用地理因子模拟年度极端最低气温模式的探讨

利用福建省66个台站所处的纬度、海拔高度、离海距和观测站与周围的相对高度差等地理因子建立推算年度极端最低气温平均值的模式。     

基于GIS技术的广东荔枝寒害监测预警研究

基于GIS技术和气候学模型,融合土地利用、海拔高度、坡度、坡向等地理信息,对平均气温、最低气温资料进行较高空间分辨率的地理订正,结合冬季经济林果的生长发育状况和受害指标,实现对广东寒害发生发展及其强度、范围的实时动态监测、预警。关键技术与结论:（1）采用过程降温幅度和过程极端最低气温2个因子定义寒害指标,克服传统业务指标局限性;（2）根据T213数值预报产品,采用MOS预报方程,实现广东省86个地面气象站的气温预报;(3) 采用包括经度、纬度、海拔高度3因子的地理订正模型,并进一步采用坡度、坡向地理订正技术,获得了较好效果。最后以1999年12月寒害过程为例检验了监测效果。     

1961-2023年新疆区域冷空气过程强度特征研究

利用1961—2023年新疆105站日平均气温和日最低气温,24 h、48 h、72 h日最低气温降温幅度以及NCEP/NCAR再分析日资料,总结分析新疆区域不同强度冷空气过程的变化特征,探究影响新疆区域冷空气过程的关键环流因子。结果表明,1961—2023年新疆区域共计发生冷空气过程746次,其中中等强度冷空气过程149次,强冷空气过程136次,寒潮过程461次。新疆区域冷空气过程整体呈减少趋势,21世纪后寒潮过程在冷空气过程中所占比率逐渐增加,但新疆区域寒潮过程年平均强度波动不显著。新疆区域发生强寒潮过程的关键因子是乌拉尔山阻塞高压和欧亚冷高压,乌拉尔山阻塞高压和欧亚冷高压强盛时,有利于高纬度冷空气南下,新疆区域易爆发寒潮。     

用PP法制作中期气温趋势预报

利用欧洲数值预报500 hPa 高度、850 hPa 温度及地面气压场资料,从3 个不同侧面精选因子,分别建立了日最高气温、日最低气温的PP预报方程。结果表明,该方法对冷空气造成的气温变化趋势预报效果较好,对预报员有较高的参考价值。     

用逐步回归预报方程作冬季最低气温及≤5℃低温的二级判别预报

最低气温预报是各级气象台站的一项基本预报内容 ,而冬季的最低气温 ,尤其是对农业生产造成一定危害的≤ 5℃的低温预报尤为重要。以下是我站利用逐步回归预报方程结合二级判别式对冬季低温进行定性定量预报的预报方法。1　预报方法思路　　由天气学可知 ,单站气温的变化主要由两个原因造成 :一是冷空气影响造成的平流降温 ,二是局地辐射冷却降温 ,而这两个原因与单站气象要素变化有着紧密的联系 ,因此可以在单站的实时资料中找出与降温幅度相关较好的因子建立函数方程 ,对短期内出现的最低气温进行定量预报 ,并在此基础上进一步进行≤ 5℃…     

基于GIS的赤水市金钗石斛农业气候区划

石斛是热带、亚热带丛生植物,喜温暖湿润气候。赤水市是我国目前金钗石斛最大和最适宜种植区。根据赤水市气候资源特点及金钗石斛适宜生长环境指标,选取了年平均气温、全年≥10℃活动积温、海拔高度、月平均气温≥25.0℃月数、分蘖开花期(3-5月)空气相对湿度等5个气象因子作为种植区划指标,在综合考虑经度、纬度和海拔高度对气候资源影响的基础上,利用遵义市12个气象站1971-2000年气候资料和台站信息,采用逐步回归法分别构建了4个区划因子的细网格推算模型。基于数字高程(DEM)数据推算了分辨率为1 km的赤水市气候资源数据集。利用赋值法对5个区划指标分别计算,按照适宜种植区、次适宜种植区和不适宜种植区3个等级完成了赤水市金钗石斛种植气候区划。区划结果显示,赤水市金钗石斛的适宜种植区随地形和海拔高度而变化,主要分布在沿赤水河两岸和沿习水河两岸的沟谷或山地。次适宜和不适宜区主要分布在海拔700 m以上的半高山地区,冬季气温偏低、热量供应不足和夏秋干旱是这些区域不适宜种植的主要原因。     

信阳毛尖绿茶农业气候条件分析与区划研究

阐述了信阳毛尖绿茶种植区农业气候条件与茶叶生长之间的关系,在此基础上遵循主导因子与辅助因子相结合的原则,确定了年平均气温、4-10月平均气温、极端最低气温大于-15℃保证率、年降水量、日照百分率、干燥度和海拔高度作为信阳毛尖绿茶农业气候区划指标,利用GIS技术,采用专家打分法将信阳毛尖绿茶种植区划分为适宜种植区、次适宜种植区和不适宜种植区,并对区划结果进行了评述。     

用地理因子模拟福建省3～6月降雨量模式的探讨

本文利用福建省68个台站站址所处的纬度(Φ)、海拔高度(H)、离海距(S)和地形遮档仰角(Z)等地理因子建立推算3~6月降雨量平均值(R3~6)的模式。在福建省境内,R3~6随Φ、H、S的增大而增大;迎风坡R3~6增大,背风坡R3~6减少,增大或减少的值与Z有关。用4个地理因子推算R3~6,其计算值与实际值偏差比用单因子、三因子推算的偏差小,效果好。     

基于分布式模型模拟的茶树种植适宜性区划

茶树种植适宜性区划研究可为浙江茶产业良好发展和优化布局提供理论依据。从气候、土壤、地形3类影响因子中选出10个因子对浙江省的茶树种植适宜性进行区划研究。其中,气候因子5个,分别为年平均气温、≥10℃活动积温、年降雨量、生长季平均相对湿度和年日照时数,这5个因子通过主成分分析筛选确定;土壤因子2个,即:土壤质地和土壤p H值;地形因子3个,即:海拔高度、坡度和坡向。考虑到浙江省地形复杂多样的实际情况,对所有气候因子采用分布式模型实现其空间分布精细化模拟。利用层次分析法确定各因子权重系数,采用加权求和法建立茶树种植综合区划评估模型。结合各种因子适宜性等级量化指标,最终获得茶树种植适宜性综合评价得分的空间分布。基于土地利用现状,屏蔽水域、城镇居民用地等不适宜种植区,将浙江分为适宜、较适宜和不适宜3个种植区。结果表明,浙江茶树种植各指标适宜性以气候适宜性最佳,地形适宜性次之,土壤适宜性最差。浙江茶树适宜区占参评面积(除去屏蔽区域)的45.51%,该区海拔、热量等自然资源充分满足茶树生长;较适宜区占47.05%,该区主要分布在平原地带或中高海拔地区;不适宜区占7.44%,主要分布在高山区,热量资源不足。     

辽宁11.24强寒潮过程分析

1999年11月24日辽宁省出现近46 a最强寒潮过程,利用常规气象观测资料及NCEP再分析资料,对此次寒潮过程的成因进行分析。结果表明:1999年11月24日辽宁各地24 h最低气温普遍下降10℃以上,鞍山和铁岭等部分地区24 h最低气温下降22℃,降温幅度大且覆盖范围广,是辽宁地区罕见的强寒潮。此次寒潮过程冷空气主要源自新地岛以东的极地,寒潮酝酿阶段差动涡度平流、差动温度平流有利于寒潮地面高压强烈发展并向东偏南方向移动,横槽南压是引导冷空气爆发的环流形势。对1999年的"11·24"寒潮成因初步分析发现:西北路、超极地和西路3路冷空气的共同影响有利于冷空气大量堆积;中低层冷空气、锋区、地面高压强度均强于其他寒潮过程;前期暖气团和后期超强冷空气共同作用,强升温后骤然降温导致最强寒潮出现。     

区域气候模式对贵州省特重凝冻年温湿特征的模拟分析

本文利用区域气候模式Reg CM4对贵州省2008年初（1月13日~2月14日）的凝冻过程的温湿特征进行了模拟,将模拟结果与NCEP/NCAR再分析资料的对比,发现模式对凝冻过程期间冷空气路径、逆温层和低层流场具有一定的模拟能力,特别是对逆温层垂直结构的模拟较为准确。结果表明,Reg CM模式对贵州区域平均气温的水平和垂直结构分布型都能得到与实况较为一致的模拟结果,水平分布上能刻画出平均气温＂北负南正＂分布,特别是对贵州西北部区域冷空气路径、中心强度、位置和范围都较为准确地模拟出来。垂直结构上能刻画出凝冻过程初期逆温层的形成、维持和消失及后期强冷空气渗透扩散的天气特征,特别是时间结点模拟较为准确。Reg CM模式对贵州区域低空流场的模拟结果与实况较为一致的刻画出了凝冻过程期间来自高纬地区的强冷空气主要从东北路径入侵贵州地区与热带洋面向北输送的暖湿空气在贵州西部汇合这一天气特征,但对贵州西部的南北向温度锋区模拟位置偏东偏北,与实况存在一定的差异,这与西南风模拟值偏大有关。     

西北太平洋冷海温对东亚初夏大气环流影响的数值研究

利用改进的NCAR CCM3气候模式, 研究了1992年西北太平洋持续冷海温对东亚初夏季节大气环流的影响。西北太平洋冷海温不利于初夏东亚南支西风急流季节性北移, 引起亚洲东部沿海低槽明显加深, 东亚大槽平均高度场降低了4.66 dagpm, 从而也不利于西太平洋副热带高压的西伸加强。西北太平洋冷海温还不利于我国大陆初夏温度场回升, 特别是引起我国东北地区近地面温度下降2~5 ℃, 是影响东北冷夏现象的重要原因之一。模拟结果表明, 1992年初夏江淮入梅期较常年偏晚, 降水异常偏少, 与紧邻东亚大陆的西北太平洋持续冷海温有关。     

观测数据中气象站位置信息检验及应对策略研究

自动气象站位置信息是准确应用观测数据的前提,但受多种因素影响部分测站位置信息不准确客观存在。依据气象站位置信息的特点,设计了一套适用于观测数据中气象站位置信息检验评估的方法和流程,对2018年1月全国62 162个气象站逐小时观测数据中经纬度和海拔高度进行了检验。结果表明:(1)位置信息出现疑误的站点均为区域站;(2)位置信息的站点疑误率为4. 8%,且海拔高度出现疑误的概率大于经纬度,海拔高度和经纬度的站点疑误率分别为4. 2%和1. 3%;(3)随时间变化异常是位置信息疑误的主要表现形式,经纬度和海拔高度时间一致性检查的方法检出率分别为94. 9%和74. 5%。最后,依托MDOS建立了自动气象站位置信息综合监视流程,降低了位置信息疑误对后端应用的影响。     

Multivariate geostatistical application for climate characterization of Minas Gerais State, Brazil

The objective of the present study was to assess for Minas Gerais the cokriging methodology, in order to characterize the spatial variability of Thornthwaite annual moisture index, annual rainfall, and average annual air temperature, based on geographical coordinates, altitude, latitude, and longitude. The climatic element data referred to 39 INMET climatic stations located in the state of Minas Gerais and in nearby areas and the covariables altitude, latitude, and longitude to the SRTM digital elevation model. Spatial dependence of data was observed through spherical cross semivariograms and cross covariance models. Box–Cox and log transformation were applied to the positive variables. In these situations, kriged predictions were back-transformed and returned to the same scale as the original data. Trend was removed using global polynomial interpolation. Universal simple cokriging best characterized the climate variables without tendentiousness and with high accuracy and precision when compared to simple cokriging. Considering the satisfactory implementation of universal simple cokriging for the monitoring of climatic elements, this methodology presents enormous potential for the characterization of climate change impact in Minas Gerais state.     

全球模式NCAR CESM和CAS ESM对亚洲东部夏季气候的模拟性能评估:气候平均态和降水日变化分析

主要评估了美国国家大气研究中心的NCAR CESM（Community Earth System Model,NCAR）和中国科学院的CAS ESM（Earth System Model,Chinese Academy of Sciences）两个地球系统模式对亚洲东部夏季气候态的模拟性能。使用NCAR CESM和CAS ESM各两种不同的水平分辨率,一共进行了4组长达19年（1998~2016年）的数值积分试验,并通过对2 m气温、降水强度和降水日变化等的分析,比较了这两个模式在亚洲东部的模拟性能。结果表明,CAS ESM和NCAR CESM均能模拟出夏季2 m气温和降水强度的大尺度分布特征,但整体上模拟得到的地表面气温偏暖、降水强度偏弱。对于降水日变化而言,观测的日降水峰值在陆地上主要发生在下午到傍晚时段,在海洋上则出现在午夜到凌晨时段。两组低分辨率试验模拟的陆地降水峰值出现过早,且无法模拟出四川盆地的夜间降水峰值和部分海洋地区凌晨或上午的降水峰值。提高分辨率对模式的模拟性能有显著的提升作用。高分辨率下,NCAR CESM和CAS ESM对陆地和海洋的降水日变化模拟性能都明显提高。对降水日变化的定量化分析表明,高分辨率CAS ESM模式对整个亚洲东部降水日变化的模拟最优。目前模式对海陆风的模拟还不太理想,未来要进一步提高模式模拟性能,需要重点完善与气温、降水过程相关的物理参数化方案。     

基于一个不同网格相互嵌套的陆气耦合模式的气候模拟研究

将一个大气植被相互作用模式(AVIM)与大气所LASG的R15九层大气环流模式GOALS相耦合．用来模拟多年平均的全球气候状况。AVIM是一个陆地表面陆面和生理过程相互反馈的模型。作为陆气耦合的第一步,暂不考虑AVIM中的生理过程,而首光将其物理过程[相当于通常的SVAT(土壤—植被—大气—传输方案)模型]与大气所LASG的九层大气环流模式耦合起来．其中海洋模式部分不参与积分,海面温度是多年平均的气候伯。考虑到GCM的分辨率较低(7．5°×4．5°)而植被分布必须有较高的分辨率(1.5°×1.5°),采取广大气与地表面粗细网格的嵌套耦合。模式积分15年,取最后10年的平均值作分析。将模拟的气候要素场与观测值和NCEP再分析资料作了比较,气候模拟结果反映了全球环流与温湿场的主要特征,特别是降水和地面气温的模拟效果较好。这为今后气候模式与生物圈的耦合奠定广一个良好的基础。     

Climate simulations based on a different-grid nested and coupled model

An atmosphere-vegetation interaction model (AVIM) has been coupled with a nine-layer General Circulation Model (GCM) of Institute of Atmospheic Physics / State Key Laboratory of Numerical Modeling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics (IAP/LASG), which is rhomboidally truncated at zonal wave number 15, to simulate global climatic mean states. AVIM is a model having inter-feedback between land surface processes and eco-physiological processes on land. As the first step to couple land with atmosphere completely, the physiological processes are fixed and only the physical part (generally named the SVAT (soil-vegetation-atmosphere-transfer scheme) model) of AVIM is nested into IAP/LASG L9R15 GCM. The ocean part of GCM is prescribed and its monthly sea surface temperature (SST) is the climatic mean value. With respect to the low resolution of GCM, i.e., each grid cell having longitude 7.5° and latitude 4.5°, the vegetation is given a high resolution of 1.5° by 1.5° to nest and couple the fine grid cells of land with the coarse grid cells of atmosphere. The coupling model has been integrated for 15years and its last ten-year mean of outputs was chosen for analysis.Compared with observed data and NCEP reanalysis, the coupled model simulates the main characteristics of global atmospheric circulation and the fields of temperature and moisture. In particular, the simulated precipitation and surface air temperature have sound results. The work creates a solid base on coupling climate models with the biosphere.     

Dependence of climate forcing and response on the altitude of black carbon aerosols

Black carbon aerosols absorb solar radiation and decrease planetary albedo, and thus can contribute to climate warming. In this paper, the dependence of equilibrium climate response on the altitude of black carbon is explored using an atmospheric general circulation model coupled to a mixed layer ocean model. The simulations model aerosol direct and semi-direct effects, but not indirect effects. Aerosol concentrations are prescribed and not interactive. It is shown that climate response of black carbon is highly dependent on the altitude of the aerosol. As the altitude of black carbon increases, surface temperatures decrease; black carbon near the surface causes surface warming, whereas black carbon near the tropopause and in the stratosphere causes surface cooling. This cooling occurs despite increasing planetary absorption of sunlight (i.e. decreasing planetary albedo). We find that the trend in surface air temperature response versus the altitude of black carbon is consistent with our calculations of radiative forcing after the troposphere, stratosphere, and land surface have undergone rapid adjustment, calculated as “regressed” radiative forcing. The variation in climate response from black carbon at different altitudes occurs largely from different fast climate responses; temperature dependent feedbacks are not statistically distinguishable. Impacts of black carbon at various altitudes on the hydrological cycle are also discussed; black carbon in the lowest atmospheric layer increases precipitation despite reductions in solar radiation reaching the surface, whereas black carbon at higher altitudes decreases precipitation.     

Sensitivity of Atlantic meridional overturning circulation to the dynamical framework in an ocean general circulation model

The horizontal coordinate systems commonly used in most global ocean models are the spherical latitude–longitude grid and displaced poles, such as a tripolar grid. The effect of the horizontal coordinate system on Atlantic meridional overturning circulation (AMOC) is evaluated by using an OGCM (ocean general circulation model). Two experiments are conducted with the model—one using a latitude–longitude grid (referred to as Lat_1) and the other using a tripolar grid (referred to as Tri). The results show that Tri simulates a stronger North Atlantic deep water (NADW) than Lat_1, as more saline water masses enter the Greenland–Iceland–Norwegian (GIN) seas in Tri. The stronger NADW can be attributed to two factors. One is the removal of the zonal filter in Tri, which leads to an increasing of the zonal gradient of temperature and salinity, thus strengthening the north geostrophic flow. In turn, it decreases the positive subsurface temperature and salinity biases in the subtropical regions. The other may be associated with topography at the North Pole, because realistic topography is applied in the tripolar grid while the latitude–longitude grid employs an artificial island around the North Pole. In order to evaluate the effect of the filter on AMOC, three enhanced filter experiments are carried out. Compared to Lat_1, an enhanced filter can also augment NADW formation, since more saline water is suppressed in the GIN seas, but accumulated in the Labrador Sea, especially in experiment Lat_2_S, which is the experiment with an enhanced filter on salinity.     

高寒草甸生态系统陆地生物圈模式研究及应用

改进了适合于高寒草甸生态系统的陆地生物圈模式，分析了模式中温度变化与水分运动分层的物理原因，说明了气候状况对地表面能量交换的影响，给出了净辐射和蒸散量新的计算方法，提出了有限差分计算中具有二阶精度的Euler隐式格式，介绍了中国科学院海北高寒草甸生态站的气候概况和野外观测情况。最后利用本模式对高寒草甸生态站地区的土壤－－植被－－大气间水热交换过程进行了数值模拟，模拟值与实测值吻合较好。