强迫二维Rossby波传播特征的数值试验

Bjerknes提出了大气对外界强迫响应的概念。大量研究已证明这一遥响应机制的存在,且大气对强迫源的遥响应及其低频活动的共同特征都表现为类似大圆路径的波列,Hoskins的理论研究揭示了这现象的实质,他把叶笃正所提出的Rossby波的频散理论推广到球面上。黄荣辉曾利用波折射指数平方与EP通量系统地研究了北半球冬夏准定常行星波的传播规律。邹晓蕾、叶笃正、吴国雄提出了中高纬的相关链、定常地形波链,并指出北美与东亚相关型的差异与两区域地形准定常波在不同纬向流中传播的差异有关。观测分析亦表明,青藏高原是大气低频振荡的强迫源,且在此区域可产生向北、向南或向东、向西传播的波列。     

模式大气对于非绝热加热场的线性响应

本文利用一个包含了Newton冷却、Rayleigh摩擦以及▽~4型水平扩散等耗散作用的定常、斜压、线性初始方程三维谱模式,研究了热带和中纬度理想热源以及1979年1月北半球平均非绝热加热场对于冬季行星尺度的大气定常波的影响。数值试验结果表明,热力强迫作用的重要性可以与北半球大地形的动力强迫作用相比拟。利用1979年1月平均加热场作为强迫函数计算得到的强迫扰动,主要表现为纬向波数为2的行星波,并具有明显的斜压结构。热带地区纬向非均匀热源所激发的近似地沿大园路径传播的Rossby波列,对于热带区域与中、高纬大气之间的遥相关现象提供了一种可能的解释,同时,热带外区域的加热场对于整个半球范围内定常波的维持有着更显著的贡献。     

模式大气对于大尺度地形动力强迫作用的非线性响应

本文与文献[1]相对应,利用一个非线性初始方程谱模式,研究了中、高纬度理想化的大尺度地形以及北半球实际地形的动力强迫作用对于冬季行星尺度的大气定常波的影响。计算结果证实,根据线性模式的数值试验结果所做的定性分析在非线性情形下仍然是成立的,同时,非线性扰动流场也与线性流场有明显的差异,在纬向平场基本气流相对较弱的地区或垂直层次上差异尤为显著。数值试验表明,北半球实际地形强迫的大尺度扰动,在对流层低层以及对流层上部的中、高纬均主要表现出纬向波数为2的行星波,但是在对流层上部的低纬地区3波分量比较明显。中、高纬的大地形动力强迫作用,对于低纬太平洋高空的反气旋和气旋环流的形成有重要的贡献。      

经圈环流对定常波传播的影响

在一般斜压大气中，基本气流中包含经圈环流时，定常波传播不仅能穿过东风带，而且明显增强。在基流含有经圈环流的情况下，北半球中纬度地形强迫可引起低纬大气的显著响应，这表明经圈环流在中低纬定常响应的相互联系中起着重要作用；北半球中纬度热力强迫可产生类似北半球夏季季风环流的波列分布，这说明经圈环流在夏季季风环流的形成中起着一定的作用；在赤道东太平洋加热强迫情况下，在冬半球可引起ＰＮＡ型的定常波传播波列，而在夏半球却没有明显的ＰＮＡ特征。这表明经圈环流对冬、夏半球的定常波传播路径有着显著的影响。     

澳洲大陆热力强迫对南北半球环流异常的影响效应

本文采用OSU-AGCM动力框架加入牛顿加热项构成的简化大气环流模式,研究澳洲大陆热力强迫与南北半球环流异常的相关关系。本文对不同平衡温度模拟结果的差异(偏差场)进行了分析,探讨某局地热力强迫对全球其它区域环流异常的影响效应.数值试验结果表明,南北半球海陆热力结构有利于两半球行星尺度经向环流的加强及其低纬跨赤道气流的形成:南半球澳洲大陆热力强迫可以通过东、西风带侧向藕合效应,显著地影响北半球中纬西风带急流状况;二维Rossby波能量频散径向传播可能足澳洲热力强迫与北半球常定环流系统的异常变化相关现象的重要成因,且澳洲大陆强迫产生的径向波列路经与PNA、EU型相似.     

季节内尺度热带-中纬相互作用机制初探

本文使用一个简单的全球二层大气环流模式作了强迫响应数值试验。模式中引入了代表热带低频偶极型对流的异常强迫.结果表明这一强迫不仅能激发显著的局地大气响应,也能引起北半球中纬显著的低频异常波列,中纬波列的发展与热带强迫变化之间存在四分之一位相差关系.这些结果与观测研究的结果一致.进一步的分析表明,大气响应的位相滞后与强迫产生的能量从内模向外模的非线性转换过程有关.最后提出了季节内尺度热带-中纬相互作用的可能机制.     

模式大气对于大尺度地形动力强迫作用的线性响应

本文利用一个包含了Newton冷却Rayleigh摩擦以及▽~4水平扩散等耗散作用的定常、斜压、线性初始方程三维谱模式,研究了中、高纬度理想化的大尺度地形以及北半球实际地形的动力强迫作用对于行星尺度的大气定常波的影响。计算结果证实了简化的β平面正压理论的定性结论。地形动力强迫作用所导致的大气定常波具有相当正压的垂直结构,其对应的扰动流场在中、高纬地区旋转(无辐散)分量占据主导地位,而辐散(无旋)分量则主要集中在低纬区域。北半球实际地形所强迫的大尺度扰动,主要表现为纬向波数为2的行星波,其中青藏高原的贡献具有头等重要的意义,相对而言,落基山和恪陵兰高原的贡献则是第二位的。     

夏季西藏高原与落基山脉对北半球定常行星波形成的动力作用

本文应用一个包括Rayleigh摩擦、Newton冷却与水平涡旋热力扩散准地转34层球坐标模式来研究夏季西藏高原与落基山脉地形强迫对于夏季北半球定常行星波形成的作用. 计算结果表明:夏季北半球地形强迫所产生的定常行星波的振幅与位相分布与冬季的分布是很不一样的,夏季地形强迫所产生的定常行星波主要集中在亚热带的对流层,并且可以发现纬向波数k=1与k=2的振幅在高纬度存在着第二峰值.计算结果还表明了夏季西藏高原与落基山对于夏季定常行星波的形成起了重要作用.     

四川地形扰动对降水分布影响

引入一维加权平均的谱分析方法定量研究四川地形强迫对该区域降水分布的影响。结果表明:纬向地形和冬季降水谱峰锁相于同一波长（475.8 km）,呈共振关系,地形与其他季节降水呈漂移关系,这与经向和纬向上环流变动有关,即冬季纬向环流占主导,纬向地形触发的大气波动对冬季降水策动作用大;夏季降水是各种不同尺度系统相互作用的结果,地形是重要因素之一。经向和纬向地形特征尺度分别为296.8 km和475.8 km,反映了地形强迫的中尺度特征,且纬向地形谱峰比经向大1个数量级,纬向强迫更明显。夏季降水谱峰比冬季大2个数量级,降水系统纬向特征尺度比冬季小约150 km,说明夏季在纬向地形强迫下,降水系统尺度减小的同时其强度大大增加,这在一定程度上可以解释中尺度对流性降水在夏季偏多。四川夏季最大降水位于雅安地区,其地形扰动比四川整体扰动更明显,故产生的降水也更大。夏季降水和经向地形锁相于同一波长（37.1 km）,经向地形对雅安夏季强降水起关键作用。     

关于高原山地对大尺度过程的动力作用的研究

本文对高原山地所产生的大尺度动力过程问题作了综合评述,包括定常行星环流的纬向不对称性、地形强迫波的共振和多态平衡、非线性地形性不稳定、定常地形波能量的垂直传播、爬流和绕流以及背风坡的气旋生成等。     

温度对玉米生长和发育综合影响的评价模型

根据玉米分期播种发育期观测资料和干物质累积及籽粒干物质累积资料,求出玉米发育期的热量指标,在此基础上建立光合作用模型,温度、水分对光和作用影响模型和呼吸及物质转运模型;建立温度对玉米发育进程和物质积累的综合评价模型,并用该模型评价发育进程中温度对发育和物质积累的影响,以及对成熟度和产量的影响,从而为评价温度变化对作物的影响提供依据。     

Ensemble reconstruction of the atmospheric column from surface pressure using analogues

We present a statistical method to reconstruct continuous atmospheric fields on various pressure levels, given a constraint at the surface. The method is based on analogues of circulation and taking into consideration the time sequence of the analogues. The method is tested on the 2001–2011 period, with an emphasis on the year 2010. We base the atmospheric reconstruction on reanalysis data from 1948 to 2000, and use a constraint of sea-level pressure for 2001–2011. The pattern correlation scores appear to be significant most of the time, although score flaws are occasionally detected. Those flaws are mainly due to the time continuity constraint that is imposed on the reconstruction, which lowers the possibility of finding matching analogues. This method offers an ensemble of atmospheric reconstructions, and presents a computationally cheap alternative to data assimilation for a climate model, although with lower scores.     

旋转正压大气中的Rossby波射线

本文将缓变介质中波动的传播理论应用于Rossby波。在基流和不同走向地形假设下，计算了Rossby波射线路径及沿射线波数的变化。结果表明大尺度地形对Rossby波射线有显著影响。     

1961-2009年大同市太阳辐射变化特征及与气象要素的关系

在全球气候变暖背景下,地面接收太阳辐射总量发生改变,探讨自然和人为因素对其影响成为热点。利用线性趋势分析、M-K突变检验和小波分析等方法,分析了1961-2009年大同市地面接收太阳辐射的变化特征,验证地面接收太阳辐射的突变年份和周期变化及未来变化趋势,探讨太阳辐射与相关气象要素的关系。结果表明：近49 a大同市地面接收太阳辐射年平均值为5617.28 MJ/m²,整体呈现明显下降趋势,但2000年后又缓慢上升;大同市地面接收太阳总辐射在1975年发生突变;太阳总辐射的振荡周期为9a,现正处于太阳辐射偏高年份;日照时数逐年递减,地面接收太阳辐射减少,二者呈现显著正相关;降水量在波动中缓慢减少,而地面接收太阳辐射总量减少,二者呈现一定正相关;云量变化逐年减少,但与地面接收太阳辐射相关性不明显,气候的自然因素变化与地面接收太阳辐射的相关性较小。     

EFFECTS OF THREE KINDS OF PHYSICAL PROCESSES ON TYPHOON INTENSITY*

This paper designs three quasi-geostrophic barotropic models with a radial/horizontal grid length being 2 kin,one in the polar coordinates,one on a stationary typhoon circulation condition and another on a non-stationary typhoon circulation condition in the Cartesian coordinates,to investigate the effects of azimuthal and radial linear advections,and nonlinear advection on the inward propagation of mesoscale vorticity and the changes of typhoon intensity.Results show that the azimuthal linear advection may result in the formation of spiral vorticity bands;the radial linear advection in a certain parameter set is able to transfer vorticity inwards,leading to a slight enhancement of typhoon;the nonlinear advection of perturbation vorticity on a stationary typhoon circulation condition may transfer more vorticities inwards,thus resulting in a distinct enhancement of typhoon;and the nonlinear advection on a non-stationary typhoon circulation condition possesses duality,i.e.on the one hand,the advection increases the vorticity of inward propagation,thus favorable to the intensification of typhoon,and on the other hand,in the inward propagation process of vorticity the originally concentric and axisymmetric structure of typhoon basic flow is damaged,and a complex flow pattern forms,which in turn tends to weaken the circulation of typhoon.At last the paper discusses the possible applications of those results in typhoon intensity prediction.     

阴阳网格上质量守恒计算性能分析

质量守恒数值计算是球面准均匀阴阳网格构造全球大气环流模式的重要条件,也是提高阴阳网格应用质量的重要技术手段。本文针对通量形式平流方程,在球面坐标上采用多种理想数值试验对阴阳网格上的三种守恒计算方案和边界插值非守恒计算方案进行了比较检验。发现,质量守恒方案不仅对全球数值积分重要,还影响数值计算精度,满足局地守恒条件的全球强迫守恒方法可以获得较高的精度;网格内质量均匀分布的阴阳网格边界通量一致性守恒强迫计算方案,实现了在不增加计算误差条件下保证局地和全球守恒的目的,且具有很小的计算负担,可以作为阴阳网格上全球质量强迫守恒的有效计算方案;而网格质量的线性分布可以有效提高阴阳网格的数值积分计算精度,但在一定程度上会增加计算负担。     

Regional climate change patterns identified by cluster analysis

Climate change caused by anthropogenic greenhouse emissions leads to impacts on a global and a regional scale. A quantitative picture of the projected changes on a regional scale can help to decide on appropriate mitigation and adaptation measures. In the past, regional climate change results have often been presented on rectangular areas. But climate is not bound to a rectangular shape and each climate variable shows a distinct pattern of change. Therefore, the regions over which the simulated climate change results are aggregated should be based on the variable(s) of interest, on current mean climate as well as on the projected future changes. A cluster analysis algorithm is used here to define regions encompassing a similar mean climate and similar projected changes. The number and the size of the regions depend on the variable(s) of interest, the local climate pattern and on the uncertainty introduced by model disagreement. The new regions defined by the cluster analysis algorithm include information about regional climatic features which can be of a rather small scale. Comparing the regions used so far for large scale regional climate change studies and the new regions it can be shown that the spacial uncertainty of the projected changes of different climate variables is reduced significantly, i.e. both the mean climate and the expected changes are more consistent within one region and therefore more representative for local impacts.     

The vulnerability of beach tourism to climate change—an index approach

The attractiveness of a region for touristic activities depends strongly on the local weather and climate. This paper analyses the vulnerability of the beach tourism sector towards climate change by means of an index approach on a country level. A vulnerability framework for the tourism sector is developed and on its basis, indicators are defined for exposure, sensitivity and adaptive capacity. A transparent index approach, including a robustness analysis with multiple transformation methods and weighting sets, yields an assessment of the overall relative vulnerability of the beach tourism sector in 51 countries. Aggregate results on an annual level are presented as a starting point for a more detailed comparison of countries based on the individual indicators. The important limitations regarding the availability of accurate indicators as well as the concept of vulnerability itself are discussed. Despite these limitations, the present study contributes to integrating the numerous direct as well as indirect effects climate change may have on beach tourism.     

Testing for a Temperature Effect on an Early Catch Record

In conjunction with early climate records, catch records from pre-industrialfisheries are a potentially valuable sourceof information about the effect of climate on fisheries. This paper describesa test for a temperature effect on an18th century catch record of Icelandic cod. The results of the test, which isbased on a model that incorporatesboth internal population dynamics and a potential temperature effect, supportthe existence of a temperature effect.