中国地区沙尘气溶胶输送过程的数值模拟

本文建立了一个包含沙尘起沙、输送、干沉积和湿沉积过程的气溶胶输送扩散模式．并和中尺度气候模式RIEMS相连接研究了1998年1月、4月、7月和1997年10月的沙尘起沙、输送、干沉积和湿沉积的过程。计算1998年1月、4月、7月和1997年10月气溶胶浓度及其分布．并和这四个月份的平均起沙分布以及北京、郑州和南京的实例沙尘分布作了比较．结果表明我国起沙多发生在春季．同时春季也是我国沙尘强度最大的季节。沙尘在我国西北的沙地和沙漠地区起沙后．向我国的东南方向输送．在输送过程中沙尘浓度逐渐降低。     

硫酸盐直接辐射强迫的在线与固定转化率模拟方法的对比研究

以2000年1、4、7、10月为例，利用区域气候模式，比较了模拟硫酸盐气溶胶分布和直接辐射强迫的在线模拟方法与固定SO2到硫酸盐转化率方法，并与全球模式的结果进行了对比检验。结果表明：在线模拟得到的主要结果与全球平均结果符合得很好，但固定转化率方法存在明显偏差；两种方法硫酸盐柱含量的差异在-4-12mg／m^2范围内，占在线模拟柱含量的42％以上，7月份差异最显著，1月份差异最小；大气顶辐射强迫差异在-1.8-0．4W／m^2之间，此差别占在线辐射强迫的26％以上；采用36．7％的固定转化率对冬季过大、夏季偏小，只有春秋季的江南部分地区适合。由于固定转化率方法不能反映温度、辐射、水汽、云水等气象要素的季节性变化对硫酸盐生成率的影响，因而对硫酸盐含量和分布的季节变化模拟存在偏差，这是导致上述差异的重要原因。     

细网格非静力二维高阶闭合模式对山体流场特征的模拟分析

本文采用二阶矩湍流闭合方案，分别就非静力和准静力两种条件建立ＰＢＬ数值模式，并模拟了二维山脊流场的结构，计算了二维山体对气流平均场和湍流场的影响。计算结果表明，无论是平均场还是湍流场，采用准静力假设都会造成模拟结果的较大偏差，且对平均场的影响比对湍流场的影响更为显著。两种模式计算结果的差别还随地形坡度和背景风增大而增大。     

THE RADIATIVE EFFECTS OF ANTHROPOGENIC AEROSOLS OVER CHINA AND THEIR SENSITIVITY TO SOURCE EMISSION

In this paper,the RIEMS 2.0 model,source emission in 2006 and 2010 are used to simulate the distributions and radiative effects of different anthropogenic aerosols over China.The comparison between the results forced by source emissions in 2006 and 2010 also reveals the sensitivity of the radiative effects to source emission.The results are shown as follows:(1) Compared with those in 2006,the annual average surface concentration of sulfate in 2010 decreased over central and eastern China with a range of-5 to 0 μg/m~3;the decrease of annual average aerosol optical depth of sulfate over East China varied from 0.04 to 0.08;the annual average surface concentrations of BC,OC and nitrate increased over central and eastern China with maximums of 10.90,11.52 and 12.50μg/m~3,respectively;the annual aerosol optical depths of BC,OC and nitrate increased over some areas of East China with extremes of 0.006,0.007 and 0.008,respectively.(2)For the regional average results in 2010,the radiative forcings of sulfate,BC,OC,nitrate and their total net radiative forcing at the top of the atmosphere over central and eastern China were-0.64,0.29,-0.41,-0.33 and-1.1 W/m~2,respectively.Compared with those in 2006,the radiative forcings of BC and OC in 2010 were both enhanced,while that of sulfate and the net radiative forcing were both weakened over East China mostly.(3)The reduction of the cooling effect of sulfate in 2010 produced a warmer surface air temperature over central and eastern China;the maximum value was 0.25 K.The cooling effect of nitrate was also slightly weakened.The warming effect of BC was enhanced over most of the areas in China,while the cooling effect of OC was enhanced over the similar area,particularly the area between Yangtze and Huanghe Rivers.The net radiative effect of the four anthropogenic aerosols generated the annual average reduction and the maximum reduction were-0.096 and-0.285 K,respectively,for the surface temperature in 2006,while in 2010 they were-0.063 and-0.256 K,respectively.In summary,the change in source emission lowered the cooling effect of anthropogenic aerosols,mainly because of the enhanced warming effect of BC and weakened cooling effect of scattering aerosols.     

基于高分辨率数值模拟的杭州市通风廊道气象效应研究

城市通风廊道能增加城市空气流通能力,缓解城市热岛,为了定量评估城市通风廊道的气象效应,本文采用区域边界层化学模式(RBLM-Chem),利用杭州市高分辨率地表类型、城市建筑等资料,开展了杭州市通风廊道影响的模拟研究,模式水平分辨率为250 m。本文针对冬季和夏季两个典型个例进行数值模拟和敏感性试验,夏季个例时间为2013年8月12日,盛行南风,风向顺着通风廊道;冬季个例时间为2014年1月28日,盛行东风,风向垂直于通风廊道。主要结论如下:城市绿色通风廊道有增加风速、降低气温、提高湿度的作用,与没有通风廊道的情况相比,夏季风顺着廊道方向时,廊道区域风速平均增加可达1.4 m/s,廊道区域内60 m高度风速平均增加可达1 m/s。而冬季风垂直于廊道时,廊道区域风速增加较小,仅有0.5 m/s左右。通风廊道夏季降温幅度平均可达2.7°C,冬季降温幅度较小,仅有0.6°C左右。通风廊道对气象场的影响随风向向下游延伸,夏季在通风廊道下游250 m处,风速增加、气温下降、相对湿度增加最大值分别为1.5 m/s、2.9°C、3.1%,即使在通风廊道下游1500 m处,最大降温仍有1.2°C。     

南京冬季城、郊近地面湍流特征的对比分析

利用2006年2月17日—3月2日南京及其郊区的近地层湍流资料,分析了城、郊下垫面的无量纲化风速、温度的湍流特征,验证了Monin-obukhov（M-O）相似理论在城、郊下垫面的适用性,并与其他城市和地区的观测结果进行了比较,结果表明：在市区和郊区无量纲脉动风速标准差随稳定度的变化虽然都符合“1/3”次方律,但城、郊有一定差异,尤其在水平方向更为明显。在非中性时垂直向的变化要比水平向更符合“1/3”次方律;σT/｜T＊｜与Z/L关系在城、郊有一定差异,在不稳定时在市区和郊区分别按“-1/3”次和“-2/3”次方规律变化,而在稳定时市区按“-2/3”次方变化,郊区无普适函数关系。在稳定和不稳定条件下,城、郊σT/｜T＊｜都随着｜Z/L｜的减小而增大。     

城市化发展与气象环境影响的观测与分析研究

通过分析2002年7月12日和2006年5月4日Landsat-5高分辨率资源卫星资料,表明南京市热岛分布特征与南京市的城市建设和区域经济发展的空间特征相当一致,土地利用类型、地表反照率、叶面积指数、植被覆盖度等地表参数分布与城市热岛分布相吻合.运用数值模拟手段对南京城市化对边界层特性产生的影响进行研究,结果表明,随着城市发展,地表反照率减小、植被减少、地表湿度降低,使蒸发耗热减小、感热通量增多,城市波恩比增加,地表和大气间的热交换增强.     

中国及邻近地区污染排放对对流层臭氧变化与辐射影响的研究

利用双向耦合的区域气候模式和大气化学模式系统, 研究了中国与邻近地区人为污染排放引起对流层臭氧变化和产生的辐射强迫.结果表明, 污染排放对对流层臭氧含量的影响有明显的季节变化, 对北方的影响不如南方显著, 西部的季节变化稳定且小于东部, 内陆污染地区各季节臭氧柱含量的变化量均较高.对整个模拟区域而言, 臭氧变化量的年平均值为30.928 DU, 春季最大为32.168 DU, 而空间分布变化在12～38 DU之间.臭氧变化量对北方地区辐射的影响较小, 而对低纬和华东地区影响较大, 臭氧变化量引起的晴空地气系统短波辐射强迫、长波辐射强迫的平均值分别是0.185 W·m-2和0.464 W·m-2, 标准化短波辐射强迫与净辐射强迫值为0.006 W·m-2·DU-1和0.021 W·m-2·DU-1.气候反馈过程对对流层臭氧含量的影响范围在-0.470～0.752 DU之间, 包含气候反馈过程的区域年平均臭氧变化量是30.942 DU.在气候反馈条件下, 臭氧变化量的短波和长波辐射强迫分别是0.249 W·m-2及 0.482 W·m-2, 标准化的短波与净辐射强迫值为0.008 W·m-2·DU-1和0.024 W·m-2·DU-1.臭氧变化量导致地表温度的变化范围在±0.80 K之间.     

苏州灰霾特征分析

利用苏州市2009年6月-2010年5月逐时的能见度、相对湿度、污染物(PM1o、PM2.5、黑碳)浓度和散射系数等资料进行灰霾的判识与统计分析,结果表明:苏州市灰霾日占全年天数的46.6％,雨日和“蓝天”分别占33.2％和21.9％.在苏州所有灰霾日中以轻微灰霾为主,占灰霾曰总数的70.6％,发生中度和重度灰霾的频率较小.灰霾出现频率的日变化规律表明白天出现灰霾的频率比夜间低,在5-8时灰霾出现的频率达到峰值,14-16时灰霾出现的频率最低.灰霾日的污染物浓度远大于非灰霾日,随着灰霾等级增大,黑碳浓度明显增大;除重度灰霾外,PM10和PM2.5浓度也明显增大;散射系数增大.     

太湖湖陆风背景下的苏州城市化对城市热岛特征的影响

利用南京大学区域边界层模式,选取苏州地区2006年8月12日晴天小风的天气作为背景天气条件进行算例的模拟。分析了该地区在湖陆风环流背景下的城市化进程对热岛特征的影响。结果表明:苏州地区的风场受大尺度系统、湖陆风环流和城市热岛环流系统的共同影响,且湖陆风环流的强度大于热岛环流。苏州地区的城市热岛影响高度可达400 m左右,且在背景风场的影响下,该地区的温度分布会体现出比较明显的下游效应特征,下游效应的距离可达10 km左右。这种下游效应在400 m高度以下比较明显,随高度的升高而逐渐减弱。20 a的城市化进程(1986—2006年)导致苏州城区地表感热通量增加了200 W/m²、潜热通量减少了200 W/m²、湍能增加了0.045 m²/s²、日平均热岛强度增加了0.4 ℃;热岛环流加强,并使白天混合层最大高度升高了400 m,但对夜间逆温层发展的影响较小。太湖湖陆风,使靠近太湖的苏州市郊的混合层、逆温层高度明显下降,但对距离较远的苏州市区的混合层、逆温层高度影响不大。且太湖的存在对于城市化进程导致的苏州地区热岛强度增加、地表湍流动能增加、感热通量增加、潜热通量减少的趋势有比较明显的缓解作用。