北京及周边地区城市尺度热岛特征及其演变

采用北京及市郊地区共16个标准国家气候站的1961～2000年40年温度资料对北京及周边地区的城市尺度热岛特征及其演变进行了研究.研究表明北京城区与郊区温度是同位相升降,且郊区温度一直低于城区.其温差维持并同位向振荡,温度逐年升高,城区与郊区温差逐年增大,表明北京热岛效应一直稳定存在,而且北京的热岛效应在随时间加剧.以海淀为代表的北京城区大部热岛效应显著,门头沟、石景山、丰台、房山和通县等地是局地升温的显著区域.因此,北京具有城市、卫星城市"热岛"多中心的复杂特征.分析热岛效应增强的趋势表明世纪末的10年与80年代的10年相比,北京城区与郊区的热岛效应增强趋势显著.特别是以海淀为代表的北京城区大部,热岛效应进一步明显增强;北京的东南部的局地升温效应加剧,通县也是一个明显的升温区域,并有一个从河北省伸向北京东南部的"暖脊". 尺度滤波分析表明,北京城市热岛效应10年变化的增强区域与城市位置十分吻合.北京城市热岛效应还具有中尺度特征.以海淀为代表的北京城区大部是热岛的主要中心,主中心内还有几个更小的高中心嵌套其中,分别位于三环路以内的西部和北部.北京城郊热岛效应发展趋势仍是严峻的,须进一步努力进行北京及周边地区环境的改善.     

气候平均倾向边界的RegCM2区域气候模式应用与评估

气象模式与农业气象模式的集成系统用于我国冬小麦区域土壤水分预报和灌溉管理预报。集成系统的气候模式采用NCAR的区域气候模式（RegCM2），为农业气象模式提供实时的降水、气温、比湿、风速等气象要素场预报。RegCM2模式的预报能力关系到农业气象模式预报的效果，文中针对该系统在2000年3－5月冬小麦主要生长期的预报结果，按照国内现行的短期气候预测的评估方法，对系统的动力模式部分进行检验和评估。评估结果表明，降水距平预报评分接近和略超过发布的国内业务预报评分，其中以淮河、新疆、内蒙古预报得分最高。月平均气温距平预报评分超过业务预报得分，3月的月降水和4月、5月的月均气温距平相关系数均超过业务预报，3月和4月的月降水异常级TS评分略高于业务预报评分。月尺度的初步评估结果显示RegCM2模式有一定的月预报能力，可以用作跨月的温度降水预报。     

青藏高原地-气过程动力、热力结构综合物理图象

根据第二次青藏高原大气科学试验（ＴＩＰＥＸ）３个边界层观测基地（改则、当雄。昌都）及相关的卫星、探空、地面等加密观测（ＩＯＰ）资料，综合分析了青藏高原地－气物理过程及其动力学模型，揭示了高原边界层动力学特征和高原湍流运动规律；发现高原边界层低层风向、风速具有多层次变化特征，高原边界层对流混合层较为深厚，高原边界层大气密度远小于平原特征相联系的高原湍流运动“强浮力”效应。高原深厚边界层Ｅｋｍａｎ螺线及高原边界层动力“抽吸泵”效应。研究了高原近地层局地水汽静态分布状况和水汽的侧边界平流输送特征。分析了高原近地层与边界层异常热力结构，其中包括高原强辐射现象、高原中部地面强热源特征等。综合上述青藏高原近地层与行星边界层动力、热力结构特征，提出了描述高原边界层湍流与对流混合机制的综合物理图象。揭示了显著影响中国长江流域洪涝的青藏高原对流云团的生成、发展和移动的特征，给出与高原“爆米花”云系频发相关的湍流运动和对流泡动力、热力结构概念模型。     

数值天气预报中初值问题分析

引言所谓初值,实际上就是方程的解在初始时刻的值.如果用初始时刻的观测值直接作为初值,且不说观测误差造成的种种不准确会给预报带来较大的影响,即使观测得再准确,由于预报问题一般不是单纯的初值问题,还和其它的定解条件有关,观测值不一定能同时满足方程和其定解条件.又因预报方程根据的物理规律不是很准确的,很多与预报有关的自然现象并不能都描写出来,方程组的解和大气的解是不会完全一样的.再加上由于计算困难以及其它原因,各种预报模式又是原来方程组的进一步简化,因此不同的预报方案,须有不同的初值.近年来,预报模式采用原始方程的很     

海面温度异常对低纬度Hadley环流影响的数值试验

应用北半球多层初始方程谱模式，在非绝热过程下，取不同的海面温度作数值试验，分别积分24—96小时，分析110°E季风通道上的垂直环流变化。结果表明，本模式能够模拟出一次低纬度Hadley环流的转换过程。偏高海温有抑制冷空气南下、维持Hadley反环流的作用；偏低海温有利于冷空气南下，有助于向Hadley正环流的转变。     

采用外场观测试验资料对登陆台风"黄蜂"的风场及湍流特征的观测研究

热带气旋登陆时的破坏力和灾害经常非常严重.其强灾害的产生与热带气旋登陆时能量短时内的突然释放及台风中强烈的中尺度扰动特征有很大关系.常规观测站网及常规观测设备,无论时间和空间的分辨能力,都不能很好的反映这种特征,因而给台风灾害的准确预报带来困难.该文采用CLATEX(China Landfall Typhoon Experiment)登陆台风现场科学试验的观测资料,分析2002年强热带风暴"黄蜂"的风场、中尺度扰动场及动量通量特征;研究其登陆期间湍流动量通量变化特征.结果表明,使用首次在登陆台风外场观测试验中的风廓线仪观测资料,能较好的分析强热带风暴"黄蜂"的风场结构.有助于对登陆台风的风场和湍流动量通量时空分布及机理有进一步认识.     

北京及周边地区雾形成的边界层特征

采用国家科学技术部“973”项目北京环境大气外场科学实验(BECAPEX)获得的大气边界层探测, 包括大气风廓线仪、系留气艇、铁塔边界层梯度观测及超声风速仪等探测、大气成分探测以及常规高空、地面和加密自动气象站(AWS)观测资料, 对2001年2月北京及周边罕见大雾过程进行综合分析.对大雾的形成、发展、持续等不同阶段边界层动力、热力特征及层结结构演变特征进行分析.结果表明: (ⅰ) 作为城市大雾的典型例子, 北京及周边此次持续大雾形成前期低空出现逆温, 城市及周边大气中烟尘污染物SO₂及NO₂在城市低空积聚. 起雾前, 随着SO₂及NO₂浓度的增加, 凝结度迅速增长; 大雾期间, 随着凝结度增长, SO₂及NO₂浓度反而下降. 表明城市大气污染物作为凝结核在低空堆积对触发凝雾起重要作用. (ⅱ) 采用铁塔上布设的梯度平均场观测仪器及超声脉动风速仪的脉动观测资料分析, 均得到起雾之前, 在边界层低层有强扰动信号出现. 即起雾前约10 h, 边界层低层平均及扰动动能均出现显著跃升.揭示起雾前低空风切变增大, 有利于湍流的激发.此强信号对指示起雾、监测和预测雾的发生、发展十分有意义. (ⅲ)雾一旦形成后, 雾的凝结反馈效应使逆温层在大气低空的中、上层产生抬升、维持与再建过程, 对城市雾的持续起重要作用.     

一个考虑边界条件, 具有准能量守恒性质的四阶差分格式

四阶差分格式的优点,很多人都作过论证或试验,结果表明,它不论对提高预报质量或节省工作量和单元(对二阶差分格式缩短步长达到类似精度来说)都较明显。但这些结果都是在不考虑水平侧边界条件或在周期条件下得到的,如何选取较切合实际的边界条件,使之用到预报方程时计算稳定并保持其重要性质,看来仍然是需要的。     

一种改进的地转参数计算方法的试验

一、修改地转参数计算的必要性 地转参数一般按照下式进行计算: f=2ωsinφ(1)其中ω为地球自转角速度,φ为纬度。 在一般的数值预报模式中,常常需要计     

A comprehensive physical pattern of land-air dynamic and thermal structure on the Qinghai-Xizang Plateau

According to the boundary layer observations of three stations (Garze, Damxung and Qamdu) and relevant earth satellite, radiosonde and surface observations during the intensive observational period (IOP) of the second Tibetan (Qinghai-Xizang) Plateau Experiment of atmospheric science (TIPEX), the land-air physical process and dynamic model on the Tibetan Plateau were comprehensively analyzed in this study. The dynamic characteristics of boundary layer and the rules of turbulent motion on the plateau were illustrated. The characteristics of distributions of wind speed and direction with mutiple-layer structure and deep convective mixed layer on the plateau, the strong buoyancy effect in turbulent motion on the plateau on which the air density is obviously smaller than on the plain, and the Ekman spiral and its dynamic pump effect of the plateau deep boundary layer have been found. The local static distribution of water vapor and the horizontal advection of water vapor in the plateau boundary layer were studied. The abnomal thermodynamic structure on the plateau surface and boundary layer, including the plateau strong radiation phenomenon and strong heating source characteristics of the middle plateau, was also analyzed. The authors synthesized the above dynamic and thermodynamic structures of both surface and boundary layers on the plateau and posed the comprehensive physical model of the turbulence and convective mixture mechanism on the plateau boundary layer. The characteristics of formation, development and movement for convective cloud cluster over the plateau influencing floods in the Yangtze River area of China were studied. The conceptual model of dynamic and thermodynamic structures of turbulent motion and convective plume related to the frequent occurrence of "pop-corn-like" cloud system is given as well.