不同大西洋经圈翻转环流平均强度下中国气候的年代际响应特征

基于美国大气研究中心的CCSM3(Community Climate System Model version 3)模式,对淡水扰动试验中不同大西洋经圈翻转环流(Atlantic Meridional Overturning Circulation,AMOC)平均强度下,中国气候的年代际响应特征进行研究。结果表明:在年代际尺度上,中国区域地表气温和降水强度变化与AMOC强度变化的关系紧密,然而,不同平均强度下,中国气候的年代际响应特征不同。高平均强度下,中国区域地表气温升高,中国北部降水增多、南部降水减少;低平均强度下,则反之。不同平均强度下,中国区域年平均地表气温和降水EOF第一特征向量的空间分布存在显著差异:高平均强度下,地表气温呈现中国全区域一致的分布型,降水呈现自北向南的"-+-"型的雨带分布;低平均强度下,地表气温呈现中国区域南北反相的偶极子分布型,降水呈现自北向南的"-+"型的雨带分布。与低平均强度相比,在高平均强度下,EOF第一模态的时间系数的年代际变化尺度均更长。     

亚洲冬季地表气温与北半球海平面气压场的关系

利用NCEP资料对1949～1999年间的地表气温进行经验正交函数分解(EOF),得到的前两个模态均表明,20世纪70年代中期以后,在两个模态迭加的情况下,亚洲大部分区域冬季气温升高,增暖明显,发生了显著的年代际变化.奇异值分解(SVD)冬季亚洲地表气温和北半球海平面气压场得到的结果说明,北极涛动对亚洲冬季气温的年代际变化有显著影响,其次北太平洋海平面气压与陆地海平面气压的反相分布可能对亚洲冬季气温的年际变化有影响.     

我国东南沿海午后短时降水极端峰值强度与湿度和地表气温的关联

利用中国东南沿海地区55个站点的逐时降水、日平均地面温湿场、低空气温露点差及OISST海表温度资料,对午后短时降水的极端峰值强度与湿度和地表气温的关联进行分析。结果表明,东南沿海地区午后短时降水极端峰值强度随气温的变化趋势存在明显变化,日最高气温低于29℃时,峰值强度随气温升高而上升;日最高气温高于29℃时,峰值强度随气温升高而下降。分析水汽条件作用发现,峰值强度在高温条件下随气温的升高而下降的现象与相对湿度变化有关,日最高气温较高时,相对湿度随气温的升高而大幅减小。初步分析可知,当陆地达到较高温度并进一步增温时,附近海域海表温度变化不大,使得洋面水汽含量增加较少。在陆地水汽主要来自于海洋的情况下,伴随陆地的进一步升温,地表相对湿度将减小。     

鄱阳湖区域关键气候要素变化特征

利用鄱阳湖周边6个国家气象站1961—2018年逐日降水量、平均气温、最高气温、最低气温及一日四次风速风向资料,1978—2018年逐时降水量资料,以及欧洲中心1979—2018年再分析格点资料,从气候统计角度,揭示鄱阳湖冷热源作用所产生的区域气候特征,以及鄱阳湖东西侧不同时间尺度分布的气候差异。结果表明:(1)鄱阳湖地区气温日较差较江西省山区偏小2～4℃,高温日数为江西省内同纬度其他地区的一半;(2)鄱阳湖地区降水较江西其他区域偏少,湖东与湖西降水呈年内周期性差异变化:8—10月湖西降水偏多,其他月份湖东偏多,隆冬盛夏差异明显;(3)鄱阳湖两侧白天和夜晚降水存在差异,1月夜间湖东降水偏多明显,9月白天湖西降水偏多明显;(4)鄱阳湖地区存在湖陆风,1月02:00湖西(永修站)平均风速比湖东(都昌站)大,W和NNW方向风向频率偏大明显,8月14:00湖东平均风速更大,SE至S方向风向频率偏大明显;(5)鄱阳湖主湖区1月02:00较14:00大气上升运动明显,近地面差值风场辐合,8月14:00较02:00下沉运动明显,近地面差值风场辐散。     

空调系统对城市大气温度影响的模拟研究

人为热排放对城市边界层气候效应的影响起着举足轻重的作用。在人为热源的组成中,建筑物内部的能源消耗、热量产生以及室内外热量传输与交换,对于城市热环境的改变有着非常重要的作用。因此,为研究室内空调系统的产热和通过屋顶、墙面、地面进行室内外热量传输扩散,并对室外热环境产生的影响,运用WRF（Weather Research and Forecasting Model）模式,选取BEP+BEM城市冠层参数化方案,即基于多层城市冠层方案BEP（Building Effect Parameterization）增加室内空调系统影响的建筑物能量模式BEM（Building Energy Model）的方案,以南京2010年8月2—3日,夏季三伏天晴天小风天气作为背景天气进行模拟研究。结果表明,采用WRF模式考虑空调系统室内、外能量交换的BEP+BEM参数化方案,能够更好地模拟出夏季晴天城市近地层气温。当假设空调全天开启时,白天模拟值与观测值吻合较好。夜间温度模拟值高于观测值,在22时—次日00时（北京时）,存在1℃左右的偏差。白天空调系统开启对于城市近地层气温的影响不明显,而夜间使得城市气温普遍升高0.6℃,尤其是在居民区密集的地方,22—23时最大有2℃左右的升温。当调整室内空调目标温度从25℃调至27℃时,空调系统能量总释放量减少12.66%,13—16时温度下降最大,平均约为1℃,建筑物越是密集,温度下降幅度越大。      

不同天气背景下江西省气温日变化特征

利用2012—2020年CLDAS格点小时温度数据,通过插值、合成分析等技术,分析江西省不同天气背景下气温的日变化特征。结果表明：1） 江西省气温日变化曲线呈单峰形,整体上表现为06—15时为气温上升阶段,其中08—12时为快速上升阶段;16—05时为气温下降阶段,其中17—20时为快速下降阶段。2） 不同地形和季节日最高（最低）气温出现时间略有差异,平均而言高山地区最高气温出现于14时,较平原、丘陵早1 h;冬季最低气温出现在07时,较其他季节迟1 h。3） 不同地形大部分时段气温表现为丘陵＞平原＞高山,丘陵地区气温高于平原在12—17时最明显,温差为1—2 ℃,高山地区较两者低4—5 ℃。4） 不同天气背景下,气温日变化曲线仍呈单峰形,日最高气温大概率出现在14—16时,日最低气温在23时—次日06时各时次出现概率大致相同。气温日较差在有雨条件下最小,为2—3 ℃;晴天不同云量条件下,气温日较差最大,为6—8 ℃,阴天最小,为3—5 ℃;气温日较差在强降温天气大于强回暖天气。     

扎陵湖和鄂陵湖大气边界层特征的数值模拟

利用美国科罗拉多州立大学和MRC/ASTER发展的中尺度数值模式RAMS(Regional Atmos-pheric Modeling System),设计了有、无湖对比模拟试验,以NCEP再分析资料作为初始条件和边界条件进行了120h的三重嵌套模拟试验。结果表明,模式的模拟性能良好。模拟的大气边界层特征显示,由于扎陵湖、鄂陵湖的存在,白天(夜晚)具有很好的降温(保温)作用,并表现出明显的冷(暖)湖效应;在白天(夜晚)扎陵湖、鄂陵湖有明显的湖(陆)风效应;在两湖之间的陆地低层有辐合和风切变,且鄂陵湖西岸的湖风比扎陵湖东岸的强,削弱了扎陵湖东岸的湖风;扎陵湖、鄂陵湖使得白天湖区的边界层顶低,周边陆地区域的边界层顶高,夜间则相反;扎陵湖、鄂陵湖对感热和潜热的影响有很强的日变化,白天湖面的感热小于周围陆地,夜间湖面的潜热则大于周围陆地。     

大理地区晚霜冻灾害前后大气边界层特征分析

研究晚霜冻灾害的成因不仅能提高灾害性天气预测能力,而且可为此类灾害性天气的准确预报以及做好大、小春农作物的防灾减灾工作提供依据。对2009年3月14日云南省大理地区发生晚霜冻灾害期间大气边界层探测资料变化特征的分析结果表明：①此次晚霜冻是在降雨过程后以及前期偏暖的背景下发生的,由高空冷平流和夜间辐射降温形成的混合型霜冻;②晚霜冻发生前,近地层受冷空气影响,各类气象要素呈现出显著的变化特征,白天大气透明度高、无云、风速小、气压高、湿度小,太阳对地表的辐射较强,地表储存的热量较多,气温升高且达到最高值的时间较晚,地面以湍流方式向大气输送的能量以潜热通量为主,傍晚日落后,地表释放的热量开始增多而且远远超过白天吸收的热量,加之水汽放射的长波辐射稳定,获得大气逆辐射补偿的热量相对较少,气温迅速下降,从而近地面空气中的水汽发生凝结现象。     

巢湖对周边城市热环境影响的模拟研究

应用WRF模式,耦合考虑室内外大气能量交换的多层城市冠层模式BEP+BEM（building effects parameterization and building energy model）,对2016年7月24—26日巢湖地区的一次夏季高温过程进行模拟。结果表明：巢湖表面的日间气温较周围陆地低4～5 ℃,巢湖的存在使合肥、巢湖两地日间平均近地面气温分别下降了018 ℃和028 ℃;巢湖对城市热岛的垂直发展有日变化特征,日间随着湖陆温差的增大与减弱,城市热岛得以发展与削弱,夜间有无巢湖的影响趋于减弱;巢湖的存在使合肥边界层高度最多下降约200 m,巢湖市下降约310 m。     

近40年来东亚冬季风的年代际时空变化趋势

利用经验正交函数－奇异值分解（EOF－SVD）综合分析方法和1961～2000年NCEP/NCAR月平均再分析资料对近40年来东亚冬季风和冬季表面气温的年代际变化特征及其相关关系进行了分析。研究结果表明, EOF得到的冬季海平面气压场主成分空间结构（第一特征向量）及其时间系数可以较好地反映出东亚冬季风的变化, 而且可以同时得到东亚冬季风强度和南扩程度的变化, 具有一定的优越性。通过对冬季海平面气压和表面气温年代际分量的EOF－SVD综合分析, 发现了东亚冬季风强度减弱、南扩加强的年代际变化趋势, 冬季表面气温则表现出中高纬地区海陆热力差异减弱、低纬地区海陆热力差异加强的年代际变化特征, 两者之间存在很好的对应关系。另外, 大陆冬季表面气温与海平面气压的年代际对应关系比海洋的更加显著, 表明对温室效应的区域气候响应与东亚冬季风的年代际变化之间可能存在较为密切的联系。