辽东湾西岸三维海陆风特征的数值模拟

本文所用的数值模式为地形影响修正的三维流体静力的中尺度气象学模式,模式对中尺度的海陆风环流和山谷风环流有较好的模拟效果.利用该模式对一个海陆风个例(1999年7月15～16日)进行了数值模拟,分析了海陆风环流的日变化规律和三维结构特征,以及地形对海陆风环流的影响,模拟结果与实际观测数据和已有研究成果具有较好的一致性.     

山东半岛北部沿海的海陆风

本文从实测风场分析和数值模拟两方面研究了山东半岛北部沿海海陆风的季节变化和结构持征,用烟台海洋站和龙口气象站1984年全年逐对风资料分析了逐月海陆风的能量谱和玫瑰图特征,以原始方程模式对该区5月份海陆风环流(最显著月份)进行了数值模拟,并对大尺度环流影响下海陆风变化的多样性进行了数值实验研究,在此基础上对该区海陆风的年变化、参数化的改进以及陆风环流的展机制等方面提出一些看法.     

广东沿海海陆风扩散模式

人们早已注意到海陆风对沿海城市大气污染有重要影响,许多人提出过海陆风中尺度模式。R.D. Mcpherson研究了得克萨斯海岸海陆风对大气污染的影响,但三维模式的结果与该海岸地区实际污染浓度分布偏离较大,高值区距海岸线较远。本文试图提出一种适合广东沿海的扩散模式,不仅考虑了海陆风效应,还考虑广东沿海垂直扩散及降水冲洗作用均较强等特点,从而能较好地描述上述地区污染状况及其演变规律。     

南海上层海洋环流两层半模式的数值模拟Ⅰ.闭边界海盆季节性环流

本文应用一个包含动力学和热力学的热带海洋两层半模式,模拟南海上层海洋闭边界条件下的季节性环流.模式海洋由不同密度的上混合层、季节性温跃层和静止的深水层组成.模式考虑挟卷(卷入entrainment和卷出detrainment)引起海洋上下活动层间的质量、动量与热量的交换,在海面月平均气候风场动力强迫和通过海面热通量的热力影响下,计算了封闭海盆假定下的南海上层海洋的季节环流.用数值试验的方法讨论了非线性效应、摩擦阻尼、侧向混合对大尺度环流的影响,并得出有关模式稳定性的结论.模拟结果与南海海洋实测和动力诊断的环流趋势吻合较好,显示了模式对南海海盆尺度的环流系统有较好的模拟能力.     

北极海冰减少的气候效应研究

本文采用了OSU两层大气环流模式对特定的北极海冰进行数值模拟,研究北极海冰减少的气候效应.试验中海温一律取为气候平均值,北极海冰作为外强迫源影响大气,大气响应完全是环流内部调整的结果.本文对北极海冰减少后的大气环流特征进行了分析,特别是与中国的气温和降水之间的关系.     

南海夏季环流机制的数值试验研究

用一个三维、自由表面、斜压海洋模式，通过数值试验的方法对南海夏季的环流特征及其形成机制进行探讨。结果表明，产生南海南部反气旋式环流的主要机制是西南季风的驱动，斜压效应起到了增强环流强度的作用；海底地形和黑潮的强迫是形成“南海暖流”和台湾海峡中东北向流的主要原因，而斜压效应和海底地形是形成夏季“南海暖流”右侧偏西向流的主要原因；南海北部的气旋式涡旋是在黑潮、海底地形和斜压效应等因素共同作用下形成的。     

南亚季风产生的动力学分析和数值试验

采用动力学分析和数值试验的方法研究和讨论了地形的热力因素对南亚季风产生的作用和影响,结果表明：没有地形效应的热力强迫只能同热带地区的低频振荡,不能在副热带地区形成稳定的季风环流;南亚地区的地形效就和经向热力强迫的共同作用是形成南亚季风环流的必要条件。     

不同辐射背景下大西洋热盐环流下 沉区混合层深度变化

基于政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)4种最新辐射强迫情景,利用ECHAM5/MPI-OM(European Centre Hamburg Model 5/Max Planck Institute Ocean Model)气候模式输出的1850—2300年逐月混合层深度、海表面温度、海表面盐度数据,分析大西洋热盐环流下沉区混合层深度的变化情况。结果表明:随辐射强迫增加,热盐环流下沉区混合层深度下降,混合层深度振荡周期在格陵兰-冰岛-挪威海(Greenland Sea–Iceland Sea–Norwegian Sea,GIN)海域减小,在拉布拉多海(Labrador Sea,LAB)海域变化不大;与GIN海域相比,LAB海域混合层深度对辐射强迫变化更敏感;两海区温度对混合层深度的影响时间较长,混合层深度对盐度的变化反应迅速;混合层深度变化的主导因素在LAB海域中为盐度,而在GIN海域,低辐射强迫下温度主导混合层深度变化,中高辐射强迫下温度与盐度共同起主导作用。     

不同辐射背景下大西洋热盐环流下沉区混合层深度变化

基于政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)4种最新辐射强迫情景,利用ECHAM5/MPI-OM(European Centre Hamburg Model 5/Max Planck Institute Ocean Model)气候模式输出的1850—2300年逐月混合层深度、海表面温度、海表面盐度数据,分析大西洋热盐环流下沉区混合层深度的变化情况。结果表明:随辐射强迫增加,热盐环流下沉区混合层深度下降,混合层深度振荡周期在格陵兰-冰岛-挪威海(Greenland Sea–Iceland Sea–Norwegian Sea,GIN)海域减小,在拉布拉多海(Labrador Sea,LAB)海域变化不大;与GIN海域相比,LAB海域混合层深度对辐射强迫变化更敏感;两海区温度对混合层深度的影响时间较长,混合层深度对盐度的变化反应迅速;混合层深度变化的主导因素在LAB海域中为盐度,而在GIN海域,低辐射强迫下温度主导混合层深度变化,中高辐射强迫下温度与盐度共同起主导作用。     

青岛近岸一次海陆风过程中大气波导成因的数值研究

采用新一代区域大气数值模式WRF对2006年8月21日青岛地区一次典型的海陆风过程中的大气波导现象进行了详细的数值模拟研究,以探究海陆风过程中大气波导的形成机理。WRF数值结果较好地再现了海陆风及大气波导的发生发展过程。基于高时空分辨率的WRF数值模拟结果,对海陆风过程中大气波导的形成机制进行了详尽的分析,结果表明:湿度突变层的存在是导致波导发生的主要因素,此次波导过程无逆温层的存在;波导随海风的出现而形成。午后,海陆温差增大,海风在海陆热力性质差异的驱动下形成,并将大量水汽带到近岸,使近岸底层大气相对湿度增大,陆上暖干空气在海风环流作用下向海洋一侧平流,最终在海洋上空下沉,海洋大气边界层发展成为具有稳定层结的热内边界层;同时,下沉的干空气与底层湿空气形成较大的水汽垂直梯度,有利于大气折射指数随高度减小,形成大气波导。海风环流减弱至陆风环流形成发展后,水汽垂直混合均匀,大气波导随之减弱、消失。地形因素对波导的形成作用显著,地形的阻挡使海风携带的大量水汽在向海一侧积聚,在海风环流作用下波导形成于陡峭地形向海一侧。     

伶仃洋海陆风观测的初步结果

由于海陆垫面受热不同产生水平气压梯度,白天空气从海洋流向陆地,夜间相反。在海陆界面附近形成昼夜不同的中小尺度的海陆风环流。它的影响高度、范围,持续时间……等对沿岸地区大气的影响,尤其对沿岸地区环境污染的作用,越来越引起人们的关注。     

热带外太平洋通过海洋过程对热带太平洋的影响

利用MOM2海洋环流模式分别研究了年际和年代际尺度上热带外太平洋通过海洋过程对热带太平洋的影响.利用1945~1993年COADS资料的表面通量强迫海洋模式,积分46 a作为模式控制试验.取热带外太平洋海表面强迫为气候值做敏感性试验.将控制试验结果减去敏感性结果就可以得到热带外太平洋通过海洋过程对热带太平洋的影响.结果表明,年际尺度上,主要是海洋波动过程起作用,但总的海洋过程的影响较小.年代际尺度上,主要是副热带环流输送起作用,其中包括平均环流输送的温度异常以及异常环流输送的平均温度,并且后者贡献相对较大.年际和年代际尺度上,热带太平洋的温度异常主要发生在密度跃层附近.研究发现热带外南太平洋对热带和热带外太平洋之间的水量交换有影响,而热带外北太平洋的影响较弱.     

黑碳的研究历史与现状

黑碳是目前在全球变化研究中备受关注的焦点问题之一.介绍了国内外黑碳气溶胶和沉积物黑碳的研究现状,在黑碳气溶胶方面,重点归纳了其在气候效应方面的作用:黑碳气溶胶吸收太阳辐射,在大气顶产生正辐射强迫,在地表产生负辐射强迫,被认为是导致温室效应仅次于二氧化碳的第二大成分;在沉积物黑碳方面,概括了不同研究者利用提取的黑碳浓度记...     

北太平洋环流振荡形成机理的数值研究

利用大洋环流模式,探讨海洋对大气强迫的响应及北太平洋环流振荡模态(NPGO)形成的直接原因。对控制试验模拟的海表温度异常(SSTA)进行经验正交函数(EOF)分解,发现第二模态类似于经典NPGO 模态,说明采用该模式研究海洋对大气强迫的响应是可行的。在控制试验基础上,通过改变大气强迫场设计了一系列敏感试验,发现大气强迫场为NPGO 模态正强年的合成场时,所得SST异常场能较好再现NPGO 空间特征,说明海洋状态强烈依赖于大气强迫,大气强迫是造成NPGO 的直接原因;对大气强迫场中的动力强迫、热力强迫等物理量进行不同配置进行试验,发现风场动力强迫对NPGO 的影响最大,是形成NPGO 的关键强迫,其中又以纬向风应力的影响居首。     

不同时间频次的外强迫对全球大洋海温模拟的影响

研究了不同时间频次外强迫对全球海洋环流模式MOM4的海温模拟的影响,并分析了其影响海温模拟的物理机制。结果表明:由于时间平均产生的不同时间频次的外强迫具有相同的气候态,但是其强度差异较大。采用不同时间频次的外强迫均能较好的重现全球海温的大尺度时空分布特征,且对海温异常的模拟跟观测较为接近,但是不同时间频次外强迫对全球海温平均值的模拟偏差较大,其中逐6 h的外强迫模拟的全球平均海温相对于逐月外强迫模拟的全球平均海温改进了0.74℃。高频强迫模拟的海温更加接近观测,其对全球海洋起着冷却的作用。这种冷却作用在中高纬度海域主要通过加强垂直混合导致,而在低纬海域可能是平流过程及热通量导致。     

亚洲沙尘对三种海洋微藻生长的影响

实验研究了采自亚洲沙尘暴源地的4种沙尘及1种采自青岛的沙尘对不同海洋微藻生长的影响,结果表明在营养盐贫乏的条件下,沙尘的添加对旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus),小角毛藻(Chaetoceros minutissimus)和东海原甲藻(Prorocendrum donghaiense)的生长具有明显的促进作用.与不加沙尘的对照组相比,指数生长期的比生长速率明显升高;其中取自青岛的沙尘对3种藻类的影响最明显;内蒙古锡林郭勒盟正蓝旗的沙尘营养盐含量最低,但是由于其可溶性Fe的溶出量最高,其促进作用也比较显著.在营养盐充足的条件下,沙尘的添加对3种微藻生长的影响均不显著.因此亚洲沙尘输送到西北太平洋海域可能对该海域的初级生产力具有显著的影响.     

青岛海陆风三维结构的数值模拟

本文采用 1个陡地形影响修正的三维中尺度流体静力的气象学模式 ,对青岛地区海陆风的日变化规律和三维结构进行了较细致的分析。结果显示 ,青岛有多支海陆风存在 ,且每支海陆风出现的时间、强度和向内陆伸展的距离有很大的不同。这其中沿岸山地的机械和热力作用扮演着重要的角色。在观测站 ,模拟结果和实测资料等方面有较好的一致性。     

亚洲夏季风对偶极子型人为气溶胶排放变化的响应特征与机理

利用第六次国际耦合模式比较计划（Coupled Model Intercomparison Project Phase 6, CMIP6）中的两组子试验,结合线性斜压模式模拟的结果,研究了近年来亚洲内部出现的东亚减少、南亚增加的偶极子型人为气溶胶排放变化调控亚洲夏季风响应的特征及物理机制。对东亚夏季风而言,在考虑海洋-大气耦合作用的气候系统总响应中,东亚夏季风环流和降水显著地加强;在不考虑海洋调控作用的大气直接响应过程中,东亚人为气溶胶排放减少导致的陆地升温使得海陆温差增大,进而通过引起东亚陆地上的气旋式环流异常加强东亚夏季风环流和降水。对南亚夏季风而言,其在偶极子型人为气溶胶强迫下呈现出更为复杂的变化特征。在大气直接响应过程中,人为气溶胶强迫引起的海陆热力差异变化导致南亚夏季风环流减弱、降水减少。在考虑海洋-大气耦合过程的总响应中,南亚夏季风环流表现出微弱增强,同时印度次大陆的南亚夏季风降水也出现增多的异常变化。这表明,局地和海洋-大气动力耦合过程在区域气候对人为气溶胶强迫的响应中扮演着非常重要的角色。此外,通过线性斜压模式发现,东亚和南亚局地的人为气溶胶强迫导致的大气加热场异常不仅能影响局地的夏季风环流,还可以通过引起大范围的表面气压异常进而调控整个亚洲夏季风环流的变化。     

台湾海峡西岸海陆风气候特征及其环流形势分析

利用福建内陆以及沿海的站点观测资料、NCEP再分析资料以及EOF方法,对比分析了台湾海峡西岸不同区域海陆风气候特征及其对应的大气环流形势。结果表明:空间分布上看,海峡西岸的海陆风平均频次呈现南北多,中部少的特点。时间分布上看,4、5月以及夏末秋初海陆风日较多,冬季相对较少。北、中、南部海风(陆风)的平均起风时间呈现一种阶梯变化,北部最早,南部最晚。当副热带高压加强西伸控制华南大部分区域,且地面没有明显主导系统时,海峡西岸更容易出现海陆风。这可能是由于副高加强能够导致海陆热力温差加大,从而导致海陆风更易出现。     

辽东湾西岸海陆风特征分析

从葫芦岛气象站5年历史地面观测资料的统计分析中获得158个海陆风个例,对每个海陆风个例的初始和最大海风时刻、风向、风速和初始海风到最大海风的时间差、风速差及转海风前后的湿度变化进行了统计和分析,并与内陆站、海上站的观测资料进行了对比分析,揭示了该地区海陆风环流的统计特征和季节变化规律。