An alternative analysis of flux-gradient relationships at the 1976 ITCE

An extensive micrometeorological data set from the 1976 International Turbulence Comparison Experiment (ITCE) is analysed to determine flux-gradient relationships in an unstable atmosphere for momentum, sensible heat and water vapour transfers. The data are first analysed for internal consistency, resulting in the rejection of some data. Following a least-square fit to the remaining data in the form /k = (1 – z/L)^-/k, rounded-off values of k, , and are selected for each form of transfer consistent with the statistical accuracy of the measurements. The equations finally adopted are _M = (1 – 28z/L)^-1/4 and _{H, W} = (1 – 14z/L)^-1/2 with k _M = k_H = k_W = 0.40.These expressions fit the averaged observations to within a few per cent in the stability range of the experiment (-4 < z/L < -0.004).     

Influence of chemistry on the flux-gradient relationships for the NO-O3-NO2 system

It is shown that K-theory has to be modified for chemical systems that react with time scales similar to the turbulence time scale. In such systems, the value of the exchange coefficient depends not only on the turbulence parameters, but also on the chemical reaction rates. As an example, the NO-O₃-NO₂ chemical system is studied. Using second-moment equations, new flux-gradient relationships for the neutral atmospheric surface layer are obtained which depend on the time scale ratios of turbulence ( _t ) and chemical reactions ( _ch), i.e., reactive K-theory. Within the framework of this reactive K-theory, the flux of a chemical species is both a function of the concentration gradients of the three chemical species involved and of the ratio of the time scale of turbulence to the time scale of chemistry. In the special case of slow chemistry ( _{t ch}) inert K-theory is applicable.The reactive exchange coefficients are implemented in a surface-layer model that calculates the flux and concentration profiles of the three chemical species. The results of the calculations of the effective exchange coefficients are different for reactive K-theory and inert K-theory; the differences are largest for nitric oxide, but smaller for ozone and nitrogen dioxide.     

中国夏季降水异常分布的非线性特征

运用基于前馈型人工神经网络的非线性主成分分析方法(NLPCA),对中国近50 a夏季降水异常分布的非线性特征进行了分析。结果表明,中国夏季降水的异常分布具有一定的非线性特征,当夏季降水距平的一维NLPCA近似在非线性主成分取极端相反位相时,对应的空间分布型表现出明显的不对称性;一维NLPCA对夏季原始降水距平场的近似,比传统一维PCA的近似更为逼真。     

海温异常对2008年1月中国气候异常影响的数值模拟

利用中国科学院大气物理研究所陆气耦合模式IAP9L_CoLM,通过4组集合模拟试验,分别考察了不同海域的海温异常对2008年1月中国南方极端气候异常的可能影响。数值模拟结果表明,在La Ni~↑na事件（赤道中东太平洋海温负异常）和北大西洋海温正异常的作用下,模式可以较好地再现出2008年1月我国降水异常和全国性温度偏低的现象,以及相应的主要环流异常特征,这说明上述两个海区的海温异常是导致我国南方低温、雨雪、冰冻灾害天气的重要原因。进一步分析可以发现,赤道中东太平洋的负海温异常和北大西洋的正海温异常均有利于亚洲中高纬地区阻塞高压的加强,从而使得东亚冬季风增强,有利于强冷空气入侵到我国南方地区;此外赤道中东太平洋的负海温异常还导致东亚沿海位势高度增加,不利于冷空气向下游输送,使得冷空气在我国南方地区堆积导致低温异常。模式结果比较还可发现,相对于北大西洋海温异常而言,赤道中东太平洋海温异常对2008年冬季中国气候异常的影响相对更大,其他区域的海温异常也可对2008年1月中国的气候异常有一定的影响。     

2021年夏季我国气候异常特征及成因分析

2021年夏季我国天气气候异常特征突出,极端天气气候事件多,东部主要多雨区在我国北方,降水的季节内变化显著,华南前汛期开始偏晚、江淮流域梅雨和华北雨季开始偏早.东亚大气环流季节内变化对降水异常的空间分布影响较大.6月,东北冷涡活动频繁,导致东北及邻近区域降水异常偏多,黑龙江、嫩江流域发生严重汛情;东北冷涡的异常活跃可能...     

2023年夏季我国气候异常特征及成因分析

2023年夏季,我国气候特征整体表现为“温高雨少”,区域性、阶段性高温、旱涝等气象灾害明显。降水的空间分布差异显著,主要多雨区位于我国北方,松花江、海河流域出现严重汛情。生成和登陆台风频数均较常年同期偏少,但北上台风却对京津冀等地造成极其严重的雨涝灾害。2023年夏季我国气温为1961年以来历史次高,北方地区暖异常明显,华北、西北等地区阶段性高温热浪尤为突出。华北、东北地区降水偏多是由不同环流系统造成的。其中,华北南部降水异常偏多主要由7月底至8月初一次极为罕见的天气尺度持续性极端降水过程所致,台风杜苏芮和卡努外围环流与异常偏西、偏北的西太平洋副热带高压相配合,再加上太行山东麓的地形效应是其主要原因。盛夏东北东部异常偏南风引导的水汽输送在整个对流层都异常偏强,造成东北北部和东部降水明显偏多,这一异常环流与初夏巴伦支海海冰密集度减小及盛夏西北太平洋海温异常偏暖均有一定关联。     

2023年中国气候异常特征及主要天气气候事件

2023年,我国气候主要表现为暖干的特征,全国平均气温10.71℃,较1991—2020年气候平均偏高0.82℃,为1951年以来最暖;全国平均降水量615.0 mm,较常年偏少3.9%,为2012年以来第二少。四季气温均较常年同期偏高,其中夏、秋季分别为历史同期次高和最高;除秋季降水偏多外,其余三季降水均偏少。汛期(5—9月),全国平均降水量较常年同期偏少4.3%,为2012年以来第二少,我国中东部降水总体呈“中间多南北少”的分布。2023年,我国区域性气象干旱多发,西南地区遭遇冬春连旱;春季北方沙尘天气过程偏多;夏季前期,华北和黄淮遭受1961年以来最强高温过程;7月底至8月初,受台风杜苏芮影响,京津冀地区发生历史罕见极端强降水过程,华北地区出现“旱涝急转”;华西秋雨开始早、结束晚、雨量多;1月中旬发生年内最强寒潮过程;秋末冬初冷空气频繁入侵,12月华北和黄淮等地降雪日数偏多、积雪偏深。     

Internal equilibrium layer growth over forest

Summary  Friction velocity data from different heights above a forest are used to evaluate the influence from the surrounding landscape on forest micro-meteorological measurements under near-neutral conditions. Data are used from one field site and two forest sites. The field site data are used to estimate the magnitude of the scatter. Different theoretical friction velocity profiles for the Internal Boundary Layer (IBL) are tested against the forest data. The results yield information on the Internal Equilibrium Layer (IEL) growth and an equation for the IEL height for neutral conditions is derived. For stable conditions the results indicate that very long fetches are required in order to measure parameters in equilibrium with the actual surface. Received November 22, 1999 Revised February 22, 2000     

近53a中国气温异常分布的非线性特征

运用一种基于神经网络的非线性主成分分析法（nonlinear principal component analysis,NLP-CA）对中国1951—2003年53 a四季气温距平场（surface air temperature anomaly,SATA）进行分析,NLPCA第一模态结果显示中国四季气温异常具有一定的非线性特征,并且具有显著的季节性差异,即春、夏两季的非线性较强,秋、冬两季较弱。一维NLPCA对原始气温距平场的近似比一维PCA（principal component analysis）更好地反映了气温场的实际分布情况。     

2020年夏季我国气候异常特征及成因分析

2020年夏季我国天气气候极为异常,全国平均降水量为373.0 mm,较常年同期偏多14.7%,为1961年以来次多;季节内阶段性特征显著,6—7月多雨带主要位于江南大部—江淮地区,8月则主要在东北、华北及西南地区,致使2020年夏季雨型分布异常,不是传统认识上的四类雨型分布。通过对同期大气环流和热带海温等异常特征分析发现,6—7月,欧亚中高纬环流表现为"两脊一槽"型,东亚副热带夏季风异常偏弱,西太平洋副热带高压(以下简称西太副高)较常年同期显著偏强、偏西,第一次季节性北跳偏早,第二次北跳明显偏晚,且表现出明显的准双周振荡特征;使得来自西北太平洋的转向水汽输送偏强,并与中高纬不断南下的冷空气活动相配合,水汽通量异常辐合区主要位于长江中下游地区,导致江淮梅雨异常偏多。热带印度洋持续偏暖对维持6—7月西太副高偏强偏西及东亚夏季风异常偏弱起到了重要作用。8月,欧亚中高纬环流调整为"两槽一脊"型,蒙古低压活跃;西太副高也由前期偏纬向型的带状分布转为"块状"分布,脊线位置偏北;沿西太副高外围的异常西南风水汽输送延伸至华北一东北南部,形成自西南到东北的异常多雨带,与6—7月江淮流域降水异常偏多的空...     

Precipitation — elevation relationships over Sri Lanka

Summary The change of rainfall totals with height has been the subject of much investigation in many parts of the world. The rates of increase or decrease vary with the climatic regime experienced. This study of Sri Lankan rainfall shows that the relationship between height and mean annual rainfall is complex. Examples of increases and decreases of rainfall with height are found. The climatic regime of the area is important in controlling the level of maximum rainfall.With 7 Figures     

Energy flux partitioning over the Amazon forest

The present study involved determination of the experimental energy receipt partitioning over the tropical Amazon forest. Diurnal variation of net radiation (Q ^*), sensible heat flux (Q _H) and latent heat flux (Q _E) is presented. The daytimeQ _E is in phase withQ ^* and it is always an important term in the energy balance. The daily averagedQ _E is 59 to 100% of the dailyQ ^* whereasQ _H is 5 to 28% at the Amazon forest site (2° 57 S; 59° 57 W) for the sample periods. The results present evidence thatQ _E over the Amazon forest is greater thanQ ^* in the afternoon hours. The role of sensible heat advection in maintaining largeQ _E over the forest surface is discussed. Hourly Bowen ratio () values for two campaigns of the Amazon forest micrometeorological experiment are presented. During daylight hours, the differences in are not significant, and exhibit a systematic pattern. The only time that the variation in Bowen ratio increased significantly was at sunrise and sunset when the thermal structure of the air was changing from a strong inversion to lapse and vice versa. The diurnal values changed from –3.50 to 0.85. The mean hourly calculated from values from 07.00 to 16.00 h, varied from 0.05 to 0.85.Diese Studie beschäftigt sich mit der Aufteilung der empfangenen Energie über dem tropischen Amazonasurwald. Es wird der Tagesgang der Strahlungsbilanz (Q ^*), des fühlbaren (Q _H) und des latenten Wärmestromes (Q _E) vorgestellt. Während der Tagesstunden istQ _E in Phase mitQ ^* und ist immer ein wichtiger Term der Energiebilanz. Das Tagesmittel vonQ _E beträgt 59 bis 100%,Q _H 5 bis 28% des täglichenQ ^* an den Meßtagen bei der Amazonasurwaldstation (2° 57 S; 59° 57 W). Die Ergebnisse legen nahe, daß in den NachmittagsstundenQ _E über dem Amazonasurwald größer ist alsQ ^*. Die Rolle der Advektion von fühlbarer Wärme zur Aufrechterhaltung des großenQ _E über der Waldoberfläche wird diskutiert. Für zwei Meßkampagnen wurden die stündlichen Bowenverhältnisse () vorgestellt. Während der Tagesstunden ergaben sich keine signifikanten Änderungen von, während bei Sonnenaufgang und -untergang, wenn der thermische Aufbau der Luft von einer starken Inversion zu neutral und umgekehrt wechselt, die Unterschiede deutlich anstiegen. Die Tageswerte von lagen zwischen –3.50 und 0.85. Die Stundenmittel von 7.00 bis 16.00 Uhr schwankten zwischen 0.05 und 0.85.

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With 3 Figures     

中国夏季气温变化的主模态及环流特征分析

根据逐月气温资料、NCEP/NCAR再分析资料,利用EOF分解和合成分析等统计方法,探讨了中国夏季逐月气温持续变化的主要模态及同期的大气环流特征。结果表明中国夏季气温变化可分为三个主要的模态:第一模态为全国一致型(UM),当时间系数为正(负)时,6-8月气温为全国一致偏高(低),UM型具有明显的年代际变化特征,20世纪90年代中期以前以一致偏低为主,以后以一致偏高为主;第二模态为南、北与中间反位相的三极子型(TM),当时间系数为正(负)时,6-8月东北、内蒙古、新疆、河套地区以及江南、华南气温偏高(低),而长江流域、黄淮等地气温偏低(高),其中以8月低(高)温范围最大。TM型同时具有明显的年代际和年际变化特征,在20世纪80年代以前以负位相为主,以后以正位相为主,但近些年年际信号增强且振荡明显。第三模态为长江以南与以北反位相的偶极型(DM),当时间系数为正(负)时,6月东北地区、内蒙古及河套北部、新疆北部气温偏低(高),以南的大部地区偏高(低),至7、8月偏低(高)气温范围明显南扩,但分界线止于长江沿线。进一步诊断发现,造成中国夏季逐月气温持续性变化的不同模态对应不同的环流特征。UM型气温模态主要受到东亚上空持续而深厚的高度场距平趋势的控制,大陆高压的强弱起到重要作用;气温TM型对应着环流场的三极子型分布,与东亚-太平洋遥相关型波列有关;DM型气温模态与东北冷涡活动的位置和强度及西太平洋高度场强度有关。     

淮河流域夏季降水异常与北太平洋海温异常的关系

研究淮河流域降水异常与北太平洋海温异常的相关关系,初步探讨北太平洋海温异常对淮河流域降水的可能影响机制。结果表明:淮河流域夏季降水与上年8-10月北太平洋中部关键海区(162．5~177．5°W,36．5~41．5°N)的SSTA存在持续高的正相关关系;淮河流域夏季降水异常对应着一种大范围的海温异常分布型,而关键海区正好位子其相关最显著地区;正是由于北太平洋大范围持续的海温异常引起了次年夏季大气环流的异常,导致了淮河流域夏季降水异常,这也正是海温与降水具有很好相关的内在原因。     

The convective boundary layer over pasture and forest in Amazonia

Summary The coupling between different types of surface (tropical forest or grass) and the Convective Boundary Layer (CBL) has been investigated using observational (rawinsoundings) data collected over Rondônia in southwest Amazonia. The data reported here support the notion that deforestation may modify the dynamics of the boundary layer, in particular during the dry season. In this period the sensible heat fluxes are very high over pasture, creating a CBL around 550m deeper compared to that over the forest. The measurements showed the height of the fully developed CBL for pasture to be 1650m, compared to around 1100m for forest. During the wet season the height of the CBL is lower than during the dry season and has the same height (around 1000m) for forest and pasture sites. The CBL over pasture is hotter and drier than over forest during the dry season, but during the wet season the air temperatures and humidities are similar. Comparing the CBL growth during the dry and wet season, there is evidence that the CBL properties over the forest are not dependent on the surface characteristics, but over the pasture they are.     

2014年海洋和大气环流异常及对中国气候的影响

本文基于实时、历史观测资料和再分析资料,综合分析2014年海洋和大气环流异常特征,并讨论这些异常特征对中国气候的主要影响。分析表明：2013/2014年冬季,极涡偏向西半球,东亚冬季风和西伯利亚高压均偏弱,导致我国冬季气温总体偏高。受冬季风强度季节内变化影响,前冬暖、后冬冷。2014年赤道中东太平洋形成一次厄尔尼诺事件,4月以来热带印度洋全区一致海温模态正位相维持发展,受暖海温外强迫影响,夏、秋季西太平洋副热带高压强度偏强、位置偏南,主汛期我国东部降水呈“北少南多”型异常分布。2014年南海夏季风爆发异常偏晚,强度偏弱。东亚夏季风强度偏弱,有利于我国东部主汛期雨带偏南,江南梅雨区和长江中下游梅雨区梅雨量偏多,北方大部夏季降水偏少。     

春季华南土壤湿度异常与中国夏季降水的可能联系

基于ERA40（ECMWF）1958—2001年土壤湿度再分析资料和中国541站降水资料,通过观测分析揭示了华南春季土壤湿度异常与中国夏季降水的联系及其可能的物理过程。结果表明,春季华南土壤湿度与夏季华南（长江流域及其以北地区）降水呈正（负）相关;春季华南土壤湿度负（正）异常,夏季华南降水异常偏少（多）,而长江以北地区降水则偏多（少）。通过对春季华南土壤湿度异常年份对应的环流异常特征的诊断分析发现：土壤湿度负异常年,西太平洋副高位置明显偏西,华南地区对应异常的下沉运动和水汽辐散,导致该地区降水偏少;而长江中下游地区对应异常的上升运动和水汽通量的辐合,降水偏多;土壤湿度正异常年的情况大致相反。进一步的分析表明,春季华南土壤湿度与同期长江中下游及以北地区土壤湿度存在明显的负相关关系。春季华南土壤湿度负（正）异常年的同期华北到长江中下游区域土壤湿度为正（负）异常,将导致南部区域的地表温度异常升高（降低）,北部地表温度异常偏低（偏高）,并通过改变地表对大气的加热,引起夏季大气环流的异常,最终造成夏季降水异常。     

我国华南3月份降水异常的可能影响因子分析

利用1951～2005年华南地区3月份的降水资料、NOAA海温资料、Ni?o3.4指数和NCEP再分析资料,分析了华南3月份降水异常与同期环流场、全球海温场的关系,从环流和海温的角度揭示了华南3月份降水异常的可能原因。结果表明,当华南3月份降水偏多(少)时,在对流层中低层,北太平洋海区存在气旋(反气旋)性环流异常,西太平洋及南海海面上存在反气旋(气旋)性环流异常,这样的环流异常有利(不利)于东南暖湿气流与北方东部异常冷空气在华南地区形成水汽辐合,导致降水显著增多(减少)。进一步的分析表明,ENSO和北印度洋及南海附近海温是影响华南3月份降水异常的重要外强迫因子,ENSO对华南3月降水异常的影响是通过影响春季西太平洋副热带高压和低层风场异常实现的,而北印度洋及南海附近海温对华南3月降水异常的影响则是通过垂直环流场异常和低层风场以及西太平洋副热带高压异常来实现的。     

2008年1月中国气候异常的动力学预测及效果检验

利用IAP数值气候预测系统（IAP DCP-Ⅱ）和IAP 9层大气环流模式（IAP9L-AGCM）对2007年冬季我国气候异常进行了预测,并检验了两个不同系统和模式对2008年1月我国气候异常的预测能力。首先利用IAP ENSO预测系统进行热带太平洋海温异常的预测,然后对2007年中国冬季气候进行了实时预测。结果表明：IAP ENSO预测系统较好地预报出了2007年冬季热带太平洋海温异常的演变情况;IAP DCP-Ⅱ和IAP9L-AGCM对于2008年1月月平均环流异常以及我国气候异常均有一定的预测能力,尤其是对偏强的冬季风,冬季南方地区的异常低温多雨,以及东北的高温少雨,预测效果较好。     

盛夏四川盆地西部地区降水年际变化及其对应的环流异常

利用7、8月全国756站站点降水资料、NCEP/NCAR再分析资料的月平均资料,研究了盛夏四川盆地西部地区降水年际变化的基本特征及其对应的环流异常,并分析了该地区与江南地区降水年际变化的关系及其对应的700 hPa环流异常。结果表明：四川盆地西部地区盛夏降水偏多年,四川盆地上空为显著的南风异常,说明西南涡较常年活跃,同时西太平洋副热带高压偏北;而降水偏少时,上述环流异常符号相反,但更加明显,说明西南涡明显弱于常年,西太平洋副热带高压偏南。此外,四川盆地西部盛夏降水年际变化和我国西北、华北地区降水呈明显的正相关关系,而与江南地区降水有明显的负相关关系。这些关系与对流层低层环流异常有关。