东亚冬季风寒温度的气候特征分析

基于ERA-Interim 1979—2019年的再分析资料,本文研究了东亚地区月平均、极端和强冷风寒温度空间分布。研究表明,在冬季3个月里,东亚地区风寒温度表现为自南向北递减,同时还具有较强的局地特征;最低极端风寒温度主要出现在内蒙古东北部、蒙古国东部和黑龙江地区;冬季3个月比较而言,平均风寒温度和极端风寒温度最低的月份为1月。强冷风寒温度发生频率最高的月份为2月。在成因方面,东亚大部分地区的风寒温度是由温度决定的,而中蒙交界区(蒙古和内蒙古东部地区)以及青藏高原北部地区,风速对风寒温度的影响最显著。此外,在所研究的几个区域中,京津冀城市群极端风寒温度与风速的负相关性最强。     

北京延庆冬季风寒温度分布特征及变化趋势

风寒温度表征不同气温和风速组合对人体的冻伤风险与舒适状况,直接影响雪上运动安全性和体验感。针对2022年冬奥会气象服务需求,利用延庆地区21个气象站的冬季观测数据,研究分析风寒温度的时空变化特征。结果表明:(1)风寒温度高值区处于延庆盆地区域,低值区处于缙云山等高海拔地区,均存在中度冻伤风险;(2)佛爷顶站冬季平均风寒温度为-15. 1℃,极端风寒温度达到-49. 4℃,冻伤暴露风险等级为中度到严重;(3)风寒温度的日变化为单峰单谷型分布,月变化中风寒温度最低值出现在1月中下旬,最高值出现在2月下旬;(4)在2010年1月5日与2016年1月23日2次典型寒潮天气过程中,引起风寒温度极低值的原因存在明显差异,前者为温度主导,而后者为风速主导;(5) 1978—2016年,延庆站冬季由于增温显著,导致风寒温度有明显上升趋势,而佛爷顶站温度增幅较小但由于风速有显著减小趋势,风寒温度也存在明显上升趋势。     

湍流的粘性和频散效应

本文应用Prandtl混合长理论导得了既包含湍流粘性又包含湍流频散的新的Reynolds平均运动方程组.分析指出:(1)湍流不仅存在粘性效应,而且存在频散效应;(2)正是湍流的频散效应可能导致能量逆转(即常说的负粘性现象,实质为一定条件下的负频散现象),并给出了能量逆转的必要条件和充分条件;(3)给出了湍流的KdV-Burgers方程模型.     

湍流的频散效应对行星边界层大气平衡运动的影响

本文应用包含湍流粘性和湍流频散效应的新的Reynolds平均运动方程求解了行星边界层中大气的平衡运动,着重分析了湍流频散效应对平衡运动的影响。分析指出:(1)考虑了湍流频散效应后,在γ>0时,Ekman层风速随高度的变化减缓,而Ekman层厚度增大,新的Ekman螺线更加附会于实际;(2)考虑了湍流频散效应后,近地面层中性层结下的风速随高度变化仍呈对数定律,只是Karman常数     

ISCCP辐射资料集及其应用

长期以来由于缺乏系统、连续、可靠的辐射观测数据,限制了对云所造成的辐射效应的深入研究。近年来,国际云气候学计划(ISCCP)利用其建立的云气候资料集和辐射传输模式,建立了一套与ISCCP-D云资料集完全配套的ISCCP-FD辐射资料集,为云辐射的研究提供了详实的数据支持。ISCCP-FD是目前为止时间段最长(1984—2007年)、数据最连续最完整的卫星反演辐射资料集,在国内的应用却很少。本文详细介绍了ISCCP-FD辐射资料集的建立过程、误差大小、资料集内容及资料在国际上的应用情况,并展望了资料在通量廓线、不同类型云的辐射效应研究等方面的应用前景。     

基于GIS的南阳旅游舒适度分析

采取温湿指数、风寒指数和GIS方法得到南阳温湿指数、风寒指数分布图,由图可看出南阳地区的旅游舒适度分布情况。总体来说,冬季3个月温湿指数均偏低,不适宜旅游,但是西部旅游适宜性相对较好,而方城、社旗、南召的旅游适宜性较差。春季全区温湿指数值都处于适宜状态, 3、4月除镇平外,全区自西向东旅游适宜性逐渐变差,5月份全区自东北向西南旅游适宜性逐渐变好。夏季3个月温湿指数显示全区都偏向热或闷热,而且自北向南旅游适宜性逐渐变好。秋季3个月温湿指数显示全区旅游适宜性都较好,而且自东北向西南旅游适宜性逐渐变好。南阳冬季风寒指数显示全区都不太适宜旅游,南召、淅川旅游舒适度好一些,其他县(市)旅游舒适度差。春季风寒指数显示全区都有利于旅游,不过方城、社旗旅游舒适度相对差一些。夏季风寒指数显示全区都有利于旅游,6月份西峡适宜避暑旅游,7月、8月方城、社旗适宜避暑旅游。秋季风寒指数显示全区都有利于旅游,不过方城、社旗旅游舒适度相对差一些。由综合舒适度指数可知,全区(除新野)适宜旅游的月份为3、4、5、6、9、10、11月,而新野6月份不适宜旅游。由温湿指数、风寒指数年际变化情况可以看出,温湿指数在波动中上升,风寒指数在波动中下降。温湿指数上升,说明夏季旅游舒适度变差,冬季旅游舒适度变好;风寒指数下降,说明冬季的旅游舒适度变好。     

1960-2009年辽宁冬季风寒温度时空变化特征

基于1960-2009年辽宁省52个气象站气象资料,采用风寒温度计算公式和适合辽宁地区的分级标准并分类,得出50 a历年各类别风寒温度日数。使用旋转经验正交分解法（REOF）,分别针对各类别风寒温度日数进行区域划分,并分析了其空间分布和变化趋势。结果表明：辽宁省可按4个风寒温度类别分别分区,凉爽至轻度风寒可分为4个区域,而轻度、中度及重度风寒可分为3个区域;辽宁省辽东半岛五个地市所在地理区域为易患风寒日数最少的地域,辽宁北部、东北部五个地市为易患风寒日数最多的地域;辽宁地区各风寒类别所在划分区域的日数变化相位基本一致;年平均易患风寒日数总体变化趋势是在1986年发生一次突变,在1960-1985年相对偏多,1986-2009年相对偏少。     

中国东部气溶胶在天气尺度上的辐射强迫和对地面气温的影响

本文应用WRF-Chem(Weather Research and Forecasting—Chemistry)模式研究中国东部地区气溶胶及其部分组分(硫酸盐、硝酸盐和黑碳气溶胶)在天气尺度下的辐射强迫和对地面气温的影响。5个无明显降水时间段(2006年8月23～25日、2008年11月10～12日、2008年12月16～18日、2009年1月15～17日和2009年4月27～29日)的模拟显示,气溶胶浓度呈现显著的白天低,夜间高的日变化特征,且北方区域(29.8°～42.6°N,110.2°～120.3°E)平均PM_2.5近地面浓度(40～80 μg m-3)高于南方区域(22.3°～29.9°N,109.7°～120.2°E,30～47 μg m-3)。气溶胶对地面2 m温度(地面气温)有明显的降温效果,在早上08:00(北京时,下同)和下午17:00左右最为显著,最高可降低约0.2～1 K,同时气溶胶的参与改善了模式对地面气温的模拟。本文还通过对2006年8月23～25日一次个例的模拟,定量分析了气溶胶及其部分组分(硫酸盐、硝酸盐和黑碳气溶胶)的总天气效应(直接效应+间接效应)、直接效应和间接效应分别对到达地面的短波辐射和地面气温的影响。北方区域平均气溶胶直接效应所造成的短波辐射强迫要高于南方区域,分别为-11.3 W m-2和-5.8 W m-2,导致地面气温分别降低了0.074 K和0.039 K。南方区域平均气溶胶间接效应所产的短波辐射强迫高于北方区域,分别为-14.4 W m-2和-12.4 W m-2,引起的地面气温的改变分别为-0.094 K和-0.035 K。对于气溶胶组分,硫酸盐气溶胶的直接效应和间接效应的作用相当,其总效应在北方和南方区域平均短波辐射强迫分别为-7.0 W m-2和-10.5 W m-2,对地面气温的影响为-0.062 K和-0.074 K,而硝酸盐气溶胶的作用略小。黑碳气溶胶使得北方和南方区域平均到达地表的太阳短波辐射分别减少了6.5 W m-2和5.8 W m-2,而地表气温则分别增加了0.053 K和0.017 K,相比于间接效应,黑碳气溶胶的直接效应的影响更加显著。     

辽东湾西岸热边界层及对大气扩散影响预测

本文应用现场观测结果讨论辽东湾西岸(绥中发电厂环境影响评价区),由于海陆效应影响大气扩散的形式之一、即由局地气团变性所产生的热边界层的发生发展规律。文中应用了漫烟污染模式(1)对研究区热边界层影响下的SO_2地面浓度进行了预测分析。     

风寒指数的修订及其在暴风雪灾害评估中的应用

表征风寒程度的Schlatter风寒指数难以解释发生在内蒙古地区春季草原的严重暴风雪灾害，引入湿度对体感温度的影响以及人畜身上落雪增加的体热损耗对Schlatter风寒指数进行了修正，通过实测资料计算修正的湿雪风寒指数并与实际灾情进行对比分析，结果发现：湿雪风寒指数能够反映暴风雪天气中人畜的真实感受并很好地解释灾害发生的原因。同时，基于湿雪风寒指数和着装厚度得到的暴风雪灾害指数能够对暴风雪灾害进行有效的评估。     

垦荒的若干小气候效应

本文应用呼伦贝尔草原开垦地和未垦地连续两年的野外观测资料,分析了垦荒后春夏之交(5—6月)土壤热、水状况,贴地层大气动力、热力状况及地表热量平衡特征等发生的变化。指出,垦荒的小气候效应是多方面的和明显的,特别各种热力效应尤为显著。因而,垦荒这一人类活动对气象状况的影响是值得重视的。     

广州市环境气象预报系统

介绍了本系统对各种资料(包括常规气象资料、空气污染物浓度资料)进行计算处理并取得各种指数值(包括空气污染指数、穿衣指数、风寒指数、城市火险、中暑指数、负离子浓度、霉变指数、舒适度指数、紫外线指数等)的过程。     

夜间城市边界层特征的数值模拟及其应用

用二维非线性的定常模式对城市效应(包括城市热岛之热力作用和城市地面粗糙度增大之动力作用)影响下夜间边界层结构的特征进行了数值模拟,并应用模拟结果计算了城市效应作用下高架源的扩散规律的改变。     

CFCs及其代用品的全球增温潜能

本文用一维辐射·对流模式系统地研究了现有含氯氟烃气体(CFCs)及其可能代用品的辐射强迫、比地面增温效应和全球增温潜能(GWP).结果发现:大多数提议的代用品的GWP值明显小于现有的CFCs.这主要归因于:(1)它们所产生的辐射强迫和比地面增温效应较小,一般只有CFCs的50％—60％;(2)其大气寿命比CFCs短得多.     

人为源气溶胶的间接气候效应研究综述

气溶胶可以多种途径改变云特征来影响气候。作为凝结核,气溶胶可以增加暖云的云滴数和寿命,间接影响辐射和降水,即为气溶胶的第一间接效应和第二间接效应。观测(包括地面和卫星)和数值模拟是研究间接效应最主要的两种手段,目前这两种方法大多同时采用。本文介绍了气溶胶间接效应的原理及研究方法,并回顾国内一些研究和成果。      

温室气体的种类和特征

《京都议定书》附件A给出了人类排放的温室气体主要有6种,即二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、氢氟碳化物(HFCs)、全氟化碳(PFCs)、和六氟化硫(SF6)。其中对气候变化影响最大的是CO2。它产生的增温效应占所有温室气体总增温效应的63％,在大气中存留期最长可达200年。这6种主要温室气体的增温效应     

欧亚大陆积雪两种物理效应对2010年春末夏初华南降水的影响

本文基于欧亚大陆积雪深度资料和中国台站降水资料的奇异值分析 (SVD) 结果, 使用大气环流模式 (CAM3.1) 分别进行三组集合试验来研究欧亚大陆积雪的反照率效应和水文效应对2010年5～6月华南降水的影响: 第一组试验综合考虑积雪的两种物理效应, 既有反照率效应又有水文效应; 第二组试验仅考虑积雪反照率效应, 忽略水文效应; 第三组试验只考虑积雪水文效应, 忽略反照率效应。试验结果表明, 积雪的两种物理效应都会对后期华南降水产生影响, 但是三组试验中积雪不同物理效应所导致的异常幅度和范围存在较大差异, 其中积雪水文效应比反照率效应引起的变化幅度大。当两种效应共同作用时产生的异常与统计分析结果最为接近, 变化幅度也最大, 但是并不等于单纯反照率效应和单纯水文效应作用之和。     

CO2辐射效应与生理效应对气候系统影响异同的模拟研究

基于CESM地球系统模式,模拟研究不同CO₂浓度变化情景下,在快响应阶段和平衡阶段,CO₂通过影响大气辐射传输过程的辐射效应和通过影响植被气孔的生理效应对气候系统的影响和作用机制异同。试验结果表明,在CO₂倍增的情况下,CO₂辐射效应和生理效应都会引起全球地表的增温。辐射效应在两个阶段的地表增温中均起主导作用,而在快响应阶段,生理效应在全球陆表增温中贡献率达到了(27.5±0.9)%。CO₂辐射效应和生理效应对全球水循环的影响有明显差异。在平衡阶段,CO₂辐射效应使全球地表蒸散增加(5.2±0.1)%,径流量增加(8.0±0.4)%;而CO₂生理效应使全球地表蒸散量下降(3.9±0.1)%,径流量增加(10.1±0.4)%。在快响应阶段,生理效应在蒸散量的变化中占据主导作用。在CO₂倍增试验基础上,又进行了大气CO₂浓度分别为400×10-6、600×10-6、800×10-6、1000×1...     

气流越过山谷的一个数值试验

本文应用一个二维定常模式对气流越过不同水平宽度和深度的山谷地形产生的动力学效应进行了考察,结果表明:山谷上空的扰动涡旋受基本气流(?)、山谷深度(?)及水平宽度(2L)的制约。例如,当(?)=6米·秒~(-1),(?)/L>1时,在山谷上有两个扰动涡旋,而当U=6米·秒~(-1),δ/L<1时,只有一个扰动涡旋。     

地形对连云港8591特大暴雨的作用

1985年9月1日夜间,江苏连云港港区发生了一场历史罕见的特大暴雨。本文应用一个二维定常模式对气流流经港区附近地形所产生的动力学效应进行了研究,得到当基本气流达到极大(14米/秒)时,地形边界层内扰动涡旋的上升支气流与降水分布有较好的对应关系。