大气气溶胶折射率虚部的宽谱反演方法 II.对比实验与应用研究

通过对比观测实验,分析了宽谱方法与总辐射-直射比方法对大气气溶胶折射率虚部的反演结果。对比结果表明:两种方法对虚部的反演结果分别为0.012±0.003和0.011±0.004。另外,本文直接利用气象台站的辐射观测资料计算了北京1992年的大气气溶胶折射率虚部,并分析了北京地区气溶胶的局地辐射气候效应,发现北京气溶胶的辐射气候效应在冬季是倾向于加热的,而其他季节则倾向于冷却。     

大气气溶胶折射率虚部的宽谱反演方法Ⅱ.对比实验与应用研究

通过对比观测实验,分析了宽谱方法与总辐射-直射比方法对大气气溶胶折射率虚部的反演结果.对比结果表明:两种方法对虚部的反演结果分别为0.012±0.003和0.011±0.004.另外,本文直接利用气象台站的辐射观测资料计算了北京1992年的大气气溶胶折射率虚部,并分析了北京地区气溶胶的局地辐射气候效应,发现北京气溶胶的辐射气候效应在冬季是倾向于加热的,而其他季节则倾向于冷却.     

大气气溶胶折射率虚部的宽谱反演方法 I. 理论

提出了从宽谱太阳漫射辐射信息反演大气气溶胶折射率虚部的新方法。通过敏感性分析发现:宽谱太阳漫射辐射对大气气溶胶折射率虚部的变化非常敏感,而对粒子谱分布、气溶胶折射率实部、地表反射率、大气中水汽和臭氧含量的变化不很敏感或弱敏感,因此可以从中较好地提取大气气溶胶折射率虚部。数值试验表明该方法具有较高的精度。     

大气气溶胶折射率虚部的宽谱反演方法I.理论

提出了从宽谱太阳漫射辐射信息反演大气气溶胶折射率虚部的新方法。通过敏感性分析发现：宽谱太阳漫射辐射对大气气溶胶折射率虚部的变化非常敏感,而对粒子谱分布、气溶胶折射率实部、地表反射率、大气中水汽和臭氧含量的变化不很敏感或弱敏感,因此可以从中较好地提取大气气溶胶折射率虚部。数值试验表明该方法具有较高的精度。     

光学遥感大气气溶胶特性

本文提出一种光学遥感大气气溶胶特性的新方法。由多波段望远光度计观测的太阳直接辐射和太阳所在地平纬圈天空亮度的相对分布值,同时反演出气溶胶散射相函数,整层大气的光学厚度随波长的变化,进而用“库”方法反演出气溶胶粒子的尺度谱和折射率的实部和虚部。对比平行观测的结果表明,光学遥感方法所得的结果是可信的。本文同时也讨论了北京地区大气气溶胶的光学参数在不同季节的变化。     

中国大气气溶胶辐射特性参数的观测与研究进展

长期系统的气溶胶辐射特性观测资料是定量研究气溶胶辐射和气候效应的重要基础.本文综合介绍中国大气气溶胶辐射特性观测与研究现状和成果,重点包括以下内容:地面太阳光度计联网观测气溶胶光学厚度、单次散射反照率、尺度谱;从全波段太阳辐射反演气溶胶光学厚度、单次散射反照率;浊度计和黑碳仪测量地面气溶胶散射系数和吸收系数;地基/星载激光雷达观测气溶胶(后向散射系数)垂直分布;极轨/静止卫星遥感反演气溶胶光学特性.     

多波段光度计和大气气溶胶测量

近年来对大气气溶胶的观测受到越来越多的重视。很多国家都利用对太阳光谱的观测来推算大气气溶胶,并且对计算气溶胶谱分布的反演方法也进行了很多理论上的分析。这里,我们介绍一种计算谱分布的简便方法及某些观测结果。一、方法从太阳直接辐射的测量可以算出大气总的光学厚度,在扣除空气分子的影响后,便得到大气气溶胶的光学厚度式中。n(r)——气溶胶谱分布 r——粒子半径Q_(ex)(r,λ,m)——削弱的有效因子 m——气溶胶折射率如果测出不同波长的大气气溶胶光学厚度,即可由(1)式反演出气溶胶谱分布。为了使反演过程简单化,引入以下两项假定:     

北京等7个气象台站太阳总辐射观测资料的准确度评估

基于地面太阳短波总辐射对气溶胶光学特性和地表反照率的敏感性, 该文提出了一个评估我国气象台站总辐射资料准确度的方法。该方法选用气溶胶光学厚度和太阳天顶角较小情形下的晴天辐射资料, 从太阳直射辐射反演气溶胶光学厚度, 用于计算宽带透过率, 再从该透过率和总辐射资料反演太阳常数E_{0, P}, 并采用E_{0, P}对世界辐射基准 (WRR) 的偏差表示总辐射资料的不确定性。模拟结果表明:气溶胶折射率虚部和大气柱水汽含量的输入误差是两个主要的评估不确定因子。用于准确度评估的资料越多, 越有利于平滑气溶胶、水汽含量等输入参数随机误差的效应, 评估结果越合理。应用这一方法, 该文评估了2000— 2004年我国沈阳、额济纳旗、北京、乌鲁木齐、格尔木、上海和广州7个气象台站总辐射资料的准确度。7个站共有1161个太阳常数反演值, 都满足太阳天顶角余弦 (μ₀) 大于0.7的条件。这些E_{0, P}值对WRR的最大偏差为7.33%, 97.78%的E_{0, P}值对WRR的偏差小于5%, 总平均E_{0, P}值对WRR偏差只有-1.15 %。依据这些结果, 当μ₀≥0.7时, 这些台站的晴天总辐射资料的不确定度估计为5%。     

新书架

正《大气气溶胶及其气候效应》张华王志立赵树云等编著该书介绍了基于国家气候中心自主研发的大气辐射传输模式、气溶胶/大气化学-辐射-气候双向耦合模式并结合卫星等观测资料获得的气溶胶的分布、辐射强迫和气候效应等方面的研究结果,旨在对气溶胶的变化特点及其对气候的影响提供比较全面和系统的认识。该书重点对以下问题做     

中国大气气溶胶研究综述

文中综合论述了近 2 0年来中国大气气溶胶研究状况 ,包括对大气气溶胶的直接采样分析 ,地面和卫星的遥感 ,大气气溶胶辐射特性及其气候效应的研究以及沙尘暴的形成、输送及气候效应的研究等。直接采样分析不仅研究了气溶胶的浓度和粒子谱分布等特性 ,而且也对其化学组分做了分析 ,高空气球采样得到了对流层和低平流层的气溶胶样品 ,并用X能谱电子显微镜进行了分析。地面遥感和多种卫星资料 ,包括AVHRR ,SVISSR ,TOMS ,POLDER等 ,被用来研究大气气溶胶的辐射特性 ,并提出了用消光和前向散射相结合和利用天空散射光分布反演粒子谱分布相函数等方法。开展了有关气溶胶气候效应的数值模拟研究 ,并对非球形粒子以及吸湿性粒子的作用做了专门的计算。对沙尘粒子的直接观测为研究其生成条件和输送特性提供了基础数据。文中对不同的研究方法进行了初步评述 ,并对气溶胶的研究提出几点建议。     

云并合的初始位置探讨

尽管很多云的并合过程最初是从云的中下部开始的(在这方面开展了大量研究), 但我们在观测中发现也有相当数量的云并合过程最初是从云的中上部开始的 (然而这方面的文献记载很少)。基于云并合对云降水过程演变的重要作用, 本文从个例研究入手, 利用中尺度数值模式WRF, 模拟2005年5月17～18日发生在我国西南山区 (主要以贵州省为主) 的一次云并合过程。在整个云 (系) 的发展过程中, 前后共经历了数十次并合。观测和模拟结果表明并合共经历了三个阶段: (1) 对流云单体间并合形成较大的对流云; (2) 对流云并合形成对流云团; (3) 对流云团并合形成范围较大的降水云系。在此次个例中: 第一和第二阶段的并合首先是从云的中下部开始的, 往往是处于发展阶段的云发生并合; 第三阶段的云并合却是从云的中上部开始的, 往往是那些比较成熟的对流云团发生并合。两种并合机制截然不同, 但都与风切变和云内的上升气流速度密切相关。本文系统阐述了两种不同的并合机制。     

西北地区降水偏多 大雾天气发生频繁

2006年12月, 我国大部分地区降水偏少或接近常年同期.西北地区东南部出现明显降水过程, 旱情有所缓解, 但东北大部、江南北部、华南西部以及新疆中南部、云南南部、西藏南部等地降水偏少, 干旱维持或发展; 全国大部地区月平均气温接近常年同期或偏高. 中东部地区大雾天气比较频繁.     

谈AB报中灾情的编发

对AB报中灾情段及地方补充段中灾害项目的编发应注意的问题给出了概括、总结,供编报时参考。     

我国东、西部夏季水汽输送特征及其差异

本文利用ERA-40再分析每日资料分析了我国东部季风区与西北干旱—半干旱区夏季1971～2000年气候平均的水汽输送特征及其差异, 分析结果表明我国东部季风区与西北干旱—半干旱区夏季气候平均的水汽输送特征有明显的差异。由于亚洲夏季风从孟加拉湾、 南海和热带西太平洋输送大量水汽到我国东部季风区, 故在东部季风区夏季经向水汽输送通量比纬向水汽输送通量大。而西北干旱—半干旱区受中纬度西风带的影响, 夏季纬向水汽输送通量比经向水汽输送通量大, 且此区域夏季无论纬向或者经向水汽输送通量均比东部季风区的水汽输送通量小一量级。并且, 分析结果还表明: 我国东部季风区由于湿度大, 故夏季水汽输送通量的散度不仅依赖于湿度平流, 而且依赖于风场的辐合、 辐散, 而西北干旱—半干旱区夏季水汽输送通量的散度主要依赖于湿度平流。此外, 分析结果还表明了我国东部季风区的水分平衡与西北干旱—半干旱区的水分平衡也有明显的不同。     

Simulation of the Askervein flow. Part 2: Large-eddy simulations

Large-eddy simulations of the neutrally stratified flow over the Askervein Hill were performed, to improve the knowledge of the flow obtained from field measurements and numerical simulations with Reynolds averaged Navier-Stokes (RANS) methods. A Lagrangian dynamic subgrid model was used but, to avoid the underdissipative character near the ground, it was merged with a damped Smagorinsky model. Simulations of a flat boundary-layer flow with this subgrid model showed that the turbulent vertical motions and shear stress were better resolved using grids with a stream to spanwise aspect ratio Δx / Δy = 2 than with an aspect ratio Δx / Δy = 1. Regarding the flow over the Askervein Hill, it was found that large-eddy simulations provide an acceptable solution for the mean-velocity field and better predictions of the turbulent kinetic energy in the upstream side of the hill than the model. However, as with the model, grid convergence was not achieved in the lee side and the size of the zone with reversed flow increased with the grid refinement. Nevertheless, the existence of the intermittent separation predicted with unsteady RANS in part one of this work seems unquestionable, due to the deceleration of the flow. In our opinion, a better modelling of the decelerating boundary layer in the lee side is required to improve the results obtained using equilibrium assumptions and achieve grid convergence.     

大气环流的年代际变化 II.GCM数值模拟研究

类似大气环流模式比较计划（AMIP）的数值模拟,将实际观测的海表水温（SST）资料引入模式进行40多年的数值积分,得到长时间的大气环流模拟结果。分析数值模拟结果发现,无论是大气中的主要涛动和遥相关型,还是重要大气环流系统都极为清楚地存在着年代际变化特征,包括10～20年准周期振荡和可能的30年以上的准周期振荡;而且上述主要环流系统的形势及其年代际变化大都与实际观测资料所给出的结果相一致。顺便分析中国东部气候的模拟结果,年代际变化特征（包括60年代的气候突变）也很清楚,并同大气环流变化配合十分合理。结果也表明,同研究季节和年际变化一样,大气环流模式（AGCM）数值模拟也是研究大气环流和气候年代际变化的有效方法。     

True gravity in ocean dynamics Part 1 Ekman transport

The direction normal to the Earth spherical (or ellipsoidal) surface is not vertical (called deflected vertical) since the vertical direction is along the true gravity g (= ig_λ+ jg_φ+ kg_z). Here, (λ, φ, z) are (longitude, latitude, depth), and (i, j, k) are the corresponding unit vectors. The spherical (or ellipsoidal) surfaces are not horizontal surfaces (called deflected-horizontal surfaces). The most important body force g (true gravity) has been greatly simplified without justification in oceanography to the standard gravity (-g₀k) with g₀ = 9.81 m/s². Impact of such simplification on ocean dynamics is investigated in this paper using the Ekman layer model. In the classical Ekman layer dynamic equation, the standard gravity (-g₀k) is replaced by the true gravity g(λ, φ, z) with a constant eddy viscosity and a depth-dependent-only density ρ(z) represented by an e-folding near-inertial buoyancy frequency. New Ekman spiral and in turn new formulae for the Ekman transport are obtained for ocean with and without bottom. With the gravity data from the global static gravity model EIGEN-6C4 and the surface wind stress data from the Comprehensive Ocean-Atmosphere Data Set (COADS), large difference is found in the Ekman transport using the true gravity and standard gravity.