大尺度瞬变涡旋经向热量和水沟通量在纬向平均气流形成中的效应

在一个纬向平均模式中加入大尺度瞬变涡旋经向热量和水汽通量参数化方案。模拟出涡动通量的空间分布和时间变化。实验表明，涡动通量在中高、纬地区大气能量输送过程中起重要作用。应用上述参数化方案提高了模式的模拟能力。     

定常波和瞬变波在亚洲季风区大气水分循环中的作用

利用欧洲中心ＥＣＭＷＦ１０ａ逐日资料，对定常波和瞬变波在亚洲季风区大气水分循环中的作用进行了计算分析。结果表明，瞬变涡动总把水汽从高水汽含量区送到低水汽含量区，实现与平均环流相反的输送，维持了热带地区和中高纬地区水汽的平衡。夏季定常涡动输送的经向分量是将水汽从热带向副热带输送的主要机制，而瞬变涡动输送的经向分量则是把水汽从副热带输送到中高纬的主要机制。由于季风经圈环流的存在，使得亚洲季风区的热带地区为重要的水汽源区，而其副热带和中纬度地区是水汽汇区，这与同纬度其它地区相反。     

不同平均时间对LOPEX10资料涡动相关湍流通量计算结果影响的探讨

通过处理涡动相关系统观测的近地层湍流脉动量可以获取地—气间感热和潜热通量,然而选择不同平均时间对通量计算的结果有较大影响。采用黄土高原陆面过程野外观测试验(LOPEX10)期间获得的涡动相关系统观测资料,分析了不同平均时间对湍流通量计算的影响,并采用雷诺平均和分解方法推导了平均时间引起的通量差值的数学表达式(Flux Compensation,FC)。结果表明:(1)FC公式可以说明采用不同平均时间数据之间的关系,也可以直接计算低频涡旋对湍流通量的贡献。FC公式计算的结果与直接计算的不同平均时间通量计算之差的相关系数在0.95以上,并可以确定计算湍流通量的最佳平均时间。(2)通过采用Ogive函数确定了计算LOPEX10期间通量的最佳平均时间长度为30min,印证了利用雷诺平均和分解方法计算湍流通量补偿的准确性。(3)通过进一步的数学变换,证明了平均时间对湍流通量计算的影响直接与湍流低频变化相关,FC公式可以用来确定涡动相关观测数据的最佳平均时间,并且在获得较高时间分辨率的湍流通量数据的同时,补偿因平均时间过短而遗漏的低频信息。     

1979年6、7月份我国东部地区的大尺度涡旋水汽输送

本文计算了1979年6、7月份我国东部地区大气中的水汽涡旋输送。分析了垂直积分涡旋通量场和它的纬、经向分量场的主要特征,以及纬、经向涡旋通量在水汽总输送中的贡献。      

一次西南涡特大暴雨的中尺度诊断分析

采用LAPS中尺度分析模式大气资料,对2008年7月一次西南涡暴雨过程进行天气学降水运动的中尺度诊断计算与分析。诊断计算包括：可降水量、层结不稳定能量、对流可降水量、水汽权重平均风速、水汽通量散度、云水、云冰总量及其通量散度和垂直速度与凝结函数降水率等。结果表明：“西南涡-切变线”系统的暴雨发生在暖湿气团与变性冷气团之间的中尺度风场辐合上升运动区,中尺度雨团发生在层结不稳定的暖湿气团一侧。计算的中尺度垂直运动与凝结函数降水率场,降水率为暴雨到特大暴雨。计算的水汽通量辐合降水率与凝结函数降水率不会完全重合,且水汽通量辐合既可致中尺度“雨”,又可成大尺度“云”,并且云水、云冰通量辐合/辐散,可解释为它们的“正”/“负”碰并增长,而碰并增长产生水凝物增量（降水率）也促成大暴雨。因此,在凝结函数降水率场中产生的中、小尺度对流雨团,加上水汽与云水、云冰通量辐合及其碰并增长,并且借助层结不稳定能量释放和可能产生的强迫“次级环流”及水汽与云水、云冰输送,是这次“西南涡-切变线”系统造成襄樊特大暴雨的天气学成因。     

影响山东夏季降水的季风水汽输送特征分析

利用NCEP/NCAR月平均风场和比湿资料分析了亚洲季风区平均水汽输送通量的气候特征和季节变化;研究了山东旱涝年季风区水汽输送的差异及其在不同时段对山东夏季降水异常的贡献。结果表明,山东地区的平均水平水汽输送通量存在着明显的年际变化,纬向、经向和总水汽输送通量随时间均呈单峰曲线分布,7月达极值;影响山东夏季降水的印度季风区水汽输送以纬向为主、副热带季风区水汽输送以经向为主;5~6月,来自热带印度洋的西南季风水汽输送通量、西太平洋热带和副热带东南季风水汽输送通量以及南海北部的水汽输送通量对山东夏季降水均有贡献,涝年水汽输送通量明显大于旱年。虽然7月来自印度洋的西南季风水汽输送通量达极值,但对山东夏季降水异常的贡献并不显著,7~8月主要是来自西太平洋地区的热带和副热带季风水汽输送对山东夏季降水异常的贡献较明显。     

一次西南涡持续暴雨的GPS大气水汽总量特征

利用成都地区地基GPS遥感的大气水汽总量资料 (GPS-PWV)、NCEP再分析资料、自动站降水量资料和探空站比湿资料,对2010年7月15—18日发生在四川盆地东北部的一次持续性暴雨的水汽变化特征进行综合分析,重点探究这次大暴雨的影响系统 (西南涡) 发生、发展前后GPS-PWV的演变特征及其与降水的关系。结果表明:降水发生时,GPS-PWV通常在短时间内有急剧的上升,并在西南涡形成前达到最大值;西南涡完全形成时,GPS-PWV急升结束;西南涡东移,GPS-PWV继续下降到最低,降水趋于结束。与水汽通量散度相比较,水汽散度垂直通量能更好地描述暴雨过程中的强上升、辐合辐散运动以及水汽输送情况,它与GPS-PWV变化趋势基本一致。因此,GPS-PWV的急升与陡降对大暴雨的形成与减弱有一定指示意义。     

三江源地区水汽输送的时空变化特征及其机理研究

利用ERA5小时再分析资料分析了1981~2019年三江源地区水汽总量和水汽通量的时空演变规律及其可能成因。结果表明:三江源地区平均水汽总量和水汽通量的空间分布总体呈东南向西北递减的态势；其中，7月水汽表现出明显的异质性，对应平均水汽总量在可可西里和黄河源区的两个高值中心，平均水汽通量则恰好是两个低值区，该月水汽输送在曲麻莱、清水河一带和久治形成两个辐合区；近39年，平均水汽总量与平均水汽通量的经向输送呈增多趋势，但夏季平均水汽通量纬向输送的显著减少导致了其年值的减少；而平均水汽总量与平均水汽通量的年内分配分别呈“单峰”型、“双峰”型分布；西风环流减弱、高原夏季风以及南海夏季风增强，有利于水汽总量的增加和经向输送，而夏季高原热力作用则对水汽经向输送起到一定的扰动作用。      

地气通量中存贮和平流项计算方案的探讨

从物质收支方程出发,推导了一个包含物质存贮、水平平流输送、垂直对流输送以及传统的涡度相关项的地气通量计算方程。平流项本质上是地表非均匀性的结果,不同下垫面的感热和潜热通量也不同,将会产生中尺度环流,使得辐合辐散过程得以维持,从而将体元内的物质输送到体元以外,因此可以通过计算水汽和感热的存贮,间接求出物质的水平平流输送。量纲分析和实际的资料应用都表明,存贮和平流的通量贡献是非常小的。尤其是在均匀下垫面下,方程中的存贮和平流项的通量贡献可以忽略,因此估算地气通量时仅需考虑涡度相关项和Webb修正项即可。而在非均匀下垫面下,在1 d以上的时间尺度上,为方便计算,可以忽略存贮和平流的通量贡献;而在小时这样的时间尺度上,从物质能量收支守恒的角度考虑,估算地气通量需要包括存贮和平流的通量贡献。     

我国江淮地区平均场水汽输送与扰动场水汽输送的不同特征

利用NCEP／NCAR1957-2001年45a逐日的再分析资料，从地面开始积分计算整层的水汽输送通量，减去平均场的水汽的输送量，从而得到扰动水汽输送量，初步讨论了我国江淮地区水汽输送场的季节变化特征，并分析了我国江淮梅雨期旱、涝年平均场水汽输送与扰动场水汽输送的差异。分析发现：扰动场水汽输送与平均场水汽输送差别较大，源自孟加拉湾的平均水汽输送对我国东部地区的降水影响较大，但该地区的扰动水汽输送却主要是影响印度北部地区。而影响我国江淮地区的扰动场水汽输送主要来自于南海地区。源自西太平洋和我国北方的偏强的水汽输送是造成江淮梅雨期降水偏多的主要因子，扰动场水汽输送在我国江淮地区梅雨期降水异常时期与平均场水汽输送基本呈反方向输送，其差值散度场与平均场水汽输送差值散度则为反位相分布，因此说扰动场的水汽输送对平均场的水汽输送起削弱作用。     

集合预报统计学后处理技术研究进展

近年来,随着集合预报的广泛应用,大量新颖的集合预报统计学后处理方法层出不穷,因此有必要对其进行系统地回顾。首先,对单变量集合预报统计后处理方法进行分类介绍,包括基于特定数学分布的参数化方法:逻辑回归、非均匀回归、贝叶斯模型平均、集合敷料法,以及灵活的非参数化方法:排序直方图订正、可靠性曲线订正、衰减平均偏差订正、分位数映射、分位数回归、概率匹配、频率匹配、最优百分位、最优评分法、逐成员订正、相似法、邻域法、基于对象的概率预报方法和虚拟降水法。其次,拓展到须考虑变量依赖性结构的多变量集合预报统计后处理方法,包括参数化的连接方法,以及非参数化的集合连接耦合和Schaake洗牌法。再次,介绍多模式集合和机器学习方法。最后,总结并讨论了常用的集合预报统计后处理方法使用中需要注意的问题。     

Adapting California’s water management to climate change

California faces significant water management challenges from climate change, affecting water supply, aquatic ecosystems, and flood risks. Fortunately, the state also possesses adaptation tools and institutional capabilities that can limit vulnerability to changing conditions. Water supply managers have begun using underground storage, water transfers, conservation, recycling, and desalination to meet changing demands. These same tools are promising options for responding to a wide range of climate changes. Likewise, many staples of flood management—including reservoir operations, levees, bypasses, insurance, and land-use regulation—are available for the challenges of increased floods. Yet actions are also needed to improve response capacity. For water supply, a central issue is the management of the Sacramento-San Joaquin Delta, where new conveyance, habitat investments, and regulations are needed to sustain water supplies and protect endangered fish species. For flood management, among the least-examined aspects of water management with climate change, needed reforms include forward-looking reservoir operation planning and floodplain mapping, less restrictive rules for raising local funds, and improved public information on flood risks. For water quality, an urgent priority is better science. Although local agencies are central players, adaptation will require strong-willed state leadership to shape institutions, incentives, and regulations capable of responding to change. Federal cooperation often will be essential.     

内蒙古农业气象灾害发生规律的探讨

分析了1970—2006年内蒙古农业气象灾害中干旱、洪涝、低温和风雹发生规律及发展的趋势,分析表明干旱灾害发生和成灾面积呈直线型上升趋势;洪涝、低温和风雹灾害发生趋势均呈抛物线型,其中洪涝、风雹灾害前期重,后10年灾害较轻,低温前期轻,后期加重。文本在讨论灾害发生、发展的可能原因基础上,提出4点防灾减灾对策：提高防范认识,加强基础设施建设;建立健全农业气象综合观测网络,提供防灾减灾基础数据;加强气象监测预报预警服务,全面开展应急减灾工作;加大科技投入力度,提高科技支撑能力。     

人工触发闪电M分量的电流与电磁场特征

利用2008—2010年在广州从化人工触发闪电试验中观测到的闪电通道底部电流、近距离电场以及近距离磁场数据资料,对人工触发闪电M过程的电流和电磁场特征及相关性进行了分析。统计分析结果显示:M分量电场波形持续时间和10%~90%上升时间几何平均值分别为0.49 ms和0.12 ms;电流波形持续时间、10%~90%上升时间和电流变化的几何平均值分别为0.53 ms, 0.11 ms和0.34 kA;磁场波形持续时间、10%~90%上升时间和磁场变化的几何平均值分别为0.65 ms, 0.16 ms和2.76×10-5T。此外,M分量的电流、电场及磁场波形间存在一定的相互关系。相关分析结果表明:M分量的电磁场与电流资料在峰值幅度上具有较显著相关性,几何形状也较为一致,利用电磁场资料反演M分量的电流波形具有可行性。     

中国小麦干热风灾害研究进展

小麦干热风灾害是危害我国北方麦区的主要农业气象灾害之一。基于已有研究成果和实际灾情,从干热风的概念、分类及研究方法出发,对小麦干热风灾害的危害机理、气象环境成因、致灾指标、时空分布、监测预报及防御措施等方面进行了系统归纳阐述,并对未来小麦干热风灾害研究方向进行展望。我国小麦干热风灾害主要分为高温低湿型、雨后青枯型及旱风型3种,形成的气象环境成因主要受干热风天气系统、气候变暖、土壤墒情的影响,致灾指标主要分为形态学、气象学、综合指数指标。小麦干热风灾害的危害总体呈东西两边重、中间轻的分布格局,主要发生在黄淮海平原、河西走廊和新疆3个地区。气候变暖背景下,大部分地区的干热风年日数在20世纪80—90年代出现突变,近30年呈明显加重扩大趋势。基于土壤墒情影响的小麦干热风灾害等级指标构建、小麦干热风过程的灾害监测预警方法、气候变化背景下小麦干热风灾害时空分布新变化及其气象环境成因等是今后研究的重点方向。     

Assessment of Temperature Extremes in China Using RegCM4 and WRF

This study assesses the performance of temperature extremes over China in two regional climate models(RCMs),RegCM4 and WRF, driven by the ECMWF's 20 th century reanalysis. Based on the advice of the Expert Team on Climate Change Detection and Indices(ETCCDI), 12 extreme temperature indices(i.e., TXx, TXn, TNx, TNn, TX90 p, TN90 p,TX10 p, TN10 p WSDI, ID, FD, and CSDI) are derived from the simulations of two RCMs and compared with those from the daily station-based observational data for the period 1981–2010. Overall, the two RCMs demonstrate satisfactory capability in representing the spatiotemporal distribution of the extreme indices over most regions. RegCM performs better than WRF in reproducing the mean temperature extremes, especially over the Tibetan Plateau(TP). Moreover, both models capture well the decreasing trends in ID, FD, CSDI, TX10 p, and TN10 p, and the increasing trends in TXx, TXn, TNx, TNn, WSDI, TX90 p,and TN90 p, over China. Compared with observation, RegCM tends to underestimate the trends of temperature extremes,while WRF tends to overestimate them over the TP. For instance, the linear trends of TXx over the TP from observation,RegCM, and WRF are 0.53?C(10 yr)^-1, 0.44?C(10 yr)^-1, and 0.75?C(10 yr)^-1, respectively. However, WRF performs better than RegCM in reproducing the interannual variability of the extreme-temperature indices. Our findings are helpful towards improving our understanding of the physical realism of RCMs in terms of different time scales, thus enabling us in future work to address the sources of model biases.     

<Emphasis Type="Italic">Pleurozium schreberi</Emphasis> of the Tatra mountains (Poland) used as a bioindicational system for observing long range atmospheric transport of chemical elements

Concentrations of the elements Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ni, Pb, V and Zn were measured in the moss Pleurozium schreberi from the Tatra National Park, one of the most protected regions in Poland. The moss samples were collected at different elevations between 860 and 2220 m a.s.l. P. schreberi was used as bioindicator for long range transported atmospheric pollution investigating the hypothesis that elevation influences the concentrations of elements in this moss. Principal component and classification analysis (PCCA) distinguished between mosses from the highest and the lowest elevations and mosses from West/East oriented valleys. P. schreberi from the highest elevations contained the highest concentrations of Cd, Cu, Cr, Fe, Mn, Pb, V and Zn. P. schreberi from the lowest elevation contained the highest concentration of K. P. schreberi from West/East oriented valleys contained the highest concentrations of Ni and Co. P. schreberi from the Tatra National Park, one of the most protected areas in Poland, receives metals originating from long distance aerial transport.     

大气气溶胶虚折射指数及其与元素的相关性

在西安、南京采集111个气溶胶样品，测定了虚折射率ni和分析了粒子中Si、Al、Ca、Fe、K、Mg、Mn、Na、Ti、S、P、Pb和Zn的含量。统计分析表明，ni与S和Pb的相关系数r最高，分别为0.36和0.30，统计检验也表明，这一相关性是显著的。其它11种元素与ni的相关性较差，且并不显著。西安气溶胶S含量明显高于南京，它与ni之间的相关系数高出南京近一倍。这些结果表明，除碳C之外，气溶胶中的S和Pb及其化合物对辐射的吸收不能忽视。     

近年来灾害天气机理和预测研究的进展

本文对近年来灾害天气机理和预测的研究成果作了简要的概述,涉及致洪暴雨、登陆台风、寒潮暴雪、强沙尘暴、高温酷暑等,紧密结合一些重大的极端天气事件展开分析.近年灾害天气频发,影响依旧十分严重.灾害天气多涉及各种尺度的系统以及它们之间的相互作用,加上气候变化,环流异常,中尺度系统活跃,使灾害天气的情况更趋复杂.本文对此作了探讨,并提出了一些需要面对和思考的问题,与大家切磋.     

IPCC第五次评估报告对跨区域影响的新认识

IPCC第五次评估报告（AR5）第二工作组（WGII）报告认为,气候变化对世界上大部分区域的自然和人类系统的影响将进一步加剧,其对非洲最大的影响预计发生在半干旱的环境,增加现有的水资源可利用量和农业系统的压力;气候变化已导致北欧地区的谷物产量增加而南欧地区的产量降低,未来的变化将增加欧洲的灌溉需求;在亚洲的许多地区,气候变化将导致农业生产率下降;气候、大气CO₂和海洋酸化的进一步变化预计将对大洋洲的水资源、海岸生态系统、基础设施、健康、农业和生物多样性产生实质性的影响;在北美,许多带来风险的气候压迫力的频率和强度将在未来几十年增加;中美洲和南美洲许多国家的持续高水平贫困导致了对气候变率和变化的高脆弱性;在北极,气候变化与非气候相关驱动在确定的物理、生物和社会经济风险上交互作用,变化率可能超过了社会系统适应的速率;在气候和非气候因素的影响下,小岛屿具有高度的脆弱性,同时,气候变暖将增加海洋生态系统的风险。