太阳活动的变化与全球温度

人们早就猜想到太阳活动变化对地球气候有影响，并且许多相关分析也指出了这种联系，但在多数情况下，相关很少具有统计意义。然而，最近的结果指出地球气候的变化与太阳活动有强相关。发现对流层和平流层上部温度与太阳１０－１２年周期有同步关系，在更长时间尺度上，发现全球温度，特别是北半球陆面气温与太阳活动的长期变化有几乎理想的相关。太阳活动并不能仅用一个参数来表示。不论是１８６０－１９９０年的仪器温度记录，还是     

雷电过程中大气电场信号处理方法探究

基于天津市蓟州区大气电场探测数据和闪电定位数据,利用功率谱分析、小波降噪和快速傅里叶变换等信号处理方法,分析了雷电天气过程中地面大气电场变化特征。结果表明,雷电过程中大气电场能量主要集中在低频部分,利用sym5小波函数进行7层或8层分解,提取的低频信号能够反映大气电场的主要变化特征。在首次闪电发生前1小时,大气电场的频谱幅值起伏变化明显,且远高于非雷电天气电场频谱幅值。通过欧氏距离判别法,判断大气电场频谱特征更接近雷电天气还是非雷电天气,可为雷电预报预警提供参考。     

全球大气能量的时空特征及变化趋势分析

大气能量学是大气科学重要的组成部分，了解大气能量的时空分布和变化特征，能够为大气科学研究，尤其是气候变化研究提供新的思路和手段。本文基于1948～2016年NCEP逐月再分析资料，从大气的总能量及其内能、位能、潜热和动能的分布、变化趋势和主模态变化等方面阐释了全球大气能量变化的整体特征。主要结论如下:（1）除高海拔地区外，总能量呈现从赤道向两极逐渐递减的分布，且全球大部分地区呈增加趋势，内能和位能的分布和变化与总能量较为接近；潜热能的极大值区和显著变化区均位于赤道及低纬地区；动能的极大值区分布在中纬度长波槽和西风急流出口区，其在南半球双西风急流区的变化最为显著。（2）总能量呈现出不连续的阶段性跳跃式增长特征；北半球的总能量多于南半球，而增速却慢于南半球，即两半球间的能量呈趋同趋势；海洋上空的总能量多于陆地，且海陆间差额有增大趋势；火山爆发事件可能对大气能量在年际尺度上的减少有重要作用。（3）大气各能量第一模态的空间特征与其各自变化趋势分布非常相似，并先后在1975年左右发生了年代际突变。就第二模态而言，大气的总能量、内能和位能从整体上反映出南北极与其它地区呈反向变化的特征；部分低纬度地区的潜热能与其它地区呈反向变化；动能主要呈现从热带太平洋向南北两极的经向波列分布；它们的时间系数均有一定的多年代际变化特征，可能与气候系统的内部变率有关。     

上海大气折射指数振动及其与降水量和太阳黑子的关系

用交叉谱分析方法研究近地面大气折射指数N单位平均值、月降水总量与太阳黑子相对数之间多频振动特征。结果发现:初夏,N单位与太阳黑子(或降水量)在准5年及准2年(或准7年、准4年及准3年)周期附近有十分密切的关系;初秋,N单位与太阳黑子在准5年、准2年周期附近密切相关;N单位与降水量除在短周期准3年、准2年附近有密切关系外,在长周期准35年附近亦有较密切的关系。     

太阳活动及其与厄尔尼诺现象关系的分析

本文用１７４９－１９９０年的太阳黑子相对数资料，分析了太阳活动与厄尔尼诺现象之间的关系，结果表明，太阳黑子１２年周期与厄尔尼诺的产生无明显联系，但强的太阳活动对厄尔尼诺事件有增强的作用，太阳活动最新第２２周下降分枝的出现，预计１９９１－１９９２年强的厄尔尼诺出现后，９０年代的其它年份将不会有强的厄尔尼诺事件发生（１９９４￣１９９５年出现的厄尔尼诺事件也只能是中等强度）。     

大气季节内振荡：其全球同步性及其与ENSO的关系

利用美国国家环境预报中心和大气研究中心的大气再分析资料，分析研究了大气季节内振荡的年际变化及其与ＥＮＳＯ的关系。揭示了全球不同纬度带之间存在着的大气季节内振荡年际变化的同步性，以及大气季节内振荡与海温和大气向外长波辐射之关系的复杂性。我们还发现大气季节内振荡与Ｎｉｎｏ３指数的关系存在年代际尺度的变化，即，这种关系有时强时弱的现象。     

论大气能量特征与太阳活动的关系

本文计算、分析了北纬40—50及50—60度两纬圈内全势能及其变化。分析后指出:在全势能水平梯度大的地区,外部能源对天气过程的影响表现出区域特征。用水平梯度大的区域内某些高空站算得的全势能表明,全势能有明显的10—11年周期变化。而在水平梯度较小的区域,全势能10—11年周期变化不明显。此外,在太阳活动周期内,全势能及其变化的振幅无10—11年周期变化的特征。     

太阳活动异常与降水和地面气温的关系

利用1951~2000年太阳10.7 cm射电流量、全国160站观测到的降水和气温距平资料,分析了太阳活动异常对中国夏季、冬季降水和气温的影响。结果表明:太阳活动强的年份,夏季南方、东北少雨,黄河中上游流域、黄淮地区以及长江中上游则多雨;冬季全国均多雨。北方(尤其是东北和新疆)冬季气温偏高,夏季气温偏低。太阳活动弱的年份,夏季华南及黄河以北多雨,而长江流域及以北到黄河中上游夏季则少雨;冬季全国均少雨,北方冬季气温偏低。进一步讨论了中国东北地区夏季降水与太阳活动的密切关系。     

对流层中层大气能量转换特征与暴雨激发和维持的关系

利用NCEP/NCAR再分析资料和中国2 513个测站逐日降水资料,分析了2008年9月22—27日四川盆地持续性暴雨过程中对流层中层大气风场动能和势能的相互转换和分布特征。结果表明,在暴雨迅速发展阶段,受环流形势和地形等条件的影响,动能能量转换成驻波形式的波动势能;在强降水维持并减弱阶段,动能和势能之间的转换趋于平缓。在整个暴雨过程中,强降水区与500hPa风场能量大值区分布基本一致。此外,台风"黑格比"也为此次暴雨过程提供了必要的水汽。     

1960年以来长江流域太阳总辐射的时空变化

基于长江流域147个站点的气象数据,利用气候学计算方法估算1960年以来的太阳总辐射数据,运用线性回归和相关分析等方法,探讨1960年以来太阳总辐射在长江流域的时空变化特征,并分析太阳总辐射的影响因子.结果表明:太阳总辐射在整个长江流域(除去上游源头区金沙江流域)自东向西递减,且上游地区变化波动大,中下游地区下降趋势显著;自1960年以来太阳总辐射在长江流域呈现下降趋势,1990年以后开始呈现上升趋势;近50a来太阳总辐射的减少趋势与云量和大气水汽含量没有显著相关性.     

1961-2010年黑龙江省太阳能资源特征分析与评估

利用1961-2010年黑龙江省5个辐射站和32个地面基准站资料,分析黑龙江省太阳能资源的时空分布特征,并从太阳能资源丰富度及资源稳定性等方面进行资源评估。结果表明：黑龙江省年均太阳总辐射显著减少,1月和12月减少最明显,20世纪70年代太阳辐射最强,80年代最弱;总辐射和日照时数的空间分布呈西丰(多)东贫(少)的趋势。全省太阳能资源的稳定性较高,其中松嫩平原西部的太阳能资源最丰富、稳定性最高,适合集中建设大型太阳能电站。     

华南汛期持续性降水特征及其与30~90 d大气低频振荡的联系北大核心

利用全国756站逐日降水资料以及NCEP/NCAR再分析资料,研究了1961—2011年我国东部汛期持续性降水30~90 d低频变化特征及其与大气低频振荡的联系。结果表明,华南地区降水偏多型是汛期持续性降水低频变化的主导模态。对流层低层位势高度负异常和气旋型环流异常,以及高层略向北偏移的环流异常为华南汛期持续性降水低频变化提供了大尺度形势场。当西太平洋副热带高压脊线维持在22°N附近时,来自孟加拉湾和南海的水汽输送维持了华南地区汛期持续性降水活跃位相,向东北传播的副热带大气低频振荡系统对华南汛期持续性降水具有调制作用。此外,华南汛期降水低频变化还具有南北迁移的经向演变特征。     

高分辨率GRAPES-GFS的动能谱及其转折特征分析

大量观测数据的计算表明,在对流层高层和平流层低层,大气动能谱在大尺度的斜率近似为k^-3,到中尺度转换为近似k^-5/3,动能谱的斜率及其转折特征可作为大气运动的基本规律检验数值模式。利用这一特征对GRAPES-GFS全球中期数值预报模式产品进行了检验评估。采用0.25°分辨率GRAPES-GFS模式2013年5月的预报场,分析了模式动能谱的垂直分布及动能谱的辐散分量和旋转分量。结果表明:在对流层高层和平流层低层(225—10 hPa),模式的动能谱曲线能较好地再现大气动能谱从大尺度过渡到中尺度的斜率转折特征,特别是在100 hPa附近动能谱的转折特征比较明显,但是动能谱斜率的绝对值较通常的观测结果(k^-3和k^-5/3)偏大;在大尺度范围,旋转分量在总动能谱中占优,随着波数的增大(尺度的减小)辐散分量逐渐与旋转分量相当甚至超过旋转分量。基于条件极值的思想提出一种计算转折点(拐点)的新方法,该方法能够较准确地计算出动能谱曲线拐点的位置,而且拐点位置随高度的变化与辐散和旋转分量谱交点位置随高度的变化一致。此外,还计算了辐散分量谱的斜率,发现其在中尺度范围内非常接近k^-5/3, 验证了其对总动能谱转折过程中的关键作用。综上,GRAPES-GFS模式能够准确地再现大气动能谱由大尺度到中尺度的斜率转折特征;与旋转分量相比,模式对动能谱辐散分量的描述更为准确,而且模式对旋转分量的较大误差导致了总动能谱的斜率绝对值偏大。     

Global photosynthetically active radiation and its relationship with global solar radiation in the Eastern Mediterranean basin

Summary ?The relationship between global photosynthetically active radiation (PAR) and global solar radiation is studied with a 2-year data archive of hourly values H_PAR and H_SW of these irradiances obtained at Athalassa, Cyprus. These data are used to determine the temporal variability of H_PAR and its dependence on sky conditions. The seasonal variation of the ratio H_PAR/H_SW obtained from daily data ranges from 0.456 (during summer) to 0.451 (during winter) with an annual mean value of 0.454. The ratio increases from 0.454 to 0.467 (daily values) or from 0.460 to 0.501 (hourly values), as sky conditions change from clear to overcast. Finally, the effect of aerosol content on the H_PAR/H_SW ratio is found to incur substantial changes in the PAR fraction. Received June 27, 2001; revised April 17, 2002; accepted May 18, 2002     

东亚夏季风的年际到年代际变化及其与全球大气环流和海表温度的联系

The East Asian summer monsoon (EASM) underwent an interdecadal variation with interannual variations during the period from 1958 to 1997, its index tended to decline from a higher stage in the mid-1960＇s until it reached a lower stage after 1980＇s. Correlation analysis reveals that EASM is closely related with the global atmospheric circulation and sea surface temperature (SST). The differences between the weak and strong stage of EASM shows that, the summer monsoon circulation over East Asia and North Africa is sharply weakened, in the meantime, the westerlies in high latitudes and the trade--wind over the tropical ocean are also changed significantly. Over the most regions south of the northern subtropics, both air temperature in the lower troposphere and SST tended to rise compared with the strong stage of EASM. It is also revealed that the ocean-atmosphere interaction over the western Pacific and Indian Ocean plays a key role in interannual to interdecadal variation of EASM, most probably, the subtropical Indian Ocean is more important. On the other hand, the ENSO event is less related to EASM at least during the concerned period.     

The relationship between nonconservative schemes and initial values of nonlinear evolution equations

For the nonconservative schemes of the nonlinear evolution equations, taking the one-dimensionalshallow water wave equation as an example, the necessary conditions of computational stability are given.Based on numerical tests, the relationship between the nonlinear computational stability and the construc-tion of difference schemes, as well as the form of initial values, is further discussed. It is proved throughboth theoretical analysis and numerical tests that if the construction of difference schemes is definite, thecomputational stability of nonconservative schemes is decided by the form of initial values.     

甘肃河东春末夏初干旱的时空特征和预测研究

利用甘肃５５ 个测站,１９６８ ～１９９７ 年５ 月中旬至６ 月中旬降水资料,采用 Ｅ Ｏ Ｆ、 Ｒ Ｅ Ｏ Ｆ、波谱分析,对春末夏初降水异常的空间结构及时间演变特征作了研究。结果表明,甘肃河东春末夏初降水异常在空间上主要表现为陇东、中部、陇东南、甘南４ 个主要类型。河东各主要气候区春末夏初降水的时间变化基本趋势是：８０ 年代春末夏初降水增加,而９０ 年代以来,降水均有不同程度减少,干旱加剧。甘肃河东春末夏初降水变化以短周期振荡为其主要特征。在１０ 年的年际变化中,陇东比各型均落后１ ～２ 年。从环流形势看,当春末夏初北半球５００ｈ Ｐａ 高度距平场结构呈现出明显的正 Ｐ Ｎ Ａ 型时,中国西北地区同期降水偏少     

中国东部极端降水变化特征及其与大气稳定度的关系

利用100°E以东地区通过5%质量控制的392个站逐日降水资料,对近50 a我国东部极端降水变化特征进行分析,并以1948—1976年和1977—2008年为研究子时段,讨论前后两阶段东部地区的大气湿位涡差异及大气稳定度状况。结果表明:我国东部地区极端降水表现出显著的南北差异;北方尤其是华北东部,极端降水量及其所占降水量比例均有下降趋势,而南方尤其是在长江中下游地区二者均呈增加趋势。湿位涡呈"南减北增"的趋势,对流稳定度和斜压稳定度在南方均出现变弱趋势,在北方则增强。大气性质的南北显著变化是我国东部地区极端降水呈"南增北减"分布型的一个重要原因。进一步研究表明,高纬度地区300 hPa层在1976年之后表现为温度负距平场中心,使东部地区高空热力性质产生差异,进而影响了对流稳定度的变化;同时冷中心北侧高层西风分量减小,南侧高层西风风量增大,斜压稳定度相应出现减弱和增强的变化趋势。