局地温度变化中各项因子的定量估算

基于安徽沿江地区高温、降水两类天气过程，利用逐时实测气温、NCAR/NCEP再分析资料提供的风、气温、垂直速度等资料，从天气学基本原理出发，由天气学原理和ω与w的换算关系式等估算局地气温的平流项、垂直项大小，并由实测气温经过计算获得非绝热项的估算值。结果表明，各项对于局地温度的升温作用为：平流项的变化相对比较复杂，就高温天气而言平流项的作用往往使得局地温度降低，但是两类天气平流项的作用非常弱；两类天气过程中的垂直项都导致局地温度升高，比例占1％～5％；可以说，安徽沿江地区局地温度的增温主要来自于非绝热项，增温比例常常超过95％，它对局地温度的升高具有举足轻重的作用。     

GPS水汽遥感中的大气加权平均温度的变化特征及局地算式研究

根据广东清远1996～2001的气象探空资料，计算了大气加权平均温度，在此资料基础上，利用最优子集回归建立了GPS水汽遥感中的大气加权平均温度局地算式，该算式的精度优于目前广泛使用的Bevis算式。     

珠峰绒布河谷温度垂直分布观测研究

青藏高原以其独特的动力和热力作用.影响着东亚地区乃至全球的天气、气候和环境变化过程.高原山区陡峭的地形和多样的地表状态带来了复杂的局地环流系统和边界层特征.为研究青藏高原大型山地局地环流系统,2007年5～6月中国科学院大气物理研究所和中国科学院青藏高原研究所共同在珠峰北坡绒布河谷组织实施了喜马拉雅山北坡地区地面大气与对流层大气交换研究(HEST2007)强化观测实验,对该地区的局地环流以及辐射和热力状况进行观测.本文采用该实验观测资料,对LAP-3000风温廓线仪获得的声学虚温资料进行反演,并对该地区温度垂直分布和日变化进行了初步分析.研究表明,声学虚温与真实温度之间存在明显的差异,通过反演计算可以有效地减小两者间的差异,绒布河谷清晨和下午大气垂直分布存在明显不同.     

对流温度含义阐释及部分示意图隐含悖论成因分析与预报应用

分析和预报局地对流时常用到对流温度,对流凝结高度常被用于估计局地对流云的云底高度。对流温度和对流凝结高度用于局地对流分析时存在一定的前提,且其蕴含的物理意义非常丰富。论文剖析了几本较为经典的气象专业书籍中对流温度概念图示,指出其中隐含的悖论,包括与大气稳定度基本常识相悖、违反大气能量学理论、以及与物理量本身含义明显抵触。进一步阐释构图不够严谨、对对流温度含义理解不完全到位是出现这种悖论的根本原因。并构造了物理意义清晰、气象基本理论更为合理的对流温度示意图。利用观测资料,分析了北京夏季对流云的发生频数和生成时间,尝试用对流温度预报局地对流云的生成,用对流凝结高度预报局地对流云云底高度。结果表明,对流温度在局地对流云的预报中具有一定的指示意义,对流凝结高度能在一定程度上反映出局地对流云的云底高度。如果将最高温度不低于对流温度1℃作为判定能否产生对流云的一个标准,临界成功指数达到45%。     

局地积云降水过程对云结构的影响

本文考虑了降水过程中水滴对空气的拖带作用和降温作用,并考虑到含水量变化时,由于水滴对空气拖带力的变化,而对垂直运动产生的反馈影响,导出了局地积云的运动方程、热力方程和含水量方程,并由此研究在降水过程中云中空气垂直运动、云内外温差和含水量结构的变化。计算结果指出,局地积云在降水过程的影响下,云中空气的垂直运动、云内外温差和含水量都要明显变小,并且很快地由下向上逐渐出现下沉运动,云也由下向上逐渐消散。计算结果与实际观测现象是基本相似的。本文共做了五个不同条件的个例数值计算,并由此分析比较了不同降水强度、不同稳定度、不同云中初始条件和不同云外环境所起的不同作用。     

秦皇岛市两次极端最低气温天气过程的对比分析

利用MICAPS资料和NCEP(1°×1°)再分析资料,对秦皇岛市2001年1月15日和2010年1月6日两次最低气温极值天气过程,从环流形势、物理量场的垂直结构、温度方程的平流项、垂直项与非绝热项等进行了综合对比分析。结果表明:两次过程环流形势基本相似,均自西北路径直接影响华北,冷平流由水平方向移动并在垂直方向下传;通过对局地温度变化中各项因子的定量估算,发现当空气干燥且从低到高空均为下沉气流时,下沉增温的影响不容忽视;2010年1月6日出现的最低气温极值主要是非绝热因子影响。2010年1月3—4日秦皇岛降暴雪,积雪深度在10 cm以上,2010年1月6日非绝热项为-0.907℃.h-1,2001年1月15日非绝热项为-0.301℃.h-1,下垫面性质的改变对局地气温的影响可为最低气温预报提供参考。     

基于MODIS卫星资料研究三峡工程对库区地表温度的影响

利用2001-2012年MODIS地表温度资料,分析了三峡库区蓄水后水体对冬、夏两季白天和夜间地表温度的影响。由于下垫面水陆和地势的影响,白天地表温度高值区主要位于四川盆地东部,夜间则主要出现在长江江面;温度日较差在长江和海拔较高地区较小,且夏季水体日较差小于冬季。分别用水体和I～X缓冲区地表温度减去XI缓冲区去除气候背景场影响,发现冬季白天地表温度趋势在水体及I～VI缓冲区由下降转为上升,夜间地表温度在相同距离内显著升高。利用蓄水后（2003-2012年）地表温度或日较差分别减去蓄水前（2001-2002年）剔除地形影响,发现：冬季,三峡工程水库蓄水对局地地表温度具有增温效果,且强度和范围夜间大于白天;夏季,对地表温度有降温作用,白天大于夜间;同时,冬、夏季的温度日较差减小;且水体对局地地表温度和日较差的影响随距水体距离的增加而减小,其影响范围基本维持在0～8 km范围内。     

以热量平衡为基础的体感温度模型及气候要素的效应分析

通过对丰季人体热量平衡方程的建立与计算，结合我国不同年龄段人群的新陈谢特点，分别建立了不同的体感温度模型，经与我国目前应用较为广泛的人体舒适度统计模型的计算结果相比较，证明以热量平衡为基础的人体感温度模型更具有普遍性。还分析了风，湿度，辐射对体感温度的影响效应。这些结果将为拓宽舒适度服务范围，建立以人体舒适度为核心的城市气象服务体系提供理论依据。     

一种局地非线性气候动力统计模型及其预报试验

根据反演建模理论，在引入一次样条函数的基础上，设计了一种局地非线性气候动力统计模型及其一整套反演方案。其实质是用逐段线性化的研究局地气候演化的非线性特征。作为初步试验，利用云南省18个测站1956年1月－1990年12月逐月温度距平和逐月雨量距平率的时间序列，反演得到一组近似描述云南省局地气候系统的非线性动力统计方程，应用反演获得的此非线性动力统计方程进行了云南省18个测站1991年1月－1994年12月逐月温度距平和逐月雨量距平率的预报试验。试验结果表明，温度距平和雨量距平率的拟合准确率分别约为78％和64％；温度距平和雨量距平率的外推预报准确率分别为75％和63％。表明此模型具有一定的拟合和预报能力，同时具有良好的稳定性。     

城市热岛对局地风场影响的模拟观测

假定城市热岛为低层温度的边界条件,用一个三维原始方程模式模拟低层风场,如果对热岛进行平均,就略去了计算地表能量收支的困难,从而大大简化了模式。由于温度较精确,观测方法简易,此模式便更加令人满意。当空气接近较温暖的城市中心时,局地气流的垂直混合增强,导致城市上风的低层     

石家庄市环境形态的热效应分析

利用大量的观测资料，详细分析了石家庄市环境形态的热效应。结果表明，城市绿地对局地气温有调节作用；不同的下垫面地温有明显差异，沥青、水泥地面及建筑物等对城市增温有贡献；城市发展，建筑物和硬化路面增加，绿地减少等是城市“热岛”形成的主要因素。     

南宁市夏季不同下垫面温度特征分析与预报研究

对2000年至2002年4～9月南宁市下垫面表面温度观测资料的分析表明，下垫面温度明显高于百叶箱气温，尤其是日最高温度差异更大。而不同下垫面之间的温度变化，也有较大不同。下垫面温度的变化与其它气象因子密切相关。在上述分析的基础上，应用统计学方法建立了几种下垫面表面温度的预报方程。     

陆面生态过程的一维数值模拟

建立了一个研究大气、植被、土壤相互作用的传播模式。模式是由多层大气模式、多层土壤模式和植被模式通过界面上能量、水汽传输平衡方程耦合而成。对植被和土壤的不同性质,进行了一系列的数值试验。结果表明,不同的植被覆盖以及降水等因子会对大气、植被、地表界面上能量、水汽传输以及热状态产生显著的影响。此模式还可以耦合进中尺度模式用以研究非均匀区域陆面过程和大气的相互作用。     

青岛气旋类暴雨预报方法

使用天气动力学和统计学相结合的方法，以地面影响系统为依据、700hPa西南急流为条件对1983－1999年6－8月青岛地区40次暴雨进行了分型，划分为气旋、台风和冷锋三类。以气旋类暴雨为例，根据预报经验，选取相应的预报因子，建立0、1权重回归方程，用以预报青岛地区6－8月未来24小时的暴雨。气旋类方程准确率为78.0%。用此方法对2000年6－8月进行试报，效果较满意。     

基于常规气象资料融雪模式的建立及应用

以能量平衡方程为基础,考虑太阳短波辐射、大气和地面的长波辐射、潜热、感热传输以及下垫面的热传导等能量之间的平衡,建立了利用常规气象观测资料预测雪面温度和积雪深度变化的融雪模型。利用2009年1—3月以及2009年12月—2010年1月在湖北恩施雷达站的积雪观测数据进行模拟和验证,结果表明：该模型对于雪面温度和积雪深度都有较好的模拟效果。当下垫面导热系数λg〈0.5时,下垫面对雪深的影响很小;当λg≥0.5时,积雪融化速度随λg的增大而加快,说明下垫面的热传导是影响积雪深度变化的主要因素之一。     

空气热储存和垂直平流对干旱均匀裸土地表能量平衡的影响

利用"内蒙古微气象观测蒸发试验"的数据,估算了我国西北干旱区典型均匀裸土下垫面条件下的空气热储存和垂直平流输送,并分析了空气热储存项和垂直平流输送项对干旱区地表能量不闭合的影响。研究发现:由于干旱区温度梯度大,热力抬升作用较强,即使在均匀下垫面条件下也存在可观的垂直平流输送。在地表能量平衡方程中引入空气热储存项和垂直平流输送项之后,二者对能量不闭合的平均补偿分别达到1.0 W/m2和7.1 W/m2,闭合度分别提高2%和14%,地表能量不平衡残差平均值由26.4 W/m2减小到18.2 W/m2,地表能量闭合度由82%提升到98%,干旱区地表能量平衡有明显改善。     

南京市区不同下垫面对人体舒适度的影响分析

为了分析城市绿化改变对人体舒适度的影响,于2006年4～5月期间对南京信息工程大学的林地、裸地和草地3种不同下垫面的主要气象要素进行对比观测,以气温、相对湿度和风速资料作为评价环境对人体舒适度的影响因素。用数学模糊评判方法,对不同下垫面的人体舒适度进行模糊综合评判,结果表明:4～5月草地的舒适度高于裸地和林地;裸地的舒适度高于林地;同草地和裸地相比,林地气温较低,舒适度最低。     

Analysis of results of numerical experiments with an atmospheric general circulation model with allowance for peculiarities of the underlying surface in megalopolises

A hypothesis is put forward that underlying surface peculiarities over large cities should be taken into account in the atmospheric circulation modeling, climate change studies, and in the numerical weather forecast. It is demonstrated based on the analysis of satellite images that the scales of changes in the underlying surface properties amount to hundreds of kilometers and that their influence can be studied with a large-scale atmospheric general circulation model. The influence of changes in the underlying surface characteristics in the cities on the surface temperature is analyzed. It is shown that the model atmosphere is sensitive to changes in surface properties in the cities. It is also shown that the surface air temperature approaches the observed climate over most land part of the urban territories, where peculiarities of the urban territories are taken into account. The model of the city should be changed in the areas, where such a result was not obtained. According to the experimental results, the model of the city in the mid- and high latitudes should differ from the model in the southern latitudes, but it should be taken into consideration for all urbanized areas of the world.     

青藏高原热状况对南亚高压活动的影响

本文分析了青藏高原下垫面与高原上空热状况变化的异同及其二者与南亚高压的关系。指出青藏高原下垫面热状况与高原上空热状况年际变化的一致性及月际变化的差异——青藏高原下垫面从2月就开始大幅度增温,而高原上空5月才开始突发性增温。高原下垫面降温幅度最大的月份出现在11月,高原上空则出现在10月。分析还指出,青藏高原下垫面热状况与南亚高压南北振荡,青藏高原上空热状况与南亚高压东西振荡有密切关系。并且前期青藏高原上空热状况较高原下垫面热状况对南亚高压的预报更具有指示意义。     

一次中尺度对流系统分析

应用卫星云图、雷达回波、地面加密观测和各种常规资料,分析了１９９６年７月１日在黄海北部￣山东半岛发生的一次中尺度强对流天气过程。高空冷温度槽和低空、地面增温产生的不稳定能量是强对流体系形成的系统;中尺度辐合线、中气旋、近地层加热不均匀性、海陆风的辐合抬升等促进了强对流天气发生;对流云团的并合加强,产生异乎异常的能量,是该系统加强和发怅的重要条件;云团呈准静止状态是产生暴雨和长时间降雹的主要原因「。