温室气体和硫酸盐气溶胶的辐射强迫作用

对GOALS4 .0海 陆 气耦合模式的相关部分进行了改进 ,主要改进包括温室气体的扩充和硫酸盐气溶胶“显式”方案的引入 ,并引入 2 0世纪温室气体的实际浓度变化以及硫循环模式模拟的硫酸盐气溶胶的三维全球浓度分布 ,模拟了温室气体和硫酸盐气溶胶造成的辐射强迫的空间分布和时间变化。全球平均的温室气体和硫酸盐气溶胶的辐射强迫分别为 2 .17W /m2 和 - 0 .2 9W /m2 ;温室气体造成的辐射强迫在空间上呈现明显的纬向结构 ,最大值 (大于 2 .5W/m2 )和最小值 (小于 1W /m2 )分别位于副热带和两极地区 ,在北半球主要工业区硫酸盐气溶胶的辐射强迫绝对值接近温室气体的辐射强迫值 (大于 - 2 .0W /m2 )。     

应用耦合模式进行2003年度气候预测试验

利用中国科学院大气物理研究所IAP/LASG GOALS 4.0耦合模式,引进外强迫因子(温室气体、太阳活动及硫酸盐气溶胶)变化的影响后进行了2003年度集合预测试验研究.结果表明:GOALS耦合模式预测出了2003年夏季淮河流域的降水正异常,也较好地描述了中国区域大气环流场的变化.说明GOALS 4.0耦合模式在我国的短期气候预报业务中具有一定的预测能力.但该版模式分辨率还嫌太粗,无法细致地描述我国区域的降水分布.     

外强迫对北半球冬季大气环流年代际变化影响的数值模拟

利用IAP／LASG GOALS模式模拟研究了人类活动和太阳活动对北半球冬季大气环流年代际变化的影响。模拟结果表明,温室气体是影响大气环流变化的一个基本因子,即考虑了温室气体浓度变化的GOALS模式可以很好地反映近50年来大气环流年代际变化的基本特征,同时由于太阳活动和硫酸盐气溶胶的影响,使得大气环流年代际变化的模拟结果更接近观测事实。东亚大槽和北美大槽1960年代中后期明显偏强及1980年代后期显著减弱,以及从1960年代开始西伯利亚高压的减弱和北太平洋涛动(NPO)的增大趋势。最后初步分析了该模式对中国东部气候变化的影响,该模式亦能较好地反映中国东部气候的年代际变化特征：1960年代中后期明显的偏冷时期和1980年代中期开始的显著增暖期。     

IAP/LASG全球海-陆-气耦合系统模式的纬向平均大气气候态分析

分海洋和陆地两种情况来讨论IAP／LASG全球海－陆－气耦合系统模式（GOALS）四个版本的结果，并与观测资料进行对比分析，一些重要的大气变量包括表面空气温度，海平面气压和降水率用来评估GOALS模式模拟当代气候和气候变率的能力，总的来说，GOALS模式的四个版本都能够合理地再现观测到的平均气候态和季节变化的主要特征，同时评估也揭示了模式的一些缺陷，可以清楚地看到模拟的全球平均海平面气压的主要误差是在陆地上，陆地上表面空气温度模拟偏高主要是由于陆南过程的影响，值得注意的是降水率模拟偏低主要是在海洋上，而中高纬的陆地降水在北半球冬天却比观测偏高。通过模式不同版本之间的相互比较研究，可以发现模式中太阳辐射日变化物理过程的引入明显地改善了表面空气温度的模拟，尤其是在中低纬度的陆地上，太阳辐射日变化的引入对热带陆地的降水和中高纬度的冬季降水也有较大改进。而且，由于使用了逐日通量距平交换方案（DFA），GOALS模式新版本模拟的海洋上的温度变率在中低纬度有了改善。比较观测和模拟的年平均表面空气温度的标准度，可以发现GOALS模式四个版本都低估了海洋和陆地上的温度变率，中还对影响观测和模拟温度变率差异的可能原因进行了探讨。     

短期气候数值预报中的集合个数问题

利用中国科学院大气物理研究所IAP L2 AGCM1.1模式18年(1980～1997年,每年包含28个积分)的集合后报试验结果,讨论了数值预测中的最小集合个数问题.研究表明预测结果达到稳定所需的最小集合数随区域和年份而变化,对于我国汛期降水跨季度预测,最小集合数在全国范围为19～20个,对于东南区域为10个左右,东北、华北地区不应少于20个.当出现多平衡态时,最小集合数增大,这时应对各平衡态分别进行集合.研究结果同时还显示,对于有预报能力的地区,集合方法可以提高预测技巧及其可信度,而在负技巧区域,集台反使得预测效果更差,因而有必要进行系统性订正.     

第十一讲 长期数值天气预报

用作短期数值天气预报的方法将预报时效一天天延伸下去,大约两个星期之后的预报结果与观测实况相比就面目全非了,从而提出了所谓“可预报性问题”。但这个事实并不足以证明长期数值天气预报不可能作,而只能说明长期数值预报从具体做法到物理内容都与短期数值预报有本质的不同。近年来长期数值预报的研究工作也有了一些进展,但总的来看仍处于探索阶段。因此这里只能介绍一些问题供研究讨论;介绍一些模式供进一     

Comparison Between GAMIL, and CAM2 on Interannual Variability Simulation

Recently, a new atmospheric general circulation model （GAMIL： Grid-point Atmospheric Model of IAP LASG） has been developed at the Institute of Atmospheric Physics （IAP）, Chinese Academy of Sciences （CAS）, which is based on the Community Atmospheric Model Version 2 （CAM2） of the National Center for Atmospheric Research （NCAR）. Since the two models have the same physical processes but different dynamical cores, the interannual variability simulation performances of the two models are compared. The ensemble approach is used to reduce model internal variability. In general, the simulation performances of the two models are similar. Both models have good per- formance in simulating total space-time variability and the Southern Oscillation Index. GAMIL performs better in the Eastern Asian winter circulation simulation than CAM2, and the model internal variability of GAMIL has a better response to external forcing than that of CAM2. These indicate that the improvement of the dynamic core is very important. It is also verified that there is less predictability in the middle and high latitudes than in the low latitudes.     

温室效应引起的东亚区域气候变化

用中国科学院大气物理研究所的两层大气和二十层大洋环流模式耦合的海气模式进行了控制试验和瞬变响应试验两个长期积分,并用它们的差异来分析大气中二氧化碳含量加倍所引起的东亚区域的气候变化。二氧化碳加倍以后,东亚年平均温度升高,降水增加,土壤湿度也是增加的,但存在着显著的季节性和区域性的差异。因此,又把东亚分成８个区,来详细探讨二氧化碳增加所引起的区域气候变化。选取了３个具有代表性的气候量：温度、降水和土壤湿度。二氧化碳加倍以后,温度的增加和土壤湿度的增加主要出现在冬半年的高纬度,降水增加的最大值也出现在冬半年的高纬度。另外,还初步分析了二氧化碳浓度加倍所引起的温度和降水年际变率的变化     

中国科学院大气物理研究所短期气候预测系统的改进及其对1998年全国汛期旱涝形势的预测

通过引入改善了地表反照率参数化方案的中国科学院大气物理研究所（ＩＡＰ）大气环流模式,我们对ＩＡＰ短期气候距平预测系统（ＩＡＰＰＳＳＣＡ）中的大气模式部分进行了改进。利用改进前后的ＩＡＰＰＳＳＣＡ,我们对１９８０～１９９４共１５年中国夏季降水异常进行了集合预报检验,与实测结果比较表明,改进后的ＩＡＰＰＳＳＣＡ对江淮和华南地区的预报技巧与原先的系统相比只是有略微的提高,但对我国东北、华北、河套区域以及整个中国东部的预报技巧则比原系统有较大程度的提高,从而表明气候模式中陆面过程的正确表述可以提高模式气候预测的能力。利用改进的ＩＡＰＰＳＳＣＡ和ＩＡＰＥＮＳＯ预测系统提供的预测海温距平,我们对１９９８年中国夏季降水异常进行了预报（该预测３月份提供给有关单位）。今与实际情况比较表明,改进了的ＩＡＰＰＳＳＣＡ和ＩＡＰＥＮＳＯ预测系统耦合,对１９９８我国夏季旱涝形势的预测与实测基本相符,但强度较小,说明有一定预报能力,但也还有许多问题。     

中高纬度气压系统异常对东亚夏季风年代际变化的影响

中高纬度气压系统的异常对东亚夏季风年代际变化具有重要的影响。中蒙地区平均海平面气压和500hPa位势高度距平异常与东亚夏季风年代际变化的负相关系数分别达-0．67和-0．69,远远超过了99．9％信度。在中高纬度地区气压系统异常表现为距平低压的1960-1976年期间,东亚季风区盛行较强的偏南风,增强了东亚夏季风,造成华北地区多雨;而在中高纬度地区气压系统异常为距平高压时的1977-2000年,其东部的偏北风阻止了南来水汽的往北输送,减弱了东亚夏季风强度,使华北地区降水明显减少,江淮流域降水增多。100hPa位势高度的距平场呈偶极子型分布,表现为东高西低时东亚夏季风偏强,西高东低时东亚夏季风偏弱,这一现象在东亚夏季风年代际变化中的影响有待进一步深入研究。