Prediction of the Asian-Australian Monsoon Interannual Variations with the Grid-Point Atmospheric Model of IAP LASG （GAMIL）

Seasonal prediction of Asian-Australian monsoon （A-AM） precipitation is one of the most important and challenging tasks in climate prediction. In this paper, we evaluate the performance of Grid Atmospheric Model of IAP LASG （GAMIL） on retrospective prediction of the A-AM interannual variation （IAV）, and determine to what extent GAMIL can capture the two major observed modes of A-AM rainfall IAV for the period 1979-2003. The first mode is associated with the turnabout of warming （cooling） in the Nifio 3.4 region, whereas the second mode leads the warming/cooling by about one year, signaling precursory conditions for ENSO.
We show that the GAMIL one-month lead prediction of the seasonal precipitation anomalies is primarily able to capture major features of the two observed leading modes of the IAV, with the first mode better predicted than the second. It also depicts the relationship between the first mode and ENSO rather well. On the other hand, the GAMIL has deficiencies in capturing the relationship between the second mode and ENSO. We conclude： （1） successful reproduction of the E1 Nifio-excited monsoon-ocean interaction and E1 Nifio forcing may be critical for the seasonal prediction of the A-AM rainfall IAV with the GAMIL; （2） more efforts are needed to improve the simulation not only in the Nifio 3.4 region but also in the joining area of Asia and the Indian-Pacific Ocean; （3） the selection of a one-tier system may improve the ultimate prediction of the A-AM rainfall IAV. These results offer some references for improvement of the GAMIL and associated seasonal prediction skill.     

AMIP模式对大气经向质量输送的模拟评估

从描述南、北半球间大气经向质量传输的角度人手,考察IPCC第4次评估报告提供的8个AMIP大气环流模式对越赤道质量通量输送的模拟性能。结果表明:NCAR、MPI和UKMO模式模拟出的越赤道整层大气质量通量与观测大体相一致;MIROC3模拟的整层大气质量通量年循环与观测结果相去甚远,尤其在夏季模拟出较强的虚假向北大气质量输送;IAP模拟的整层大气质量通量年循环方向与观测结果在7个月份中相反;把垂直大气分为4层.各模式对700 hPa以下(I_1)和300-70 hPa(I_3)两层质量通量的模拟能力普遍较好;对700-300 hPa层(I_2)质量通量模拟结果偏差较大;除MIROC3外,其余模式基本能够模拟出70-10 hPa(I_4)大气质量通量的季节变化.显然,不仅南、北半球间大气存在质量交换,越过其他纬度同样存在着经向大气质量输送,无论冬季、夏季还是年平均,各模式对越过其他纬度(60°S-60°N)经向大气质量输送的模拟结果与观测差异明显。整体权衡,UKMO_HADGEMl在模拟越赤道大气质量通量方面表现突出,MPI_ECHAM5模式优势较明显;NCAR、GISS和GFDL 3个模式在某些压力层内具有较好的模拟水平;MIROC模式对整层、700-300 hPa层的模拟能力较低,而对700 hPa以下层和300-70 hPa层的模拟水平较高;IAP_FGOALS和CNRM模式在模拟越赤道大气质量通量方面存在一定的不足.     

风向变化特征在季风模拟评估中的应用

作者抓住季风风向具有季节性反转这一最本质的特征,引入了“有向转角”的新概念,它与传统盛行风夹角的概念不同,能够反映风向逐日变化的方向性和旋转角度的大小。用欧拉观点揭示了季风风矢量随时间演变的旋转特点, 体现了季风风向独具特色的季节演变过程。同时,发现不同地区风向的季节循环有6种基本类型:（I）先顺时针后逆时针旋转、（II）先逆时针后顺时针旋转、（III）完全顺时针旋转、（IV）完全逆时针旋转、（V）风向稳定型和（VI）风向变化不稳定型。且季风风向的季节性反转主要通过前四种旋转方式来实现。分析了这6种风向变化型的全球分布特征,研究了它们与大气环流系统演变的联系。并进一步将“有向转角” 概念用于IPCC第四次评估报告AMIP试验8个模式的模拟评估,结果表明,这一概念的引入能从逐日变化的角度凸显风向变化过程,不仅能够客观反映模式模拟季风风向逐日变化的动力过程以及风矢量旋转方式的全球分布,还能体现模式对大气环流系统季节演变的表征能力。研究还发现在这8个模式中,大多数模式基本能把风矢量旋转方式的全球分布形式模拟出来,但对于季风区风矢量旋转方式的模拟还有待于进一步提高。     

近50年来中国季节性冻土与短时冻土的时空变化特征

在对中国冻土气象观测资料整理和分析的基础上, 研究了中国冻土分布的时空演变规律。主要分析了中国冻土分布的季节变化、冻土深度的空间变化, 以及冻结日期、解冻日期、冻结时间长度的空间分布特征, 同时也分析了以上各要素的时间变化特征。结果表明: 中国冻土分布广泛, 在我国东部的长江以北地区、西北地区及青藏高原地区均有分布; 其中季节性冻土具有显著的年内变化特征, 冻结一般从秋季开始, 冬末春初冻结的面积和深度达到最大, 春季逐渐开始融化, 夏季冻结的面积和厚度达到最小; 冻土的冻结过程和融化过程表现出各自不同的特征, 整个中国地区冻土的融化过程所持续的时间比冻结持续的时间长, 也更为复杂, 这与地形及土壤特性有着密切的关系; 近几十年来, 在全球变暖背景下, 中国冻土主要表现为最大冻土深度减小, 冻结日期推迟, 融化日期提前, 冻结持续期缩短, 以及冻土下界上升的总体退化趋势, 冻土的主要转型时期发生在20世纪80年代中期。     

两种四维奇异值分解同化方法的比较及误差分析

4DSVD是最近提出的一种新的资料同化方法。目前还存在一些需要解决的问题,比如如何选取样本,如何得到支撑大气吸引子的基向量以及选取基向量的个数问题等等。作者利用奇异值分解(SVD)与经验正交函数分解(EOF)两种方法来获得支撑大气吸引子的基向量,推导了基于这两种方法的4DSVD分析场的理论公式,并用简单的数值试验比较了基于这两种方法的4DSVD分析场的空间相关系数和误差,初步分析了分析场与基向量个数的关系以及与样本选取的关系和分析误差的来源及各种误差对分析误差影响的相对大小。结果表明,用SVD方法作为获得支撑大气吸引子基向量的方法得到的分析场较EOF方法稳定,分析场与基向量个数有密切关系,观测误差、模式误差和观测代表性误差是分析误差的主要来源,且其引起的分析误差随着基向量个数增多而增大。     

人文主义地理学对城市空间文本的解读——以《北京文脉》插图为例

人文主义地理学是地理学的一种认识论,其特点是我向性、诉诸情感和感悟性。以往的人文主义地理学分析案例多关注地方感的主体性,而对认识与被认识的循环过程中的人文主义特点关注不够。本文以《北京文脉》一书的三幅插图为例,对比插图者自述和读者(本文作者）的读后感,分析北京城市空间认识过程中的人性提升。主要结论有二,一是在三幅插图的作者和读者的空间认识过程中,感悟性更重要;二是插图作者和读者均经历了“文本—基于文本的感悟—超越文本的提升”的认识循环,这个过程是人性提升的必然途径。因此,在每次修改城市规划时,人们一定要回答人性有何提升。     

4DSVD分析误差与样本选取方法和样本容量的关系初探

分析误差与样本选取方法和样本容量的关系是4DSVD同化方法一个亟需研究的重要问题。获得支撑大气模式空间和观测空间吸引子的基向量是4DSVD研究的关键部分,样本的好坏和样本容量的范围是决定4DSVD基向量和分析结果质量的一个重要前提条件。首先利用Lorenz28变量模式,用4DSVD方法做了一些简单三维同化试验,探讨了Lorenz28变量模式的分析误差与样本容量和样本选取方法的关系。数值试验结果表明,对一个具体的模式,有限的样本容量就能够获得较高精度的分析结果;在模式系统和观测系统不变情况下,用一定样本容量得到的支撑模式空间和观测空间的基向量具有很好的稳定性,即一旦获得一组较好的基向量,在观测系统和模式系统不变的情况下,对同化任何时刻的观测适用;分析结果对选取方法没有太大的依赖性,但具体的样本容量要视不同模式和样本选取方法而定。用WRF模式做的4DSVD四维观测系统模拟试验结果表明,若样本选取方法得当,所需要的样本容量要远远小于模式自由度。4DSVD要真正获得较高精度的分析结果,需要的条件是尽可能的在吸引子上取样并选取充足的样本容量;间隔取样可以一定程度上减少计算量。根据数值试验结果提出了4DSVD在实际同化时样本选取的一些初步的方法。     

阿尔金北缘断裂雁丹图、长草沟河流阶地与构造抬升

宽谷及宽谷阶地的形成与流域内的构造抬升活动密切相关。文中在考察阿尔金北缘断裂东段雁丹图与长草沟宽谷的基础上 ,结合古气候资料 ,探讨了晚更新世晚期以来两地河流阶地所反映的构造抬升。雁丹图自约 16 1kaBP以来发育了 3级堆积阶地 (T1,T2 与T3) ,并出露埋藏主要宽谷。 3级阶地面年龄分别约为 16 1ka ,12 8ka ,6 2ka ,反映了 3次构造抬升的存在 ,代表了 3次构造抬升发生的时间。雁丹图自约 16 1kaBP以来的构造抬升速率约为 4 8～ 4 5mm/a ;12 8～ 6 2kaBP间的抬升速率约 6 4mm/a ;6 2kaBP以来为 3 1mm/a。长草沟在 7kaBP以来有 4级阶地发育 (T3,T2 ,T′1与T1) ,均为堆积阶地 ,并出露埋藏宽谷。其中T3与T2 出露埋藏主要宽谷 ,T′1与T1出露埋藏次要宽谷。T3,T2与T′13级阶地的阶地面年龄分别约为 7ka ,3ka,2 5ka。 4级阶地反映 2次构造抬升 ,一次在约 7kaBP ,一次在 3kaBP左右。自 7 0kaBP以来长草沟的抬升速率约为 5 9mm/a ,在 7～ 3     

对2004年鄂东一次台风暴雨天气过程的分析

根据2004年8月13-15日鄂东8个自动气象站（武穴、黄梅、蕲春、浠水、英山、罗田、红安、麻城）的有关地面气象资料、高空天气图及T213产品等资料,采用天气学方法和物理量特征分析方法,对2004年第14号台风“云娜”带来的鄂东暴雨天气过程进行了综合分析。结果表明：（1）“云娜”台风是副热带高压西南侧的sE气流引导下西行影响鄂东的：（2）850hPa水汽通量散度负值较大区是鄂东“云娜”台风暴雨强降水区;（3）与西风带系统产生的暴雨相比,在这一台风暴雨期间与之后,涡度变化较为强烈。     

燃烧加热污染空气对超燃冲压发动机性能影响研究

针对燃烧加热地面试验设备存在的工质污染问题,采用数值模拟方法研究了燃烧加热污染空气对氢燃料超燃冲压发动机性能的影响。以飞行马赫数Ma=6.5,当量油气比ER=0.6为计算基准状态,分别对纯净空气和污染空气来流下氢燃料超燃冲压发动机的整机流场和性能进行了对比计算分析。燃烧化学反应模拟采用了改进的H₂/O₂七组分八方程模型,湍流模型为标准的 k-ε模型,并采用直连式燃烧室试验数据进行了数值方法的验证。研究结果表明:(1)相对于纯净空气来流,污染空气来流下的超燃冲压发动机推力和比冲均有所下降。(2)采用酒精燃烧加热器的前提下,来流参数匹配静温、静压、马赫数时,发动机性能与纯净空气来流下的结果最为接近,而匹配总温、总压、马赫数时相差最大。(3)来流参数匹配总焓、静压、马赫数的前提下,采用氢燃烧加热器时发动机性能与纯净空气来流下的结果最为接近,而采用甲烷燃烧加热器时相差最大。 