秋季大气质量海陆间迁移与南北涛动年际变化不同位相配置及其对中国气温异常的影响

利用NCEP/NCAR逐月再分析资料,通过构建秋季欧亚大陆-太平洋区域的大气质量海陆间迁移(MAMLO)指数和大气质量南北涛动(IHO)指数,对大气质量海陆间迁移和南北涛动的不同位相配置下环流特征及其对中国秋季气温的影响进行了研究。结果表明,大气质量海陆间迁移与南北涛动指数相关系数仅为-0.06,二者在统计学意义上相互独立。二者存在4种位相配置类型,即大气质量海陆间迁移和南北涛动均为正位相(第Ⅰ类配置);大气质量海陆间迁移和南北涛动均为负位相(第Ⅱ类配置);大气质量海陆间迁移为正位相而南北涛动为负位相(第Ⅲ类配置);大气质量海陆间迁移为负位相而南北涛动为正位相(第Ⅳ类配置)。大气质量海陆间迁移和南北涛动呈现不同位相配置类型时,大气质量的重新分布造成了不同的地表气压场分布并显著地影响到了中国北方地区秋季气温异常分布。当二者为第Ⅰ类配置时,南北涛动削弱北太平洋地区大气质量的负异常,减弱了该区域的异常低压,增强欧亚地区大气质量正异常并加强了欧亚地区的地面高压环流,共同造成中国秋季气温异常成东西反位相型分布,东部暖而西部冷;当二者为第Ⅱ类配置时,南北涛动削弱欧亚大陆大气质量的正异常,增强北太平洋地区大气质量负异常。此时大气质量海陆间迁移和南北涛动通过影响地表风场使得气温异常成全国一致型分布,全区偏暖;而第Ⅲ类配置与第Ⅰ类配置对气温的影响类似,但为东部冷而西部暖,第Ⅳ类配置与第Ⅱ类配置的影响类似。这些表明大气质量海陆间迁移对秋季欧亚地区气温异常起到主要作用,而南北涛动则在大气质量海陆间迁移影响中国北方气温异常分布中起到干扰作用。这些结果对深刻认识秋季大气环流变化机理及中国北方乃至欧亚地区秋季气温异常具有重要意义。     

AMIP模式对大气经向质量输送的模拟评估

从描述南、北半球间大气经向质量传输的角度人手,考察IPCC第4次评估报告提供的8个AMIP大气环流模式对越赤道质量通量输送的模拟性能。结果表明:NCAR、MPI和UKMO模式模拟出的越赤道整层大气质量通量与观测大体相一致;MIROC3模拟的整层大气质量通量年循环与观测结果相去甚远,尤其在夏季模拟出较强的虚假向北大气质量输送;IAP模拟的整层大气质量通量年循环方向与观测结果在7个月份中相反;把垂直大气分为4层.各模式对700 hPa以下(I_1)和300-70 hPa(I_3)两层质量通量的模拟能力普遍较好;对700-300 hPa层(I_2)质量通量模拟结果偏差较大;除MIROC3外,其余模式基本能够模拟出70-10 hPa(I_4)大气质量通量的季节变化.显然,不仅南、北半球间大气存在质量交换,越过其他纬度同样存在着经向大气质量输送,无论冬季、夏季还是年平均,各模式对越过其他纬度(60°S-60°N)经向大气质量输送的模拟结果与观测差异明显。整体权衡,UKMO_HADGEMl在模拟越赤道大气质量通量方面表现突出,MPI_ECHAM5模式优势较明显;NCAR、GISS和GFDL 3个模式在某些压力层内具有较好的模拟水平;MIROC模式对整层、700-300 hPa层的模拟能力较低,而对700 hPa以下层和300-70 hPa层的模拟水平较高;IAP_FGOALS和CNRM模式在模拟越赤道大气质量通量方面存在一定的不足.     

杭州市大气质量状况

本文利用1987年12月杭州市半山工业区环境评价中监测的二氧化硫、氮氧化物及一氧化碳三种大气污染物浓度资料,按上海大气质量指数法,评价分析了杭州市区四个功能区大气质量状况。结果表明,西湖风景区大气污染严重,混合区和工业区次之,农业区最好。     

质量守恒律在国家气候中心气候谱模式中的应用

概述了在国家气侯中心气侯谱模式中,引入参考大气和大气质量守恒律,消除了原模式由于模式大气质量不守恒引起的气候漂移计算误差,改进了气候模拟,提高了预报精度.     

北半球大气质量的平均月际变化

本文根据1930-1939年间北半球逐月海平面平均气压图,计算逐月之间南北两半球大气质量的输送,以及北半球海洋区与大陆区之间的大气质量输送。本文获得以下几点主要的认识: (1)每年自1月至7月北半球的大气质量逐渐减少,自7月至1月则逐渐增加,半年增减的总质量约为10.3×10~(18)克,但半年增加与半年减少期中增减的速度并不一致。 (2)5—6月与10—11月两半球之间的大气质量输送最为强烈。 (3)两半球之间的质量输送一般大于北半球海陆区之间的质量输送。 (4)两半球之间的质量输送主要决定于亚欧大陆区逐月间的大气质量变化。 (5)亚洲区与太平洋区月际大气质量变化异常时,对我国月平均温度距平分布及水旱区域分布有明显的影响。     

美国国家环保局现行大气质量模式的特点和应用

现在,大气质量模式已成为美国环保机构实施大气质量管理的重要组成部分。本文介绍了美国国家环保局在《空气质量模式指南》和《大气污染应用模式用户网(UNAMAP)》中发布和推荐的有关模式的特点与应用。     

平流层大气质量环流脉冲事件与北半球冬季大陆尺度寒潮低温的次季节尺度预测

次季节预测是无缝隙天气预报气候预测业务的重要环节和难点所在,丰富次季节尺度预报因子、提高次季节尺度预测水平对防灾减灾工作的决策部署具有重要意义和显著价值。本文着重介绍了北半球冬季大陆尺度寒潮低温事件的次季节尺度预测新因子——平流层大气质量环流脉冲事件。平流层大气质量环流脉冲指数具有一定的次季节尺度可预测性,与逐个大范围极端温度事件存在物理联系,实时计算可行,可搭建以平流层大气质量环流变率为基础、以北半球中纬度地区冬季低温灾害次季节尺度预测为目标的动力-统计预测模型。     

北半球夏季亚洲—北太平洋间大气质量迁移规律及其与气候异常的联系

通过构建海陆间大气质量迁移(MAMLO,Migration of Atmospheric Mass over regions between Lands and Oceans)指数,对北半球夏季亚洲—北太平洋上空大气质量的迁移规律及其与气候异常的联系进行了研究。结果表明:在北半球中高纬亚洲大陆和中低纬北太平洋上空异常大气质量呈现反相变化。夏季MAMLO指数总体呈缓慢下降的趋势,同时还具有准3 a振荡周期以及显著的年代际变化特征。亚洲大陆中高纬地表气压变化与北太平洋低纬气压变化的反相关关系主要归因于:异常大气质量环流;海陆异常加热对比;Rossby波能传播。MAMLO与欧亚、太平洋地区夏季气候异常关系密切,尤其在中国地区。MAMLO为正(负)时,中国大体呈现出北方降水偏多(偏少)南方降水偏少(偏多)、北方偏冷(偏暖)南方偏暖(偏冷)的空间分布。     

美国现用大气质量模拟模式

一、前言根据《清洁空气法修正案》中“防止空气质量严重恶化”条款的规定,在一些重大的排放设施建成以前,要履行排放量批准手续,即对这些设施的大气质量影响作出预评价,因此,对大气质量模拟模式提出了更高要求。为了在模式的使用方面做到较为统一,1978     

中国西部干旱地区太阳直接辐射通量密度与大气质量的关系

本文根据中国西部干旱地区大气物理状态(大气可降水量和大气浑浊度)的变化范围,利用太阳直接辐射通量密度的理论计算公式,计算了各种大气透明系数状况下的太阳直接辐射通量密度。计算结果表明,大气质量m=2时的透明系数P_2和m相同时,由于水汽和气溶胶的含量配置不同而引起太阳直接辐射通量密度的差异,在辐射日变程的主要时段(m=1-3)内并不大。于是得到各种透明系数P_2状况下太阳直接辐射通量密度随大气质量变化的平均关系。不同海拔高度比较,当透明系数P_2相同时,各自的大气物理状态虽然不同,但m相同时的太阳直接辐射通量密度基本相同。现有的表征太阳直接辐射通量密度值和大气质量联系的关系式都不能很好地描述计算结果。根据太阳直接辐射通量密度随大气质量变化的特性,我们提出了新的关系式。最后,整理了不同拔海高度和不同地理景观的四个日射站(西藏那曲、青海格尔木、甘肃敦煌和民勤)的多年观测资料。经验计算结果与观测值比较,一致性良好。     

城市大气污染物扩散模拟系统开发

简单介绍了一个应用于复杂地形，下垫面条件下的中尺度大气污染物扩散模式的开发和利用；并为城市大气质量数值模拟和预测的实施，以兰州为例进行了初步的理想数值试验，其结果将对改进模式和城市污染源描述提供依据并积累经验，同时这也是最终形成城市大气质量预测系统的前期工作。     

“厄尼诺”与黄渤海海域热带气旋活动

热带太平洋上层海水异常变暖的能量积蓄和运移,引起热带、副热带,印度洋、大西洋之间大气质量的一种大尺度“起伏振荡”〔1〕,这一海气相互作用的综合现     

春季欧亚大陆积雪对春夏季南北半球大气质量交换的可能影响

本文基于春季欧亚雪盖资料与大气再分析资料的奇异值分解(SVD)分析结果,结合数值试验,研究了春季欧亚大陆积雪变化与春、夏季南北半球大气质量交换的联系。研究表明,当春季欧亚积雪异常偏多时,同期欧亚大陆中高纬大范围地区的地面气温异常偏低,这种冷却效应可能持续至夏季,同时,冷空气的堆积造成了欧亚大陆地表气压(气柱大气质量)的增加,并且对应了夏季北半球大气总质量的异常上升,而南半球大气质量却明显下降。分析发现,春季欧亚积雪异常与夏季南北半球际大气质量涛动存在显著的滞后相关,而且前者还与同期及后期包括索马里急流和对流层上部80°E~120°E区域高空急流在内的多处越赤道气流变化联系密切。从数值模拟结果分析发现,以改变春季初始积雪状况作为驱动,欧亚大陆中高纬地区的低层大气环流出现了显著响应,即当积雪增加时,同期及其后夏季地面气温显著降低,并且冷异常区域对应着气柱质量的异常升高。     

参考大气和大气质量守恒格式对气候模式月预报效果的改进试验

为了考查参考大气和大气质量守恒格式对气候谱模式月预报的改进能力,我们在国家气候中心气候谱模式中引入了这两个方案,选取了两个个例进行验证。对不同方案的月平均预报结果与实况进行了比较,并讨论了不同方案对高度场距平相关系数和均方根误差的影响。本文个例试验结果表明,这两个方案对月平均预报结果均有改进,参考大气方案的改进比大气质量守恒方案更为明显。     

乌鲁木齐冬季大气污染对太阳辐射的影响

一、引言地球所接收的、并驱动地球大气运动的所有能量都来自太阳辐射.因此,太阳辐射的任何变化-不论是自身的还是人类活动所造成的-都会引起地球气候的变化.近年来,随着人口的增加,城市建设规模的扩大,工业的发展,乌鲁木齐每年因燃煤排入大气中的粉尘达6万吨,二氧化硫为5万吨左右,其含量远远超过国家大气质量二级标准.而复杂的地形和冬季深厚持续的逆温等不利的因素,使乌鲁木齐冬季大气污染的严重程度尤为突出.大气中污染物的增     

区域大气质量评价数值模式系统的建立及试用

区域大气质量评价数值模式系统是以CALPUFF的应用开发为核心,根据陕西省的实际情况和大气环境业务服务需求,利用预报实时业务的网络环境,通过VB6.0编程,建立了一个具有自动数据处理、操作简便、比较实用的区域大气质量评价数值模式系统平台。依据2004年1月1日至12月31日的气象资料及源排放清单,对某工程的5个拟建地进行了大气质量数值模拟评价分析。结果表明,5地日均浓度超标的概率分别为27%、11%、5%、3%、8%。年平均浓度5地中3地未出现超负荷浓度值,满足2级标准要求,其他2地出现超负荷浓度值。其中一地污染超标最重,其可能原因是由于山体的影响,山谷中低层水平风速相对较小,不利于污染物的水平扩散,同时易形成地形山谷风次级环流,次级环流的存在把输送出去的污染物带回原地,形成二次污染。     

春季欧亚-北太平洋上空大气质量迁移规律及其对中国同期气候异常的可能影响

利用1979～2013年NCEP/NCAR月平均再分析资料及NOAA研究中心的CMAP（CPC Merged Analysis of Precipitation）月平均降水资料,通过定义欧亚—北太平洋间大气质量迁移指数I_MAMEP,分析了春季欧亚—北太平洋上空大气质量迁移（MAMEP,Migration of Atmospheric Mass over Regions between Eurasia and North Pacific）的年际变化规律及其与同期中国气候异常的联系。结果表明:在北半球中高纬度存在一个纬向分布的欧亚—北太平洋遥相关型,且其可能对中国同期气候异常的形成具有重要影响。春季MAMEP指数具有显著的长期趋势,同时还具有2～4年及5～7年的振荡周期及明显的年代际变化特征。垂直环流和波动运动对欧亚—北太平洋间大气质量迁移具有重要作用。大气质量在欧亚西部低层异常辐合,高层异常辐散,在中、西太平洋地区低层异常辐散,高层异常辐合,在纬向上构成了顺时针的垂直环流圈,将西北太平洋地区的大气质量变动与欧亚大陆上空的变动联系了起来。另外,来自西欧大陆的波扰能量可传播至北太平洋,有利于这些区域上空位势高度异常扰动的维持。I_MAMEP与春季同期降水及地表气温异常关系密切。I_MAMEP为正时,东亚以北地区、鄂霍次克海西岸以及西欧沿岸降水显著减少,欧亚西部及我国华北地区降水显著增加。850 hPa上西伯利亚受反气旋式环流控制,太平洋上空受气旋式环流控制,引起欧亚大陆北部地表显著增温,西伯利亚以东、我国东北、华北—江淮地区及韩国、日本南部地表显著降温。西欧—我国西北部分地区大面积显著降温现象与这两个地区受异常反气旋东侧的偏北气流影响有关。这些结果有利于人们更深刻认识区域春季气候异常形成机理。     

CMIP6模式大气中南北半球际涛动的季节循环

利用1958—2014年47个CMIP6模式输出资料和NCEP/NCAR再分析资料,研究了模式大气中南北涛动(InterHemispheric Oscillation,IHO)的季节变化特征,且评估了CMIP6对IHO季节特征的模拟能力。结果表明:47个CMIP6模式都能模拟出IHO的季节演变特征,但模式间存在一定差异。通过比较,筛选出模拟IHO季节循环较好的16个模式,它们能成功模拟出半球大气质量的时间演变和空间结构。进一步分析表明,水汽对IHO季节变化有抵消作用且半球内部水汽质量变化可驱动越赤道质量流的产生;地表净短波辐射夏高冬低,其加热造成的水汽蒸发在水汽质量变化中起到重要作用;地表净长波辐射在春秋变化幅度较大,与大气质量逐月变化吻合。对比再分析资料表明,CMIP6模式模拟的半球大气质量的峰谷值变化有明显的月份偏差,且CMIP6模式模拟的地表气压异常值的偏差主要出现在北太平洋、欧亚大陆、南半球中纬度地区和两极极区,模拟的南北半球的蒸发和降水量、赤道风场、地表净长波和短波辐射通量等均存在明显的偏差。     

中国西部干旱地区晴天散射辐射与大气质量的关系

本文整理了我国西部干旱地区不同拔海高度和不同地理景观的四个日射站(西藏那曲、青海格尔木、甘肃敦煌、民勤)的多年观测资料,得到晴天散射辐射通量密度随大气质量变化的经验关系。并计算了纬度28—50°,间隔2°的晴天散射辐射月总量。     

远距离热带低压影响下山东半岛特大暴雨成因分析

用1948～2000年共53年的NCEP/NCAR再分析资料,分析了南北半球大气质量交换的周期变化特征和两半球大气质量交换通道的空间分布.结果表明:两半球的大气质量交换从长时间来看基本上是平衡的.两半球质量交换的季节变化表现为明显的半年周期,冬季和夏季的交换比较显著,且以夏季为主;具有显著的十年际变化;年际变化特征总体来看不显著,只在1980年代～1990年代存在较为显著的2～5年的年际振荡.NCEP资料存在较大变更的三个时段(以1968、1979年为分界)的周期变化特征确实存在一定的差异.全球平均异常向南的越赤道质量输送不存在很强的季节依赖性,主要由低空北半球太平洋-大西洋副热带高压南侧东北信风和亚洲季风区对流层高层副热带高压南侧的越赤道东北气流决定,亚洲季风区冬季南下的冷空气也起到很大的作用;而异常向北的越赤道质量净输送则主要发生在夏季,主要由亚洲季风区越赤道西南季风决定,特别是索马里越赤道急流从对流层低层到高层整层的向北输送,同时对流层低层赤道中东太平洋-大西洋信风区的东南信风也有较大的贡献.