A THREE-DIMENSIONAL ELASTIC NESTED-GRID MESO-(β-γ)SCALE ATMOSPHERIC MODEL——PARTI:MODEL DESCRIPTION

A three-dimensional elastic nonhydrostatic mesoscale(β-γ)model with nested-grid is presented.It uses a set of fullequations in terrain-following coordinates as its basic dynamic frame,which is solved with a time-splitting algorithmfor acoustic and gravity waves.The model physical parameterization includes a K-theory subgrid eddy mixing for cloudand free atmosphere,a bulk planetary boundary layer parameterization,and three types of sofisticated cloudmicrophysics schemes with double-parameters for hail-bearing clouds,warm clouds and snowing clouds respectively.The model is designed to be used flexibly for simulations of a variety of meso-and small-scale atmospheric processes,and can be improved as a regional and local operational NWP system in future.     

一次“高影响天气”的弱降雪过程的数值研究

该文对2001年12月7日下午北京的一次弱降雪天气过程进行了诊断分析和数值模拟研究。诊断结果表明:北京地区由于受500 hPa小槽东移及850 hPa东移小高压后部带来的来自东海和南海的偏南暖湿气流共同影响，造成降雪。数值模拟结果显示:MM5模式对这次降雪过程具有较好的模拟能力，不仅模拟出了北京地区的降雪量，而且对这次过程大尺度背景场的演变、触发机制和水汽源有很好的表述。利用诊断分析和数值模拟结果，对这次弱降雪过程引起交通大阻塞的可能因素进行了探讨，说明建立城市预警系统的迫切性。     

长江三角洲地区水和热通量的时空变化特征及影响因子

文中利用改进的K B模式和牛顿扩散方法及 196 1年以来的长江三角洲 (2 8～ 33°N ,118～ 12 3°E)地区的 4 8个测站的常规气象资料 ,估计了该地区近 4 0a来的蒸散量和感热通量。结合该地区的气温、太阳辐射等气候资料和 196 0年以来该区域土地资源利用变化等有关信息对该地区的潜热通量和感热通量的时 空间变化特征及其可能成因进行了综合分析。结果认为该地区自 2 0世纪 70年代开始平均蒸散量有逐渐减小的趋势 ,与 1980年相比 ,1998年区域年平均蒸散量减小了 2 4mm。区域平均感热通量与蒸散量相比在此期间变化并不明显。通过对该地区的云量、太阳辐射及土地利用变化资料分析认为 ,造成该地区平均蒸散量减少趋势的的原因之一是用于蒸发的能量即太阳辐射的减少 ,而造成太阳辐射减少的可能原因为云量及大气透明度的变化所至 ;原因之二是该地区地表覆盖条件的改变。近 2 0a来 ,该地区的水田、旱地及水域面积占总面积的比率分别减少 1.35 3% ,4 .4 4 2 %和2 .5 97% ,而城镇建设、工矿及其它建设用地面积则增加 3.345 %。耕地及水面的减小和城镇及建设用地面积的增加从整体上使区域平均蒸发量减少。     

PRELIMINARY NUMERICAL STUDY OF TOPOGRAPHIC EFFECTS OF THE TIBETAN PLATEAU ON SURFACE DIRECT RADIATION

To improve the simulating ability of a model,this paper presents a scheme of calculatingdirect radiation at land surface with topography in the model.A numerical study is conducted forthe topographic effects of the Tibetan Plateau on the direct radiation using NCEP terrain data.Results show that,after taking account into the topographic radiation effect,the regional averageof the radiation over the Plateau obviously increases in the local early morning and late afternoon,but changes less around noon.The effect is stronger in winter than that in summer.Andheterogeneous topography has also affected the distribution of the radiation in this area.A simplenumerical experiment shows that considering the effect will lead ground temperature to increase onthe slope having more sunshine,and vice versa.     

长江三角洲稻田生态系统综合增温潜势源汇交替的数值分析

将生物地球化学C, N循环模式与植被生态模式耦合, 建立了生物地球化学-植被生态耦合动力模式. 验证表明模型可以准确模拟稻田生态系统中作物生长及CH₄, N₂O排放过程. 利用模式分析了不同施肥量对CO₂吸收及CH₄, N₂O排放的影响, 以及3种温室气体综合增温潜势的演变规律, 发现了生长期内稻田综合增温潜势源汇交替现象, 提出最大汇施肥量以及零排放施肥量等概念. 利用模式研制了长江三角洲地区不同施肥方案, 为该地区可持续发展提供了科学依据.     

末次盛冰期东亚气候的数值模拟

用美国国家大气研究中心(NCAR)的CCM3全球气候模式研究了末次盛冰期(LGM)和现代情景下的东亚季风和地面水分特征以及青藏高原冰川扩张. 结果表明: 在LGM时, 我国北方和西太平洋地区冬季风显著加强, 南方地区冬季风变化不大; 而对LGM时期的夏季风, 我国南方和南海地区显著减弱, 北方变化不显著; LGM时期季风的这种变化, 使我国东北、华北大部分地区、黄土高原和青藏高原东部年降水量比现代显著减少, 造成这些地区当时地面净失去更多水分, 使当地变干燥, 其中青藏高原东部、黄土高原西部地面变干燥最显著; 而在LGM时期青藏高原中部一些地区由于蒸发减少使地面变湿润, 有利于当时这些地区的湖面上升; 此外, LGM时期冬季青藏高原 绝大部分地区积雪明显比现代厚, 通过分析模拟资料计算的冰川平衡线高度发现: 尽管我们模拟出LGM时期较小的降温幅度, 但是通过模式中大气物理过程青藏高原降水和气温之间保持平衡, LGM时期当地冰川平衡线高度与现代相比降低了300~900 m, 即从现代的5400 m以上降为4600~5200 m, 指示着LGM时期青藏高原冰川的大规模扩张.     

一次梅雨锋暴雨过程多尺度特征的诊断分析

文中对 1998年 6月 12～ 15日长江中下游地区入汛后最强的一次梅雨锋大暴雨过程进行了诊断分析。结果表明 ,此次暴雨是在 3种不同尺度天气系统的共同作用下形成的。中高纬的双阻型和副热带高压位置偏南 ,是引发该暴雨过程的大尺度背景条件 ;天气尺度的低压槽为该阶段的连续大暴雨提供了动力条件 ,它的前部存在一个低层辐合、正涡度和高层辐散、负涡度的带状区域。α中尺度上 ,该暴雨系统的垂直结构为中低层强烈的辐合和上层的辐散 ,其中心有着强烈的上升气流 ;同时在中高层 ,系统的南侧有一个高空急流强迫产生的次级环流。这种α中尺度暴雨系统的三维结构为强暴雨的形成提供了必要的动力、水汽和不稳定性条件。     

地表非均匀性对区域平均水分通量参数化的影响

次网格尺度地表非均匀性对于网格区平均通量具有重要影响。若将网格区视为均一地表 ,并不能真实描述地 气通量交换过程 ,且可造成很大误差。文中从理论上证明 ,区域平均水分通量的变化率可分解为两部分 :第一部分为区域水分通量的算术平均变化率 ;第二部分为非均匀性所引起的水分通量变化率扰动 ,它与区域内土壤水分空间分布的变差系数有关。数值试验表明 ,地表土壤水分的水平空间变差系数集中反映了区域内土壤水分分布的非均匀程度 ,不同土壤对同样的非均匀程度其敏感性是不同的。变差系数愈大 ,非均匀性愈强 ,在相同的土壤水分平均值下 ,不同土壤类型对地表非均匀程度的敏感性并不相同。例如沙土和粘土受非均匀性的影响就可相差数十倍。     

青藏高原对亚洲季风平均环流影响的数值试验

利用垂直方向具有９层σ面、水平方向菱形截断波数为１５的全球大气环流谱模式和有、无青藏高原大地形两种情况下１０年积分的模拟结果，研究了青藏高原大地形对亚洲季风平均环流的影响。结果表明：有、无青藏高原大地形，亚洲冬、夏季季风平均环流均存在很大的差异。去除地形，使夏季高层的南亚高压、低层的大陆热低压、副热带高压及冬季的大陆冷高压在位置或强度上发生了改变；地形的有、无决定着冬季东亚大槽的强度；索马里越赤道气流有地形时明显较无地形时强；地形的有无还影响着降水强度和雨带的分布。另外，副热带高压中心及雨带的季节性移动与高原大地形的存在与否亦有很大的关系     

青藏高原译亚洲季风平均环流影响的数值试验

利用垂直方向具有９层σ面、，水平方向菱形截断波烽为１５的全球在气环充谱 有、无青藏高原大地形两种情况下１０年积分的模拟结果，研究了青藏高原大地形对亚洲季风平均环流的影响。结果表明：有、无青藏高原大地形、亚洲冬、青季季风流均存在很大的差异：去除地形，使夏季高层的南亚高压、低层的在陆热低压、副热带高压及冬季的大陆冷高压在位置或强度上发生了改变；地形的有，无决定着冬季东亚大槽的强度；索在越赤道气流有地形