中纬度地区混合云中稳定同位素分馏的数学模拟-以乌鲁木齐降水为例

介绍的数学模型考虑了混合云中液、固态共存时以及冰面过饱和环境下稳定同位素的动力分馏效应.利用该数学模型,模拟了不同冷却条件下稳定同位素的温度效应.在相同的湿度条件下,湿绝热冷却过程中δ18O随温度的变化率小于等压冷却过程.冰面过饱和比Si的增大意味着动力分馏效应的增大.与平衡态相比,它的作用使得稳定同位素的综合分馏系数减小,从而使得降水中δ18O随温度的变化趋缓.模拟显示,湿绝热冷却过程中大气水线(MWL:=bδ18O+d)的斜率b和常数d均大于等压冷却过程.全球大气水线位于湿绝热冷却过程和等压冷却过程条件下分别模拟的两条大气水线之间.b和d的大小与Si呈正比.Si愈大,动力分馏效应愈强,b和d也愈大.反之亦然.然而,b和d的大小对云中含水量的变化具有低的敏感性.利用动力分馏模式模拟了乌鲁木齐降水中稳定同位素的变化.模拟的稳定同位素比率-温度以及δD-δ18O曲线分别与乌鲁木齐实测的稳定同位素比率-温度回归线以及大气水线有非常好的一致性.     

中纬度地区混合云中稳定同位素分馏的数学模拟—以乌鲁木齐降水为例(英)

介绍的数学模型考虑了混合云中液、固态共存时以及冰面过饱和环境下稳定同位素的动力分馏效应。利用该数学模型,模拟了不同冷却条件下稳定同位素的温度效应。在相同的湿度条件下,湿绝热冷却过程中δ18O随温度的变化率小于等压冷却过程。冰面过饱和比Si的增大意味着动力分馏效应的增大。与平衡态相比,它的作用使得稳定同位素的综合分馏系数减小,从而使得降水中δ18O随温度的变化趋缓。模拟显示,湿绝热冷却过程中大气水线(MWL:=bδ18o+d)的斜率b和常数d均大于等压冷却过程。全球大气水线位于湿绝热冷却过程和等压冷却过程条件下分别模拟的两条大气水线之间。b和d的大小与Si呈正比。Si愈大,动力分馏效应愈强,b和d也愈大。反之亦然。然而,b和d的大小对云中含水量的变化具有低的敏感性。利用动力分馏模式模拟了乌鲁木齐降水中稳定同位素的变化。模拟的稳定同位素比率-温度以及δD-δ18O曲线分别与乌鲁木齐实测的稳定同位素比率-温度同归线以及大气水线有非常好的一致性。     

基于GCM的乌鲁木齐水汽稳定同位素变化特征及其与ENSO的关系

利用第二稳定水同位素比较小组(SWING2)提供的同位素大气环流模式(GCM)的模拟数据(Had AM3、LMDZ-free和LMDZ-nudge),以新疆乌鲁木齐为例,对比分析了该区域大气水汽中稳定同位素垂直剖面的季节变化,分析了同位素比率与气象要素之间的关系以及ENSO对大气水汽稳定同位素的影响。结果表明:各模拟结果中大气水汽中δ18O在季节变化上均表现为7月较高,1月较低;在垂直层面上,δ18O随气压的降低而逐渐减小。降水和水汽中δ18O的季节变化趋势一致,但由于瑞利分馏的影响,降水中δ18O比水汽中δ18O更富集。在垂直层面上,大气水汽中δ18O与温度呈正相关,与纬向风和经向风的相关性较小,降水中δ18O与纬向风和经向风的相关性也较小。在厄尔尼诺年,δ18O与SST呈负相关,在拉尼娜年则呈正相关,大气环流异常使研究区气温和降水发生变化,进一步也会影响水汽中的同位素值,ENSO一定程度上对研究区水汽同位素的变化产生影响。     

祁连山中段大冬树山降水稳定同位素的环境意义

为探讨祁连山中段大冬树山降水稳定同位素的环境意义,依据2014年大冬树山垭口站(4146. 8 m)的145个降水样品以及同期气象数据,对研究区降水稳定同位素特征及降水稳定同位素与各局地气象因子的相关关系进行分析。结果表明:(1)研究时段内大冬树山垭口站降水稳定同位素年际波动大,季节变化明显,表现为夏、秋季高,冬、春季低的特征;(2)所有次降水事件中δ18O温度效应显著,温度每升高1℃,δ18O增加0. 62‰,而降水量效应不明显,仅在夏季降水事件中δ18O存在微弱的降水量效应,表明研究区温度是降水稳定同位素演化的主要因素;(3)研究区δ18O和d-excess与平均气压都呈显著正相关,表明云下二次蒸发对降水稳定同位素的影响显著。研究结果有助于进一步了解祁连山内陆河流域同位素水文过程。     

四川盆地与关中盆地春夏季大气降水氧同位素特征及意义

利用四川、关中盆地大气降水稳定同位素观测资料,通过计算、对比分析了两盆地内部降水稳定同位素春夏季节的变化特征.结果表明:两地降水稳定同位素在季节尺度上都具有显著的季节性变化;大气降水δ¹⁸O值与温度、降水量的相关性及变化趋势表明温度及降水量都不是两盆地内春、夏季上控制降水中稳定同位素变化的主要因素;两地春夏季大气降水线及其斜率、截距的异同,可以反映出两地局地气候特点及降水水汽来源的不同.降水水汽的来源是影响两盆地大气降水稳定同位素变化的主要因素,同时地理因素在季节上对地区降水水汽输送路径的影响改变了局地降水稳定同位素的组成.     

由TES反演的大气水汽中δD的时空分布特征

水汽在大气中的输送具有空间上和时间上的连续性.利用水汽同位素可以更全面地分析水汽的来源、路径、水循环中各分量的再分配和补给形式,更深入地了解水循环中各种空间和时间尺度下水汽的连续变化特征和历史.本研究利用对流层发射光谱仪(TES)反演的825-100 hPa层间7个等压面上HDO和H2O数据分析了对流层不同层次大气水汽中δD的时空分布规律以及水汽中δD与大气湿度、大气温度的关系,探讨了水汽同位素与降水同位素的关系以及大尺度水循环过程对水汽同位素的可能影响.结果显示,在空间分布上,对流层大气中水汽δD具有非常明显的带状分布,水汽中δD的分布与可降水量的分布存在很好的对应关系;水汽中δD随垂直气压呈对数型递减,平均递减率由赤道向高纬度减小、陆地向海洋减小.在时间变化上,大气水汽中δD的季节变化存在地域性差别.在中低纬度陆地,水汽中δD的季节变化明显,且与可降水量的季节变化相对应;在中高纬度的许多地区,夏季水汽中δD小于冬季.对流层水汽中δD的空间分布和季节变化具有一致性特点,上对流层和下平流层间水汽中δD的空间分布和季节性变化特点与对流层相反.对流层大气水汽中的δD与层间平均温度和可降水量的相关关系具有相似的分布形势.与降水中的稳定同位素相比,水汽中的稳定同位素在空间分布、季节变化、与温度和湿度的关系上存在某些差异,反映二者在受稳定同位素分馏的影响和水循环中大气环流类型的影响方面存在明显差别.     

长江流域大气降水中δ^18O变化与水汽来源

根据GNIP所提供的长江流域多年月平均降水中δD、δ^18O料以及NOAA-CIRES提供的NCEP/NCAR再分析资料,研究了长江流域降水稳定同位素与降水量、水汽压、温度和水汽来源之间的关系。结果表明：在平均季节尺度下,长江流域大气降水中δ^18O降水量、水汽压和温度均存在显著的负相关关系,说明该流域降水中δ^18O...     

长江流域大气降水中δ^18O变化与水汽来源

根据GNIP所提供的长江流域多年月平均降水中δD、δ^18O料以及NOAA-CIRES提供的NCEP/NCAR再分析资料,研究了长江流域降水稳定同位素与降水量、水汽压、温度和水汽来源之间的关系。结果表明：在平均季节尺度下,长江流域大气降水中δ^18O降水量、水汽压和温度均存在显著的负相关关系,说明该流域降水中δ^18O化存在显著的降水量效应、湿度效应和反温度效应。基于降水中过量氘示踪水汽来源原理,分析了中国长江流域季风区降水中过量氘与阿拉伯海、孟加拉湾和南印度洋3个海区相对湿度的关系,表明中国长江流域的水汽主要来源于上述3个海区,而昆明和成都可能受到其他水汽作用,使其与水汽源区的相对湿度呈正相变化。     

青海湖高寒湿地生态系统生长季大气水汽氢氧稳定同位素特征

基于对植物生长季大气水汽氢氧稳定同位素组成(δ~(18)O、δD)的原位连续观测数据,研究了青海湖高寒湿地生态系统大气水汽氢氧稳定同位素特征以及大气水汽δ~(18)O与主要环境因子的相关关系。结果显示:大气水汽中δ~(18)O和δD在0.5 m和1.5 m以及0.9 m和1.9 m之间差异性都很小,且季节变化趋势都表现为生长季中期低,前期和后期高。降水量、温度、相对湿度、蒸散和净辐射都是影响大气水汽δ~(18)O变化的重要环境因子,且各环境因子之间存在相互联系协同作用的关系。受研究区环境因子、大气水汽来源以及青海湖蒸发水汽的影响,表征当地大气水汽δ~(18)O和δD相关关系的大气水汽线方程MVL偏离全球大气降水线方程GMWL。     

不同情形下温度低于0 ℃时饱和水汽压的计算

利用2018年1月和5月长春站探空资料,通过理论分析和实例计算讨论了不同情形下、温度低于0℃时,如何合理地应用相对于水面和相对于冰面的饱和水汽压公式来计算饱和水汽压;计算了2018年5月29日实际大气的饱和比,分析了不同饱和比对应的云中饱和状况和粒子相态;结果表明:依据《常规高空气象观测业务规范》、数据计算和物理意义,可以整层采用相对于水面饱和水汽压公式计算大气可降水量;而讨论云粒子的形成、增长及产生降水的微观物理过程,需根据粒子的相态和粒子所处的周围环境来考虑应用哪种饱和水汽压公式;探空数据计算表明,实际大气中存在冰水共存相对于水面饱和、相对于冰面过饱和的环境;在400?hPa,云中存在水面欠饱和、冰面过饱和的环境。     

中国近80年来气候变化特征及其形成机制

自 2 0世纪 2 0年代以来 ,中国地区 4 0和 90年代出现了 2个暖期及 5 0～ 6 0年代相对冷期。最近的 90年代的最暖年 (1998年 )或 5a滑动平均气温几乎已达或略高于 4 0年代的最暖年 (194 6年 )或 5a滑动平均气温。变暖最明显是北方地区 (黑龙江和新疆北部 ) ,而 35°N以南和 10 0°E以东地区自 5 0年代以来存在一个以四川盆地为中心的变冷带 ,虽然 90年代有变暖趋势 ,但基本达到 4 0年代暖期气温。中国降水则以 2 0年代为最少 (192 9年最少 ) ,5 0年代为多水年代 ,以后缓慢减少 ,70年代以后变化不大 ,但多雨带在 80年代及以后由华北南移到长江中下游。195 1～ 1990年 ,大部分地区气温和降水呈负相关 ,在东北和长江—黄河间存在 2个负相关中心 ,表明北方是变暖变旱 ,江淮间是变冷变湿。这些气候变化特征和全球气候变化相比较 ,除北方外 ,变暖期明显的滞后于全球变暖 ,并且出现变冷带等明显差异。文中还综述了用诊断和数值模拟方法对影响中国变化的气候自然变化和人类活动影响 (热岛效应和气溶胶影响 )的研究结果。我们认为 ,以上提出的 3种人类活动对中国气候变化有明显影响 ,特别是工农业发展造成的气溶胶增加是四川盆地气温变冷的主要原因。     

2009 年我国汛期降水形势总结与三个常用模式预报效果检验

利用实况24小时降水、形势场资料及T213、T639、Japan模式降水、形势场的预报资料,对2009年汛期(5-9月,下同)中国降水时空分布进行分析,并对T213、T639、Japan三个常用模式对2009年汛期的天气形势、降水及其影响系统的预报做主客观检验,以期得出2009年汛期降水分布特点及三个模式的降水预报效果对比.结果表明:(1) 2009年汛期华南地区降水量为全国之最,长江中下游和西南东部地区其次,东北和华北地区再次.(2)从TS评分看,Japan模式的小雨～大雨量级评分较高,T639模式暴雨～大暴雨量级评分较高；T213模式对华北地区暴雨、大暴雨量级降水预报评分高于Japan和T639模式.(3)从降水预报偏差看,T213模式对华北预报明显偏强,T639模式对华北预报强度较为适中,两模式对其他区域中等以下强度降水预报偏强,对强降水预报偏弱；T639对中等以下强度降水预报偏强程度明显小于T213,而对强降水除华南和东北区域外,预报偏弱程度明显大于T213；Japan模式预报偏差随降水量级增大而减小,对大雨以上各量级预报均明显偏弱,且偏弱程度明显大于T213、 T639.(4)由代表性形势场预报检验结果可知,除T213对500hPa高度场、850hPa温度场预报效果好于其他两模式外,各模式预报效果相差不大.(5)三个模式对500 hPa副高总体预报偏东、偏北、偏强,但Japan预报效果明显好于T213、T639.(6) T639模式对台风和低涡的预报相对较好,T213较差.     

ANALYSIS OF THE IMPACT OF URBAN GROWTH ON THE TEMPERATURE FIELD IN GUANGZHOU

Based on the 1973 – 2003 temperature data of Guangzhou meteorological station and 1980 – 2000 temperature data of Foshan airport, the variations of urbanization effect on temperature of Pearl River Delta (PRD) and Guangzhou city were analyzed. It was found that the temperature has increased significantly due to the PRD’s urbanization. During the last 20 years, Foshan airport’s temperature has increased by 0.7°C, and the Guangzhou city’s temperature increased by about 1.1°C during last 30 years. The heat island of Guangzhou city is obvious but has some differences from other big Chinese cities.     

北京最高和最低气温的非对称变化

运用１９４０年以来北京各个月历年逐日最高和最低气温以及年平均气温资料，研究其总变化趋势和年际变化，结果表明：１月份最低气温的线性增加率为４．０８℃／１００ａ；７月份最高气温以－０．２４５℃／１００ａ的递减率线性降低。其结果导致日较差减小。另外揭示了对研究全球增暖有重要意义的事实：１９４０年代增暖主要在白天，１９８０年代增暖主要在夜间。     

大气圈碳循环的模拟研究进展

碳元素是地球生命的重要组成元素,而大气中的ＣＯ２是生命物质中碳元素的最主要来源,它也是引起气候长期变化的外强迫作用中最主要的温室气体,观测资料表明,在工业革命后,由于人类工农业活动的影响,大气圈中ＣＯ２含量增加很快。了解碳的源汇分布,大气圈碳循环动力机制以及碳循环与气候系统的相互作用,并进一步了解碳循环在整个地球系统内的作用过程十分重要。本文综合了近年来一关于碳循环在整个地球系统内的作用过程十分重     

山西省93年“八.四”暴雨分析

利用山西省南部暴雨监测试验的实测资料，着重分析了９３年８月４日本省中南部出现的较大东暴雨过程的中小尺度作用，揭示了雨团与中惊工云团的活动演特征，中尺度辐合系统的触发作用，气压扰动与降雨的关系及地形影响等方面的特点。加深了对本类过程发生发展的认识。     

延安市冬季边界层风、温场特征分布

本文利用1985年12月25日—1986年1月9日的实测资料,分析了延安市冬季边界层风、温场特征。结果表明:延安市冬季低层逆温持续时间长、强度大,逆温持续期近地面几十米表现为混合层结构。边界层风场十分复杂,时空变化大,地面常为小风状态,风向、风速沿垂直方向有明显切变,低层流场有显著渠道效应,山谷风明显。     

上海气温变化及城市化影响初步分析

为研究在全球变化背景下上海市区气温变化规律和城市化进程对其影响,分析了上海市区气温对全球变暖的响应,对比了市区和郊区气温在不同气候背景下的变化趋势,采用与郊区台站对比法分析了上海市区气温城市化效应,研究了城市化进程与气温各分量长期变化趋势之间的关系,将高空与地面观测资料相结合,定量估算了城市化效应对平均气温的贡献,初步讨论了气温的城市化效应成因。研究结果表明：1873~2004年上海市区年平均气温的长期变化趋势为1.31 ℃/(100 a),在1921~1948年和1979~2004年两个时期增温明显,其中第二段增温强于第一段;与郊区站点相比,市区在降温期内降温最小,增温期内升温幅度最大;城市发展导致市区和郊区气温有显著差别且温差逐年加大,其中平均气温和最低气温在秋季的差别最大,最高气温市区和郊区之间差别在夏季最大;城市化进程加快了地面气温升高的速率,其中以最低气温最为明显;在1980年代城市化效应使上海市区年平均温度平均升高0.4 ℃,在1990年代平均升高1.1 ℃。     

统计评估人工增雨效果的一些问题研究

雨量是大气降水的量度，还是人工增雨效果评估的重要参量。由于大气降水天气系统出现频率、雨区形状、大小、降雨持续时间、雨区中雨强分布等各年、月不同，被雨区覆盖的雨量站的雨量也是不断地变化的；站间雨量将不是一一对应的确定关系，而呈现统计相关关系。相关的程度又受多种因素制约，其中站点间的距离、降雨时间长度是重要因子。因此，研究它们对相关的影响对于人工增雨效果评估的科学性有十分重要的作用。