂直运动,减弱水平风速。与之对应,近地面层为明显的弱低压区和偏南暖湿气流。从局地气象条件看,地面小风速、高湿度以及浅薄的边界层是促使本次重度霾发生的重要因子。     

中国近50年气温及降水量的变化趋势分析

通过对我同385个站的观测资料序列进行分析研究,得到我国气候变化的一些特征。近25年全国平均温度有明显的上升趋势,只有极少数测站有明显的降温趋势,华北及东北的广大地区是增温最快、范围最大的地区。全国平均降水量没有明显的变化趋势。逐站分析降水量的年际变化后发现,我国降水量的变化存在着明显的区域特征,新疆地区足降水量增加最快的地区;华中华北地区的降水则存在明显的减少趋势;这两个地区的、平均降水量都与全球海表温度距平有很好的相关性。文中还利用同期大气再分析资料(NCEP／NCAR)尝试分析了气候变化与大气环流特征的关系。     

Atmospheric CO2 variations at Barrow,Alaska, 1973–1982

The first 10 years (1973–1982) of atmospheric CO₂ measurements at Barrow, Alaska, by the NOAA/GMCC program are described. The paper updates and extends the Barrow CO₂ record presented in Tellus (1982). The data are given in final form, based on recent calibrations of the Scripps Institution of Oceanography, with selected values identified as representative of large, spacescale conditions. Analyses of the data show: (1) a long-term CO₂ average increase of 1.3 ppm per year, but with large year-to-year variations in that growth rate; (2) a suggestion, not statistically significant, of a secular increase in the amplitude of the annual cycle, presumably a reflection of global-scale biospheric variability; and (3) good absolute agreement between the Barrow results and those from four neighboring high latitude sites between 50 and 82°N.     

气候变化情景生成技术研究综述

简单回顾了气候变化对农业生产影响研究的进展,分析了气候变化情景生成技术研究的必要性,即影响模式与ＧＣＭｓ的嵌套困难及对气候变率和产量变率的认识。指出该技术是目前这一领域研究的关键所在。     

亚——非季风区非绝热加热与夏季环流关系的诊断研究

基于热力适应理论,本文利用 ＮＣＥＰ／ ＮＣＡＲ再分析资料对撒哈拉沙漠、青藏高原和孟加拉湾地区的非绝热加热与夏季环流进行了诊断研究。在非洲撒哈拉沙漠地区,以感热输送为主的加热仅局限于近地面层,边界层以上的大气则以辐射冷却占优势。因而除了边界层内存在着浅薄的正涡度和微弱的上升运动以外,整个对流层几乎都维持负涡度并盛行下沉运动。对于青藏高原地区,强大的表面感热通量引起的垂直扩散是近地面大气加热的主要分量,与大尺度上升运动相关的凝结潜热对低层大气的加热也有一定的贡献。长波辐射造成的对流层中、上层大气的冷却则主要由深对流潜热释放来补偿。夏季高原地区总非绝热加热是正值,且最大加热率出现在边界层内。低空大气辐合产生正涡度,而中、高层大气辐散伴有较强的负涡度。因而高原盛行上升运动,最大上升运动位于近地面层。夏季孟加拉湾地区的深对流凝结潜热释放远大于长波辐的冷却作用,因而整个对流层几乎都保持较强的非绝热加热。４００ｈＰａ层附近的最大加热率引起３００－４００ｈＰａ最强的上升运动。对流层上层是负涡度区,而中、低层为正涡度区。结果还表明,垂直和水平辐散环流与大气的热源和热汇区密切相联：在高层,辐散气流从热源区流向热汇区;在低层则相     

与当前全球增暖有关的古气候学问题

根据最新研究成果,对从古气候学角度展望未来全球气候变化问题的可能性和方法进行了讨论和总结。过去温室气体含量、温度、降水、海平面和突然气候变化等古资料记录及其分析加深了我们对于气候系统物理过程的理解,古气候类比方法以及古资料在气候模式校准中的应用也显示了古气候学对于未来气候预测的潜在意义。     

2003年夏季长江中下游地区异常高温的分析

2003年我国和世界范围内,部分地区出现了盛夏异常高温天气。本文主要从环流特征和南京近百年气温资料,以江苏为主的长江中下游地区出现的异常高温成因,作了天气和气候的分析。经研究分析,造成2003年异常高温时段的副热带高压形势是符合历史同期出现高温天气的环流特征的。唯2003年高温时段的副热带高压的强度较历史同期显著偏强。从气候方面分析,2003年盛夏南京地区出现的高温天气仍未突破近百年来出现高温年的历史纪录。就南京地区而言,无论是7月下旬～8月上旬的持续高温,还是8月中旬紧接而来的低温冷夏天气,都显示出大气环流的演变特征和历史同期的气候特征。     

认识大气环流和气候系统动力学100年进步

回顾了中国气象学界在过去100年,对大气环流和气候系统动力学领域的深刻理解和显著进步,综述了大气环流遥相关、季风环流、气候系统动力学、青藏高原动力学、古气候及非线性大气动力学等领域的研究成果。尽管力求详尽,但受限于主题范围、篇幅和能力,可能仍有遗漏,敬请谅解。 在大气环流遥相关方面,中国学者对大气环流的基本特征及其与气候变化的关系进行了深入研究,揭示了包括东亚-太平洋型、丝绸之路型等多种遥相关型的形成机制和影响。这些研究成果构成了北半球夏季环流异常的核心理论框架,不仅深化了对大气环流遥相关现象的理解,也为国际气候预测和研究提供了新的视角和工具,显著提升了对大气环流变化的预测能力。季风环流研究方面,中国学者系统揭示了东亚季风的形成机制及其与热带三大洋（太平洋、印度洋、大西洋）的相互作用。通过深入分析季风年际和年代际变率的海-气相互作用机理,显著提升了对季风系统变化规律的理解,中国主导的全球季风模式对比计划被纳入CMIP6框架,其成果为IPCC第六次评估报告提供了关键支撑。同时,对东亚季风指数的定义、历史变化检测归因以及未来预估进行了全面回顾。该指数为季风气候的预测和应对提供了理论基础和技术支持,促进了全球季风研究的深入发展。气候系统动力学领域的研究涵盖了全球变暖动力学、大气层结变化、快速气候调整以及气候变率调整等多个方面。中国学者通过数值模拟试验和理论分析,深入探讨了全球变暖背景下的降水变化机制、大气环流调整以及气候反馈作用等关键问题。中国研发的气候系统模式在CMIP6中表现突出,相关结论被IPCC AR6直接引用,标志着中国模式在国际评估中的话语权显著提升。特别是针对东亚季风、北太平洋副热带高压等关键气候系统的研究,为中国乃至全球的气候预测和应对提供了有力支持。青藏高原作为地球上一个独特的地形单元,其对大气环流和气候系统的影响受到了广泛关注。中国学者通过大量观测和数值模拟试验,揭示了青藏高原对大气环流的动力和热力强迫作用。研究表明,青藏高原不仅改变了周边地区的大气环流结构,还对亚洲季风、区域气候乃至全球气候产生了深远影响,相关理论被国际气象学界认为是解释亚洲气候变率的核心机制之一。在古气候研究方面,中国学者利用丰富的历史文献和自然档案,重建了历史时期和地质时期的气候变化序列,揭示了气候变化的周期性、突变性和区域性特征。这些研究成果不仅填补了中国古气候研究的空白,也为国际古气候研究提供了宝贵的资料和数据支持,推动了全球古气候研究的深入发展。在非线性大气动力学方面,中国学者在大气非线性波动方程、阻塞非线性动力学、可预报性等方面做出了重要贡献,提出了条件非线性最优扰动方法和非线性局部Lyapunov指数,成为世界气象组织推荐的可预报性分析工具。这些创新性的理论和方法不仅丰富了非线性大气动力学的理论体系,也为国际大气和海洋系统的可预报性研究提供了新思路和技术支持,推动了该领域的国际前沿研究。 过去100年,中国气象学界在认识大气环流和气候系统动力学方面取得了丰硕成果,为理解气候变化、提高气候预测能力做出了重要贡献。展望未来,中国气象学者将继续在这一领域深耕细作,不断开拓创新,为全球气象事业的进步贡献更多中国智慧和力量。     

陕北春季森林火灾气象条件分析

通过对1989~2004年间陕北春季森林火灾发生期气象资料进行研究分析,指出春季2~5月份林火期气候特征、森林火灾易发期天气环流特征,林火的发生与冷空气活动密切相关。在春季森林火灾期地面气象要素也呈现出一定的变化规律。     

近50a陕西省冬季气候变化特征及其与北半球大气环流的关系

通过对陕西省近50a来冬季气温和降水资料的分析,研究了陕西省冬季气候变化特征,同时分析了气象要素变化与北半球大气环流异常的关系,指出：陕西省冬季降水量在70年代末80年代初开始持续偏少,尤其是在90年代,但是减少的趋势不显著;冬季气温从1975年开始具有显著的上升趋势,90年代气温持续偏高。降水减少和气温升高是陕西省近半个世纪以来气候变化的主要特征,这些特征与北半球大气环流的变化有密切的关系。     

华山松树木年轮对气候响应的模拟分析

采用树木年轮生长模型,从细胞尺度对华山松在不同时期的树木生长状况,包括早材和晚材的细胞大小等年轮结构变化进行了模拟。所建立的细胞大小年表对气候的响应函数结果,揭示出华山松的生长主要受生长季中4～7月份以及滞后一年降水的影响,而温度只是在生长季节开始的4月份起限制作用。利用气候资料对华山松的细胞大小及变化趋势的模拟结果表明,它与实测值十分接近。     

大气季节内振荡的数值模拟比较研究

用国内外两个较好的大气环流模式、在观测海表温度的强迫下进行了长时间(1978-1989年)的数值积分,然后对数值模拟结果与NCAR/NCEP再分析资料进行比较分析,其结果清楚表明,模式模拟结果的均方根误差中有30%-40% 是来自于模拟的大气季节内振荡的均方根误差.尤其是,大气季节内振荡模拟的均方根误差的分布形势与总的均方根误差的分布形势几乎完全一致.对热带地区大气季节内振荡动能的模拟结果与NCAR/NCEP再分析资料的比较分析表明,其差异也十分明显,说明模式对热带大气季节内振荡的模拟能力也还比较差.因此可以认为,大气季节内振荡在天气气候模拟中极为重要,而如何在数值模式中模拟好大气季节内振荡还需要进行很好地研究.     

江西持续性强降雨的气候特征及其大尺度环流背景

利用1961-2010年江西省83个常规气象观测站的逐日降水资料,对江西省持续性强降雨进行了统计分析,结果表明:1961-2010年江西省共出现了82次持续性强降雨过程,且持续性强降雨有着显著的季节变化、年际变化和年代际变化特征,其季节变化以6月最多,冬季(12-2月)无持续性强降雨,年际变化主要有3 a左右和6～8a的变化周期.年代际变化周期主要为30 a左右的变化周期,且在2000年后减小为25 a左右.江西省持续性强降雨累积日空间分布不均,具有南北少中间多的特征,多发区位于江西东部的浙赣铁路沿线.对持续性强降雨对应的大尺度背景环流形势分析发现,大尺度背景环流形势主要有4种:低槽型,南槽北脊型,台风型和转换型.其中低槽型出现的次数最多(34次),台风型出现的次数最少(9次),转换型的持续时间最长.