青藏高原东南缘不同类型生态系统碳、水交换特征

青藏高原东南缘横断山脉地区是南亚和东亚季风的交汇处,也是大气变化的敏感区和热源区。开展该地区地气相互作用对区域水热过程影响机制及其参数化研究,对于研究青藏高原大气水汽传输的关键过程问题有重大意义。本文介绍了基于涡动观测法开展的青藏高原东南缘地区的地气相互作用观测试验,并总结了洱海湖面、丽江高山草甸及腾冲北海湿地的地气交换特征,以及利用数值模式开展复杂山地局地环流特征的研究工作。目前已初步明确和揭示青藏高原东南缘横断山脉不同类型下垫面的地气交换特征及其影响因素,主要结论如下：青藏高原东南缘高山草甸的碳、水交换过程受降水分布影响显著,“浮毯型”湿地(水面常年覆盖有“浮毯”状苔草草排)的碳、水交换除了受气象因素影响外,也受到下垫面植被和水体比例变化的影响。不同类型生态系统的碳、水交换过程在不同时间尺度的影响因子存在差别。风速始终是湖泊潜热和CO₂交换的关键影响因子,而降水在较长时间尺度对湖泊CO₂通量也有显著影响。此外,青藏高原东南缘的复杂地形对于生态系统的碳、水交换过程也有显著影响。复杂地形产生的不同类型的局地环流对于生态系统的碳、水交换过程有不...     

基于涡度相关法的中国农田生态系统碳通量研究进展

农田生态系统是受人为活动强烈控制和干扰的系统,对其碳源/汇的评价是全球碳循环研究的热点.首先概括了以涡度相关法为手段的中国农田生态系统碳通量的研究进展,重点总结了中国农田生态系统碳通量的时间变化、驱动机制和模型模拟等方面的研究成果,并在此基础上对今后中国农田生态系统碳通量研究提出了建议,认为长期观测与研究、多因子协同作用、模型开发与尺度推绎、数据质量监控和评价是今后研究的重点方向.     

一个β中涡对双台风相互作用影响的物理过程

利用高分辨率f平面正压拟谱模式,分析一个β中尺度涡对双台风相互作用影响的物理过程。结果表明：β中涡的存在可以使原本排斥的两个DeMaria型台风涡旋合并;β中涡改变双台风相互作用终态的物理机制是：初始时段处于某一台风涡旋正影响区内的β中涡,构成了非对称涡度场,进而在该台风涡旋内部产生指向另一个台风涡旋的气流。该气流如果足够强,则会使两个台风的中心距离在短时间内下降到合并临界距离之内,触发双涡合并过程的发生。     

登陆台风变性过程的诊断研究

本文对一个登陆台风(Freda)的衰减阶段和变性阶段进行了涡度及角动量收支的诊断分析,主要结果表明:相对涡度和相对角动量都是反映低压变化的重要指标。衰减阶段,次网格尺度效应及摩擦作用是台风衰减的主要因子,变性阶段,次网格尺度效应对于涡度和角动量在系统内部的重新分布起了重要作用;涡度的侧边界输送和散度制造对于整个过程都是重要的。台风低压是一个角动量汇区,系统角动量主要来源于侧边界平均输送,横向质量环流对于角动量过程起着关键性作用。     

台风移动规律的研究 Ⅲ.台风与外界水平动量交换的影响

着重分析了流场半非对称台风的流入层和流出层与外界的水平动量交换影响台风移动的定性特征。结果表明，主要流入通道或主要流出通道位于台风右（左）侧时，有利于台风加速、左折（减速、右折）；当主要流入通道或主要流出通道位于台风后部（前部）时，有利于台风加速、右折（减速、左折）。     

2003年影响广西的两次台风过程对比分析

2003年台风“伊布都”和“杜鹃”入侵广西，对广西造成严重的影响，但两次过程存在明显差异，所带来的风、雨各不相同，本文分别从台风本身的强弱、天气形势、物理量场分布等方面讨论了它们的差异，如涡度场的分布和台风中的流场非常配合，与降雨强度的关系不明显；500hPa垂直速度场与强降水分布有较好的对应关系；辐合上升区正好叠加在θse500场Ω和O型次天气尺度系统的动力模型上，有利于台风暴雨的出现；水汽辐合层的厚度与降水强度并不相对应等。     

台风移动规律的研究 Ⅲ.台风与外界水平动量交换的影响

着重分析了流场半非对称台风的流入层和流出层与外界的水平动量交换影响台风移动的定性特征，结果表明，主要流入通道或主要流出通道位于台风右（左）侧时，有利于台风加速，左折（减速、右折）；当主要流入通道或主要流出通道位于台风后部（前部）时，有利于台风加速，右折（减速、左折）。     

由台风低压倒槽引发的山东暴雨过程研究

2004年8月26—28日发生在山东省的大到暴雨过程主要是由“艾莉”台风减弱的低压和西风带冷空气远距离相互作用造成的,台风倒槽的发展与低空东南气流的加强及台风低压外围热量和动量的向北输送密切相关。采用双向三重嵌套网格非静力模式MM5对这一过程进行了数值模拟,研究了台风倒槽的中尺度结构特征,并通过涡度收支探讨了台风倒槽及中尺度低涡发生发展的物理过程。结果表明,强降水是在台风倒槽顶部强风中心与弱风中心之间的强辐合作用下触发的,台风倒槽的增强和中尺度低涡的形成是低空急流及其动力作用的结果,降水的非绝热加热也起着重要作用。涡度方程的收支诊断表明,对流层低层的散度项、对流层中层的水平平流项和铅直输送项是正涡度的主要贡献者,在同一等压面上散度项和水平平流项的作用是相反的。对流层中层铅直输送项的贡献为正,扭转项为负贡献,涡度变化的总趋势是它们相互作用的净结果。等压面上相对涡度的变化趋势并不是均匀的,中尺度低涡的东南象限相对涡度局地变化较强,这是强降水发生在此的重要原因。低层正涡度的增加是由水平辐合引起的,而高层正涡度的增加是涡度由低层向高层垂直输送的结果。因此台风倒槽的发展和中尺度低涡的形成主要是由于低层的涡度制造,另一方面来自中低层涡度的垂直输送。     

三类物理过程对台风强度影响的研究

文中设计了一个极坐标系的准地转正压模式 ,一个直角坐标系定常台风环流条件下的准地转正压模式和一个直角坐标系非定常台风环流的准地转正压模式 ,其径向或水平格距均为 2km ,以研究三类物理过程对台风强度的影响 ,即沿方位角方向的线性平流 ,沿径向的线性平流以及非线性平流对中尺度涡旋涡量内传和台风强度变化的影响。结果指出 :沿方位角方向的线性平流可导致螺旋状涡带的形成 ;沿径向的线性平流在一定的参数集合可使涡量内传 ,台风略有增强 ;定常台风环流条件下扰动涡量的非线性平流可使内传涡量明显增加 ,台风明显增强 ;非定常台风环流条件下非线性平流的作用具有两重性 ,一方面可使内传涡量增多 ,有利于台风的增强 ,另一方面 ,在涡量内传过程中 ,原先呈同心圆轴对称的台风基流结构受到破坏 ,形成复杂流型 ,这又使台风趋于减弱。最后讨论了这些结果在台风强度预测方面的可能应用。     

高层冷涡的不同结构对台风运动的影响

通过对不同水平和垂直结构的高层冷涡在台风移动中的作用的对比试验,发现高层冷涡的水平和垂直结构变化会影响台风的运动。对总涡度倾向分布和强度的比较分析,发现正压过程主导台风运动的方向,而斜压过程在某些情况下对台风移速有很大影响。通过各动力项对总涡度倾向贡献的讨论,发现涡度平流对总涡度倾向正中心的贡献主要来自引导气流对非对称涡度场的平流。散度场贡献主要来自行星涡度和非对称散度相关场。最后还得到预报性的结论：台风朝对流层上层的辐合中心或对流层中下层辐散中心方向移动。     

Seasonal and interannual variations of carbon exchange over a rice-wheat rotation system on the North China Plain

Rice-wheat (R-W) rotation systems are ubiquitous in South and East Asia, and play an important role in modulating the carbon cycle and climate. Long-term, continuous flux measurements help in better understanding the seasonal and interannual variation of the carbon budget over R-W rotation systems. In this study, measurements of CO2 fluxes and meteorological variables over an R-W rotation system on the North China Plain from 2007 to 2010 were analyzed. To analyze the abiotic factors regulating Net Ecosystem Exchange (NEE), NEE was partitioned into gross primary production (GPP) and ecosystem respiration. Nighttime NEE or ecosystem respiration was controlled primarily by soil temperature, while daytime NEE was mainly determined by photosythetically active radiation (PAR). The responses of nighttime NEE to soil temperature and daytime NEE to light were closely associated with crop development and photosynthetic activity, respectively. Moreover, the interannual variation in GPP and NEE mainly depended on precipitation and PAR. Overall, NEE was negative on the annual scale and the rotation system behaved as a carbon sink of 982 g C m-2 per year over the three years. The winter wheat field took up more CO2 than the rice paddy during the longer growing season, while the daily NEE for wheat and rice were -2.35 and -3.96 g C m-2, respectively. After the grain harvest was subtracted from the NEE, the winter wheat field became a moderately strong carbon sink of 251-334 g C m-2 per season, whereas the rice paddy switched to a weak carbon sink of 107-132 per season.     

广西北部湾地区台风暴雨的统计特征

利用1970-2004年中央气象台编制的《台风年鉴》和广西北部湾各站日雨量实况，对影响广西北部湾地区台风暴雨的气候特征进行统计分析，结果表明：影响北部湾地区的台风主要出现在7-9月，与南海台风相比，西太平洋台风引发北部湾地区的大暴雨次数较多，从台风登陆路径分析，Ⅱ类和Ⅰ类在湛江到钦州登陆路径的台风造成北部湾地区区域性暴雨天气的机率最大；Ⅲ类路径登陆的南海台风几乎都不影响该地区，不管何种路径，造成北部湾沿海地区暴雨，台风低压中心必须进入或者靠近这一地区。     

广西北部湾地区台风暴雨的统计特征

利用1970~2004年中央气象台编制的《台风年鉴》和广西北部湾各站日雨量实况,对影响广西北部湾地区台风暴雨的气候特征进行统计分析,结果表明:影响北部湾地区的台风主要出现在7~9月,与南海台风相比,西太平洋台风引发北部湾地区的大暴雨次数较多,从台风登陆路径分析,Ⅱ类和Ⅰ类在湛江到钦州登陆路径的台风造成北部湾地区区域性暴雨天气的机率最大;Ⅲ类路径登陆的南海台风几乎都不影响该地区,不管何种路径,造成北部湾沿海地区暴雨,台风低压中心必须进入或者靠近这一地区。     

2001年影响广西的台风卫星云图特征分析

应用定性和定量分析方法 ,对 2 0 0 1年 4个影响广西的台风云图特征进行分析 ,发现旋转结构明显、组织结构紧密、面积大的台风云系 ,所产生的台风强度强、持续时间长、降水范围宽、过程雨量大     

Direct Radiative Effect of Aerosols on Net Ecosystem Carbon Exchange in the Pearl River Delta Region

The environmental impact of aerosols is currently a hot issue that has received worldwide attention. Lacking simultaneous observations of aerosols and carbon flux, the understanding of the aerosol radiative effect of urban agglomeration on the net ecosystem carbon exchange(NEE) is restricted. In 2009-2010, an observation of the aerosol optical property and CO_2 flux was carried out at the Dongguan Meteorological Bureau Station(DMBS) using a sun photometer and eddy covariance systems. The different components of photosynthetically active radiation(PAR),including global PAR(GPAR), direct PAR(DPAR), and scattered PAR(FPAR), were calculated using the Santa Barbara DISORT Atmospheric Radiative Transfer(SBDART) model. The effects of PAR on the NEE between land-atmosphere systems were investigated. The results demonstrated that during the study period the aerosol optical depth(AOD)reduced the DPAR by 519.28±232.89 μmol photons · m~(-2)s~(-1);, but increased the FPAR by 324.93±169.85μmol photons ·m~(-2)s~(-1);, ultimately leading to 194.34±92.62 μmol photons · m~(-2)s~(-1); decrease in the GPAR. All the PARs(including GPAR,DPAR, and FPAR) resulted in increases in the NEE(improved carbon absorption), but the FPAR has the strongest effect with the light use efficiency(LUE) being 1.12 times the values for the DPAR. The absorption of DPAR by the vegetation exhibited photo-inhibition in the radiation intensity 600 photons · m~(-2)s~(-1); in contrast, the absorptions of FPAR did not exhibit apparent photo-inhibition. Compared with the FPAR caused by aerosols, the DPAR was not the primary factor affecting the NEE. On the contrary, the increase in AOD significantly increased the FPAR, enhancing the LUE of vegetation ecosystems and finally promoting the photosynthetic CO_2 absorption.     

2010年广西高温热浪气象灾害成因分析

利用1951—2010年广西气温资料和NCEP／NCAR再分析资料,使用Morlet小波分析等方法．分析得到广西高温酷热天气有增高的变化趋势,具有12～14a和10a周期变化特征。2010年7-9月广西多次出现持续性大范围高温天气,多站次打破当地历史同期极端最高气温记录,主要成因为：副热带高压强度偏强、位置脊线偏西、广...     

"碧丽斯"台风暴雨影响广西的湿位涡诊断分析

应用湿位涡理论,对发生在广西境内由台风减弱的低压引发的大暴雨过程进行诊断。结果表明:暴雨产生在eθ面陡峭密集区附近,eθ陡立密集区附近易导致湿斜压涡度发展;当对流层低层M PV 1<0,同时M PV 2>0时,暴雨易发生,暴雨产生在高低空正负湿位涡柱的下方;对流层高层高值湿位涡下传,使得对流层低层稳定度降低,导致对流不稳定能量释放,有利于暴雨产生。低层西南暖湿气流加强,不稳定能量在释放的同时不断得到补充,使得暴雨增幅。     

青藏高原高空流型对西太平洋台风路径影响的诊断分析

利用观测研究,动力诊断分析等手段,从上下游效应、中低纬相互作用的角度来探讨青藏高原高空天气系统的变化与西太平洋台风运动两者之间的关系。1970~1995年25年间的统计结果表明,青藏高原高空流型与台风路径有如下关系:高原高空500 hPa为低值系统控制时,有利于台风西行;反之,高原高空500 hPa为高压时,近海台风往往转向。动力诊断分析的结果揭示了高原上空系统影响下游系统的物理机制,即高原上游扰动动能的传递使得下游的槽发展,并进一步影响台风的引导气流。高原脊的存在,使得涡动动能的输送通道偏北;高原上为槽时,涡动动能的输送通道偏南。高原槽前的南风和台风东侧南风将低纬度的低位涡输入副热带高压,有利于副热带高压的发展,影响台风运动,体现了中低纬相互作用对天气系统的影响。     

台风数值模拟中边界层方案的敏感性试验I.对台风结构的影响

通过比较不同边界层方案下中尺度数值模式模拟的台风地表特征量以及形势场和风场, 表明台风边界层通过摩擦混合和辐射等作用与地表产生水汽、热量和动量的交换, 并通过湍流效应和积云的夹卷作用将边界层的影响扩展至整个自由大气.对台风Dan的模拟个例表明, 由于边界层过程的差异导致台风尺度大小不同, 风场、形势场的水平和垂直分布结构都有所差异.不同边界层方案模拟的台风结构的差异必然导致强度的差异, 与此相对应, 在不同边界层方案下, Eta方案模拟的台风强度偏大; 而Burk-Thompson和Blackadar方案略次之,在没有边界层方案的情况下模拟的强度非常弱,体现了边界层过程对台风发生发展的巨大影响.