MM5对中全新世时期中国地区气候的模拟研究

MM5模式结果与地质记录的对比表明,这个模式系统可以较好地模拟中全新世时气候的变化,特别是模式模拟的降水变化与地质记录吻合得较好.区域模式的结果比全球模式结果有所改进.模式结果显示:与现代相比,中全新世时,中国地区的气温升高,夏季升温超过冬季.同时,中国的内蒙古东部地区、东北地区和华北地区降水显著增加;而中国的华东、华中、华南和西南地区降水减少.中国东部30°N以北地区夏季风增强;中国东部的冬季风减弱.从一系列敏感试验结果,可以发现:在中全新世时,中国地区的气温、风场和降水的变化主要受大尺度环流背景场变化的影响,其对降水变化的影响超过50%.其次受地表状况和植被变化的影响,植被的变化主要影响中国东部地区,使得在冬季和夏季中国地区均升温;而且,对华北部分地区降水变化的影响最大超过25%.地球轨道的变化使得中全新世时太阳辐射的季节变化较大,造成中全新世时中国地区在冬季降温,在夏季升温;同时,对东北和华北地区的降水有重要影响,其影响与植被变化的影响相当.中全新世时,大气中CO2的体积混合比为280×10-6,CO2的变化使得中伞新世时气温降低,但量级较小.影响中全新世时中国地区气候变化的因子,按影响程度由大到小的排序为:大尺度环流背景场、植被变化、地球轨道参数变化和CO2浓度变化.     

宾阳县一次短时暴雨天气过程分析

通过分析2007年5月24日整个大气环流的特征,水汽条件和动力条件,以及日本数值预报产品、本站资料剖面图在此天气过程的预报当中发挥了的作用,诊断分析此次暴雨过程,为预报提供参考信息.     

东亚低纬地区局地Hadley环流特征及其与大气臭氧的关系

利用1975—2008年NCEP/NCAR的逐月平均风场资料及1975—2001年ECMWF的逐月多层臭氧质量混合比资料,用大气环流三维分解方法研究了东亚低纬度地区之局地Hadley环流的结构及年代际演变特征,分析了该区域局地Hadley环流异常时对应大气臭氧的空间距平分布。研究结果表明:(1)东亚低纬度地区局地Hadley环流既与纬圈平均Hadley环流具有明显的季节变化,但又具有明显区别于纬圈平均Hadley环流的自身结构特征:除冬季存在明显向南、向北输送的两闭合环流圈外,局地Hadley环流在其余季节均以向南输送为主;(2)该局地Hadley环流具有不同于纬圈平均Hadley环流的年代际演变特征,在整个研究时段上以振荡变化为主,并没有表现出象纬圈平均值那样明显的增强趋势;(3)区域赤道上空平流层20～50 hPa大气臭氧的正负距平异常中包含有局地Hadley环流的异常信息:当局地Hadley环流异常强时,区域赤道上空20～50 hPa大气臭氧有一显著负距平异常中心,反之亦然。     

平流层大气过程研究的前沿与重要性

当前全球气候变化,重大灾害性天气气候事件的预警预测,以臭氧洞出现和臭氧层变化引起的全球环境变化监测预测,以及对临近空间的开发利用已经引起大气科学界对处于对流层大气以上的平流层大气过程的重要关注。扼要介绍了当前这方面的研究前沿和重要应用领域,最后提出我国加强平流层大气过程研究的建议。     

末次冰期冰盛期中国地区水循环因子变化的模拟研究

ISCCP卫星资料(1983—2006年)的结果显示:青藏高原地区是高云的高值中心;而以四川为中心直到同纬度的中国东南沿海地区是中云的高值区,同时,青藏高原地区是中云的低值中心。利用全球气候模式CCM3嵌套区域模式MM5模拟了现代和末次冰期冰盛期的气候。MM5模拟的结果与ISCCP的卫星资料对比表明:模拟结果再现了中国地区高云和中云分布的主要特征。这暗示云分布的气候特征可能主要由相对湿度决定。同时,通过MM5的结果与NCEP资料的对比也说明,模式可以较好地模拟水汽和温度的垂直分布。在此基础上,研究了末次冰期冰盛期水循环因子的变化。模拟结果显示:末次冰期冰盛期夏季对流层的温度降低,在对流层中上层存在温度降低的中心;而在冬季在南方的对流层中层存在降温中心,在北方的对流层中上层温度升高。大气中水汽含量与温度变化有很好的正相关,除了冬季北方对流层中上层水汽增加外,水汽含量一般降低,而且在近地层降低的最多,随高度增高水汽变化逐渐变小。但是,水汽的相对变化在对流层上层存在降低的高值中心。相对湿度存在变化,最大的变化超过15%,而且有增加,也有减少。在区域尺度相对湿度不是保守的。相对湿度变化与中云和低云的变化一致。在末次冰期冰盛期,中国地区高云量减少,除中国西南地区外,中云和低云量减少,低云量减少的最多。降水的变化与中云和低云的变化相对应,云量增加降水增加,云量减少降水也减少。从相对湿度和有效降水可以看到在西南地区末次冰期冰盛期变得潮湿,在夏季西北地区也变得潮湿。     

MM5 Simulations of the China Regional Climate During the LGM. Ⅱ： Influence of Change of Land Area,Vegetation, and Large-scale Circulation Background

Using a regional climate model MM5 nested to an atmospheric global climate model CCM3, a series of simulations and sensitivity experiments have been performed to investigate the relative LGM climate response to changes of land-sea distribution, vegetation, and large-scale circulation background over China. Model results show that compared with the present climate, the fluctuations of sea-land distribution in eastern Asia during the LGM result in the temperature decrease in winter and increase in summer. It has significant impact on the temperature and precipitation in the east coastal region of China. The impact on precipitation in the east coastal region of China is the most significant one, with 25%-50% decrease in the total precipitation change during the LGM. On the other hand, the changes in sea-land distribution have less influence on the climate of inland and western part of China. During the LGM, significant changes in vegetation result in temperature alternating with winter increase and summer decrease, but differences in the annual mean temperature are minor. During the LGM, the global climate, i.e., the large-scale circulation background has changed significantly. These changes have significant influences on temperature and precipitation over China. They result in considerable temperature decreases in this area, and direct the primary patterns and characteristics of temperature changes. Results display that, northeastern China has the greatest temperature decrease, and the temperature decrease in the Tibetan Plateau is larger than in the eastern part of China located at the same latitude. Moreover, the change of large-scale circulation background also controls the pattern of precipitation change. Results also show that, most of the changes in precipitation over western and northeastern parts of China are the consequences of changing large-scale circulation background, of which 50%-75% of precipitation changes over northern and eastern China are the results of changes in large-scale circulation backgrou     

中国区域气溶胶对东亚夏季风的可能影响(Ⅰ):硫酸盐气溶胶的影响

利用NCAR的新一代GCM CAM3.0模式离线耦合一个气溶胶同化系统,模拟研究了中国区域硫酸盐气溶胶的直接气候效应对东亚夏季风及其降水的影响.结果显示:中国区域硫酸盐气溶胶引起全球平均的直接辐射强迫为-0.25 w/m2,中国内陆约25°N以北普遍降温,而海表温度升高.由此导致海陆温差缩小,东亚夏季风强度减弱,中国地区季风降水明显减少,而尤以积云降水减少起主要作用.硫酸盐气溶胶对中国地区的对流活动起抑制作用.     

近20年中国地区云量变化趋势

利用国际卫星云气候学计划（ISCCP）最新的D2云气候资料集,给出总云量、高云量及中云量在我国地区的分布特征;分别对季节平均和年平均的时间序列进行线性趋势分析,并进行效果检验。结果表明：近20年来中国大部分地区总云量没有显著的变化趋势,但是,在华南地区和西北部分地区的总云量有增加的趋势,青藏高原中部的总云量有所减少;在不同季节,各地总云量、高云量和中云量的变化趋势是不同的。     

中国地区云光学厚度和云滴有效半径变化趋势

利用ISCCP最新的D2云气候资料集和MODIS云的资料,给出中国地区云的光学厚度和云滴有效半径的分布特征;分别对季节平均和年平均时间序列进行线性趋势分析,并进行了显著性检验。结果表明：夏季云的光学厚度和有效半径的变化趋势最显著。结合云量变化情况,可发现云滴有效半径的变化对云光学厚度的影响可能在夏季最大,也就是说,气溶胶的间接气候效应可能在夏季最强;云量、云光学厚度和云滴有效半径的变化也表明长江以南地区和青藏高原地区可能是气溶胶间接气候效应比较显著的地区。中国地区冰云光学厚度与有效直径的相关具有很强的区域特征,说明冰云的微物理机制比水云更复杂。     

CAM5模式中两气溶胶模块的评估

公共大气模式 (CAM) 被广泛用于气候变化研究中,其5.0版中包含两个气溶胶模块MAM3和MOZART。利用AeroCom (2000年) 多模式中值、IMPROVE (1988—2005年) 和EMEP (2002—2008年) 站点资料对两模块进行了评估。结果表明:MAM3和MOZART模块都能很好地模拟硫酸盐气溶胶的季节变化, 与观测资料相比,模拟结果均在夏季偏高, 相关系数均在0.89左右,2倍误差内。两模块能较好地模拟黑碳气溶胶的时空分布特征, 与观测资料相比,模拟结果偏低,相关系数均在0.62左右, 排放源偏小而清除率偏大是造成黑碳气溶胶偏低的主要原因。两模块对有机碳气溶胶的模拟结果差别较大,大部分站点在3倍误差内,MAM3的结果偏高92.1%,MOZART则偏低58.1%;两模块一次有机碳的结果接近,差异主要源自对二次有机碳的模拟。两模块模拟的海盐气溶胶偏大,这主要是清除率偏小造成的。两模块采用相同的起沙机制,但起沙系数有差异, MAM3的沙尘源强偏大近两倍,模拟总量较大;MOZART的沙尘源强则偏低40%左右,模拟沙尘总量较低。即模式中气溶胶的输送和扩散过程偏弱,说明清除机制还有待改进。