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摘要:基于中美半干旱區(qū)8個野外試驗站點2003—2008年的觀測數(shù)據(jù),選擇最小二乘法線性擬合、多項式擬合、以及雙重回歸擬合等方法,對NCEP再分析數(shù)據(jù)集的地表通量數(shù)據(jù)進行了系統(tǒng)的檢驗和訂正。結(jié)果表明,對于日平均值,擬合訂正效果相對較差,僅部分站點的土壤含水量以及地表感熱和潛熱通量可以使用曲線擬合的方法得以改進。對月平均值,3種方案都有不同程度的訂正改進效果,訂正的序列還原了數(shù)據(jù)的季節(jié)變化趨勢。在此基礎(chǔ)上,綜合線性回歸和曲線擬合兩種方法的優(yōu)勢,最大程度地還原資料的線性趨勢,并減小因截斷誤差造成的信息損失,構(gòu)建了中美半干旱區(qū)長期的地表通量數(shù)據(jù)序列。所構(gòu)建的半干旱區(qū)長期地表通量序列也為深入認識中美半干旱區(qū)陸氣相互作用的基本特征以及模式結(jié)果驗證,提供了寶貴的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

摘要:利用美國大氣研究中心開發(fā)的全球氣候模式,對2008年平流層的化學(xué)組分(HNO₃、HCl和O₃)進行了模擬研究,并結(jié)合了MLS衛(wèi)星資料進行了對比分析。結(jié)果表明,模式可以較好地再現(xiàn)平流層的各化學(xué)組分的時空分布狀況。并選取了8個區(qū)域,將模擬的2008—2009年O₃柱濃度與臭氧監(jiān)測儀資料對比,結(jié)果表明,模式可以較好地再現(xiàn)全球O₃總量的季節(jié)變化情況。

摘要:利用中國氣象局提供的1985—2004年756個臺站的逐日降水和氣溫觀測數(shù)據(jù)評估了區(qū)域氣候模式(RegCM4.1)對中國地區(qū)不同季節(jié)的降水和氣溫的模擬性能,并結(jié)合中國的區(qū)域氣候特征和氣候帶分布進行分區(qū)討論。結(jié)果表明RegCM4.1能夠較好地再現(xiàn)中國地區(qū)四季降水占全年百分比、降水率的空間分布特點以及降水帶南北擺動的季節(jié)變化特征。RegCM4.1對平均氣溫分布模擬較好,強度和高低中心與觀測事實接近,但對青藏高原地區(qū)的氣溫分布模擬值一致偏低。同時發(fā)現(xiàn)RegCM4.1能夠合理再現(xiàn)內(nèi)陸地區(qū)氣溫日較差明顯大于沿海地區(qū)的總體分布特征,不過模擬值在新疆和沿海地區(qū)比觀測結(jié)果均偏低。

摘要:用2001—2012年逐月的MODIS-TERRA衛(wèi)星觀測氣溶膠光學(xué)厚度(AOD)資料和NCEP/NCAR風(fēng)場資料,分析了5—8月東亞地區(qū)AOD的時-空分布特征,研究東亞夏季風(fēng)環(huán)流對氣溶膠時-空分布的影響。主要結(jié)論如下:5—8月的中國東部及鄰近海洋上AOD有著顯著的季節(jié)演變特征,尤其是32.5 °N附近的AOD高值區(qū),其強度和范圍在5—8月逐漸增強然后又減弱。東亞夏季風(fēng)通過環(huán)流輸送作用對各地的AOD產(chǎn)生了不同程度的影響,使中國南部AOD減少,而華北和東北地區(qū)AOD增加。在強、弱季風(fēng)年背景下,7月觀測的AOD差異與環(huán)流輸送作用差異的分布特征有著一定的相似性,體現(xiàn)出東亞夏季風(fēng)年際變化對氣溶膠分布的影響。在東亞夏季風(fēng)演變的不同階段,季風(fēng)環(huán)流對氣溶膠輸送大部分情況下,可解釋局地氣溶膠變化10%~20%的方差。

摘要:用44 a ERA40再分析資料的土壤濕度和大氣環(huán)流變量場, 研究持續(xù)性的歐亞大陸土壤濕度異常對后期北半球大尺度大氣環(huán)流的反饋作用。首先,運用經(jīng)驗正交函數(shù)分解去除ENSO遙相關(guān)及趨勢影響后,分析了歐亞大陸中高緯度土壤濕度變率主要模態(tài)的季節(jié)變化特征,及相對應(yīng)主分量時間序列顯示的土壤濕度異常的衰減時間,結(jié)果表明土壤濕度異常的主要模態(tài)在全年都表現(xiàn)出很好的連續(xù)性。其次,對不同季節(jié)的連續(xù)3個月的月平均土壤濕度和500 hPa高度場進行滯后最大協(xié)方差分析,研究歐亞地區(qū)中高緯度土壤濕度異常與北半球大氣環(huán)流異常之間的線性耦合。第一最大協(xié)方差模態(tài)的結(jié)果表明:全年的主導(dǎo)信號是大氣強迫土壤濕度的變化,但在冬季和夏季,大氣中類似于負位相北極濤動的環(huán)流型與之前月份(最長達4個月)土壤濕度的持續(xù)變化顯著相關(guān)。最后,基于土壤濕度變率中心的回歸分析也證實了秋季和春季歐亞土壤濕度,特別是北非副熱帶,歐亞內(nèi)陸和西伯利亞地區(qū)的土壤濕度異常,分別與其后的冬季和夏季的大氣環(huán)流顯著相關(guān)。歐亞大陸土壤濕度異常超前大氣環(huán)流的信號,將有助于改善冬季和夏季北半球季節(jié)氣候預(yù)報能力。

摘要:用劉征宇最新發(fā)展的廣義平衡反饋方法結(jié)合經(jīng)驗正交分析和旋轉(zhuǎn)經(jīng)驗正交分析法,研究中國東部6個分區(qū)夏季降水異常對各海盆海溫異常(SSTA)模態(tài)的響應(yīng)特征,探討了東北區(qū)降水異常對SSTA的響應(yīng)機制。結(jié)果表明:各分區(qū)降水異常對SSTA的響應(yīng)特征有明顯差異。東北區(qū)降水異常對熱帶太平洋SSTA的回應(yīng)顯著,當SSTA表現(xiàn)為類似El Niño模時,該區(qū)夏季降水增加;江淮區(qū)降水異常同時受到中緯度以及熱帶SSTA的強迫,對熱帶太平洋SSTA的類似La Niña Modoki模、北大西洋SSTA三極型模等回應(yīng)顯著;西南地區(qū)的降水異常主要與中緯度SSTA有密切關(guān)聯(lián)。對流層高度場對熱帶太平洋SSTA類似El Niño模的直接回應(yīng)在熱帶太平洋上空為顯著正異常。通過東亞—太平洋型遙相關(guān)波列使東北地區(qū)上空高度場出現(xiàn)負異常,并在其西側(cè)形成負異常中心,對流層低層為氣旋性環(huán)流異常。這一環(huán)流回應(yīng)與東北地區(qū)夏季降水偏多時的環(huán)流特征相近。

摘要:利用NCEP/NCAR再分析資料和NOAA海溫資料,用EOF、相關(guān)分析等方法,分析了1960—2010年500 hPa和100 hPa等壓面上北半球后冬(2月)極渦面積和前春(4月)北太平洋(20~60 °N,120 °E~120 °W)海表溫度(SST)的變化特征,揭示了二者的時空聯(lián)系。結(jié)果表明:近50 a來,(1)冬季北半球500 hPa和100 hPa極渦面積整體經(jīng)歷了先擴張后收縮的變化。春季北太平洋SST經(jīng)歷了先降低后升高的變化。其突變時間與500 hPa極渦面積的突變時間相近,均出現(xiàn)在1987年,且與后冬500 hPa大西洋歐洲大陸區(qū)(Ⅳ區(qū))極渦面積相關(guān)更好。(2)春季北太平洋SST的EOF第一模態(tài)空間型表現(xiàn)為PDO,第二模態(tài)表現(xiàn)為三極子型,突變分別出現(xiàn)在1980s初期和中期。(3)北太平洋SST與500 hPa Ⅳ區(qū)極渦面積相關(guān)的空間分布表現(xiàn)為:當前期春季北太平洋中部海溫異常偏高(低),南部和北部海溫異常偏低(高),使得下一個冬季500 hPa Ⅳ區(qū)極渦面積的擴大(縮小),這種空間遙相關(guān)型對應(yīng)著海溫的第二模態(tài)。北太平洋海溫異常以第一模態(tài)空間型居多,但是對后冬北半球極渦面積影響大的卻是第二模態(tài)。(4)當前春北太平洋SST呈第二模態(tài)時,對應(yīng)次年冬季中高緯度對流層溫度"上冷下暖",極地東風(fēng)和繞極西風(fēng)環(huán)流加強,極渦面積偏大。

摘要:用HYSPLIT v4.9軌跡追蹤模式,以分辨率為2.5°×2.5°的再分析資料驅(qū)動模式,對東北地區(qū)308例冷渦暴雨過程中的目標氣塊,進行后向軌跡追蹤模擬。結(jié)果顯示東北冷渦暴雨主要有4個水汽源地,(Ⅰ)西太平洋及相鄰海域(包括鄂霍次克海、日本海、黃海、渤海和東海)水汽貢獻率最大,平均水汽貢獻率達39.8%;依次是(Ⅱ)孟加拉灣—南海海域為32.1%;(Ⅲ)歐亞大陸,尤其是貝加爾湖附近為20.9%;(Ⅳ)東北地區(qū)的水汽貢獻率最小,僅為7.2%。歐亞大陸主要輸送700 hPa高度附近的干冷氣團,而各海域則輸送800 hPa高度以下的暖濕氣團。

摘要:利用試驗數(shù)據(jù)校正并驗證了機理性的作物生長模型WOFOST,隨后模擬了華北42個站點1961—2006年夏玉米的光溫和氣候生產(chǎn)潛力。并首次運用新型統(tǒng)計檢驗聚類方法(CAST),對夏玉米光溫及氣候生產(chǎn)潛力的要素場分別進行了定量化分區(qū)。結(jié)果表明,華北夏玉米光溫及氣候生產(chǎn)潛力均分為5個不同荷載中心的區(qū)域。與農(nóng)業(yè)氣象傳統(tǒng)等值線分區(qū)方法相比,將作物模型與CAST相結(jié)合進行的生產(chǎn)潛力區(qū)劃可以更客觀地反映以荷載中心臺站為代表的產(chǎn)量的時空分布特征。這對于指導(dǎo)區(qū)域農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃,實現(xiàn)區(qū)域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的理論及現(xiàn)實意義。

摘要:針對風(fēng)電場所需的時效在0~4 h,且時間分辨率不低于15 min的超短期風(fēng)速預(yù)報。根據(jù)測風(fēng)塔實時發(fā)回的實測風(fēng)速序列,建立了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)電場風(fēng)速時間序列外延預(yù)報模型。另一方面,建立 MM5模式預(yù)報風(fēng)速與實測風(fēng)速的誤差序列,并利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作誤差序列的外延預(yù)報,從而利用誤差的預(yù)報值對MM5風(fēng)速預(yù)報值進行訂正,獲得新的預(yù)報值。綜合對兩種方法的預(yù)報效果指標分析以及擬合曲線的比較結(jié)果表明:使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對MM5風(fēng)速預(yù)報值進行修訂的方法在總體上效果較優(yōu),特別是當影響風(fēng)電場的天氣系統(tǒng)變化明顯,近地層風(fēng)速變率較大時,該方法的預(yù)報效果更具有明顯的優(yōu)勢。

摘要:結(jié)合前人氣候適宜度的研究成果,以作物生理生態(tài)發(fā)育過程為基礎(chǔ),構(gòu)建了夏玉米發(fā)育期預(yù)報模型。模型中分別建立了夏玉米溫度、降水、日照時數(shù)適宜度函數(shù),并結(jié)合河南省19個農(nóng)業(yè)氣象試驗站的夏玉米發(fā)育期資料,運用通徑分析法確定各個生育期溫度、降水和日照的影響權(quán)重系數(shù),計算出綜合適宜度,用來預(yù)測夏玉米生育期。結(jié)果表明,模型能夠較好地預(yù)測各個發(fā)育期(出苗、七葉、拔節(jié)、抽雄、乳熟和成熟)。建模資料的模擬值與觀測值比較的均方根誤差分別為1.5、3.1、3.4、2.9、4.0、4.5 d。運用獨立資料對模型所作預(yù)測值的均方根誤差在1.0~4.6 d之間。

摘要:利用常規(guī)觀測資料、雷達反射率資料和NCEP/NCAR提供的FNL再分析資料,結(jié)合中尺度非靜力模式(WRF)的模擬結(jié)果,分析了2009年6月3—6日兩次颮線過程的環(huán)境背景、移動路徑以及短時強降水和冰雹強度的差異及其產(chǎn)生的原因。結(jié)果表明:移動路徑的差異主要由500 hPa以下引導(dǎo)氣流不同造成。數(shù)值模擬和水汽試驗得出,兩次過程在垂直方向的水汽條件存在明顯差異可能是短時強降水及冰雹強度不同的主要原因。700~850 hPa水汽的多少對霰(雹)比含水量的大小非常敏感,這一區(qū)域的水汽增多,則霰(雹)比含水量明顯增加,反之,有明顯減少。

摘要:利用2001—2010年MODIS NDVI逐16 d合成數(shù)據(jù)對廣西十萬大山和桂西巖溶山地兩個典型生態(tài)區(qū)植被進行對比監(jiān)測,分析植被年內(nèi)變化特征及年際變化趨勢。利用同時期的氣溫和降水量數(shù)據(jù),分析兩個典型生態(tài)區(qū)植被NDVI對氣溫和降水量的響應(yīng)差異。結(jié)果表明:十萬大山和桂西巖溶山地生態(tài)區(qū)年內(nèi)MODIS NDVI變化特征相似,均表現(xiàn)出"夏秋高,冬春低"的趨勢,其中十萬大山生態(tài)區(qū)植被覆蓋相對穩(wěn)定,季節(jié)變化較小。近10 a來兩個生態(tài)區(qū)植被均以改善為主,植被改善面積與退化面積比例均約為3∶2。植被年際變化幅度較小,長勢較穩(wěn)定。降水量、平均氣溫與十萬大山生態(tài)區(qū)植被NDVI的相關(guān)性總體上好于桂西巖溶山地生態(tài)區(qū),兩個生態(tài)區(qū)植被與降水的相關(guān)性較一致。在夏季多表現(xiàn)為負相關(guān),春、秋、冬3季多表現(xiàn)為正相關(guān),這與廣西降水時段集中且強度較大的特點有關(guān)。由于植被類型的顯著差異,兩個生態(tài)區(qū)與氣溫的相關(guān)性具有顯著差異。

摘要:利用錫林浩特國家氣候觀象臺開路渦度相關(guān)系統(tǒng)、輻射土壤觀測系統(tǒng),測得的長期連續(xù)通量觀測數(shù)據(jù),對錫林浩特草原2009—2011年期間的CO₂通量觀測特征進行了分析。結(jié)果表明:CO₂通量存在明顯的年際、季節(jié)和日變化特征。3 a中NEE年際變率達到200 g·m^-2,季節(jié)變率最大達到460 g·m^-2,日變化幅度生長季最大達到0.25 mg·m^-2·s^-1。通過不同時間尺度碳通量與溫度、水分、輻射等環(huán)境因子的分析,認為CO₂通量日變化主要受溫度和光合有效輻射影響,而季節(jié)變化和年變化主要受降水和土壤含水量的影響。降水強度及時間分布是制約牧草CO₂吸收的關(guān)鍵因素,大于15%的土壤含水量有利于促進牧草生長。

摘要:熱帶氣旋氣候變化研究不僅是當前國際熱帶氣旋氣候界的熱點科學(xué)問題,而且也是具有現(xiàn)實意義的社會問題,各國氣象學(xué)者和科學(xué)家們對此進行了廣泛的研究。雖然熱帶氣旋活動與氣候變化之間的關(guān)系及其相應(yīng)的內(nèi)在物理機制至今還處在探究之中,但是近20多年來熱帶氣旋氣候?qū)W的研究還是取得了顯著的進展。本文主要針對瀕臨中國的西北太平洋海域,回顧了熱帶氣旋活動季節(jié)內(nèi)、年際、年代際變化及其全球變暖背景下的變化趨勢的氣候?qū)W研究。此外,文中也對西北太平洋熱帶氣旋氣候?qū)W的研究進行了展望,并提出了該領(lǐng)域中一些亟待解決的科學(xué)問題。