近25年来中国山地气象研究进展

山地气象学是研究山地与大气之间相互作用的一门交叉学科,是山地科学的一个重要组成部分。近25年来,中国山地气象研究取得了不少重要进展。除继续重视青藏高原的大气科学试验及深入研究之外,还对天山、华山、秦岭、横断山、峨眉山、哀牢山、娄山、巴山、大别山、太行山、长白山、黄山、九华山等主要山脉开展了地形与气象关系的研究。针对与山地气象相关的观测试验、大气边界层、动力学理论、数值模拟、降水科学、气候与气候变化、气候资源、环境气象及气象灾害等研究领域,本文分别对这些领域取得的研究成果进行了梳理、总结,在此基础上展望了中国山地气象未来研究的主要科学问题与发展方向。     

青藏高原臭氧的ENSO

通过对臭氧卫星观测资料及大气环流资料的分析,研究了青藏高原上空臭氧年际变化中的ENSO信号,并与同纬度无山区及赤道地区进行比较.研究指出:在ElNino年(南方涛动指数为负),青藏高原臭氧总量偏大,在LaNina年(南方涛动指数为正),青藏高原臭氧总量偏小.同时讨论了与ENSO事件有关的大气环流物质输送.     

2007年高原山地气象研究暨西南区域 气象学术交流会在昆明召开

2007年9月,由中国气象局成都高原气象研究所、中国气象学会高原气象学委员会和云南省气象科学研究所联合主办,西南区域各省气象科学研究所协办的“2007年高原山地气象研究暨西南区域气象学术交流会”在云南召开。 来自中国科学院青藏高原研究所、中国科技大学、解放军理工大学、中国科学院地球环境研究所、中国气象科学研究院和西南区域各省市气象科学研究所、气象台等单位的科研、业务、管理人员共七十余人参加了这次会议。 会议共收到论文摘要95篇。3位专家就青藏高原的地表地气相互作用研究、高原与亚洲季风变化、TRMM探测资料在高原降…     

大尺度山地上空的臭氧低值及地面加热

首次利用Ｎｉｍｂｕｓ－７卫星上搭载的臭氧观测光谱仪（ＴＯＭＳ）资料,分析研究了大尺度山地（青藏高原、洛基山脉和安第斯山脉）上空臭氧总量的分布和季节变化规律,指出了大尺度山地对大气臭氧的减少作用。从全球大气臭氧总量分布和纬向偏差分布可以看出：在上述３个大尺度山地上空均存在着明显的臭氧低值扰动,该扰动区夏季强于冬季。在这３个区域中,青藏高原上空的臭氧低值扰动为最强。分析同时指出：上述大尺度山地上空臭氧季节变化的极小值在秋季,极大值在春季。但上述地区臭氧总量与同纬度其它地区臭氧总量的偏差在春季或初夏达到极小值。为分析这种大尺度山地对臭氧减少作用的原因,本文分析了青藏高原地面热源与臭氧总量的关系,指出：大尺度山地表面对大气的加热与该地区臭氧减少之间存在着良好的反相关;在地面对大气的感热加热、潜热加热和有效长波辐射加热中,以感热加热与臭氧减少的关系为最好。     

青藏高原臭氧的ENSO

通过对臭氧卫星观测资料及大气环流资料的分析，研究了青藏高原上空臭氧年际变化中的 ＥＮＳＯ信号，并与同纬度无山区及赤道地区进行比较。研究指出：在 Ｅ１ Ｎｉｎｏ年（ＳＯＩ指数为负）青藏高原臭氧总量增加，在 Ｌａ Ｎｉｎａ年（ＳＯＩ指数为正）青藏高原臭氧总量减小。本文同时讨论了与ＥＮＳＯ事件有关的大气环流物质输送。     

青藏高原大气科学试验研究进展

该文对半个世纪以来, 我国气象工作者在青藏高原研究, 特别是1979年和1998年两次大规模青藏高原大气科学试验科学成果进行了全面回顾, 给出近年来青藏高原研究许多有重要价值的研究成果, 可概要地归纳为以下几个方面:两次青藏高原大气科学试验在青藏高原边界层研究、对流特征研究方面取得新进展, 发现许多新的观测事实。证明青藏高原也可能是低频振荡源地。试验发现青藏高原摩擦层风的Ekman螺线及热力混合层特征, 发现青藏高原上对流边界层高度可达2200 m, 湍流边界层高度比平原地区明显偏高; 研究给出了青藏高原近地层与边界层动力、热力结构及其湍流、对流云特征可构成青藏高原地区边界层的综合物理图像。追踪分析研究发现, 连续成串从青藏高原中部或东部发生、发展的对流云团族呈显著东移的特征, 认为长江暴雨洪水的初始对流云系统可追溯到青藏高原; 研究发现, 在适当的云天条件下, 在青藏高原上可观测到极大的太阳总辐射、有效辐射和地表净辐射。青藏高原地面反照率的变化产生热源、热汇的区域影响效应, 这种源汇带来季节性和区域性的变化将进一步影响到大气中长波波形的季节尺度变化, 研究还强调指出青藏高原雪盖的年度变化的反馈作用表现对行星尺度环流特征的影响, 在热带洋面也产生对SST异常的相互作用与影响; 青藏高原与亚洲季风系统影响研究取得显著进展; 研究发现, 青藏高原“感热气泵” (SHAP) 的有效工作导致了青藏高原地区由冬到夏大气环流的突变及南亚高压的突然北跳, 并维持着亚洲季风期; 研究揭示出青藏高原周边“大三角”区域是影响我国长江中下游暴雨的水汽输送关键区, 揭示在青藏高原地区及其东部水汽输送的“转运站”特征。水汽流向东的“转运”效应对长江梅雨期洪涝形成甚为重要; 青藏高原大气物质输送及其臭氧异常特征研究取得进展, 研究发现夏季在青藏高原上大气臭氧总量有一明显的低值中心存在, 并且发现拉萨的臭氧递减趋势比我国东部同纬度地区大, 而拉萨位于青藏高原臭氧低值中心的区域。     

“青藏高原上空存在臭氧低谷”的发现当选为1999年中国十大科技进展

青藏高原上空存在“臭氧低谷”的发现当选为1999年中国十大科技进展之一,列第3位。中国科学院和中国工程院共524名院士参加了投票,评选结果于2000年1月6日揭晓。我院科学家周秀骥等在国家自然科学基金重大项目“中国地区大气臭氧变化及其对气候环境的影响”的研究中,通过TOM     

复杂山地气象观测试验研究综述

外场观测试验是研究山地气象最为直接有效的手段,在揭示山地对大气产生的各类现象及其有关的物理过程、开发和改进数值模式参数化方案、验证和评估卫星遥感反演产品、提高山区的气象预测预报准确率等方面发挥着重要作用.简要综述了国际上在青藏高原、阿尔卑斯山脉、落基山脉、内华达山脉、比利牛斯山脉等大尺度山地开展的气象观测试验研究,概括...     

青藏高原臭氧的准两年振荡

通过对臭氧卫星观测资料及大气环流资料的分析,研究了青藏高原上空臭氧的季节和年际变化.通过分析青藏高原地区臭氧准两年振荡(QBO),并与同纬度无山区及赤道地区臭氧QBO进行比较,指出:青藏高原臭氧QBO的平均周期为29个月,平均振幅为8DU.青藏高原臭氧QBO变化位相与热带平流层纬向风场QBO相反,即热带平流层纬向西风时,青藏高原上空臭氧总量偏小,东风时臭氧总量偏大.还讨论了与青藏高原臭氧QBO相关的大气环流物质输送理论.     

预告

1984年3月,在北京举行了“国际青藏高原气象和山地气象学术讨论会”。会上,共有8篇专题邀请报告(见《气象》1984年第2期29—32页),其中3篇为中国专家所作,     

中国地区山谷风研究进展

随着城市化的发展,越来越多的城市建立在山区附近或山谷之中。受地理环境和气象条件等因素影响,各地山谷风特征各不相同。山谷风对局地风场、气候特征有着重要作用,与逆温和污染物浓度变化也具有良好相关。本文从山谷风研究的主要手段—观测、理论和数值模拟出发,重点回顾了国内山谷风研究成果,并讨论了与其他中尺度环流(海陆风、湖陆风、城市热岛、植被风、冰川风环流)的相互作用,以及包括山谷风在内的山地环流对大气污染的影响。最后对国内研究进展进行总结,并提出了一些还需深入研究和探讨的问题。     

ADVANCES IN STATISTICAL METEOROLOGY IN CHINA IN RECENT YEARS

Great advances in statistical meteorology have been made in recent years in China.The mainpoints are as follows:Introducing entropy principle into meteorology,entropy meteorology isfounded;Introducing memory function,self-memorization equation of atmospheric motion isderived;The fuzzy reasoning is introduced into meteorology;Using the method of nonlineardynamics in researches of climatology,some forecasting schemes of phase space are proposed;Chebyshev polynomial is generalized at irregular grids and an iterative scheme for forecast of timeseries is proposed:The wavelet transform is used in researches in climatology;Logisticdiscrimination is used in meteorology and quadratic discrimination and stepwise discrimination areinvestigated;The theory on grey system and the multilevel recursion proposed by Chinesescientists are introduced into meteorological forecast.In addition,complex empirical orthogonalfunction,singular value decomposition,projection pursuit,principal oscillation patterns and so onare also introduced.All the above methods have played great roles in operational weatherforecasts.     

近30年大气化学和大气环境研究回顾———纪念中国气象科学研究院成立50周年

概述了中国气象科学研究院 (简称气科院) 近30年来有关大气化学和大气环境研究成果。该院完成了国家自然科学基金重大项目和科技部973项目等一系列重要研究项目, 做出了许多具有重大创新性的成果:在青藏高原发现“臭氧低谷”, 这一重大发现列为当年中国10大科技成果之一; 首次把环境、生态、气候几个重要领域进行综合研究, 发现人类活动对环境造成的变化改变了生态环境状态, 最终对区域气候造成影响; 对北京市大气污染机理和调控原理进行了深入研究, 在三维立体观测基础上, 提出了点-面结合与统计-动力综合分析, 地面观测-卫星遥感分析方法及模式新技术等, 获取了解决大气环境领域关键技术难点的创新成果; 建立了全球第一个大陆大气本底基准观象台即瓦里关本底台, 开创了我国全球大气本底业务观测等。几十年来气科院大气化学研究工作几乎涵盖了当前大气化学所有重要领域及其前沿学科, 其中包括温室气体、臭氧和反应性气体、气溶胶、酸雨、模式的发展及应用、空气质量预报技术和环境评价等。气科院大气化学研究工作是和中国气象局大气成分监测站网建设密不可分的, 广大科研人员参加了诸如大气本底站网、酸雨站网、臭氧站网、沙尘暴站网等业务站网的建设, 与此同时也构建了大气化学科研平台。     

大气探测高技术及应用研究进展

大气探测技术是支撑大气科学,特别是大气物理和大气环境学科发展的重要基础,其主要任务是发展新的探测和试验手段、原理和方法,为认识大气运动以及大气中各种物理、化学、生物过程的基本规律及其与周围环境的相互作用提供技术手段和方法。除了充分利用国内外已有的成熟技术和产品对大气科学发展提供支持外,大气探测还存在一系列科学与技术问题需要研究和开发,这也是大气探测科学与高技术的前沿。本文从强对流和降水探测技术、雷电探测技术、云特性探测技术、臭氧和气溶胶等大气成分探测技术、地基GPS观测反演大气和海洋参数、大气与环境综合探测平台六个方面综述近五年来中国科学院大气物理研究所在地面大气探测高技术研发、实验观测及相关研究领域所取得的一些主要进展,并对未来发展进行展望。     

青藏高原隆升对亚洲季风形成和全球气候与环境变化的影响

综合介绍了青藏高原隆升对亚洲季风形成,半半球大气定常行星波建立,区域和全球气候变迁及环境演化的影响,并对近年来的研究进展作了较为详细的评述;指出今后需要深入研究的若干问题。     

青藏高原热源与天气系统影响灾害性天气的研究进展

青藏高原热源与天气系统对我国灾害性天气的影响一直是高原气象学的重点和难点。本文从高原热源与天气系统影响灾害性天气关键区与强信号、高原涡与西南涡基本结构和演变特征及其东移机制、高原热源与天气系统关系及其对暴雨天气影响、基于高原影响的灾害性天气分析诊断预报技术等4个方面,综述了其近10年内的最新进展;并针对高原地-气过程影响、天气系统分布演变特征、高原影响灾害性天气机理和高原气象观测试验布局等研究指出了存在的主要问题;最后,围绕高原气象综合观测系统、高原天气变化理论和高原天气预报技术展望了青藏高原影响灾害性天气未来的主要发展趋势。      

青藏高原地区大气臭氧变化的研究

文中综述了对青藏高原夏季大气臭氧低值中心的出现和可能形成的机理的一些研究结果。发现了青藏高原在夏季存在大气臭氧总量低值中心的事实 ,研究了该低值中心的背景环流特征 ;证实了青藏高原地区确为对流层与平流层物质输送的通道之一 ,以及它对青藏高原臭氧低值中心形成所起的作用 ;并用数值模拟方法揭示了该低值中心的形成原因。另外用资料证实了青藏高原地区夏季不但存在大气臭氧低值中心 ,而且该低值中心是一个强大气臭氧递减中心的事实。最后介绍了用数值模拟方法来预测青藏高原地区大气臭氧未来变化的趋势。     

Characteristics,and similarities and differences of climate change in major high mountains in the world-comprehensive interpretation of IPCC AR6 WGI report and SROCC北大核心CSCD

IPCC SROCC和AR6对高山区气候变化的评估表明,近期全球山地增暖速率提高,1980年代以来亚洲高山区增暖速率明显高于全球平均和其他高山区同期水平。各山地增暖普遍具有海拔依赖性,但机制复杂且区域差异大,除落基山脉未来气温增幅随海拔降低外,其余山地均随海拔有不同程度的升高。全球山地年降水在过去几十年没有明显趋势;预计未来北半球许多山地年降水将增加5%~20%,但极端降水变化的区域和季节差异较大,其中青藏高原喜马拉雅山脉极端降水频次和强度都将增大。山地年最大雪水当量的减少在固-液态降水转化的海拔高度带更强,未来山地降雪和积雪变化不仅与排放情景有关,而且与海拔高度密切相关。2010—2019年全球山地冰川物质亏损较有观测记录以来的任何一个10年都多,亚洲高山区虽然冰川物质亏损速率较小,但每年亏损的冰量在全球四大高山区中仅次于安第斯山脉南段。预计山地冰川将持续退缩数十年或数百年,未来亚洲高山区冰川退缩对海平面上升的贡献将居全球四大高山区之首。山地多年冻土温度升高、厚度减薄,预计未来多年冻土将加速退化,即使在低温室气体排放情景下,21世纪末青藏高原多年冻土面积预计也将减少13.4%~27.7%。从评估的完整性和信度水平来看,山地观测和研究仍存在巨大差距。     

青藏高原上空气溶胶含量的分布特征及其与臭氧的关系

采用1991年10月—2005年11月的HALOE资料,分析了青藏高原(27°~40°N,75°~105°E)上空气溶胶数密度、体积密度、面积密度的分布和变化特征,探讨了它们与臭氧的关系,并且与同纬度带中国东部地区(107°~122°E,27°~40°N)、北太平洋(170°E~170°W,27°~40°N)上空进行了对比。结果表明:高原上空气溶胶的体积密度、面积密度受Pinatubo火山喷发的影响主要发生在1991—1995年,然而气溶胶数密度受火山影响则不如前二者明显;高原上空气溶胶在对流层顶附近存在一个极大值区,在夏季该极大值区位于对流层顶下方(约120 hPa),而其他季节则位于对流层顶上方(约100hPa);青藏高原、中国东部地区、北太平洋三地上空气溶胶数密度的差异主要出现在60 hPa以下的气层,夏季差异最突出,高原上120 hPa附近的气溶胶数密度约为平原上的1.8倍,约为海洋上的5.5倍;在高原上空对流层顶附近以及平流层低层,气溶胶数密度与臭氧体积混合比呈很好的负相关关系,而在20 hPa以上则有明显的正相关关系;对比三地上空气溶胶与臭氧的关系,得到在对流层顶附近及平流层低层气溶胶在高原和平原上空与臭氧的变化呈很好的负相关,其中以高原上空的负相关关系更好,但是在海洋上空气溶胶和臭氧的相关不明显。而在20 hPa以上气层中,三地上空的气溶胶与臭氧的变化都具有很好的正相关关系。     

预测川渝地区汛期降水量的一种物理统计模型

应用川渝地区20个测站汛期(6～8月)降水距平百分率资料,分析了四川盆地汛期降水分布型及其形成的前期信号,提出了四川盆地汛期降水主要存在"东西振荡"、"一致分布"和"南北振荡"三类分布型.针对这三类典型的降水分布型,得到了川渝地区主汛期降水及其预测强信号的关系:春季西太平洋暖池强度偏强或上年秋冬季青藏高原位势高度场偏高时,当年川渝地区主汛期降水表现为西多东少,反之,则表现为西少东多.即出现了"东西振荡型";1～3月西风带极锋锋区位置偏北或上年冬春季青藏高原地区100hPa位势高度场偏低时,当年川渝地区主汛期降水偏多,反之,则降水偏少.即出现了"一致分布型".上年夏季西风环流强度指数偏强时,当年川渝地区主汛期降水表现为南多北少,反之,则表现为南少北多.即出现了"南北振荡型".利用这些强信号作因子场,在引入"方差权重"思想的基础上,建立了预测川渝地区主汛期降水的一种物理统计模型.通过对1996～2001年共6年的实际业务预报,预测效果令人满意.