大气环流模式的完全控制试验与模式大气的年际异常研究

对大气环流模式提出了完全控制试验（ＦＣ）的概念，对包括陆面下垫面在内的整个地球表面的热力强迫作了控制。在ＦＣ中，可以更好地分离出大气内动力过程对于模式大气短期气候异常的影响。利用ＩＡＰ２－ＬＡＧＣＭ（中国科学院大气物理所二层大气环流模式）实施了完全控制试验。结果表明，北半球夏半年ＦＣ的月平均海平面气压（ＳＬＰ）年际异常较Ｃ的小，而全球或南半球ＦＣ与Ｃ的ＳＬＰ无明显差别。东亚－西太平洋区域夏半年ＦＣ的月平均ＳＬＰ年际异常甚至高于Ｃ的，意味着该区域模式大气环流短期气候异常中大气内动力过程的作用不可忽视。     

大气谱模式中质量守恒格式的研究

当前在世界上广泛采用的谱模式，是以地面气压ps取对数作为展谱变量，模式大气总质量不守恒。本文研究这样的问题，提出了以热力学变量比容α代替温度变量T的方法，并以地面气压ps本身作为展谱变量，这样可以保持大气总质量守恒。同时，由于以α作展谱变量，可使重要项气压梯度项为二阶变量组成，截谱后，不会出现混淆误差。计算结果表明，这样改变后，大气总质量保持守恒。同时消除了混淆误差的出现。     

国家气候中心大气模式的验证研究——AMIP-Ⅱ结果分析

应用AMIP-Ⅱ计划提供的1979～1996年海温及海冰场作下边界条件运行国家气候中心的大气环流模式，将模式的输出结果与NCEP资料进行对比以便验证模式模拟实际大气运动变化的能力。验证的结果表明：国家气候中心的大气环流模式能够模拟出对流层大气的大尺度运动特征，如高度场、温度场及风场的特征等，但对降水的模拟则有较大的误差；此外模式对对流层上层及平流层温度等要素的模拟也存在着较大的误差；模式的物理过程也需要进一步进行改进。     

大气的可预报性与大气模式的设计

本文首先提出了设计数值天气预报模式的基本原则——模式大气的可预报性和实际大气的可预报性相一致。然后依据此原则讨论了目前在设计各种数值预报模式时存在的问题。     

大气对NOAA通道辐射透过率的影响研究

本文利用LOWTRAN7大气辐射计算模式，对NOAA三个通道分别选取不同的模式大气进行计算，得到了各种模式大气的大气透过率。详细计算了探测路径上卷云、不同气溶胶模式、大气温度、水汽含量变化等气象要素及大气成分的变化对大气透过率的影响，得出一些有意义的结论。     

青藏高原模式大气(暂用)

本文根据青藏高原地区高空温、压、湿的气候资料并参考中纬度与热带模式大气初步建立了青藏高原不同季节的模式大气,以供该地区辐射传输研究的需要。     

放射性核素大气弥散模式研究综述

放射性核素大气弥散模式可以模拟正常工况和事故工况下,放射性核素在不同尺度下的大气输送与扩散,为核电站选址、辐射环境监测和核事故应急提供科学依据。归纳了目前广泛用于模拟核素大气弥散的各种模式,介绍了这些模式的研究进展和适用范围。结果表明：对于区域范围小于2 km的弥散,一般可采用CFD（Computational fluid dynamics）湍流模式;对于20 km范围内的局地扩散,一般可采用高斯模式;而对于中尺度（20—200 km）和大尺度（200 km以上）弥散,则采用拉格朗日模式或欧拉模式。为了避免各种模式本身的局限性,采用嵌套模式将是较好的选择。最后,对放射性核素大气弥散模式发展前景进行了讨论。     

大气扩散模式的简要回顾

对各种大气扩散模式所采用的理论和数学方法作了简要评述,并介绍了各种模式的优缺点及应用范围.     

模式大气中的年代际变化

用１９４５～１９９３年ＣＯＡＤＳ ＳＳＴ强迫ＡＧＣＭ进行了连续４９年的模拟积分,分析了模式大气中的年代际变化,并和ＮＣＥＰ再分析资料进行了比较。结果表明,模式大气中,无论是热带太平洋风场,还是中、高纬大气环流均存在显著的年代际变化;ＡＧＣＭ基本上能较好地模拟热带太平洋和中、中纬大气环流年代际信号的是分布和时间变化趋势;从时间变化上盾,热带太平洋风场的模拟结果要好于中、高纬大气,说明ＳＳＴ仍然是膨响     

大气数值模式空间分辨率的确定方法

集中讨论了如何决定大气数值模式空间分辨率的问题。首先, 给出模式分辨率的定义和模式各方程都应满足的不等式，并在此基础上，用尺度分析和单波的方法推出模式水平和垂直分辨率的预估公式。还给出针对一般模式，以预估公式作基础，选择一系列分辨率，用比较试验，结合大气结构特点，最终确定模式分辨率的方法。并用浅水模式进行了水平分辨率的试验。     

热带大气10～20天振荡的大气环流模式数值模拟

利用大气环流模式对热带大气10～20天振荡进行了数值模拟研究，其结果同观测资料分析基本一致。模式资料的功率谱及动能的分析表明，10～20天振荡确实比30～60天振荡更突出地存在于热带大气中。同热带大气30～60天振荡的结构有些不同，对于在热带10～20天振荡，除纬向1波外，纬向2波也很明显；流动的斜压结构特征欠佳；系统以较快速度沿赤道西移。暖SST事件对热带大气10～20天振荡的影响也进行了模拟，对结果的比较分析表明，暖STT将使10～20天大气振荡减弱，使其结构更趋正压性。     

辐射传输模式中地表参数对大气长波辐射的影响

本文利用Liou-Ou一维宽带辐射传输模式，对地表热力参数取值部分作了改进，使用模式大气和青藏高原实测资料对下垫面温度与地表空气温度两者不能合二为一的问题进行了分析，同时还讨论了下垫面温度的日变化对大气长波辐射通量日变化的影响及地表比辐射率的变化对大气长波辐射通量计算结果的修正作用。     

放射性核素大气弥散模式研究综述

放射性核素大气弥散模式可以模拟正常工况和事故工况下,放射性核素在不同尺度下的大气输送与扩散,为核电站选址、辐射环境监测和核事故应急提供科学依据。归纳了目前广泛用于模拟核素大气弥散的各种模式,介绍了这些模式的研究进展和适用范围。结果表明：对于区域范围小于2 km的弥散,一般可采用CFD（Computational flu...     

用一个耦合的全球格点大气环流模式-植被模式模拟中全新世气候变化

用一个耦合的全球格点大气环流模式－植被模式模拟中全新世的气候变化，模拟试验中考虑了地球轨道参数的变化，而其他强迫条件均取成现今值。结果表明，耦合的模式能够模拟出较今强的大尺度夏季风，特别是亚洲－非洲季风，而其他季节和区域的变化值一般都比较小。季风环流和季风降水都大幅度地增大了。结果还显示，耦合模式模拟的大尺度季风系统的变化同单纯大气环流模式模拟的结果非常相似，但是，在非洲北部季风区耦合模式模拟的降水和温度变化较单纯大气模式模拟的值要大，而且，耦合模式模拟的冬季降温值要比单纯大气模式模拟的结果小。     

大气环流模式（SAMIL）海气耦合前后性能的比较

基于耦合器框架，中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室大气环流谱模式 （SAMIL）最近成功地实现了与海洋、海冰等气候分量模式的耦合，形成了“非通量调整”的海－陆－气－冰直接耦合的气候模式系统（FGOALS-s）。在耦合系统中，由于海温、海冰等的分布由预报模式驱动，大气与海洋、海冰之间引入了相互作用过程，这样大气环流的模拟特征与耦合前会有不同。为分析耦合系统的性能，作者对耦合前后的模拟结果进行了分析比较，重点是大气模拟特征的差异。结果表明，耦合前、后大气环流的基本特征相似，都能成功地模拟出主要的环流系统分布及季节变化，但是由于海温和海冰的模拟存在系统性的偏差，使得耦合后的大气环流受到明显影响。例如耦合后热带海温偏冷，南大洋、北太平洋和北大西洋等中纬度地区的海温偏高，导致海温等值线向高纬海域的伸展较弱，海温经向梯度减小。耦合后海冰在北极区域范围偏大，在南极周边地区则偏小。海温、海冰分布模拟的偏差影响到中、高纬低层大气的温度。热带海温偏低，使得赤道地区降水偏弱，凝结潜热减少，热带对流层中高层温度比耦合前要低，大气温度的经向梯度减小。经向温度梯度的改变，直接影响到对平均经圈环流及西风急流强度的模拟。尽管耦合系统中海温、海冰的模拟存在偏差，但在亚洲季风区，耦合后季风环流及降水等的分布都比耦合前单独大气模式的结果合理，表明通过海[CD*2]气相互作用可减少耦合前季风区的模拟误差，改善季风模拟效果。比较发现，海温、海冰模拟的偏差，除与海洋模式中经向热输送偏弱、海冰模式中海冰处理等有关外，也与大气模式中总云量模拟偏低有关。大气模式本身的误差，特别是云、辐射过程带来的误差，对耦合结果具有极为重要的影响。完全耦合后，这些误差通过与海洋、海冰的反馈作用而放大。因此，对于FGOALS-s而言，要提高耦合系统的整体性能，除改进各气候分量模式的模拟性能外，需要重点改进大气模式中的云、辐射过程。     

参考大气谱方法在国家气象中心谱模式上的应用

参考大气引入中期谱模式，能有效地减少截谱误差，提高预报精度。文章主要叙述了参考大气在国家气象中心业务预报谱模式上的进一步发展。计算结果表明，引入参考大气后，T63预报质量和降水的TS评分均有一定程度的提高。     

大气环流模式中陆面过程简介

大气环流模式中引入陆面过程的综合性分析表明：大气对下垫面特征是敏感的。     

全球大气角动量变化的比较分析

利用日本气象局ＧＳＭ９６０３大气数值模式和客观分析资料以及美国环境预报中心大气再分析数据研究比较全球大气角动量变化。分析表明，三者大气质量再分布角动量东经９０°Ｅ分量的符合程度要好于格林威治方向的分量；而且ＧＳＭ９６０３对大气轴向相对角动量季节变化的强度模拟与其他两者一致，并明显优于第一阶段 ＡＭＩＰ ２３个大气环流模式的平均模拟结果。另外，ＧＳＭ９６０３大气相对角动量的年际变化基本显示了厄尔尼诺变化的主要历程。     

基于LASG/IAP大气环流谱模式的气候系统模式

文章扼要介绍了基于LASG/IAP大气环流谱模式(SAMIL)的气候系统模式的新版本FGOALS-s的发展和结构。出于发展一个在东亚季风模拟方面有一定优势的气候系统模式之目的,FGOALS-s的大气模式分量SAMIL采用了较高的水平分辨率R42,这相当于2.8125°(经度)×1.66°(纬度),高于三角截断T42的分辨率。对FGOALS-s在模拟大气、陆面、海洋和海冰的气候平均态,以及主要的年际变率信号方面的能力进行了检验。分析表明,FGOALS-s成功地控制了气候漂移趋势,能够较为真实地模拟大气、海洋和陆面的气候平均态,特别是受益于大气模式的较高分辨率,由中国西南向东北延伸的夏季风雨带的分布,在模式中得到较为真实的再现,表明该模式在东亚夏季风的模拟上具有较强能力。耦合模式能够成功再现El Ni~no事件的非规则周期变化,但是其年际变化的振幅较之观测要弱。赤道中西太平洋年际变率的强度较之赤道中东太平洋要强。在中高纬度,模式模拟的北大西洋涛动模态,在空间分布上与观测接近。FGOALS-s模式存在的主要问题,是模拟的热带海温偏冷、而中纬度海温则偏暖,原因是模式模拟的云量分布存在偏差,它直接影响到海表的净热通量收支。模式模拟的北大西洋高纬度地区的海温明显偏冷,令该地区的年平均海冰分布的范围明显偏大;然而受南极周边海温偏高影响,南极洲周围的海冰范围则偏少。FGOALS-s的未来工作重点,宜放在大气模式的云过程、海洋模式的经向能量输送过程、以及海洋与大气的淡水通量耦合方案的改进方面。     

三维大气扩散粒子分裂(ADPS)模式

本文描述了基于PIC方法的三维大气扩散粒子分裂(ADPS)模式,并用解析解和1988年的广州地区现场观测资料验证了本模式.模式根据局地均匀和定常假设引入大粒子概念、烟团扩散原理和大粒子分裂技术,并运用了嵌套网格.ADPS模式用于模拟气态污染物在大气中的散布,同时也具备模拟TSP扩散的效能.