论区域气候模式与全球模式嵌套时边界区的选择

做了3个试验,第一个试验只用大气环流模式(GCM),主要考察GCM的性能并确定其误差的区域分布.后两个为对比试验,一个试验中,将区域气候模式(RCM)(NjU-RCM)的侧边界放在全球模式(L9R15)中我们感兴趣的区域,未考虑侧边界区GCM的误差大小,另一个试验中,RCM的侧边界位置根据GCM预报误差的空间分布选取,使其落在GCM预报误差较小的区域.3个试验都对1998年5、6、7月份中国区域的降水过程进行了模拟和比较.结果表明:单独使用GCM的效果最差;当用GCM-RCM嵌套模式对区域气候进行预测时,GCM侧边界值的误差对RCM的模拟结果有显著的影响,嵌套侧边界若选择在GCM系统性误差较小的地区,模拟或预测效果会有明显的改进.     

气候变暖对全球农业的可能影响

1 引言 人类活动导致大气中CO_2急剧增加。根据1990年的监测,其浓度已达353ppm(parts per million的缩写,意即百万分之几)。比工业革命时期(公元1750～1800年)增加近25％,高于16万年以来的任何一年。目前每年仍增加1.8ppm(相当于0.5％)。 2 气候构想 气候构想是在大气环流模式(GCM)2×CO_2气候模拟结果和使古气候复原的基础上做     

非对流云的观测事实及其对大气环流模式设计的意义

通过非对流云的气候资料分析和个例分析表明：(1)非对流云有季节变化,也随海陆分布的不同而变化,还与大气三圈环流及季风等密切相关。由于它们的相关性,在大气环流模式(GCM)中对非对流云的模拟必须与提高模式其他部分的模拟能力相辅相成。(2)产生于中高纬度大范围上升气流的非对流云,由赤道辐合带积云对流所致的高空赤道地区的卷云与卷层云和形成于副热带冷海水上空的层云与层积云是新一代大气环模式显式预报的3类主要非对流云。这3类非对流云均是大尺度的,GCM的网格能显示分辨,但在垂直方向如何提高GCM的分辨率问题仍是一个有待研究的问题。(3)在GCM中如何模拟冷海水上空的层云和赤道ITCZ所对应的大范围卷云和卷层云是十分困难和必要的。(4)通过对东亚及西太平洋区域非对流云系的个例分析,可以认为在新一代大气环流模式中,应显式预报行星大槽及赤道辐合带所对应的非对流云系。在模拟这些非对流云系时,应考虑它们的生消过程、平流过程与辐射过程。由于一段时间内大气环流模式尚难以分辨锋面与α中尺度的气旋,因此有必要在GCM中参数化这些系统,或采用更小的网格距。至于对非对流云所对应的降水参数化问题的研究,需要进一步的观测为基础。     

第四次国际古气候模拟比较计划（PMIP4）概况与评述

古气候模拟比较计划（PMIP）是古气候数值模拟领域一项重大的国际合作研究计划,其主旨是为古气候模拟和模拟结果评估提供一个协调机制,理解过去气候变化的物理机制和气候反馈的重要作用,为未来气候预估提供科学依据。同时,通过对比分析验证模式的模拟性能,探索其不确定性,促进耦合气候系统模式的发展。PMIP目前进行到第四阶段（PMIP4)。PMIP4进一步加强了与第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）的协作,选取了5组共同关注的PMIP4-CMIP6古气候模拟试验（中全新世、末次盛冰期、过去千年、末次间冰期和上新世暖期),考察气候系统对不同气候背景的综合响应。除此以外,PMIP4还设计了众多敏感性试验研究不同外强迫因子的影响。PMIP4模拟试验不仅为古气候研究提供大量的模拟数据,还将服务于CMIP6及其他众多模式比较计划。     

藏北高原陆面过程的模拟试验

利用NCAR陆面过程模式(Land Surface Model)和1998年"青藏高原能量与水分观测实验"加强观测期(GAME/Tibet IOP)的观测资料对青藏高原地区陆面过程进行了模拟研究.结果表明,在观测资料的强迫下模式能够较好地模拟出地表特征量的变化趋势,深层的土壤温度的模拟对初始场在0℃左右的变化敏感.模拟的感热通量、潜热通量以及地表反射的太阳辐射较观测值偏大.在高原地区地表类型分布状况的真实描述及植被、土壤参数的选取可能是提高该地区效果的首要问题;草地下垫面的陆面特征有待进一步研究;对土壤水热运动的真实描述,及冻土过程的加入对大气环流模式(GCM)跨季节的数值模拟会有所改进.     

IAP-AGCM对QBO模拟的动量收支分析

平流程准两年振荡(QBO)是赤道平流层(～100-1 hPa)变率的主要模态,可对中高纬地区的环流产生重要影响,但目前利用通用大气环流模式(GCM)对其进行准确模拟仍然是一个挑战.本文利用IAP大气环流模式(IAP-AGCM)的中高层大气模式版本(IAP-AGCML69)对QBO进行模拟,并对其动量收支情况进行分析.研...     

全球气候模式对宁夏区域未来气候变化的情景模拟分析

利用多个全球气候模式(GCM)的情景模拟结果分析只考虑温室气体效应的IS92a GG情景和同时考虑温室气体效应和硫化物气溶胶辐射效应的IS92aGS情景以及SRESA2、B2情景下宁夏区域21世纪地面气温和降水量的可能变化,并进行不确定性分析。气候基准时段(1961~1990年)模拟结果与观测资料的对比分析表明,GCM对宁夏气候具有一定的模拟能力;整体上讲,GCM对地面气温的模拟值偏低,对降水量的模拟值偏高,其中ECHAM4和HadCM3对宁夏基准时段地面气温和降水量的模拟结果与观测比较接近。各GCM模拟值的平均结果显示,4种温室气体排放情景下21世纪宁夏区域气温持续升高,至21世纪末宁夏升温幅度可达4~6℃,与全国平均的增温幅度大致相当;与升温趋势相应的是降水量的增加,但降水变化呈现出很大的波动性,至21世纪末宁夏的降水变化幅度可达10%~40%。各个GCM模拟的宁夏气候变化的总趋势是一致的,但各模式在不同情景下模拟结果的差异很大,存在较大的不确定性。     

P-σ坐标系区域气候模式与GCM的嵌套试验

将P-σ坐标系区域气候模式与大气环流模式（GCM）单向嵌套，对我国1998年夏季长江流域严重洪涝进行模拟试验，并与GCM的模拟结果进行了比较。试验表明，嵌套的区域气候模式对降水场的模拟结果较GCM的结果有明显的改进，这是由于P-σ坐标系区域气候模式能够更真实地描述地形的动力和热力作用，因而能更准确地模拟青藏高原及其邻近地区的气压系统，在一定程度上弥补了低分辨率的GCM模拟在高原地区的不足，文中指出，与GCM嵌套的区域气候模式比GCM能够更有效地模拟区域气候的变化，尤其是对区域气候性特征比较明显的地区。     

国外有关现代气候变迁研究概况

在七十年代以前,国外有关气候变迁问题的研究工作基本上属于对地质年代的气候变动和近代气候变迁资料的整理综合工作。其中比较知名的学者有英国的拉姆(Lamb)、美国的米且尔(Michael)、西德的弗隆(Flohn)。进入七十年代之后,国外对于人类影响气候变迁问题的研究越来越重视,这与大力开展对人类环境的研究工作有关。在美国和英国出版了两卷有关气候变迁的专题论文集(“关于人类环境问题的研究”,     

近年来国外气候动力学过程若干问题数值模拟研究进展

近年来,利用数值模式对大气环流或短期气候动力学过程进行模拟研究已经取得不少进展。无论是简单的理论模式还是复杂的GCM甚至是海气耦合模式均被广泛地应用于气候模拟、预报以及各类敏感性数值试验研究之中。目前的大气数值模式尤其是象GCM这类模式具有很强的模拟能力,一方面,它不仅能成功地模拟气候平均状态,而且能成功地用于天气预报,即准确地描述个别天气系统的逐日演变以及新扰动的发展;而另一方面,也是特别重要的,还能模拟大气低频变化特性,如年际变化特性、季节内尺度振荡、遥相关以及持续性异常等等。气候动力学尤其低频大气动力学过程是近年来热门的也是人们集中力量加以研究的课题,     

古气候模拟

古气候模式与现代气候模式控制因子不完全相同,有的因子在现代气候模拟中可以不考虑,但是在古气候模拟中则是必不可少的,例如轨道参数、大气中温室气体的浓度、大陆冰盖、大洋热盐环流等。而且,随着模拟的时间尺度不同,这些因子的作用也不同。评价古气候模拟,可以从3处着眼:气候变化的方向、幅度和速度。但是,长期以来古气候模拟仅仅涉及到前两个问题,也就是研究气候对外强迫的平衡响应。集其大成者是古气候模式比较计划(Paleaoclimate Modelling Intercomparison Project,     

日本的气候变迁研究计划

一、沿革近年来,气候变迁问题引起世界气象界广泛的重视。世界气象组织制定了世界气候计划,各国气象部门也先后制定了本国的气候计划。美国设立了国家气候计划办公室,制定了美国国家气候计划。日本成立了世界气候分委员会,南山元龙三郎任委员长,委员有著名气候学者朝仓正、吉野正敏、河村武等37人。委员会下设气候诊断、气候模拟、海洋作用、生物地球化学循环、云和辐射、气溶胶、水分循环、地表及冰雪圈、古气候、气候资料、南极气候11个专业委员会。1978年12月世界气候分委员会成立以来,曾召开了十几次委员会和多次学术讨论会。1981年2月9日又召开了日本气候变迁研究计划讨论     

南海海温异常对七月份中国气候的影响及数值试验

通过气候资料分析和GCM数值模拟试验,发现七月份中国雨量距平分布异常与南海海温异常有关。长江流域及黄河以南雨量在海温正距平时比负距平时大,华南地区相反。这种分布特征与海温正距平时西太平洋副高西伸加强、负距平时副高偏东减弱有关。南海海温不但对东边系统(副高)有影响,而且对西边系统(印度季风)也有影响。      

IAP-AGCM对QBO模拟的动量收支分析（英文）

平流层准两年振荡(QBO)是赤道平流层(～100-1 hPa)变率的主要模态,可对中高纬地区的环流产生重要影响,但目前利用通用大气环流模式(GCM)对其进行准确模拟仍然是一个挑战.本文利用IAP大气环流模式(IAP-AGCM)的中高层大气模式版本(IAP-AGCML69)对QBO进行模拟,并对其动量收支情况进行分析.研究发现,QBO主要是由对流活动引起的重力波强迫(参数化)引起的,但该动量强迫被平流层赤道上升流所引起的平流过程显著削弱.模式可分辨尺度的波动强迫对赤道上空的QBO的总纬向风倾向有正贡献,在上平流层,其量值大小与参数化的重力波强迫相当.以上结果提供了对QBO形成机制以及模式模拟差异可能原因的认识.     

大气环流模式中陆地水过程参数化的现状

(译者加)近年来,全球干旱等现象的模拟研究受到广泛的重视,而模拟的结果在一定程度上依赖于GCM中陆地水过程参数化的改进。这种状况促进了陆地水过程参数化的研究。本文对之进行了较系统的评述,首先回顾了GCM中现行的参数化方案,然后讨论了植被覆盖在地-气相互作用中的重要性以及这方面的研究状况,最后叙述了陆地水过程参数化中的主要困难。     

一个全球谱模式模拟能力的初步分析

为了进行大气环流的季节与年变化模拟研究,将墨尔本大学气象系用作固定月运行的9层15波全球谱模式[1]经林元弼修改后的版本(以下简称NGCM)加以改进,使其能运行在时间变化的状态中,构成一个可供时间变化运行的GCM(以下简称TGCM)。随时间变化的GCM是在太阳高度、海温,海冰、陆冰、云量和臭氧等参数随时间变化的状态下运行的。而固定月运行的GCM,它只在上述那些参数固定下运行。那么,当固定月模式改变为随时间变化运行时,是否能得到与固定月运行相当的结果?能否把一些具有明显季节性变化特征的现象表现出来?本文通过对TGCM得到的1月份与7月份的结果与墨尔本大学I.Simmonds[2]在固定月运行的1月份与7月份的结果(以下简称[2])的比较,以及TGCM对东亚西风带季节性变化的模拟,得到的结果是:在二年的时间变化运行中所得的1月和7月的平均情况各与固定月运行的结果基本相似。同时对东亚春夏之交西风带向北跳动的现象亦有相当程度的模拟。这个时间变化运行的模式可以用作全球或东亚季节与年变化趋势的模拟。      

第五讲 中期数值预报产品释用中的天气学途径

制作局地天气预报中,如何有效地解释和应用数值预报产品,是天气预报工作者最为关心的问题之一.其中,采用统计解释的途径,改进PPM和MOS技术是一个重要方面;此外,采用天气学(物理图象)的途径,解释和应用数值预报产品的人——机结合技术正在引起国内外天气预报工作者的重视.问题的提出起源于Suellman1976年所评论的所谓“气象癌症”(meteorological cancer)现象.这个现象至今并未得到很好克服.1982年的资料也还表明,在     

IAP GCM模式大气波谱结构及其在厄尔尼诺年的异常

本文分析了中国科学院大气物理研究所大气环流模式(IAP GCM)模式大气波谱结构(沿纬圈的谐波波谱和时域上的频率谱)及其在厄尔尼诺年的异常。结果表明,超长波是低纬波动的主要空间形式,准40天振荡在一定地理区域内显著存在,并与观测结果有一定联系,它们在厄尔尼诺年均发生明显异常。本工作对鉴定GCM性能及开发GCM的研究领域可能是一种有益的尝试。     

古气候研究进展

总结回顾了二十年来古气候研究的进展,着重揭示古气候变化的事实.共分析了10个问题:(1)威尔逊旋回,(2)冰河时代,(3)生物大灭绝,(4)人类走出非洲,(5)第四纪冰期一间冰期旋回,(6)下一个冰期何时到来,(7)末次冰期冰盛期,(8)冰期气候的不稳定性,(9)全新世气候的不稳定性,(10)全新世气候变化趋势.     

中期预报模式中云预报问题

本文作者是云参数化方面的权威人士。几个有影响的模式,如ECMWF、英国气象局GCM及美国NCAR GCM模式中都用了她的云量参数化方案。本文是1987年10月19—23日在美国哥伦比亚召开的“气候中的云”讨论会上的特邀报告。它全面综述了云在大气环流演变过程中的作用,以及中期数值预报模式中的各种云预报方法。比较了各种方案的优缺点及其检验方法。最后讨论了现行方案的主要问题和今后的发展方向。