气候模式

气候模式建立在物理、化学、生物学等基础上,用数学方程式表现地球气候系统各个圈层相互作用和反馈的主要过程以及与外强迫的关联,广泛应用在气候与气候变化研究中,因此气候模式是气候变暖研究的核心技术。气候变暖的预估几乎完全依赖模式的模拟。历届IPCC第一工作组的评估报告,均     

GRAPES全球模式的模式误差估计

现代数值天气模式考虑的物理过程和边界条件越来越复杂, 但是它描述的大气状态和真实的大气流体运动轨迹还有一定的差距, 存在模式误差。在以往的研究中, 模式误差往往被忽略, 在集合卡尔曼滤波同化系统中, 如果忽略模式误差会导致滤波发散现象。本文用不同分辨率的模式预报差异估计了GRAPES全球模式的模式误差, 研究发现模式误差随着分辨率降低而线性增加, 而且模式误差随着预报时效的增加呈现线性增长的趋势。     

区域气候模式研究进展

全面回顾了区域气候模式的分类、发展和最新研究动态，指出区域气候模式研究有了长足的发展，其中重要的有：加入雪盖、土壤水等作用的陆面过程，全球模式与区域细网格模式的嵌套由一维发展到三维，由一层发展到多层，发展了更加合理的参数化方案；但也存在许多不足，模式提供的植被资料与实情相差很大，对于沙漠地区的植被盖度的算法不尽合理，对次网格地形及对其湍流通量输送过程的刻画不够细致等。因此，建议利用遥感手段采用非线性方法(如分形等)对遥感资料施行反演，进行多尺度的双向模式嵌套。     

用伴随模式方程组优化飓风路径预报模式

模式拟合方法或“伴随方法”在一个正压飓风路径预报模式中做了检验。在同化时段的开始对涡度场加以调整，以使耗损函数达到极小值，后者定义为模式涡度与一系列间隔为１２小时的分析涡度的差的平方。在使耗损函数极小化以后，模式涡旋在同化时段内紧沿着观测到的风暴路径而行，表明过去的风暴路径的信息正包含在模式解之中。使用这一同化方法作的路径预报与用该同化时段结束时刻单一分析对模式初始化的控制预报作了比较。对飓风Ｈｕｇｏ（１９８９）的１８次序列预报的结果表明采用１２小时同化时段，４８小时以内的平均路径预报误差均小于相应的控制预报误差。采用２４小时同化时段的预报误差要大于１２小时同化时段的误差。由Ｄｅｒｂｅｒ所述的即把一个使耗损函数极小化的强迫项加到涡度方程中的方法被用来延长同化时段。强迫函数在涡旋附近有非常局地化的极值，因为涡旋尺度和涡旋在同化时段内移动的距离相当。这种局地化强迫作用影响随后的预报时段内风暴移动。如果在同化时段开始时首先对涡度加以调整，则该局地化强迫作用的幅度变小，然后加入强迫项以使耗损函数进一步变小。当采用这种组合方法时，在７２小时以内平均路径误差小于控制模拟的误差。     

气候系统模式简介

我国的天气气候受到南亚季风和东亚季风系统的综合影响,受到复杂的地形强迫和海-陆-气相互作用,年际和年代际气候变化都很显著,且区域差异明显,气候灾害多发。近年来,在全球变暖背景下我国的洪涝干旱等气候灾害和极端气候事件发生更加频繁,造成的社会经济损失日趋严重,成为影响我国经济发展、社会进步和人民安康的重要因素之一。     

城市空气质量模式

一、前言 由于湍流机制及其理论至今未能获得根本突破,所以一些涉及湍流和湍流扩散的实用问题难以从理论上进行数学模拟。通常为了满足需要,不得不借助于经验或半经验的模式。评价城市的污染现状,制定城市排放标准,预报污染趋势,选择最佳工业布局,设计监测网点,以至校核某些监测值的正确性,都迫切需要有一个既能基本反映城市扩散规律,又便于计算的城市空气质量模式。     

介绍两种农业开发模式 果园间种草莓模式和冬闲田种植草莓模式

本文从当地气候资源特点出发,建立多种经营的生态模式,形成最佳的生态系统,有效地分层利用光、热、水、土资源,进一步挖掘果园和冬闲田潜力,增加多种商品,种植草莓可以提高当地经济效益。     

云模式讨论会

1977年在澳大利亚悉尼举行了一次国际云模式讨论会,与会者除澳大利亚科学家外,还有美国、英国、加拿大、新西兰的科学家,共17人。讨论的问题包括:单块云和云场的数值模式、与区域模式配合对云模式的参数化处理、实验室模拟实验与真实大气的关系、辐射的模式处理、对     

城市冠层模式在GRAPES模式中的应用

在GRAPES中尺度模式中耦合了城市冠层模式(Urban Canopy Model,简写为UCM),并选择珠江三角洲(简称"珠三角")地区2011年7月10日夜间强降水过程和2012年8月19日的高温个例,考察了GRAPES中尺度模式与城市冠层模式耦合在珠三角地区的模拟效果,分别设置了两组试验,在GRAPES模式中耦合和未耦合城市冠层模式(UCM和noUCM)。结果发现,UCM对强降水中心和降水落区的模拟都较noUCM有明显的改善,从降水的四个评估指数(命中率、反命中率、威胁指数及偏差)也可以看出,UCM的结果较noUCM有了较明显的提高,尤其是命中率和威胁指数;对2 m高度的温度和地表热通量而言,两组试验的日间温度和热通量差异较大,中心城区UCM模拟的温度较noUCM高2~4℃,最大差值达5~6℃,热通量差异基本在150 W/m~2,而在夜间,两组试验模拟的温度和热通量差异减小,温度差值基本在0.5~1.0℃之内,热通量差异一般在10 W/m~2左右。两组试验对降水模拟差异的主要原因是UCM模拟出了降水前期地面强的辐合区及相应的温度高值区,对流层低层较大范围的垂直上升运动和辐合上升,对流层中层的暖湿中心及地面较大的CAPE值(达2 000~3 000 J/kg),而noUCM的模拟偏弱或是未能模拟出来。从另外高温个例观测与模式模拟的对比结果来看,UCM模拟的近地面气温、风速、感热通量、向下短波辐射通量和向上长波辐射通量与观测的误差减小,但感热通量与向下短波辐射通量与观测存在一定差距。     

气候模式并行计算

气候模式并行计算是国内外最近重视开展的在大规模并行计算机上应用的并行软件的开发工作。“气候动力学和气候预测理论的研究”国家攀登项目近年来先后在国产曙光１０００和曙光１０００Ａ并行计算机上开展了气候模式并行计算工作。所用的气候模式是气候动力学项目“八五”阶段设计发展的９层全球格点大气环流模式和从１９９７年起着手研制的１８层全球格点大气环流模式。这是我国首次进行的气候数值模式并行计算工作,阶段性工作取得了合理的并行效率。研究表明以大气环流模式为代表的气候模式是最适合并行计算机实际应用的科研任务之一,国产并行计算机有能力在该领域实际应用中发挥作用。     

FGOALS高分辨率气候模式系统模式研制与应用综述

当今气候系统模式发展的重要趋势之一,是通过提高模式的空间分辨率,改进对气候系统中多尺度相互作用过程和极端事件的模拟能力。过去5年里,中国科学院大气物理研究所发展并完善了25 km分辨率大气环流分量模式FAMIL2.2、1/10°分辨率海洋环流分量模式LICOM3.0,并以此为基础建立了高分辨率气候系统模式FGOALS-f3-H。利用上述高分辨率模式,开展了大量的数值模拟试验和预报/预测研究,其中包括国际耦合模式比较计划第六阶段（CMIP6）的高分辨率模式比较子计划（HighResMIP）,建立了海洋环流预测系统（LFS）等。初步评估分析表明,相对于低分辨率模式,高分辨率模式对气候平均态和气候变率的模拟能力均有明显改进。其中高分辨率大气环流模式可以更好地模拟台风、极端降水事件,高分辨率海洋模式可以更好地模拟海洋中尺度涡旋和西边界流,而高分辨率耦合模式则可以更好重现中尺度海气相互作用过程、热带不稳定波动（TIW）等事件。     

随机游动扩散模式与高斯扩散模式的对比

通过随机游坜模式与高斯扩散模式的对比得知，随机游动模式适用范围广泛，而高斯扩散模式适用性受模式本身基本假定的限制，其应用范围是有限的。     

伴随模式同化系统在修正模式地形中的应用

任何模式都只是实际大气的一种近似模拟，存在误差。鉴于传统的四维资料伴随模式同化系统都是假设模式完全正确仅对初始场进行修正。将伴随模式同化系统应用于修正模式地形误差，通过对不同初始地形的修正试验表明，MM5伴随模式同化系统能很好地对地形误差进行修正，能够反演出与初始气象要素场分辨率相匹配、与模式更协调的地形场，为伴随模式同化系统的广泛应用提供了一种新的思路。     

一个与大尺度模式耦合的边界层温度诊断模式

本文提出一个与p—σ五层原始方程模式耦合的边界层温度诊断模式。应用大模式提供的温度场作为边条件数值求解边界层热力学方程得到边界层温度。用FGGE资料一次寒潮过程进行试验,说明结果达到一定精度。本边界层模式原则上可应用于其他大尺度模式。     

云地闪点电荷模式的适用性及云闪的折线流光模式

本文首先论述了由地面多站电场变化测量来计算地闪所中和的电荷分布参数时点(球对称)电荷模式的适用范围及其可能造成的误差。结果表明:如果地闪所中和的电荷呈园盘状的对称分布(以模拟雷暴云中负电荷分布的水平尺度远大于垂直尺度的情况),则在水平尺度小于其离地高度的情况下,使用点电荷模式得出的电荷量及其中心离地高度和假定的电荷分布参数很接近;但如果电荷分布的水平尺度大于其离地高度,则由点电荷模式得出的结果会过高估计电荷中心的离地高度及电荷量大小。 本文第二部分提出了一个云闪的折线流光模式。根据地面多站电场变化测量,用这个模式可以确定云闪初始流光的极性、传播方向及传播速度等参数。从几个云闪个例的资料分析表明,这些闪电都是由向上传播的负流光开始的;流光激发后只要10—30毫秒就达到最大伸展,其传播速度和地闪梯级光导相似,达10~5米/秒的量级。这些结果和前人关于流光在云闪持续一半以上的时间里都连续伸展,因而其传播速度较慢的看法不符。     

AREM中尺度大气模式与海浪模式双向耦合预报试验

利用中尺度大气模式AREM与国际上比较成熟的海浪模式WAVEWATCH-Ⅲ进行双向耦合,应用管道通信技术建立区域中尺度大气-海浪耦合模式预报系统,充分考虑中尺度海-气间的相互作用,即大气低层风场驱动海浪并影响海浪状态变化,海浪通过与波龄密切相关的海表粗糙度和海洋飞沫来改变海气间动量、感热和潜热交换从而实现对大气的反馈.文中利用该耦合预报系统对发生在东南沿海的"威马逊"台风过程进行数值试验,重点分析海表粗糙度和海洋飞沫两个耦合因子对台风数值预报的影响.主要结论是:在台风高海况下,海浪引起的海表粗糙度和海洋飞沫的增加对台风数值预报影响均较为显著.海表粗糙度加大了海气间动量通量(摩擦作用),其阻碍台风的发展,但对台风路径预报影响不大;海洋飞沫贡献的感热和潜热为台风发展提供能量,从而使台风强度增强,降水显著增加,并使台风路径预报更加接近实况;两者共同的作用,使台风强度增强,台风路径预报也更为合理.     

一个非线性近地层模式

1.引言识别和描述空气运动的垂直分量对混合过程影响的尺度,一直是边界层理论的重点。有各种各样的尺度定义,最早、最简单的是经典的Prandtl公式: l=kz 它是联系混合长与边界层中距地高度的关系式。考虑整个边界层为中性层结,Blackad-     

成都市大气质量预报模式

利用了ＡＴＤＬ模型成都市大气环境质量预测模式进行了实用性研究。     

谈谈农业气象模式

农业气象模式(Agrometeorologicalmodel),是农业生产对象或过程与气象、气候和水文条件相互关系的数学表达式或文字逻辑图式。前者是根据已知的农业生产与气象条件的数量关系和各种理论假设,建立的由一些变量和常数组成的数学方程式;后者是由各种文字、符号构成的逻辑框图。随着人们对农业生产与气象条件关系的认识不断深入,农业气象模式的研究也在不断地发展,特别是二十世纪五十年代以来,由于数理统计学的发展,电子计算机和人工控制气象条     

高分辨率对流层化学模式与高斯烟云模式的对比分析

应用高分辨率对流层化学模式及高斯烟云模式分别计算了本溪地区不同气象条件下的SO2 小时浓度 ,并与实测浓度值进行了对比分析。结果表明 :在复杂地形地区应用高分辨率对流层化学模式可以得到与实测浓度较一致的结果。该研究成果可应用于复杂地形地区的大气环境影响评价及环境容量研究中。