包络地形和重力波拖曳对气候模拟效果的影响

该文用Nju-PσM的数值试验, 研究了包络地形和地形重力波拖曳作用对7月气候模拟效果的影响.通过试验结果的对比分析, 发现包络地形和重力波拖曳作用都可在一定程度上改善模式的模拟性能, 使模拟结果更符合气候实况.     

包络地形和重力波拖曳对区域气候模拟效果的影响

用NCAR区域气候模式(RegCM2)的数值试验，研究了包络地形和地形重力波拖曳作用对1991年5、6月份中国区域内气候模拟效果的影响。通过试验结果的对比分析发现，在模式中引入地形重力波拖曳作用可在一定程度上改善模式对气候系统和要素的模拟效果，使模拟结果更符合气候实况。包络地形对模拟结果也有一定的改善，但对于细网格的区域气候模式(RCM)来说，其效果不如重力波拖曳明显。不论是地形重力波拖曳还是包络地形，在模式积分的初期，它们的作用并不明显，随着积分时间的增长，它们对模拟结果的影响程度增大。     

海陆对比和地形分布对气候影响的数值模拟

本文利用ｐ－σ混合座标系球带模式，模拟了海陆对比和地形分布对气候特征的影响。文中首先讨论了模式模拟场的统计特征，表明模式的性能稳定，在相同的海陆对比和地形分布时，７个月平均气候态彼此接近，其方差比初始场的还要小。然后，着重讨论了气候模拟场中海陆对比和地形分布的作用，指出海陆对比和地形分布主要通过热力作用影响大气，并且前者比后者对大尺度气候模拟场的影响更大。     

青藏高原等大地形和下垫面的动力和热力强迫在东亚和全球气候变化中…

本文总结了本专题自１９９１年正式开展工作以来，围绕着专题的中心内容所做的研究工作结果。着重点放在有地形数值模式的改进和完善以及数值模拟试验这两个方面在模式的改进和完善方面，又着重介绍模式区域的拓宽，土壤下垫面的引入，海洋混合层模式和海洋表层流模式的建立和应用。在数值模拟试验方面，则主要介绍气压梯度力的新算法－“误差扣除法”及其模拟检验，包络地形试验，地形与大气湿过程对夏季风气候特征影响的试验，沙漠     

青藏高原等大地形和下垫面的动力和热力强迫在东亚和全球气候变化中作用的新探索

本文总结了本专题自1991年正式开展工作以来，围绕着专题的中心内容所做的研究工作结果。着重点放在有地形数值模式的改进和完善以及数值模拟试验这两个方面在模式的改进和完善方面，又着重介绍模式区域的拓宽、土壤下垫面的引入、海洋混合层模式和海洋表层流模式的建立和应用。在数值模拟试验方面，则主要介绍气压梯度力的新算法──“误差扣除法”及其模拟检验、包络地形试验、地形与大气湿过程对夏季风气候特征影响的试验、沙漠初始湿度对气候变化的影响试验、下垫面在气候变化中的作用试验以及海温异常的影响试验。没有在本文中介绍的数值试验结果，可参看本文集中作者等的其它论文。     

气候变化中下垫面作用的数值模拟

本文利用一个三维数值模式,对下垫面在气候变化中的作用进行了数值模拟.共做了两个均一土壤下垫面试验和一个非均一土壤下垫面试验.结果表明,东半球夏季季风气候区的基本气候特征,主要是由海陆分布和大地形的影响所产生.但是,细致的气候特征却受下垫面土壤物理性质和初始湿度的很大影响.而且,通过环流系统的相互作用,除对本地区天气气候产生影响外,还会影响周围地区.非洲撒哈拉大沙漠的形成很可能是长期受到海陆分布及高原地形所造成的基本气候场作用的结果.     

次网格地形坡度坡向参数化及其对区域气候模拟的影响

随着数值模式水平分辨率的提高，模式下垫面特征的描述更加仔细，针对东亚地区复杂的地形和植被特征，发展适合非均匀下垫面的地表通量参数化方案，对改进数值模式和刻画高原附近地区复杂地形动力和热力。效应的能力非常必要。本文通过计算次网格地形坡度、坡向参数及其对到达地面短波辐射通量的影响，提出次网格地形热力效应的参数化方案，改进数值模式中复杂地形区域地面热量平衡的计算。利用p—σ区域气候模式的数值试验结果表明，次网格地形热力效应参数化方案的引入，对东亚地区夏季气候尤其是降水的模拟有明显的改进。     

西北地区一次沙尘暴过程的诊断分析及地形影响的模拟试验

以实况资料作初始场,利用改进的MM4中尺度模式对西北地区2001年4月8~9日强沙尘暴天气过程的位势涡度、涡度、垂直速度、螺旋度等热、动力物理量的水平和垂直分布特征进行了分析,发现各物理量场在沙尘暴发展的不同时期有着很好的配置,物理量量值及其分布特征的变化与沙尘暴天气的形成、发展、消弱的不同时期有着很好的对应。通过改变秦岭及河西走廊地形进行数值模拟试验,发现秦岭地形对此次沙尘暴天气系统影响很弱,而河西走廊地形对沙尘暴天气系统影响较大,河西走廊狭窄的地形为沙尘暴形成提供了有利的地理环境。     

起伏地形下我国太阳散射辐射分布式模拟

基于1km×1km分辨率的数字高程模型(DEM)数据,考虑了地形因子对太阳散射辐射的影响,改进了开阔度的计算模型,确定了我国气候平均情况下月散射系数的空间分布,实现了实际起伏地形下我国太阳散射辐射的分布式模拟,计算了我国范围内1km×1km分辨率1-12月气候平均太阳散射辐射的空间分布.结果表明:局地地形对太阳散射辐射空间分布的影响比较明显;模拟结果可靠,可进行大数据量处理,适用于遥感图像处理、地理信息系统等数据处理平台.     

东亚气候的模拟与验证研究

运行ＮＣＡＲ公共气候模式（ＣＣＭ２）２０ａ对东亚气候进行了模拟研究，并对模拟结果进行了检验。检验结果表明，该模式能够较好地描述东亚地区的大尺度气候特征，模拟的高度场、风场、温度场等比较接近实际。对东亚季风气候具有决定性影响的系统，如副热带高压、蒙古高压、印度低压以及西风急流等也模拟得比较好。检验结果还表明，对湿度场的模拟不如高度，温度及风场的模拟，夏季西风急流的模拟不如冬季。ＣＣＭ２对东亚降水的模拟效果较差。这表明ＣＣＭ２在模式物理过程方面（如，对流参数化，垂直输送过程，陆面过程及地形等）需要进行较大的改进。     

地形对近地层风场日变化影响的数值模拟

利用修改的Mass模式和辽宁地区的地形资料，模拟了地形加热作用对辽宁地区近地层风场日变化的影响。结果表明，渤海和黄海北部海域对辽宁地区近地层风场的影响起着非常重要的作用。由于海陆加热的不同，加热冷却速度的不同以及山地地形等可产生不同的流场日变化。     

起伏地形下我国太阳直接辐射的分布式模拟

运用数据集群技术,建立了我国不同时空尺度直接透射率的估算模式,对比分析了不同模式的拟合精度。基于1km×1km分辨率的数字高程模型(DEM)数据,全面考虑了地形因子对太阳直接辐射的影响,实现了实际起伏地形下我国太阳直接辐射的分布式模拟,计算了我国范围内1km×1km分辨率1—12月气候平均太阳直接辐射的空间分布。结果表明:局地地形对太阳直接辐射空间分布的影响非常强烈,尤其是在太阳高度角较低的冬季和秋季;模拟结果可靠,可进行大数据量处理,适用于遥感图像处理、地理信息系统等数据处理平台。     

我国地形与暴雨的若干气候统计分析

本文以详实的资料，通过对我国不同的地区，不同地形特征的暴雨分析后，得出了地形对暴雨影响的若干气候统计特征。     

半干旱区植被覆盖度对边界层气候热力影响的数值模拟

在陆－气相互作用的中小尺度系统研究中，水平非均匀下垫面的强迫作用是主要的物理过程。本文利用能量闭合二维陆面过程与大气边界层耦合模式，研究了我国西北半干旱地区（３８°Ｎ，１０５°Ｅ）夏季下垫面物理特征的变化对区域边界层气候的影响。结果表明：土壤湿度、植被覆盖度对局地环流和区域边界层气候的形成起着决定性的作用。模拟结果揭示了在半干旱地区大面积植树造林、提高植被覆盖度，可涵养土壤水分，改善局地生态环境，是人工持续改造干旱、半干旱荒漠地区局地气候的重要途径。     

起伏地形下河南省太阳散射辐射的分布式模拟

利用河南省及周边145个气象站1961－2000年常规气象观测资料和河南省1:25万DEM数据,充分考虑起伏地形下太阳散射辐射的天空因素与地面因素后,基于分布式开阔度模型和天文辐射模型,实现了起伏地形下河南省太阳散射辐射的分布式模拟.计算了100m×100 m分辨率下河南省1－12月气候平均太阳散射辐射及多年平均年散射辐射总量的空间分布.结果表明:在充分考虑经验系数的时空分布特征后,模拟精度有了进一步提高.与郑州站的观测资料对比验证表明,模拟精度较高,年平均绝对误差为3.06 MJ·m-2,年平均相对误差为1.67％;局地地形对太阳散射辐射的影响比较明显;通过个例年验证对模型性能和模拟结果进行考察,年平均相对误差不足11％.综上表明模型的时空模拟性能良好.     

高分辨率η模式暴雨个例的数值模拟

本文运用高分辨率η坐标模式，并采用常规报文资料获得初始场，运用包络地形方法获得模式所需的地形资料，对1993－1997年5－8月主要暴雨个例进行了数值模拟，结果表明，该模式对降水场、形势场的模拟较好，TS评分较高，模式对暴雨有一定的模拟能力。     

GRAPES模式不同云物理方案对短期气候模拟的影响

在胡志晋、刘奇俊云物理方案的基础上，研制了GRAPES模式的云降水显式方案。用不同云物理方案开展了短期气候（月尺度）过程的模拟试验，并与地面观测资料和NECP再分析资料进行了对比分析。模拟的结果表明，耦合了云降水显式方案的GRAPES模式较好地模拟出了中国地区降水、温度、云量、长短波辐射的特点和分布规律。气候模拟中冰相过程和暖云过程模拟的降水、温度、云量和辐射差异较大，不同相态的水凝物及其分布对辐射特征有较大的影响，混合相云物理方案的模拟结果与实况更为吻合，应使用混合相云物理方案进行短期气候的模拟。     

盆地绿洲边界层特征的数值模拟

使用美国NCAR新版MM5V3．5非静力平衡模式,通过三重嵌套的降尺度方法,没计理想化的圆形盆地地形和绿洲,模拟研究了盆地绿洲环流及边界层特征。发现盆地感热随地形高度而变化潜热随地形高度没有变化,仅与下垫面特征有关。盆地绿洲感热小,潜热大,绿洲气候效应明显。盆地绿洲形成的环流与地形环流一致,这有利于加强地形环流。但地形形成的环流强度比绿洲环流要弱得多。盆地绿洲对大气边界层的湿度影响很明显。绿洲的水汽输送通过地形下沉气流加强,使山谷绿洲的气候效应得到加强。结果表明,盆地绿洲由于其地形环流与绿洲环流一致,故使绿洲效应加强。     

陆面特征对初夏华南冷锋过程影响的数值研究

利用ＲＡＭＳ模式，对１９７９年６月一次冷锋过程进行了数值模拟，讨论了不同陆面对冷锋南下变性过程的影响，几组异常试验的结果表明，地形因素对华南地区降水有较大的影响，去掉南岭地形的动力作用后，华南到东南沿海一带低层气旋性涡度明显减小，降水量减少，而青藏高原东部和华东地区受地气交换过程和下垫面热力状况影响较显著。     

福建省前汛期短历时降水气候的统计特征

通过对福建省前汛期短历时降水气候频数和概率进行分类合成对比分析，揭示了在不同地形环境下（不同海拔高度、距海远近、山脉坡向、山区与河谷盆地等）短历时降水气候的不同特征，说明地形对降水的影响是十分明显的。