华南区域大气成分业务数值预报GRACEs模式系统

总结了华南区域大气成分数值预报GRACEs模式系统的业务发展进程,系统介绍了GRACEs模式的计算域、气象驱动场、输入排放源、计算平台与产品应用,报告了GRACEs模式的业务预报性能。概述了国内外大气成分数值预报模式的发展现状与趋势,介绍了新版CMAQ模式Ver5.1的化学机理,及其在光化学、气溶胶化学、源排放、化学与气象双向反馈机制等方面的重要更新。GRACEs模式系统预期将在本地精细化气象模式、污染源本地化、化学机理以及初始场同化等方面进一步研究,深入开展华南区域"一体化"大气成分模式系统的研发与应用。     

Retrieval of Boundary Layer Height and Its Influence on PM 2.5 Concentration Based on Lidar Observation over Guangzhou

Wavelet analysis was applied to lidar observations to retrieve the planetary boundary layer height(PBLH)over Guangzhou from September 2013 to November 2014 over Guangzhou. Impact of the boundary effect and the wavelet scale factor on the accuracy of the retrieved PBLH has been explored thoroughly. In addition, the PBLH diurnal variations and the relationship between PM_(2.5) concentration and PBLH during polluted and clean episodes were studied. Results indicate that the most steady retrieved PBLH can be obtained when scale factor is chosen between 300-390 m. The retrieved maximum and minimum PBLH in the annual mean diurnal cycle were ～1100 m and ～650 m, respectively. The PBLH was significantly lower in the dry season than in the wet season, with the average highest PBLH in the dry season and the wet season being ～1050 m and ～1200 m respectively. Compared to the wet season, the development of PBLH in the dry season was delayed by at least one hour due to the seasonal cycle of solar radiation. Episode analysis indicated that the PBLH was ～50% higher during clean episodes than during haze episodes. The average highest PBLH in the haze episodes and clean episodes were ～800 m and ～1300 m,respectively. A significant negative correlation between PBLH and PM_(2.5) concentration(r =-0.55**) is discovered.According to China"Ambient Air Quality Standard", the PBLH values in good and slightly polluted conditions were 1/6-1/3 lower than that in excellent conditions, while the corresponding PM_(2.5) concentration were ～2-2.5 times higher.     

21世纪末华南汛期强降水变化分析

利用英国Hadley气候预测与研究中心的区域气候模式系统PRECIS,基于政府间气候变化专门委员会（IPCC）2000年“排放情景特别报告”（SRES）B2情景下对华南区域2071～2100年汛期（前汛期：4～6月;后汛期：7～9月）强降水的模拟结果进行分析。结果显示PRECIS对华南地区汛期强降水具有较好的模拟能力。相对1961～1990年（以下称气候基准时段）,2071-2100年华南汛期的强降水比例有所增大,强降水日数变化百分数大值中心分布在广西中北部和福建省北部,后汛期大值中心主要分布在广东和福建省。对华南4省（区）除了海南岛外各省逐月变化百分数基本为正值,汛期极端降水的发生频率相比气候基准时段有明显增加。     

南海季风建立前后珠江三角洲的陆气热量交换与热力边界层结构特征

根据动力与热力指标,2004和2005年南海季风建立前后可分成明显的4个阶段——季风建立前的雨期、非雨期;季风建立后的活跃期与非活跃期。对2004和2005年南海季风建立前后的广州番禺综合外场观测资料进行分析,得到了这4个阶段陆气热量交换与热力边界层的主要特征:净辐射与净短波辐射的变化趋势基本一致,净短波辐射与净长波辐射之比为3.49—4.81,净短波辐射是净辐射的主要贡献项,云量与降水是控制净短波辐射与净辐射的直接因素;季风活跃期间午间对流云系对太阳辐射衰减显著,造成了辐射各分量以及热通量的峰值区变窄,量值急剧变小;季风建立前后感热与潜热均是净辐射的主要消耗项,占净辐射的90%以上,潜热明显大于感热,2005年较2004年潜热的分配额有明显的增加,其原因可能与近地层的风速较大,总是维持向上的湿度梯度有关;季风建立前后除季风活跃期外边界层位温结构均具有明显的日变化特征,午间混合层可发展至1070m,而季风活跃期间午间混合层发展受到对流云释放潜热的抑制,导致季风活跃期混合层消失的现象,分析还发现季风建立前后各阶段夜间残余混合层均不明显。分析表明引起陆气能量过程及边界层热力结构差异的关键因素之一是云系与降水,加强边界层过程与降水宏微观过程相互作用的研究是深入认识陆气过程与边界层结构特征的关键。     

中国大陆1951—2005年雾与轻雾的长期变化

雾的记录有明确的天气指示意义。通过分析1951—2005年中国大陆743个地面气象站的资料, 对中国大陆雾、轻雾的长期变化趋势有如下认识：我国大陆雾日地理分布基本气候特征呈现东南部多西北部少的特点, 冬半年雾日数多夏半年少。各年代的差异在不同地区不尽一致。西南地区是我国雾日最多的地区,四川盆地一年有雾日20余天;华北平原和东北平原在冬春季节会出现严重的持续性雾天气。长江以南各省的轻雾日数明显多于长江以北地区,而且1980年代以后轻雾日有明显增加;西南地区是我国轻雾日最多的地区,四川盆地一年有轻雾日100余天。     

南海相对涡度的时空变化特征分析

本文使用2014—2017年间逐日平均的法国Mercator中心全球高分辨率海洋数据集PSY4,探讨南海海域相对涡度与海盆尺度环流的时空变化特征。依照涡度的年平均剖面,在垂向上将南海分为:涡度为正的上层、涡度为负的中层和涡度为正的深层,对应了南海海盆尺度的"气旋式-反气旋式-气旋式"垂向环流。最为显著的相对涡度季节变化出现在南海的上层,最大冬、夏季差异达6.3×10~(-7) s~(-1),为该层内年平均相对涡度值1.7×10~(-7) s~(-1)的3.7倍。在该层的内部,依照季节变化的幅度大小可以进一步划分为3个子层,其中季节变化幅度最大的为上200 m层。在中、深层,深度积分的涡度与海盆尺度环流分别具有"冬强夏弱"和"冬弱夏强"的季节变化特征,而涡度的年际差异可以与季节差异同等重要;逐月的涡度时间序列与吕宋海峡不同断面的水通量变化具有统计相关。     

广东省能见度仪观测网优化设计

针对广东省的能见度观测展开研究,提出了适用于能见度观测布局适应性分布研究的新方案,旨在为器测替代目测的能见度监测网提供建议。研究表明:利用广东省86个地面气象观测站的2009—2011年能见度和相对湿度日平均值资料,计算得到了品质因数 (figure of merit,FOM指数) 和空间影响范围因数 (sphere of influence,SOI指数),并以此为依据对现有的能见度站点进行排名和分类。再根据确定的标准遴选所需站点,筛选时,如果排名低的站点影响的范围内超过50%的区域被排名高的站点影响范围所覆盖,则剔除此排名低的站点。筛选得到广东省能见度仪观测站网需要的最少站点数为43个。考虑到地形以及增加背景站等因素,最后综合考虑广东省能见度仪观测站网所需要的站点数为51个,该结果可为器测能见度观测站网建设提供参考。     

青藏高原夏季风强弱变化及其对亚洲地区降水和环流的影响——2008年个例分析

利用2008年多种台站观测和再分析资料,通过相关分析和合成分析,详细讨论了青藏高原夏季风季节内变化及其与印度夏季风和东亚夏季风降水之间的关系.结果表明:2008年高原夏季风爆发偏早,降水偏多,季风活动有明显的季节内振荡特征、其准双周振荡特征与东亚夏季风指数和印度全区降水振荡周期相似.高原夏季风强(弱)时,印度全区及我国...     

1954—2004年珠江三角洲大气能见度变化趋势

利用珠江三角洲5个城市气象观测站 (广州、深圳、台山、惠州、高要) 的长期能见度观测资料, 采用累积百分率、Ridit分析法和烟幕/霾日频率3种统计分析方法, 分析了1954—2004年珠江三角洲能见度变化趋势, 初步探讨了珠江三角洲大气环境的变化特征及其可能原因。结果表明:近50年来, 珠江三角洲城市能见度呈显著下降趋势。能见度的下降起始于20世纪70年代初, 并在经济高速发展的80—90年代初进一步恶化, 90年代中期之后虽然能见度变化趋于平缓, 但能见度下降的趋势仍未从根本上改变。珠江三角洲能见度与当地的人口增加和经济发展程度有密切的关系, 同时污染物的区域输送对西部下风向城市能见度也有很大影响。珠江三角洲能见度未得到有效改善的主要原因, 很可能是由于细粒子污染, 尤其是二次粒子前体物如SO₂和NO_X等的排放未得到有效控制。     

TUVR型紫外辐射表性能研究

利用多台Eppley实验室的TUVR紫外辐射表, 设计并进行比对观测试验, 定量了解TUVR型辐射表测量误差来源及贡献, 了解该辐射表性能, 从而提出数据订正方法。试验结果表明:TUVR型辐射表测量误差来源于感应元件和散射片两部分; 感应元件的衰减率y与使用时间t (月) 呈线性关系。散射片的测量误差跟一个地区的污染状况有关。清洗后散射片透过率与原始水平的透过率仍能保持线性关系, 不影响其余弦订正能力。订正后的结果与标准测量值相关显著。