土壤种类对气候影响的数值模拟

本文在有限区域5层模式中,引入修改后的土壤温度和土壤湿度的预报方法,进一步完善了模式,同时把积分区域内的陆地分成5种不同类型的下垫面,即:粘土牧草地、热带雨林气候下的土壤、沙漠、沼泽地和雪面,用此改进的5层模式模拟了下垫面对气侯的影响。模拟结果表明:模式大气对于陆地下垫面边界条件是敏感的,不同种类的下垫面,影响也不同。     

土壤温湿异常对短期气候影响的数值模拟试验

本文介绍了用IAP气候模式进行关于土壤温度异常和土壤湿度异常的敏感性试验研究,异常区域都取在中国范围内。其中关于土壤温度异常的影响,我们进行了初值异常和固定异常两种试验,而对土壤湿度异常的影响则进行了初始异常的试验。结果表明,土壤温度的初始异常一天以后基本消失,而固定的土壤温度异常和土壤湿度的初始异常对短期(一个月左右)气候有明显影响。土壤温度的影响主要在异常区内及其南部相邻区域,土壤湿度异常的影响则可以以长波波列形式向外传播到很远距离处。     

土壤类型变化对区域气候影响的数值试验

利用地气耦合区域气候模式研究了我国华北和西北部分地区土壤类型变化的区域气候效应，着重分析了土壤类型变化对海平面气压场、近地层气温和湿度、土壤温度、边界层风速、垂直运动以及地面能量平衡和转换关系的影响，所得结果可为我国北方干旱半干旱地区土地资源的合理开发和利用提供一定的气候依据。     

土壤湿度异常对区域短期气候影响的数值模拟试验

用区域气候模式 (RegCM_NCC) 对江淮流域地区春季初始土壤湿度异常导致的区域气候效应进行了数值模拟分析, 结果表明:土壤湿度异常变化对区域降水的影响非常显著, 土壤湿度的正异常使得异常区域内降水增大, 地面空气增湿、蒸发加大, 与此相应, 地表气温迅速降低, 土壤湿度的负异常有与之相反的结果, 这种区域气候响应是通过改变地表辐射平衡及地-气系统能通量而实现的; 区域土壤湿度异常对短期气候的影响在一个月之内较明显, 它的影响可持续至以后的几个月, 但强度逐渐减弱; 区域土壤湿度异常的气候响应不仅仅局限于异常区域内部, 而且可以通过次级环流影响到其他区域的降水、温度等变化。     

天津地区蒸发演变及对本地气候干旱化影响的研究

使用天津地区 41年的气象资料 ,分析了潜在蒸发量季节与年际演变的基本特征 ,潜在蒸发量的热力和动力两部分在不同季节彼此消涨的规律 ,以及不同气象要素对潜在蒸发的影响。提出了累积干燥度 (accumulateddryness)的概念 ,定量地讨论了蒸发和气候变暖对干旱的影响。研究表明 ,对蒸发影响最大的是热力作用 ,其对潜在蒸发的贡献年平均可达 70 % ;动力作用则在冬季最突出。气象要素中对蒸发影响最大的是气温 ,当年均气温增加 1℃时 ,年蒸发总量可增加 30 33mm ;风速的影响次之 ;水汽压和日照的影响较小。潜在蒸发量以逐年增大的趋势发展 ,尤其是近 1 0年 ,增长速率达 4 2 2mma- 1 ,使得累积干燥度逐年增大。在气候变暖的背景下 ,增温使潜在蒸发量增大 ,在很大程度上导致了年际间的持续干旱 ,使气候呈干旱化趋势发展。     

干旱区天气、气候数值模拟的研究进展

干旱区的气候模拟有着很强特殊性。气候模式是研究和探讨干旱区形成物理机制的有效手段和工具。介绍了近年来国内外干旱气候数值模拟和试验的研究与进展．总结和评述了陆面过程中地表反照率、土壤湿度、植被状况的参数化和对气候的影响．讨论和阐述陆面过程在气候模拟中的重要性。对干旱区的气候和天气灾害的数值模式模拟研究作了一些评述，并对干旱区数值模拟的有关问题进行了讨论和展望。指出干旱区陆面过程的深入研究和干旱区陆面参数的标定，是改进干旱区气候模拟的重要途径。     

植被变化对辽西夏季气候影响的数值试验

利用2001年6、7、8月份的资料及中尺度模式MM5V3．5对当年夏季辽西生态脆弱区进行了气候模拟性能试验，模拟出植被退化和恢复后辽西地区的温度变化。试验结果表明：在辽西部分地区植被退化后，当地夏季平均温度明显升高；在部分地区植被恢复后，当地夏季平均温度降低；在下垫面状况改变的周边地区，平均温度有一定程度的变化。同时，植被状况的改变对高空气压场和温度场也产生一定影响。     

海陆对比和地形分布对气候影响的数值模拟

本文利用ｐ－σ混合座标系球带模式，模拟了海陆对比和地形分布对气候特征的影响。文中首先讨论了模式模拟场的统计特征，表明模式的性能稳定，在相同的海陆对比和地形分布时，７个月平均气候态彼此接近，其方差比初始场的还要小。然后，着重讨论了气候模拟场中海陆对比和地形分布的作用，指出海陆对比和地形分布主要通过热力作用影响大气，并且前者比后者对大尺度气候模拟场的影响更大。     

大气初始场对短期气候数值预测的影响

利用中国科学院大气物理研究所发展的九层大气环流模式(简称IAP 9L2°×2.5°-AGCM)分析了大气初始场对短期气候数值预测的影响,分别从实际观测海温、海冰的外强迫和气候态海温、海冰的外强迫出发,进行两组集合回报试验,每组包含3个试验,分别将实时NCEP-Ⅱ资料和对NCEP-Ⅱ资料经5 d平滑、11 d平滑后的资料作为大气初始场,进行17 a(1988—2004年)集合回报试验,采用相关分析方法对试验结果进行对比分析。结果表明,比较相关系数定量检验出大气初始场对热带地区可预报性影响较小,而对中、高纬度地区影响很大。通过对6个试验中对应气象要素在对流层各层距平时间相关系数以及17 a空间异常相关系数均值比较分析发现对东亚(中国)地区夏季气候而言,NCEP-Ⅱ资料经5 d平滑后生成的大气初始场对应回报试验结果相对最好。     

华北干旱异常的地域特征

利用1951～1996年月降水量和气温资料,以降水量为主,兼顾底墒及蒸发状况,定义了华北地区24站春、夏季干旱指数。区域及单站干旱指数的代表性分析表明,该干旱指数可以真实、客观地反映该区的干旱状况。文中还采用了方差极大旋转经验正交函数,分离出春季干旱的3个主要类型和夏季旱涝的4个主要类型。另外,对空间模的极大值中心所表示的含义也进行了讨论。     

中国西北区西部土壤湿度及其气候响应

利用中国西北区西部7个农业试验站1981—2001年0~40 cm的土壤湿度、降水、气温、水面蒸发和相对湿度观测资料,分析了逐站土壤湿度的月变化、年际特征及其气候响应。结果表明:(1)7站土壤湿度月变化分为平稳型和波动型;新疆各站土壤湿度沿垂直方向年际变化比较一致,但青海2个测站上下层趋势基本相反;新疆各站整层年际变化相对较大,而青海2个测站年际变化相对稳定;土壤湿度年际变化总体趋势随深度增加而减小。(2)进入20世纪90年代,多数站点土壤明显干化,个别站还存在突变现象,土壤湿度与气温有着显著的负相关。(3)土壤湿度和气候因子之间存在相互响应,土壤湿度与气温普遍存在负相关,土壤湿度与降水之间总体响应不明显。     

土壤湿度年际变化对中国区域极端气候事件模拟的影响研究Ⅱ.敏感性试验分析

利用NCARCAM3.1大气环流模式,设计了有、无土壤湿度年际异常的两组数值试验,探讨了土壤湿度年际异常对极端气候事件模拟的可能影响。结果表明,模式模拟的极端气候事件对土壤湿度异常十分敏感,土壤湿度异常对极端气候指标的多年平均空间分布、年际变率以及年际变化均具有重要影响。当不考虑土壤湿度的年际异常时:(1)模拟的暖夜日数、暖昼日数和热浪持续指数的发生频次在全国范围内均明显减少,而霜冻日数则明显增加。极端降水指标的响应表现出明显的空间差异,极端降水频次在江淮流域明显减小,而极端降水强度则表现为东北减弱、长江流域增强;中雨日数和持续湿期在我国大部分地区减少。(2)极端气温指标的年际变率在我国大部分地区呈减小趋势;而极端降水事件的变化则较为复杂,极端降水频次和极端降水强度的年际变率在长江以南有所增强,而北方地区则有所减弱。中雨日数和持续湿期的年际变率在我国呈现出较为一致的减少趋势。(3)模式对暖夜日数、霜冻日数的年际变化的模拟能力明显下降,并对4个极端降水指标的年际变化的模拟能力在全国多数区域均有不同程度的下降。     

华北干旱的多时间尺度组合预测模型

根据华北地区干旱具有显著的年代际和年际变化特性,该文提出了建立多时间尺度预测模型的新构想。利用奇异谱动力学重构的方法将干旱序列的年代际和年际时间尺度变化进行分离,然后分别建立两种时间尺度变化的预测模型,最后将两者进行组合。在建立年际变化预测模型时,使用信噪比的方法将前期大气和海温出现显著异常变化区域的强信号引进到预测模型中。1996~2002年跨季度的预测试验表明,这一建模方案可以较好地反映华北干旱的变化趋势,并具有一定的预测技巧。     

东亚季风对西北地区干旱气候的影响

运用小波分析方法对近50年来东亚季风的年际和年代际变化特征进行了分析。运用相关分析方法研究了东亚冬，夏季风对中国西北地区气温和降水的影响。结果表明，东亚季风对西北地区干旱形成的影响是显著的，对季风形成前期东亚大陆地面气温和太平洋海表温度进行了分析。结果指出；前期东亚大陆陆面和太平洋洋面的热力状况会影响到东亚季风的强弱，陆面和洋面的温度差越大季风会越强，反之则会越弱，季风的强弱反过来又会影响陆面和洋面的热状况。     

云微物理参数化对华北降雪影响的数值模拟

对发生在华北地区的一次降雪过程进行了中尺度数值模拟。结果表明,高纬强冷空气南下和低纬倒槽的水汽输送是造成这次长时间降雪过程的主要原因。采用混合方案的中尺度数值模拟表明,这次降雪天气不是对流云造成的,而是稳定性的非对流云降雪。敏感性试验也表明,采用其他积云参数化方案对模拟的降雪量基本没有影响。控制试验模拟的24h降雪量与实际观测比较吻合。模拟结果表明,当采用Dudhia简单冰相方案时,会有过多的云冰、过冷却水及雪;当采用Reisner 1混合相方案时,会有过多的云冰和雪;修改的各个Reisner 2方案对此次降雪的预报改进不大,但各个Reisner 2方案的敏感性试验中云冰混合比、过冷却水混合比和雪混合比稍微有差异。     

A numerical experiment study for effects of the grassland desertification on summer drought in North China

1IntroductionDManyobservationsandstudiesindicatethatthesummerrainfallinNorthChinadecreasessignificantlyduringrecenttwentyyears.Theobviousreductiontendencycanbeseenfromthevariationofpercentageofsummerrainfallanomaly(June--August)intheplainofNorthChina...     

一次阻塞型华北对流性暴雨过程的诊断分析和数值模拟

利用常规和地面加密气象观测资料、卫星云图、NCEP再分析资料及中尺度模式MM5,对2006年7月23日一次阻塞型华北暴雨过程进行了诊断分析和数值模拟。结果表明,此次暴雨过程发生在以东西伯利亚阻塞高压为典型特征的大尺度鞍型场的背景下,宽广的低压区及高、低空急流次级环流为中尺度对流系统(MCS)的发生、发展提供了适宜的环境和动力强迫;700hPa和850hPa天气尺度的偏西水汽输送和低涡北侧的偏东水汽输送改善了环北京地区的水汽条件,暴雨发生前850hPa中尺度西南水汽输送对北京暴雨的发生有直接影响;MM5模式再现了导致MCS的形成及演变过程;中-β尺度MCS是这次暴雨的直接触发系统,其水平尺度约为0.5个经距,垂直方向由地面伸展到300hPa左右,具有典型的暖心结构,辐合、辐散中心分别位于900hPa和400hPa;MCS北侧强垂直次级环流为强对流的产生创造了有利条件。同时,MCS南侧相当位温的强梯度高能区及该区域的不稳定能量输送也是暴雨发生的重要条件。     

华北地区气候变化及其对水资源的影响

根据华北地区近50年的气候、水资源、旱涝灾害面积等资料，对该地区的气候特点及变化趋势、水资源的变化规律与气候变化的相互关系、极端气候事件对水资源的影响及气候变化对农业旱涝的影响进行了分析，并在气候模式预测结果的基础上，简要分析了华北地区未来气候变化对水资源的可能影响，提出了相应的对策建议，从而为实现水资源可持续利用提供科学依据。     

CLM4.0模式对中国区域土壤湿度的数值模拟及评估研究

本文利用普林斯顿大学全球大气强迫场资料,驱动公用陆面过程模式（Community Land Model version 4.0,CLM4.0）模拟了中国区域1961～2010年土壤湿度的时空变化。将模拟结果与观测结果、美国国家环境预报中心再分析数据（National Centers for Environmental Prediction Reanalysis,NCEP）和高级微波扫描辐射计（Advanced Microwave Scanning Radiometer-EOS,AMSR-E）反演的土壤湿度进行了对比分析,结果表明CLM4.0模拟结果可以反映出中国区域观测土壤湿度的空间分布和时空变化特征,但东北、江淮和河套三个地区模拟值相对于观测值在各层次均系统性偏大。模拟与NCEP再分析土壤湿度的空间分布基本一致,与AMSR-E的反演值在35°N以北的分布也基本一致;从1961～2010年土壤湿度模拟结果分析得出,各层土壤湿度空间分布从西北向东南增加。低值区主要分布在新疆、青海、甘肃和内蒙古西部地区。东北平原、江淮地区和长江流域为高值区。土壤湿度数值总体上从浅层向深层增加。不同深度土壤湿度变化趋势基本相同。除新疆西部和东北部分地区外,土壤湿度在35°N以北以减少趋势为主,30°N以南的长江流域、华南及西南地区以增加为主。在全球气候变暖的背景下,CLM4.0模拟的夏季土壤湿度在不同程度上响应了降水的变化。中国典型干旱区和半干旱区土壤湿度减小,湿润区增加。其中湿润区土壤湿度对降水的响应最为显著,其次是半干旱区和干旱区。