人类在极端环境气象中的适应问题

世界屋脊青藏高原因海拔高而带来的缺氧、低温和大风,给人类生活带来诸多困难。在这种极端环境气象中,人们为了生存和工作,必须了解和掌握缺氧、低温和大风等与人类的关系,并逐渐摸索人类如何适应上述极端环境气象的规律,从而在这种极端环境气象条件下自由自在地生活与工作。若能如此,可谓“天人合一”了。       

全球环境变化与人体健康

以全球增暖为标志的全球环境变化已经出现。这一变化对人体健康和人类社会的生存和未来发展将产生极为重大的影响。人类自身活动是引起全球环境变化的一个最为活跃的因子。但是,对人类活动,包括个人和社会集体行为,对全球环境变化的影响和机制,全球环境变化又是怎样反作用于人类社会,以及人类如何适应未来全球环境变化等问题研究甚少。由于人体健康直接关系到每个人,“环境变化与人体健康问题”应该作为全球环境变化研究中的研究核心之一,应加强社会科学界、环境科学界和医学界之间的合作研究。同时,应积极开展国际合作,加大研究成果的宣传力度,增强全民环保意识。       

气象保健、气象治疗与保健舱

气象条件对人类的健康与疾病有着明显的影响。如流行性感冒、心脑血管疾病和风湿性关节炎等发病率与天气变化有密切的关系。这类疾病通常称为气象疾病。恶劣的气象条件会破坏人体的健康状况,带来疾病;适宜的气象条件能保持人体的健康状态,促进机体新陈代谢,增强免疫能力,达到治病、保健的效果。在人类生存环境日益恶化的今天,我们一方面要努力改善、保护大的生态环境,另一方面制作一套人造生活、疗养保健的小气候环境也是简易可行的。为此,设计了一个由计算机自动控制多种气象条件的保健舱方案,如制成产品,推入市场,定能造福于人类。     

变态反应疾病免疫功能和环境因素的关系

变态反应性疾病的“变态”是指机体免疫功能的变态、不正常,此病的病因有遗传因素、接触过敏物质,但最关键的是免疫功能不正常。变态反应疾病的特点为地区性、季节性,它的发病还与环境气候有明显关系。由于地区地理气候不同,花粉、霉菌、螨、昆虫、污染等的分布也不同;不同的季节、气候、环境有不同的花粉、霉菌、动植物、化学、物理的影响。许多原来机制不明、防治有困难的疾病,经研究发现与机体免疫功能有关,经从免疫入手治疗取得以前得不到的可喜疗效。调节免疫功能药物将成为一类重要的药物。     

“六淫”致病的科学性及定量标准探讨

《黄帝内经》将气象学中的风、寒、暑、湿、燥、火（热）6种气象现象的太过、不及或非时之候而影响人体病变的发生,又将人体疾病症候状况分成上述6种类似气象现象的类型统称“六淫”。前者为外感疾病病因分类,后者为症候分类。于是,“六淫”就 有了双重含义。对“六淫”的科学含义及其定量标准进行了探讨。     

天气变化影响人体健康的信息与预报

为探讨天气变化与人类健康的关系,预报影响人体健康的疾病信息,在统计天气变化与慢性疾病发病关系的基础上,推导出了日平均气温与哮喘、癌症、脑血管疾病、呼吸系统疾病四种疾病的数学表达式。结合利用业务预报的气温要素值与天气形势,对影响人体健康的天气信息作出预报,并通过“221”等声讯媒体服务于首都百姓。这一实践结果表明,天气变化影响人体健康的信息与预报的问世,为北京地区的群众防病和提高健康水平发挥了一定的作用。     

“五运六气”与气象医学

将1951～1980年郑州地区的气象要素（气温、风速、降雨量）的距平值与“五运六气”学说所推论气象作对比分析,两者结果比较一致。继之,收集了1953～1983年同一地区传染性肝炎、痢疾、伤寒、流行性感冒、猩红热、流行性乙型脑炎（这6种病在1983年以前均无疫苗或无有效预防）的流行资料进行分析,说明“五运六气”学说中的发病率与气候变化有较好的关系。     

科学与技术的区别

任务不同.科学是认识世界探求客观真理,揭示事物发展规律,用来作为人们改造世界的指南;技术是改造世界的物质手段和信息手段. 形态不同.科学表现为知识;技术表现为物质形态. 目的不同.科学寻求“是什么”、“为什么”、“能不能”;技术寻求“做什么”、“怎么做”、“做出来有什么用”. 选题方法不同.科学从发展自身逻辑中选题;技术从国民经济发展的要求中或是从某一实施方案完成过程中选题.     

遵循生态学原理防治地方性氟中毒

依据宁夏环境地质、气候条件、水氟含量、营养状况等诸多因素,分析了地方性氟中毒的流行特征。在回顾地方性氟病防治研究进展基础上,指出只探求毒理剂量的氟引起机体微观变化,缺乏多学科间交叉印证,难以进一步阐明发病机理。应遵循生态学原理,从环境与人类关系的作用、反作用和相互作用出发,采取相应的治本、干预、抗氟的防治措施,可取得标本兼治的效果。       

气候变化对人体健康影响的综合指标探讨

气候变化,即气温、湿度、气压、风、太阳辐射、大气化学物质等各种气候因子的变化, 皆能引起人体生理和心理的反应。综合考虑各个气候因子的影响程度、变化机理,得出一种能反映气候的变化与人体健康之间的关系综合指标,这对于气候和环境的变化对人类健康影响的分析研究有重要意义。       

重庆地区人体舒适度日数时空变化特征

利用1981-2010年重庆地区34个地面气象站资料日值数据集,基于人体舒适度指数模型和气候影响评价标准,综合采用线性回归、M－K突变、小波理论和EOF分析等方法分析人体舒适度日数时空分布特征。结果表明：重庆地区年平均人体舒适日数为199 d,主要舒适季节为春、秋季,占全年的71 %;人体舒适日数年际变化较大,总体呈上升趋势,存在4 a、7-8 a的周期振荡,其中热不舒适日数呈上升趋势,冷不舒适日数呈下降趋势;年平均人体舒适日数和热不舒适日数空间分布渝西南及渝东北日数较其他地区偏多,且存在季节性差异,而人体冷不舒适日数则相反。     

山东省2006年4月28日飑线天气过程分析

对2006年4月28日山东省一次飑线天气过程进行诊断分析，应用湿位涡守恒理论研究了飑线的发展机制。结果表明：飑线是由500hPa西风槽影响产生的，为低层增温增湿，高层冷空气南下，低能舌叠加在高能舌之上，导致大气对流性不稳定。850hPa切变线和地面低压槽中的辐合上升运动触发对流不稳定能量释放，产生中尺度对流云团，在热力不稳定和风垂直切变的环境条件下对流云团东移发展，形成飑线。低层大气湿斜压性增强，破坏了地转平衡，倾斜涡度发展，上升运动增强，对流发展；高空高位势涡度下传使得中低层位势涡度增大，导致其垂直涡度增大，有利于对流层低层中尺度涡旋发展，对流增强。较强的上升运动与风垂直切变相互作用，促使对流系统发展形成飑线，产生雷雨大风。     

半个世纪的云雾、降水和人工影响天气研究进展

回顾和总结了中国科学院大气物理研究所半个世纪的云雾、降水和人工影响天气研究的进展,内容涉及云和降水物理研究、雷暴探测和雷电物理研究、云动力学研究、云和降水的数值模拟研究、人工影响天气研究、云化学和酸雨的研究等诸多领域,论述了各研究领域问题的提出、创新思路、研究方法以及研究结果.     

The perturbed structure of the neutral atmospheric boundary layer over irregular terrain

The differential equations for first-order (linear) response of the planetary boundary layer are formulated for flow over periodic terrain, for variations in both surface roughness and terrain elevation. A simple second-order closure model of the turbulence is used, and Coriolis forces are neglected. Flow over a periodic terrain produces corresponding periodic structure in all meteorological fields above the surface. The periodic structure consists of two components. The first is very nearly evanescent with height. It corresponds to the motion that would be observed were the atmosphere inviscid. The second component, introduced by turbulent viscosity, exhibits a phase variation with height in addition to a decay in amplitude. W.K.B. [Wentzel-Kramers-Brillouin] approximations for the two components are developed, and the coupling between the components is discussed. The formulation for calculating solutions by numerical integration is developed, including specification of appropriate boundary conditions. Calculations are presented in a companion paper.Wave Propagation Laboratory.Environmental Science Group.     

The stability of large—scale horizontal air motion in the non—linear basic zephyr flow under the effect of rossby parameter

The stability of large-scale horizontal motion in the atmosphere is discussed in this paper by using qualitative analysis theory of non-linear ordinary differential equations. Both the non-linear distribution of basic Zephyr flow and the variation of geostrophic vorticity along the latitude (f=f0 + βδy ) are all included in this paper's mathematical model so as to analogue the background field of large-scale horizontal air motion more really in the rotating reference frame of the earth. Some significant results are drawn out from this paper and the conclusions of Li(1986)'s and Wan et al.(1990)'s are extended widely.     

Shortwave cloud radiative forcing on major stratus cloud regions in AMIP-type simulations of CMIP3 and CMIP5 models

Cloud and its radiative effects are major sources of uncertainty that lead to simulation discrepancies in climate models. In this study, shortwave cloud radiative forcing (SWCF) over major stratus regions is evaluated for Atmospheric Models Intercomparison Project (AMIP)-type simulations of models involved in the third and fifth phases of the Coupled Models Intercomparison Project (CMIP3 and CMIP5). Over stratus regions, large deviations in both climatological mean and seasonal cycle of SWCF are found among the models. An ambient field sorted by dynamic (vertical motion) and thermodynamic (inversion strength or stability) regimes is constructed and used to measure the response of SWCF to large-scale controls. In marine boundary layer regions, despite both CMIP3 and CMIP5 models being able to capture well the center and range of occurrence frequency for the ambient field, most of the models fail to simulate the dependence of SWCF on boundary layer inversion and the insensitivity of SWCF to vertical motion. For eastern China, there are large differences even in the simulated ambient fields. Moreover, almost no model can reproduce intense SWCF in rising motion and high stability regimes. It is also found that models with a finer grid resolution have no evident superiority than their lower resolution versions. The uncertainties relating to SWCF in state-of-the-art models may limit their performance in IPCC experiments.     

非对称性增温对农业生态系统影响研究进展

该文概述了北半球和我国气候变暖中增温的非对称性特征:北半球气候变暖存在明显的季节差异和昼夜不同步性, 大部分地区冬、春季升温高于夏、秋季, 日最低气温升幅是日最高气温升幅的2~3倍; 近50年我国近地表气温升高主要是最低气温明显上升的结果, 日最低气温升幅是日最气高温升幅的2~3倍, 与北半球基本一致; 升温最显著的季节为冬季和春季。在此基础上概述了非对称性增温对农业生态系统的影响, 论述了非对称性增温对农作物物候和农作物产量的影响, 得出最低气温升高促使整个生长季延长, 促使早春作物物候期提前, 但最低气温和最高气温对不同作物的物候以及同一作物的不同发育阶段影响不同。现有研究多采用模型或统计的方法研究气候变暖对作物生长的影响, 认为温度升高对作物有“强迫成熟”效应; 而现有的最低气温升高和最高气温升高对作物生长影响的研究结果并不一致。非对称性增温对农作物影响的实验研究极少, 且缺乏对模型模拟结果的实验验证。     

青藏高原对流层顶高度与臭氧总量及上升运动的耦合关系

根据1979-2008年青藏高原地区14个探空站对流层项气压资料以及同期各标准等压面上的温度资料,分析了不同季节高原上空两类对流层顶高度与高空各层温度之间的关系;在此基础上,结合同期的NCEP／NCAR月平均再分析资料以及NASA提供的TOMS／SBUV月平均臭氧总量资料,分别讨论了高原上升运动以及高原臭氧总量与对流层顸高度的耦合关系。结果表明：高原第一（二）对流层顶高度全年处在300～200hPa（100hPa附近）高度,在季节变化、年际变化以及长期变化趋势上,两类对流层顸高度与各自对应高度层上的温度存在着密切的反相变化关系,当对流层顶高度偏高（低）时,相应高度上的温度偏低（高）。上升运动有助于两类对流层顶高度的抬升,尤其是当高空200（100）hPa附近有上升运动时,有利于第一（二）对流层项高度抬升。各季节高原臭氧总量与第二对流层顶高度均呈显著的负相关关系,当臭氧含量减少（增加）时,该对流层顶高度将偏高（偏低）,近年来伴随着高原臭氧总量的减少,高原第二对流层顸高度出现了明显的抬升。     

Modification of air flow over an escarpment — Results from the Hjardemål experiment

Mean flow, turbulence, and surface pressure measurements over an escarpment are presented. The speed-up in the mean wind field shows the known dependence on stratification. Cross-sections of the standard deviation of horizontal and vertical wind components and of the friction velocity are derived from the data and compare favorably with the numerical model of Zeman and Jensen (1987). The modification of turbulent power spectra at intermediate frequencies can be explained by rapid distortion theory. At very low frequencies, there is a quasi-stationary response to the disturbance. Except for speed-up and standard deviations of the wind components, which are also shown for downslope wind, all results in this paper refer to upslope winds.An analysis of the vertical momentum flux reveals that upstream of the escarpment, most of the flux is transported in sweeps of fast, sinking motion to the ground. Downstream of the escarpment, ejections of slow, rising motion dominate the turbulent transport.     

STUDY OF NONLINEAR ROSSBY WAVES IN THE ATMOSPHERE UNDER SEMI-GEOSTROPHIC APPROXIMATION

Under semi-geostrophic approximation the nonlinear ordinary differential equations are obtained for the motion inthe barotropic and baroclinic atmospheres with the effects of zonal shear basic flow and topographic forcing included.Two constraints are acquired of finite-amplitude periodic and solitary waves in the original model with the aid of thephase-plane geometric qualitative theory of a dynamic system defined by the differential equation.The explicit solutionof the nonlinear waves is found by means of the approximation method and some significant results are achieved.