全球海洋模式对不同强迫场的响应

使用中国科学院大气物理研究所研制的全球海洋环流模式(LASG/IAP Climate system Ocean Model,LICOM),通过设计三个试验,即以德国马克斯—普朗克气象研究所整理的海洋模式比较计划(OMIP)资料和美国国家海洋资料中心(NODC)发布的《世界海洋图集2009》(WOA09)资料为强迫场的试验W,用美国环境预报中心(NCEP)和国家大气研究中心(NCAR)联合推出的NCEP/NCAR再分析资料(简称NCEP资料)中的风应力资料代替试验W中的风应力资料的试验M,以及用NCEP资料中的热力强迫代替试验M中的热力强迫资料的试验N,来研究不同的热力和动力强迫场对模式的影响。三个试验的模拟结果均模拟出了水团和流场的分布型和极值区。从三个试验的结果对比可以看出,NCEP资料较弱的风应力使得试验M环流场明显偏弱,减弱了大洋内部的温盐输送,加大了深海温盐模拟结果与观测资料的偏差,但对原模式过强的南极中层水的输送有所改善。NCEP的短波辐射通量和非短波热通量弱于OMIP,且在两极区域NCEP资料的海表温度比WOA09资料最多低 4℃以上。试验N的模拟结果改善了南大洋60°S以南海区试验W 模拟的海表温度偏高问题,减小了北冰洋部分海域以及副热带大洋东部海表温度的偏差。此外,试验N高纬度较低的海表温度增强了北大西洋深水以及南极底层水的输送,因而改善了深海的温盐模拟结果。三个试验在一些关键海区得到的经向热输送在观测估计及前人模拟结果的范围中,总体上试验M的输送最弱。综合三个试验的模拟结果,可以认为OMIP风应力资料和NCEP海表温度资料更适合作为LICOM模式的强迫场。     

解析北京郊区一次典型臭氧污染的物理化学过程

臭氧污染是我国当前面临的重要大气环境问题,其不仅取决于大气化学反应过程,而且会受大气物理过程和各气象要素的影响,因此需要从化学和物理两个方向来研究近地面臭氧污染问题。本研究结合外场观测和欧拉光化学模式,解析了2022年秋季北京怀柔城区的一次光化学污染周期内的物理和化学过程。给出了温度、湿度和风速等气象因子,以及臭氧及其前体物挥发性有机物(VOCs)和氮氧化物(NO_x,x=1、2)在此期间的日变化特征。通过源解析得到VOCs主要来源为交通排放(46%)、植物源(25%)、溶剂挥发(23%)和燃烧源(9%)。通过欧拉光化学模式确定了区域传输和本地VOCs对臭氧的贡献,结果显示强北风天气条件下,怀柔区臭氧以外来水平输送为主(贡献超过70%);当以弱的南风或东南风为主时,天气处于稳定状态,臭氧主要来自VOCs和NO_x的二次转化。根据VOCs的臭氧潜势,在所有VOCs中对臭氧贡献最大的物质为烯烃,其贡献为67%,其次为芳香烃(16%)。通过敏感度分析,发现臭氧生成对物理因子中的光强、温度和边界层高度最敏感;在臭氧前体物中,活性较强的烯烃类物质的敏感度最...     

临安秋季近地层非甲烷碳氢化合物特征

应用浙江临安1999年秋季非甲烷碳氢化合物(NMHC)观测数据,分析了NMHC特征,并估计其对该地O3的影响.该地NMHC芳香烃含量最高为47.9%,其次为:烷烃29.1%,烯烃12.7%,炔烃8.2%,生物排放的烃2.1%.从各NMHC成份相关分析发现,NMHC主要排放源是该地生物物质(柴草、秸秆、农业废弃物)焚烧,存在未知芳香烃人为源的可能.丙烯等量浓度分析表明,芳香烃、CO、生物源烃和烯烃对该地O3均有重要贡献.观测和模式分析显示本次观测的O3处于NMHC控制区.     

一个海洋-大气-动态植被耦合模式评估——海洋环流模拟

利用中国科学院大气物理研究所（IAP）大气科学与地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)的全球耦合模式(GOALS〖CD*2〗AVIM),进行了100年积分。利用后40年的结果对模式耦合植被动态过程（AVIM）前后输出的海洋物理场对比分析。结果表明：耦合AVIM后的模式可以合理地模拟全球海洋温盐环流的气候态、季节变化,可以改进模式的模拟效果,在一定程度上克服了耦合AVIM前模式的缺点,使模拟结果更接近实测。由于植被〖CD*2〗大气的双向作用,在季节变化的模拟中,9月的改进效果大于3月的,北半球大于南半球;对于年平均气候态,耦合AVIM后的模式结果在热带海区海表面温度（SST）的模拟效果得到了明显改善,尤其是赤道太平洋海区的海温偏低现象得到了改善;在年际变化的模拟中,改善了耦合AVIM前模式模拟的年际变化分布,加大了赤道太平洋的标准差的模拟,使得耦合AVIM后模拟的年际变化大于耦合前;增强了耦合模式对赤道太平洋ENSO的模拟能力,较耦合AVIM前的模式模拟出了更多的ENSO基本特征,也改善了耦合AVIM前ENSO变化周期偏弱、偏短的现象;同样改善了对气候系统中存在的相互作用的模拟,对于热带印度洋SST变化与赤道太平洋SST的相互关联的模拟中,更加真实地模拟出了气候系统中存在的相互关联关系,体现出了AVIM动态植被过程对气候耦合模式的改善。     

全球海洋CFC-11吸收对传输速度的敏感性

本文在中国科学院大气物理研究所发展的全球海洋模式(LICOM)中使用五个不同的海气交换的气体 传输速度公式对CFC-11(一氟三氯甲烷)在海洋中的分布和吸收做了模拟。讨论了不同气体传输速度的差异, 发现差异最大的两个公式得到的全球年平均传输速度相差81%。对CFC-11的海表浓度分布、海气通量、水柱总量、海水累积吸收量以及在大洋断面的垂直浓度分布进行了分析。分析结果显示, 使用Liss and Merlivat (1986) 的传输速度公式的试验在海气通量和海洋吸收总量的模拟上均小于其他试验, Nightingale et al. (2000)、Ho et al. (2006) 和Sweeney et al. (2007) 等的公式虽然全球年平均值相近, 但在高风速地区Nightingale et al. (2000) 公式的传输速度要小于后两者, 导致了使用该公式的试验模拟结果在主吸收区和存储区的强度比后二者偏小。Wanninkhof (1992) 的公式在形式上与Ho et al. (2006) 以及Sweeney et al. (2007) 的公式一致, 但在系数上存在差别, 这使得模拟的水柱总量在南大洋的分布明显好于其他试验, 尽管其最大值仍比观测资料略小。在海洋累积吸收量的计算上, 使用Wanninkhof (1992) 传输速度公式得到的模拟结果比观测资料小8%左右。计算了Liss and Merlivat (1986) 和Wanninkhof (1992) 的传输速度公式模拟的单年吸收量相对差, 其总体上一直保持持续下降的趋势, 到2007年仅为2%。从该相对差变化趋势看, 在最初的前10年, 海气CFC-11交换通量对海气交换传输速度的敏感性更强, 而在更长时间的模拟上, 海洋对CFC-11的吸收则更依赖于物理模式的通风速率。通过对CFC-11垂直断面分布的分析可知, 不同的传输速度在主要吸收区的不同导致了一定的垂直分布差异。基于本文的结果可以认为Wanninkhof (1992) 的海气气体传输速度公式更适合本模式对CFC-11的模拟。     

二氧化碳在海洋深层水中隔离的数值模拟

随着对大气中二氧化碳浓度的持续增加所产生的潜在全球气候变化问题的认识逐步加深,人们在进一步理解全球碳循环问题的同时,正在寻求遏止大气CO2浓度快速增加的方法。文章在讨论一些可能的途径后,着重探讨了作为其中一种选择的CO2海洋封存的有效性问题。使用北太平洋海洋环流模式,研究了人为隔离CO2在海洋中的行为。在北太平洋中选择了1个位置,在不同的深度人为投放CO2。模拟结果表明,隔离有效性随隔离的深度增加而增加。总的来说,当注入深度超过1500m,其海洋中隔离CO2在50a后仍可达注入量的95%以上。当隔离深度超过2000m后,深度增加对隔离效果的影响变小,50a后的差异均小于1%。     

北京市城近郊区光化学烟雾模拟研究

利用EKMA (Empirical Kinetic Modeling Approach)-经验动力学模拟方法及其内置的CB-IV化学反应机理对2000年夏季北京市近郊区光化学污染进行研究,得到了前体物VOC、NOx与O3之间的非线性关系,即EKMA曲线.模拟过程中对前体物VOC、NOx和CO的逐时排放进行两种假定,排放1:假定逐时排放量为全天排放的24 h平均值;排放2:假定来自流动源的排放量与机动车流量线性相关,其他源的排放仍遵循排放1的假定.同时,对混合层以上的污染物浓度进行了6种情况的敏感性检验.结果表明,混合层以上的污染物浓度变化对O3模拟值影响不大,当混合层以上污染物浓度设置为它们在300 m处初始浓度的10%以下时,O3最大小时浓度模拟值与实测值的偏差都较小,O3模拟值与实测值吻合较好的点均落在EKMA脊线的左侧或者脊线上,说明O3模拟值与前体物VOC逐时排放的变化密切相关.敏感性实验表明VOC排放量减半引起O3模拟值降低16%左右,而NOx排放量减半只引起O3模拟值下降8%,说明影响北京地区光化学烟雾产生的主要前体物是VOC.     

我国银鱼移植增殖现状及发展对策

银鱼是银鱼科鱼类的通称。世界上现已发现银鱼有 6属、约 2 0种[1] ,其主要分布在中国、日本、朝鲜、越南、前苏联东部等东亚国家和地区的近海和内陆水域。我国是世界上银鱼种类最多的国家 ,现已发现有 6属、1 5种[2 ] ,其主要分布在渤海、黄海、东海的近海沿岸和长江、淮河及其附属的江河、湖泊、水库中。我国历史上天然银鱼资源较为丰富 ,长江中下游的太湖、鄱阳湖、洞庭湖、洪泽湖、巢湖等为我国银鱼的主产区。但 2 0世纪 70年代后 ,由于兴修水利、拦河建坝 ,隔断了银鱼的洄游通道 ;开荒和围湖造田 ,植被破坏 ,江河、湖床泥沙淤积 ,使银…     

压实膨润土在盐溶液中的膨胀变形特性

采用蒸馏水以及浓度不同的NaCl溶液作为浸泡溶液,对商用膨润土进行了膨胀变形试验。结果表明在相同的荷载作用下,膨胀变形随浸泡溶液浓度的增加而减小。这是因为浸泡溶液的浓度越大,溶液的渗透吸力也越大,渗透吸力的增加将引起施加在黏土颗粒上有效应力的增加,使得在外部施加荷载相同时膨润土的膨胀变形随溶液浓度的增加而减小。当压实膨润土在盐溶液中膨胀时,其有效应力pe可分为两部分,即施加荷载部分p和渗透吸力部分p。对于浸泡于蒸馏水和NaCl溶液中的膨润土试样,其膨胀后的蒙脱石孔隙比em与有效应力pe之间的关系可采用同一关系曲线表示,此时施加于黏土颗粒上的有效应力的渗透吸力部分p=(p/)0.66。     

风场对全球海洋CFC-11 吸收的影响

为了在中国科学院大气物理研究所的全球海洋模式(LASG/IAP Climate Ocean Model,LICOM)中研究不同的风场引起的海气传输速度对三氯一氟甲烷(CFC-11)在海洋中的分布和吸收产生的影响,同时选出更适用于LICOM模式模拟海洋对气体吸收的风场,本文做了4组对比实验,即传输速度为常数(实验-C)以及依赖3个不同风场(Esbensen and Kushnir观测风场(实验-EK)、National Centers for Environmental Prediction(NCEP)再分析风场(实验-NP)、QuikSCAT卫星风场(实验-QS))的实验。在对比分析中重点考察了CFC-11的海气通量、海表浓度、水柱总量、传输过程等。结果显示,不同风场带来的传输速度差异会造成模拟结果在局部海域存在显著差异,但在大部分海域的差异并不显著。而且随着积分时间的增加,从海气通量、存储量两方面可以看出,不同模拟结果之间的差异有着减小的趋势。如1955年1月北大西洋局部地区,不同的风场下的海气通量模拟结果间的差异达到20%左右,到了1995年1月这种差异下降到15%左右。此外,传输速度的选取依赖风场计算值的全球平均值(试验-C)会造成模拟结果相对偏小,而风速相对较大的QuikSCAT卫星风场资料在一定程度上使得模式模拟结果与观测资料更为接近。