几十年来大气环流与大尺度动力学的研究进展及2000年研究展望

一、大气环流与大尺度动力学的研究进展近几十年来,国际上关于大气环流与大尺度动力学的研究取得很大进展。一方面由于观测技术的提高使得全球大气环流的观测资料不断增多,不断揭示出许多大气环流规律;另一方面由于数学、物理学,特别是计算机与计算数学的蓬勃发展,使得大气环流与大尺度动力学从一种简单、定性论述的学科变成一种比较严格的数理学科。大气环流与大尺度动力学是气象学上一对孪生兄弟,大气环流的发展不断提出动力学问题,而动力学的重大突破加深了人们对大气环流的认识。大气环流应包括两个部分:一是从整体来看全球大气的运动形态、运动特征及其物理机制;二是它的各个组     

冬季赤道西太平洋环流状况与后期亚洲季风

基于月平均NCEP再分析资料(1958～1997年)以及中国336个台站月降水总量(195l～1994年),通过合成、相关以及统计显著性检验方法,研究了赤道西太平洋区域冬季环流状况与后期春夏季亚洲(东亚和南亚)季风环流变化的关系.研究结果表明,冬季赤道西太平洋环流状况对后期南亚季风和东亚季风以及我国夏季降水均有显著的滞后影响.冬季赤道西太平洋海域海平面气压偏高(低),对应反气旋(气旋)性环流异常,致使后期东亚和南亚夏季风均偏弱(强)以及我国长江流域夏季降水偏多(少),揭示了实施这种滞后影响的一般特征.     

热带西太平洋纬向风异常对 ENSO 循环的动力作用

根据观测资料,分析了1982/1983,1986/1987,1991/1992和1997/1998年ElNino事件发展和衰减以及LaNino事件发生过程中赤道西太平洋对流层下层环流和纬向风异常及其作用.结果表明,在ElNino事件发展阶段前,在热带西太平洋上空对流层下层产生气旋性环流异常,从而使印度尼西亚和赤道西太平洋上空产生西风异常;而当ElNino事件发展到成熟阶段,在热带西太平洋上空对流层下层产生反气旋性环流异常,从而使印度尼西亚和赤道西太平洋上空产生东风异常.还利用一个简单的热带海洋动力学模式,计算了20世纪最强的1997/1998ENSO循环过程中赤道海洋波动对实际海表风应力距平的响应.结果表明,热带西太平洋海表附近的纬向风异常,通过激发Kelvin波与Rossby波对ElNino事件的发展与衰减和LaNino事件的发生起到重要的动力作用.     

西北干旱区荒漠戈壁动量和感热总体输送系数

利用“我国西北干旱区陆-气相互作用观测试验”, 于2000年5～6月在敦煌进行的陆面过程野外观测实验加强期的观测资料, 依据3种不同方法确定了干旱荒漠戈壁区地气之间动量和感热总体输送系数Cd和Ch. 结果表明: 尽管这3种方法计算的总体输送系数有一定的差别, 但在量级上相当, 平均值比较接近. 此外, 还通过对风向的分析, 剔除了附近建筑物干扰, 得出了典型干旱区荒漠戈壁总体输送系数与总体Richardson数的关系和典型值范围.     

极地环流型的稳定性

分析了极地环流与东北地区天气的关系，得出极地环流的季节特征、逐日变化和年际变化。     

我国长江、黄河两流域旱涝规律成因与预测研究的进展、成果与问题

The advances obtained by the project "Investigation on Laws, Causes and Predictions of Droughts And Floods In The Yellow River valley And The Yangtze River valley of China" for this three years are reviewed in this paper. The laws of decadal scale, interannual and Intraseasonal variations and circulation conditions of droughts and floods in these two valleys are analysed in detail. Moreover, the preliminary views of the causes of droughts and floods in these two valleys are put forward. The investigations of the project have pointed out that the thermal state in the western Pacific warm pool and the connective activities over the warm pool and the connective activities over the Tibetan Plateau may be siganificant causes of droughts and floods caused in these two valleys. Besides, the numerical simulation of occurance and circulation condition of droughts and floods resulted in these two valleys and their prediction experiments have been made by using the atmospheric general circulation model.
In this paper, the problems in research of the project are also analysed so that to obtain the investigated results in more higher level.     

大气科学研究的一个前沿领域——气候系统动力学与气候预测

从气候环境的变化及其对工农业和人类生活的影响论述了气候系统动力学和气候预测研究在地球科学中的地位和作用，指出气候动力学与气候变化预测是当今大气科学的一个重要前沿研究领域；并从气候系统及其各子系统的相互作用论述了气候系统动力与气候预测的研究对象和主要研究内容；此外，还从当今气候和环境科学发展的趋势和特点指出气候动力学研究应采取的研究路径与方法。     

NUMERICAL SIMULATION EXPERIMENTS BY NESTING HYDROLOGY MODEL DHSVM WITH REGIONAL CLIMATE MODEL RegCM2/CHINA

Based on improvement of a distributed hydrology-soil-vegetation model (DHSVM for short)and its application to North China,a nested regional climatic-hydrologic model system is developedby connecting DHSVM with RegCM2/China.The simulated climate scenarios,including controland 2×CO_2 outputs,are downscaled to 8 stations in Luanhe River and Sanggan River Basins todrive the hydrology model.According to simulation results,under double CO_2 scenarios,annualmean temperature and evapotranspiration will increase 2.8C and 29 mm,respectively;precipitation also increase but with different value for each basin,6 mm for Luanhe River Basinwhile 46 mm for Sanggan River Basin;runoff change for the two basins is different too,27 mmdecrease for Luanhe River Basin while 26 mm increase for Sanggan River Basin.As a result,therunoff in future for Luanhe River Basin and Sanggan River Basin will be 74 mm and 71 mm,respectively,which is approximately a quarter of annual mean runoff(284 mm)of the wholecountry.Total streamflow for the two basins will decrease about 2.5×10~8m~3.All these indicatethat the warm and dry trend will continue in the two river basins under double CO_2 scenarios.Thenested model system,with both climatic and hydrologic prediction ability,could also be applied toother basins in China by parameter adjustment.     

西太平洋副热带高压演变物理机制的研究

针对前人利用低谱模式研究大气运动多平衡态存在的不足, 应用四因子最优子集反演方法和相应的资料分别反演获得了描述西太平洋副热带高压位置偏北年和偏南年500 hPa高度场和相应OLR场低谱截断基函数具体形式. 应用多平衡态理论研究了西太平洋副热带高压演变的物理机制. 结果表明, 造成西太平洋副热带高压位置异常的原因是前期外部的热力强迫的差异, 导致了大气产生不同的响应波型. 较强的经向和纬向外部热力差异致使大气所产生的响应波型间存在波流和波波相互作用, 从而使得西太平洋副热带高压发生北跳后而位置偏北; 相反, 较弱的经向和纬向外部热力差异致使大气所产生的响应波型间不存在波流相互作用, 使得西太平洋副热带高压不发生北跳, 只随外源强迫的振荡而振荡, 造成西太平洋副热带高压位置偏南.     

二氧化碳红外吸收带透过率的计算

本文较简单而系统地说明了大气中CO_2及类似于CO_2的线形分子的红外吸收带透过率公式及计算方法。在不伤害物理本质的前提下采用分子光谱模型处理。在计算P、R两支谱线的吸收时,采用艾尔萨斯模型并加上弱谱线吸收订正。当有Q支谱线时则在靠近Q支吸收有影响的波段计及Q支谱线的吸收,对它也采用相应的模型处理。