LICOM海洋模式对南大洋环流的模拟评估

使用中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室（LASG/IAP）开发的第三代气候海洋模式（LASG/IAP Climate system Ocean Model version 3, LICOM3.0）低分辨率版本在海洋模式比较计划（Ocean Model Intercomparison Project, OMIP）试验中的模拟数据,描述了南极绕极流（Antarctic Circumpolar Current, ACC）和南大洋经向翻转环流（Meridional Overturning Circulation, MOC）在1958～2009年的平均状态及其变化,并与已有的模式模拟结果和观测结果对比以评估LICOM模式的模拟效果。通过对比已有模式模拟数据发现,LICOM3.0模式模拟的ACC和南大洋MOC在两组OMIP试验中平均状态相仿、结果在合理范围内,但OMIP1试验中海表强迫的变化趋势较OMIP2试验中的变化更大,得到的环流输送在OMIP1试验中增长趋势也更大。     

南大洋海冰气候特征研究

应用1973～1988年海冰资料，将南大洋划分为5个海区，即:20～88°E，90～158°E，160°E～132°W，130～62°W，60°W～18°E，按这5个海区分析了南大洋海冰的空间分布特征及其时间变化特征。这些研究结果，对气候背景的研究是有益的。     

南极地区气候系统变化: 过去、现在和将来

南极科学委员会（SCAR）下属的"南极与全球气候系统（AGCS）计划"专家委员会发布了"南极与南大洋气候系统（SASOCS）"白皮书,重点评估了过去50 a南极地区气候系统的变化并预估了未来100 a情景。白皮书总体认为,过去50 a南极气候系统变化表现出很强的区域特征。南极半岛地区升温明显,半岛及亚南极岛屿上的冰川均处于退缩状态;南半球环状模（SAM）转为正位相,西南极上空的暖湿气团入侵加强,南极冬季对流层有升温趋势,平流层变冷,极涡消退日期推迟;东南极外围的南极底层水变淡,Weddell海区的底层水有变暖趋势。虽有上述区域变化,整个南极地区在过去50 a中近地面气温并无明显升高,降水亦无明显增加。自20世纪80年代以来海冰面积也无明显变化,只在某些扇区变化强烈。模式预估结果为：到21世纪末南极内陆地区将增暖（3.4±1.0）℃, 海冰面积将缩小约30%。现有的冰盖模式尚不足以回答未来气候变暖情景下冰盖融化与海平面变化之间的定量关系,有待更深入研究。     

南大洋变暖引起了科学家们的关注

新的研究显示,南大洋比世界上任何其他海洋存储的热量都要多。这项由塔斯马尼亚南极气候与生态系统合作研究中心进行的研究发现:如果照目前的趋势继续下去,到2030年南大洋的二氧化碳水平会对某些贝类动物产生     

南极地区气候系统变化:过去、现在和将来

 南极科学委员会（SCAR）下属的"南极与全球气候系统（AGCS）计划"专家委员会发布了"南极与南大洋气候系统（SASOCS）"白皮书,重点评估了过去50 a南极地区气候系统的变化并预估了未来100 a情景。白皮书总体认为,过去50 a南极气候系统变化表现出很强的区域特征。南极半岛地区升温明显,半岛及亚南极岛屿上的冰川均处于退缩状态;南半球环状模（SAM）转为正位相,西南极上空的暖湿气团入侵加强,南极冬季对流层有升温趋势,平流层变冷,极涡消退日期推迟;东南极外围的南极底层水变淡,Weddell海区的底层水有变暖趋势。虽有上述区域变化,整个南极地区在过去50 a中近地面气温并无明显升高,降水亦无明显增加。自20世纪80年代以来海冰面积也无明显变化,只在某些扇区变化强烈。模式预估结果为：到21世纪末南极内陆地区将增暖（3.4±1.0）℃, 海冰面积将缩小约30%。现有的冰盖模式尚不足以回答未来气候变暖情景下冰盖融化与海平面变化之间的定量关系,有待更深入研究。     

南极-北极飞机探测得到全球温室气体分布

在NSF（National Science Foundation）和NOAA的资助下,科研人员乘坐一架先进的研究飞机从北极飞到南极,成功地获得了最新的CO2及其他温室气体的测量数据。这些数据将有助于研究人员确定温室气体在何时、何地进入和离开大气层,这对人们采取措施抑制全球变暖具有重要意义。     

南极臭氧洞与南极涡旋的变化——IAP模式的试验结果

通过对IAP9层全球大气环流模式试验结果的分析,讨论了1987年南极臭氧洞对平流层大气辐射加热率和温、压、风场的影响。结果表明,南半球高纬和极地平流层臭氧含量的耗损,使该地区辐射加热率明显减小,气温明显下降,等压面明显下降,南极涡旋明显加强,说明南极春季涡旋的强弱与该地区臭氧含量及其热状况有密切关系。     

南大洋淡水强迫对南半球环状模的影响分析

南半球环状模是南半球热带外大气环流变异的主导模态,对南半球海洋—大气—海冰耦合系统有重要的影响。冰川融化激发的淡水强迫是南大洋的一种重要外强迫。在历史气候记录中,南大洋淡水通量异常曾引发数次全球性气候异常事件。基于海—气完全耦合模式FOAM,在60°S以南的海洋中施加强度为1.0 Sv的理想化淡水通量异常,分析南半球环状模的响应。结果表明：南大洋淡水通量异常可使局地西风增强,且西风的增强在垂向各个层次上均有体现。西风强度的变化导致对流层中大气斜压性增强,平流层中大气斜压性减弱。此外,淡水强迫使环状模的年际变率振幅显著减弱,而年代际变率开始增强,谱能量的变化具有垂向一致性。海温和海冰等外强迫因子的变化对环状模年代际振幅的增强具有重要意义。     

得克萨斯空气质量研究试验

由NOAA地球系统研究实验室牵头，有60个联邦、州、大学及私营团体参与的空气质量研究项目2006年8月21至9月30在得克萨斯州东部和墨西哥湾西北部进行。试验动用了5架飞机，NOAA最大的考察船以及一系列陆基与海基探测仪器。有200多名科技人员参与，对试验区的污染水平进行了测量，并评估了污染物对空气质量以及区域和全球气候的影响。     

极地大气科学与全球变化研究进展

南极和北极是地球上的气候敏感地区, 也是多个国际科学计划研究全球气候变化的关键地区。极地大气科学考察与研究是极地科学研究的重要组成部分。中国气象科学研究院的极地大气科学考察与研究始于20世纪80年代, 25年来有较大进展。中国气象科学研究院参加了我国组织的23次南极考察、2次北冰洋考察和3次北极考察; 承担了南极长城站和中山站、北极黄河站气象业务建设和维持, 以及中-澳合作南极冰盖3个无人自动气象站工作; 进行了常规地面气象、Brewer大气臭氧、近地面物理、冰雪和大气化学等观测, 获得了较为系统的极地大气环境资料。开展了有关极地大气科学与全球变化的研究, 在极地天气气候特征及气候变化时空多样性、极地海冰变化和南极海冰涛动、极地近地面物理特征和海-冰-气相互作用、中山站臭氧变化特征及南极臭氧洞和大气化学、气候代用资料获取和古气候环境以及极地大气环境变化对东亚环流和中国天气气候影响等方面的研究取得了新进展。中国极地大气科学正积极通过多学科交叉、走国际合作道路, 努力提高对极地在全球变化中作用的认识水平, 并积极探索极地变化对我国气候、环境的影响。     

Deglacial change of Antarctic Bottom Water in transient simulations

本文利用气候瞬变模拟试验TraCE21k分析了末次冰消期南极底层水(Antarctic Bottom Water,AABW)的演变特征及物理机制.TraCE21k的全强迫试验复现了观测记录里现代大西洋AABW相对于冰期时变薄的特征,其强迫敏感性试验进一步指出冰期-现代AABW的差异主要由大气温室气体的升高及大陆冰川的退缩二者共同驱动.冰消期气候强迫下海洋和大气温度升高,南大洋海冰逐渐消融,后者直接调控了AABW强度和形态的演变.本文还从绝热翻转环流的观点出发,认为冰消期南大洋的气候变化潜在影响了北大西洋深层水的演变.     

基于NOAA AVHRR NDVI的西藏拉萨地区植被季节变化

根据每周的NOAA全球植被指数(GLOBAL VEGETATION NDVI,GVI),分析了西藏拉萨地区1985-1999年GVI的变化趋势及其与降水、气温等主要气候要素的相关性,并选择沿91°E和30°N两条区域内典型的样本带,进一步分析了这两个样本带上基于1 km分辨率NOAA NDVI反映的地表植被随季节的变化情况.研究表明,1985-1999年长时间序列的NOAA GVI反映了拉萨地区以天然植被为主的植被覆盖的生长特点,包括季节和年际变化.自20世纪80年代中期到90年代末拉萨地区以天然植被为主的植被覆盖状况有所好转;拉萨地区NDVI值对降水的变化很敏感,月平均NDVI和月降水总量之间存在明显的相关,其相关系数达0.75,而与温度的相关系数为0.63.     

两类El Ni?o事件盛期南大洋海冰异常的对比分析

基于1979～2017年数据,利用回归方法和线性模式试验,分析了两类El Ni?o事件（东部型EP和中部型CP）盛期（12月至2月）南大洋海冰异常的差异及其可能机制。结果表明,两类事件期间尽管海冰异常定性上类似,但强度和位置存在明显差异:在罗斯海和阿蒙森海,两类事件期间海冰均偏少,但 EP期间海冰减少范围更大,振幅更强;在威德尔海,两类事件期间海冰均偏多,但EP期间增多更明显,而且位置相对CP期间偏西偏北。造成这种差异的主要因素是两类事件期间海温异常强度的不同:EP期间对应的海温偏东偏强,其激发的类太平洋—南美型（PSA）模态在南极边缘海的异常高压中心强度更大、范围更广,使得罗斯海区域为东北风异常控制,有利海冰向高纬输送,海冰范围进而减少;而威德尔海区域则是异常偏南风控制,使得海冰向北输送,有利于威德尔海南部海冰范围减少,北部海冰范围增大。相比之下,CP事件期间,赤道中东太平洋的暖海温异常偏于中太平洋且强度弱,其激发的类PSA在南极边缘的异常高压偏弱,使得动力作用引起阿蒙森海的海冰减少和威德尔海海冰增加偏弱。进一步的分析表明,CP事件期间威德尔海海冰增多还与该区域更早时间（11月份）的海冰增多,及随后海冰—太阳反照率的正反馈效应有关。本研究结果显示两类事件期间海冰异常的强度和位置的差异,与两类事件期间赤道中东太平洋SSTA强度和位置的差异,二者有很好的对应关系,相比前人的合成分析结果（CP期间海冰异常强于EP期间）,物理上更为合理。     

2008年度极地大气科学考察

2008年是第4次国际极地年实施的第2年,中国气象科学研究院选派的张东启、逯昌贵、汤洁、丁明虎等10人参加了中国第24、25次南极考察队,分别在南极长城站、中山站和南极冰盖DOME—A地区考察;逯昌贵、汤洁、窦挺峰参加了中国第3次北极北冰洋考察;马永锋参加了中国黄河站北极考察。     

荒漠地区红柳大芸人工接种试验研究

通过2007-2008年对荒漠地区红柳大芸人工接种试验研究,为红柳大芸人工栽培提供理论依据和技术措施。在不同起源红柳林中,使用不同质量的大芸种子,采用不同接种深度和距离、不同接种方法、不同接种时间、不同的土壤、不同的定植模式、不同接种穴数等进行人工接种成功率对比试验。采用株行距1m×3m或1m×1m×3m的宽窄行造林模式、3月中旬至5月中旬用后期接种法接种、用纯度〉70％大芸种子、接种深度和水平距离为60cm和40cm成功率最高。     

南极臭氧的短期气候变化特征

利用1957～1992年南极地区大气臭氧总量地面观测站资料，对南极地区臭氧的时空变化特征进行了研究。结果表明，虽然近35年来南极地区的大气臭氧有较明显的减小趋势，但在不同地区、时段和季节，其变化趋势也不同。近年来南极地区大气臭氧的显著亏损，主要是由南极臭氧洞的形成和发展所造成的。南极地区的大气臭氧存在明显的年振荡、准20个月和准30个月的振荡周期。臭氧变化与天文日照、平流层温度场、平流层冰晶云及人类活动排放到大气中的氟氯烃和溴化烃等污染物质有关。     

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。     

太原地区坑式雨量器试验观测结果初步分析

太原地区坑式雨量器试验观测结果初步分析王旭东，李崇昆（山西省气象局０３０００２）１试验结果降水测量仪器的安装高度对测量结果有十分重要的影响。为了获电一个到达地表面的比较准确的降水量测量值，世界气象组织仪器和观测方法委员会在１９６９年决定把坑式雨量器（...     

南极中山站天气气候和环境概述

1中山气象站 南极中山气象站建于1989年,海拔高度14．9m,是我国在南极开展气象考察的重要站点之一,目前已初具规模,地面观测系统、发报和通讯系统基本实现了遥测和自动化,每天通过澳大利亚戴维斯站将气象资料传人世界天气监视网。气象站利用气象资料无线短波接收系统,接收南极地区的天气图、气象报以及站区附近地区冰情图、NOAA卫星的AVHRR与TOVS数字及图像资料,为站区天气预报和海冰冰情分析提供现场图像和资料服务。     

国际极地年南极大气科学考察

2007年大气科学考察是"2007～2008国际极地年"(IPY)中国行动计划和中国第24次南极考察的重要内容.我院与国家海洋局极地办公室和中国极地研究中心合作,选派汤洁、逯昌贵等赴南极长城站和中山站进行度夏和越冬考察,开展了大气成分本底、臭氧垂直廓线探测、大气边界层和气象观测等科考项目.主要观测项目有: