夏季我国高原植被气候效应的数值研究Ⅰ: 模式及降水、流场的效应

在颜宏模式中加入植被参数化方案，并将全国植被划分成１０类，模拟了不同土壤湿度条件下７月高原有、无植被的气候场，发现两者差异较大。在土壤湿度正常时，有植被比无植被情况下四川南部、高原及江淮、东北地区日雨量增加１ｍｍ左右，云贵高原为减雨区达－１～－２ｍｍ·ｄ－１。通过不同土壤湿度控制试验，发现在特定的湿度条件下，植被对降水有增强作用。６００ｈＰａ等压面的流线场差值分布大致与降水场差值相对应     

干旱半干旱地区植被气候效应的数值研究

本文利用三维土壤－植被－大气耦合的区域气候模式研究了干旱半干旱地区植被状况发生变化的短期气候效应，着重分析植被对海平面气压场、近地层气温和湿度、土壤温度、边界层风速、局地环流以及地面能量平衡和转换关系的影响，结果可为人们制定合理的农业种植制度，开发和利用有限的生物资源，推广植树种草绿化工程建设，改善区域气候环境提供一定的科学依据。     

植被变化对辽西夏季气候影响的数值试验

利用2001年6、7、8月份的资料及中尺度模式MM5V3．5对当年夏季辽西生态脆弱区进行了气候模拟性能试验，模拟出植被退化和恢复后辽西地区的温度变化。试验结果表明：在辽西部分地区植被退化后，当地夏季平均温度明显升高；在部分地区植被恢复后，当地夏季平均温度降低；在下垫面状况改变的周边地区，平均温度有一定程度的变化。同时，植被状况的改变对高空气压场和温度场也产生一定影响。     

青藏高原及其周围植被对夏季气候影响的套网格数值试验比较

利用钱永甫有地形５层原始方程模式,与颜宏等复杂地形条件下有限区域细网格模式进行单向嵌套,即初始场采用前者计算５ｄ后,得到各特征等压面上的高度场和湿度场,向后者每２４ｈ输送一次边界值。地－气模式采用经Ｄｅａｒｄｏｒｆ植被参数化修正的地面热量平衡方程进行耦合。在此基础上进行了夏季（７月）有植被和无植被两种情况的数值试验。有植被情况模拟的高度场、温度场与实测场的相关系数高于无植被的情况。试验发现,有植被比无植被情况的海平面气压场、低层高度场、潜热输送、整层大气湿度和降水量有所增加,而温度场和大陆热低压强度有所降低。     

夏季太湖局地气候效应的数值模拟研究

利用WRF模式,通过数值模拟试验研究了夏季太湖的局地气候效应,揭示了太湖对局地降水、温度等气象要素的影响,并探讨了内在的物理机制。结果表明:太湖主要在局地尺度上引起夏季地面气温降低和降水的减少,影响强度从湖区向周边地区逐渐减弱;太湖引起的夏季降水减少主要来源于对对流性降水的减弱作用;太湖对湖区及邻近区域夏季地面气温和降水的影响表现出明显的日变化特征,白天影响程度明显强于夜间且在午后的影响最强;太湖在午后引起湖区及邻近地区低层大气显著降温和异常辐散,抑制了该区域的大气对流活动并引起对流降水的明显减少,进而造成夏季太湖及邻近地区降水的减少。     

陆面植被类型对华北地区夏季降水影响的数值模拟研究

为了检验陆面植被类型变化对华北地区夏季降水的影响,共做了５组数值试验,结果表明,在华北地区以草原或沙漠代替落叶林后,华北地区夏季降水略有减少,但降水总量变化不大,这主要是由于降水变化的区域分布不一致所致;在华北西北部以沙漠代替草原后,华北地区平均降水有所增加,这主要是由华北北部地区降水增加引起的。上述三个试验中,华北 中部以南地区的降水变化主要由积云对流降水变化引起,以北主要由大尺度降水变化引起。     

黄土高原植被改变对夏季当地气候影响的数值模拟

利用2003年6、7月份的资料及中尺度模式MM5V3.5,对当年夏季黄土高原地区的温度场和湿度场进行了模拟分析,结果表明:黄土高原地区植被覆盖改善,将使得当地夏季平均气温、地面温度降低,气温减小的最大值出现在植被改变的中心区域,最大值为0.6℃,其周边地区温度也是普遍降低的,而地面温度变化大于气温。这种变化主要发生在白天,夜间气温和地温的变化相对较小,夜间,平均地温甚至略有升高。在植被改善的地区,夏季平均气温和平均地温日较差均减小。植被覆盖改善后,空气湿度在白天和夜间均明显增加,白天增加量大于夜间,而影响范围则小于夜间。     

长江中下游地区城市化进程中地表植被变化气候效应的数值模拟

利用高分辨率区域气候模式RegCM3,对长江中下游地区城市化进程中土地利用的变化引起的地气能量交换和水份收支改变的气候效应进行模拟研究.结果表明:下垫面由农田变为城市后近地层大气水汽含量减小,气温升高.但增温幅度存在明显的时空差异,总体而言西部高于东部、夏季高于冬季.对能量平衡的各因子的分析表明,因地表水份蒸发引起的潜热释放减少是地表温度增加最主要的原因.流场差异场的特点是以试验区域为中心,低层呈气旋性而高层呈反气旋性环流,这种结构特征有利于试验区域以外中低层大气以补偿性平流的形式流入试验区,补充地表水份损失,导致退化试验和控制试验相比低层云水量减少而中高层云水量增加.受环流场和水汽场异常的共同影响,夏季试验区域西部平均降水减少而东部增加.绿化试验和过渡试验结果则表明,当城市绿化面积超过50%时,能够有效地减小城市化进程对局地气候的影响.     

三江源冻土-植被相互作用及气候效应研究现状及展望

三江源冻土、植被二者之间存在着强烈的相互作用的关系,并通过改变土壤水热特性以及地表-大气间的能量和水分交换过程影响局地气候,加快或减缓气候变化,源区的生态安全面临挑战。本文综述了近几十年来三江源区冻土、植被特征及变化趋势、冻土-植被相互作用过程以及冻土、植被变化的气候效应,在此基础上对未来研究方向进行了展望。主要认知如下：三江源地区是季节性冻土和多年冻土的交汇带。植被类型有高寒草甸、高寒草原、高寒荒漠等,植被生长季较短。近几十年来,在全球变化影响下,源区冻土和植被经历了快速的变化。冻土土壤温度明显升高;多年冻土面积减小而季节性冻土面积增加;多年冻土活动层厚度及融化期增加而季节性冻土最大冻结深度及冻结期减小。植被物候整体表现出返青期提前,黄枯期推迟,生长季延长的特征;同时高寒植被生态系统的结构和功能也发生了明显变化。土壤的水、热状态是连接冻土和植被相互作用的重要纽带。冻土的冻融状态,土壤的水、热过程对高寒植被的生长有着密切的影响;同时位于冻土上层的植被,又通过植被特征和生态系统的变化,影响土壤温度、湿度,反作用于冻土的形成和发展。冻土和高寒植被作为三江源两种典型的下垫面,在陆-气相互作用...     

区域气候模式对我国中、东部夏季气候的数值模拟

利用高分辨率的区域气候模式RegCM3(ICTP,2004年)对1994、1997、1998年我国夏季(6～8月)气候进行了数值模拟试验,并对比分析了不同积云对流方案对降水场模拟结果的影响。结果表明:该模式能够较真实地描述出我国夏季温度场的主要高、低温中心及月际变化,但模拟的气温场偏低;选择不同的积云对流方案对降水的模拟结果影响很大,采用Grell积云对流方案模拟出的我国夏季降水场最接近观测场,较好地模拟出我国东部地区夏季主要雨带的大致位置及变化,但雨带的位置偏南、中心降水量值偏大;500 hPa位势高度场的模拟结果和实际观测场较为一致,但西风带的位置偏南,相应地副热带高压588位势什米线位置较观测场向东南偏移。     

区域气候模式对华北夏季降水的气候模拟

使用美国ＮＣＡＲ区域气候模式ＲｅｇＣＭ２对１９９１和１９９４年我国华北夏季降水进行了气候模拟研究,以检验ＮＣＡＲ区域气候模式对华北夏季降水的气候预测能力。模拟结果表明,该模式能较好地模拟华北夏季降水的主要分布特征,对华北少水年（１９９１年）和我水年（１９９４年）夏季降水的模拟都比较成功。模式还能罗好地模拟夏季季风的发展过程,地环流场的模拟也与分析场比较一致,因而该模式可以用于研究物预测华北夏季降水     

植被区面积对局地气候影响的数值研究

用一个三维模式实施了５个数值试验，研究了植被覆盖与裸土之间的非均一性对局地气候的影响。结果指出：存在着一个最适宜的植被区面积Ｓ＿ｃ，当Ｓ＝Ｓ＿ｃ，这种非均一性激发的上升运动最强，上升气流区的空间范围最大。     

局地云量变化气候效应的数值模拟

本文用统计得到的东半球夏季平均云量资料，利用改进的云－辐射计算模式，在三维有限区域模式中模拟局地云量变化的气候效应。模拟结果表明，高原地区和热带辐合带云量变化造成的气候效应都主要表现在青藏高原地区。在低反照率时，高原地区云量减少使该地区地表加热，引起高低空气压系统加强；高反照率时结果相反。热带辐合带云量减少会引起青藏高原地区降温和气压系统减弱。     

东北夏季降水的气候及异常特征分析

采用统计分析的方法对近50 a东北夏季降水的气候及异常特征进行了分析。结果表明:东北夏季降水空间分布很不均匀,除三江平原地区外东北大部7月降水最多;夏季全区出现较重干旱的概率大于较重雨涝,旱灾更为突出,其中辽西是较重旱涝频发的地区;近50 a夏季降水没有明显变干或变湿的倾向,而是具有阶段性旱涝交替特征,存在27、11 a左右的年代际尺度周期和3~6 a左右的年际尺度周期变化;6月旱灾几率大,易形成6~7月的连续干旱,7月易形成区域性特大涝灾,6月和8月在年代际尺度上具有反位相变化的特征。     

北半球夏季南极冰气候效应的数值试验

本文利用9层菱形截断15波的全球大气环流谱模式进行了7月份南极冰正常和无冰的对比试验,进而研究了南极冰的短期气候效应.结果表明:南极冰的移去首先在局地区域加热了低层空气,减弱了南极极涡,然后使中高纬度超长波发生变异尤其是使纬向3波增幅.超长波的异常引起东亚季风区低层越赤道气流加强,从而增强东亚季风环流,增大中南半岛到西太平洋的降雨量和相应的对流潜热释放,结果在北半球激发了一支从东亚到北美的二维Rossby波列,使北半球大气环流发生异常.文中对这一气候效应的动力学机制进行了讨论,并认为南极冰不仅是影响南半球     

南半球臭氧变化气候效应的数值模拟

采用一个陆气耦合的９层谱模式模拟了南半球臭氧减少所产生的气候效应。数值试验结果表明,南半球臭氧的减少不仅对南半球温度场的 大气环流有影响,而且对北半球的温度场结构和大气环汉也有一定的影响。其气候效应具有全球性。南半球臭氧减少总体上可以使平流层中层以上大气降温、平流层低层增温、对流层顶附近降温。此外,在北半球冬半年期间,南半球臭氧的减少可使南北半球的副热带西风急流都减弱,极锋急流都增强;在北半球夏半     

半干旱区植被覆盖度对边界层气候热力影响的数值模拟

在陆－气相互作用的中小尺度系统研究中，水平非均匀下垫面的强迫作用是主要的物理过程。本文利用能量闭合二维陆面过程与大气边界层耦合模式，研究了我国西北半干旱地区（３８°Ｎ，１０５°Ｅ）夏季下垫面物理特征的变化对区域边界层气候的影响。结果表明：土壤湿度、植被覆盖度对局地环流和区域边界层气候的形成起着决定性的作用。模拟结果揭示了在半干旱地区大面积植树造林、提高植被覆盖度，可涵养土壤水分，改善局地生态环境，是人工持续改造干旱、半干旱荒漠地区局地气候的重要途径。     

南半球澳大利亚,马斯克林高压气候特征及其对我国东南夏季降水的影响

本文研究了南半球的澳大利亚，马斯克林高压的气候特征及其对我国东部夏季降水的影响。指出，马斯克林高压，澳大利亚高压在形成我国夏季６，７月份降水中有重要作用，但是它们的表现形式不同，随月份，地区有差异。此外，还指出，马斯克林高压在激发ＥＡＰ遥相关型中有一定作用。     

植被对环境气候影响的数值模拟研究思路综述

介绍了用数值模拟方法研究植被对环境气候影响的基本思路。气候模式中植被作用的模拟思路分为考虑植被的物理特性、生物过程和化学过程三类，按照三类过程分别介绍了国内外有关数值试验的进展及主要结论，评论了各类研究思路的不足和局限，提出今后可能改进的方向。     

1994年7月我国东部降水异常成因的数值研究

应用ｐ－σ五层原始方程模式，以实际观测得到的阿拉伯海、孟加拉湾异常源为依据，进行了一系列敏感性试验，研究了１９９４年７月我国东部降水异常的成因。结果表明，阿拉伯海，孟加拉湾上空异常热源的维持是造成这次我国华南华北涝，江准流域干旱的重要因子，此外，还对异常热源的影响机制作了讨论。