数值预报模式中双三次曲面地形与水平气压梯度力计算

利用C3连续双三次曲面拟合了全球数值模式地形曲面;讨论构建了有复杂地形数值模式引入地形追随高度坐标((z)坐标)后,同时引入包含定常斜率、曲率和挠率的双三次曲面地形,又进一步讨论了双三次曲面地形模式大气的水平气压梯度力计算问题.结果表明,对(z)坐标模式大气的压、温、湿场,通过做经、纬向三次样条拟合,求得地形斜率“静力平衡”气压差,从而插值(反演)任一水平面(海平面)上的气压场,同时可以求得时变的参考大气,则计算水平气压梯度(力)的精度,完全依赖于插值(反演)对应的水平面(海平面)气压场的计算精度.并指出,理论上可按三次样条的曲率判断,做变量场(地形)的局域或单点平滑.     

基于统计方法的典型冬季海温变率分类研究

选取国家气候中心监测业务中代表区域海温变率的25项海温指数,利用聚类分析法,对1951—2014年冬季的海温指数进行系统聚类,研究全球海温(除北冰洋外)变率的主要类型。通过分析区域海温之间的关联性,将全球海温指数分为了四类,结合四类指数指示海区空间分布和时间演化特征,提出了四类具有不同演变特征的冬季海温分布特征类型:ENSO区海温异常东部型(Ⅰ类)、ENSO区海温异常中部型(Ⅱ类)、西太暖池与北大西洋海温年代际变化型(Ⅲ类)及赤道信风洋流与西边界流作用下的海温异常扩散分布型(Ⅳ类)。Ⅰ类和Ⅱ类指数均表现出明显的年际变化特征,而Ⅲ类指数表现出明显的年代际变化特征。并根据聚类结果对各个类别的指数进行了综合,将全球海温变率合并为较少的自由度,为进一步研究全球海温演变以及多海区海温异常的协同作用对气候变率的影响打下基础。     

闪电产生氮氧化物(LNOx)全球特征计算

利用(美国)国家航空和宇宙航行局(NASA)通过卫星上的光学瞬态探测器(OTD)观测到的闪电资料,从计算闪电能量入手,对闪电产生氮氧化物量(NOx)的时空分布进行了计算分析。结果表明,全球LNOx大部分集中在南北半球低纬地区,约占65％,南北基本对称,但中高纬地区南北不对称,北半球产N量远大于南半球,呈现很大的不对称性。全球有6大雷暴群,其中非洲中南部的雷暴群产N量比例最大,占全球总量的近四分之一;其次是北美和南美。中国LNOx量较大的区域主要集中在长江以南的地区,年平均LNOx量占全球的7．8％,青藏高原占中国地区的9．1％～12．2％,5年平均为10．2％。全球各季节的平均产N量分别为42．5kt(春)、67kt(夏)、51．4kt(秋)、37．4kt(冬),全年全球平均闪电产N量估计为200kt。     

计算稳定性的若干问题

偏微分方程的近似解法都是用一个有限个自由度的系统来代替原来的连续介质系统。在步长为有限值(而非无穷小)情况下的计算稳定性、计算紊乱及计算准确度问题是个有实际重要性问题。本文从物理方面入手讨论这些问题,指出计算紊乱现象或计算不稳定现象是由三种机理造成的:频散效应、能谱非线性转移效应及能量增长效应;指出利用能量守恒方程及正交展开法对于克服计算紊乱现象和提高计算准确度来说可能是较好的。还特别讨论了原始方程的计算困难问题,指出非线性项的计算误差常能激发出强烈的短波长的快波,这是造成计算紊乱的最重要方面。     

用大气湍流资料计算Lyapunov指数和分数维

本文从浑沌和奇怪吸引子的遍历理论出发,用大气湍流资料计算了Lyapunov指数(LE)和分数维数(FD)。结果表明,在一定参数下,由所用资料算得第一个指数LE_1为+0.1—+0.4,FD为2.3。根据计算结果讨论了大气运动的浑沌状态。     

海陆分布对全球水平涡度场影响的初步分析

本文计算了地表面、800、400毫巴三个层次上的全球水平涡度场,探索了全球水平涡度场的主要特征,并讨论了海陆分布对全球水平涡度场的影响。通过计算初步明确:(1)全球水平涡度场总体具有带状规律性;(2)海陆分布对全球水平涡度场的影响主要是通过加热作用;(3)不同纬度的海陆分布对水平涡度场的影响亦异。     

试论总辐射的气候学计算方法

本文通过对现有各种总辐射计算公式的讨论,证实了Q=Q_0f(S_1,n)及Q=S_0φ(S_1,n)的一致性;讨论了常见的沙文诺夫-易斯川姆式中系数K的物理意义及其影响因子;分析了在我国具体条件下,日照百分比和平均总云量之和不等于1的原因及其年变程。最后,根据我国日射资料(1958—1960年)各自分别地得出计算月平均总辐射日总量Q,直接辐射量S’和散射辐射量D的经验式,然后使之满足Q=S’+D,并以此相互验证各自的计算精确性。     

闪电产生氮氧化物(LNOX)区域特征计算(Ⅰ): 理论和计算方法

介绍了目前关于闪电产生氮氧化物(NOX)的研究概况, 包括产生机理、特征、输运过程以及在全球气候变化中的作用.重点叙述了发生在区域性雷暴中闪电产生氮氧化物的机制、传输以及计算方法和可能误差, 并对闪电产生氮氧化物区域特征计算方法和参数的选取作了简要介绍.     

用Weibull-Ⅲ~〔1〕参数模式计算近地层风能功率密度的探讨

本文利用新疆部分地区中值年某些月份的资料,通过W-Ⅲ及其直接计算的两种方法,对风能功率密度计算的比较,探讨了用W-Ⅲ模式拟合风速概率,从而求得风能功率密度之风速的特征,并得到以下几个结论:(1)如果利用W-Ⅲ及直接计算法所得的概率分布,在大风速区拟合较好,则所得风能功率密度的结果就比较接近真值,且只有在此前提下,考虑离差平方和才有一定意义.在大风速区拟合及离差平方和均较理想的情况下,风能功率密度的真值大小对风能功率密度的拟合也可产生一些影响.(2)相对累积风速概率等值线越接近于圆型,则W-Ⅲ模式的拟合效果越好.(3)W-Ⅲ分布的拟合因地因时而异, 并非普遍适用.     

气象要素重现期的计算方法与比较

文章以呼伦贝尔市的海拉尔区、满洲里市、图里河镇、扎兰屯市气象台站1960—2012年日最高、日最低气温、日降水量及1971—2012年日最大风速观测数据为基础。分别使用气象上常用的重现期计算方法(皮尔逊Ⅲ分布、耿贝尔分布和对数正态分布)计算各气象要素重现期。分析表明:三种分布方式在最高、最低气温的分析中表现均较好,在最大风速的分析中表现较差,对数正态分布在重现期计算中数值偏低(最低气温偏高),根据不同气象要素重现期的卡方检验结果选择合适方法进行分析,符合实际出现情况。     

阴阳网格上质量守恒计算性能分析

质量守恒数值计算是球面准均匀阴阳网格构造全球大气环流模式的重要条件,也是提高阴阳网格应用质量的重要技术手段。本文针对通量形式平流方程,在球面坐标上采用多种理想数值试验对阴阳网格上的三种守恒计算方案和边界插值非守恒计算方案进行了比较检验。发现,质量守恒方案不仅对全球数值积分重要,还影响数值计算精度,满足局地守恒条件的全球强迫守恒方法可以获得较高的精度;网格内质量均匀分布的阴阳网格边界通量一致性守恒强迫计算方案,实现了在不增加计算误差条件下保证局地和全球守恒的目的,且具有很小的计算负担,可以作为阴阳网格上全球质量强迫守恒的有效计算方案;而网格质量的线性分布可以有效提高阴阳网格的数值积分计算精度,但在一定程度上会增加计算负担。     

气候变化背景下祁连山区负积温时空变化特征分析

基于祁连山区及周边32个气象站点56年气象资料和较高分辨率DEM数据,采用"多元回归+残差插值"方法,运用多种空间插值手段,获取研究区负积温空间栅格化数据,并详细分析其时空变化特征。结果表明:(1)研究区多年平均负积温(绝对值)分布在607~3507℃之间,区域分布差异较大;积温段Ⅲ、Ⅳ和Ⅱ共占据研究区总面积的91.31%;除积温段Ⅵ外,其余按顺序近似呈环状分布,积温值由外向内递增;栅格尺度负积温动态度自南向北,基本呈带状递减。(2)研究区所有站点均表现出负积温初日推迟、终日提前、持续天数缩短趋势,绝大部分站点通过显著性检验。(3)从1960年代到2000年代期间,积温段Ⅰ和Ⅱ面积持续减少,积温段Ⅴ和Ⅵ面积持续增加,是全球气候变暖的必然结果,但近期却表现出相反趋势,表明从2000年代到2010年以后(2010—2015年),变暖趋势处于相对停滞阶段;积温段Ⅲ和Ⅳ面积分别呈波动减少和增加趋势,增减幅度较小。(4)积温段Ⅲ~Ⅳ(25.72%)、Ⅳ~Ⅴ(19.66%)和Ⅱ~Ⅲ(17.90%)是研究区负积温转移的主要类型;从2000年代到2010年以后(2010—2015年),负积温表现为单向转移,即:从积温值较高段向较低段转移;相邻年代间,负积温存在双向转移,但从积温值较高积温段向较低积温段转移仍占绝对优势,体现了气候波动变暖趋势。     

云浮市冬春寒害特征分析

分析表明:云浮冬季寒害年平均1.55次,其中一般寒害(Ⅰ+Ⅱ)年平均0.92次,占总次数的60%,严重寒害(Ⅲ+Ⅳ+Ⅴ)年平均0.62次(3年两遇),占总次数的40%;降温型寒害(Ⅰ+Ⅲ)年平均1.32次,占总次数的85%,低温型亚类(Ⅱ+Ⅳ+Ⅴ)仅占总次数的15%。从各亚类来看,亚类Ⅰ频数最多(60%),亚类Ⅲ次之(26%),年平均0.40次(5年两遇),值得关注,亚类Ⅴ最少,年平均0.15次。     

不同分辨率下全球气候模式的集合结果检验

利用参与IPCC AR4的25个全球气候模式的模拟结果与观测资料,通过分类集合检验气候模式对东亚大陆气温和降水的模拟能力.结果表明:(1)高、中、低分辨率以及所有模式的集合(分别记为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类)结果均能较好地再现1901-1999年温度的增温趋势,其中Ⅱ类的线性趋势与观测值最为接近,但年际变率均小于观测值;(2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类均能很好地模拟出气候态温度的月变化特征以及空间分布型,但模拟值偏小,其中Ⅰ类的冷偏差最小;(3)对于降水的时间演变特征,模拟效果明显偏差、不确定性显著;(4)4种集合方式均能较好模拟出气候态降水的空间分布型,但模拟值普遍偏高,其中Ⅰ类的误差最小.可见,在温度和降水的时间变化方面,高分辨率的集合结果并没有体现出相应的优势,但在空间分布上模拟效果明显要好于其他3种方式.     

中国近530年干湿变化及其持续性特征研究

采用中国530年旱涝指数序列,并将其划分为华北和西北东部地区(Ⅰ区)、长江流域地区(Ⅱ区)以及中南和东南沿海地区(Ⅲ区)3个区域.应用功率谱、滤波方法、BG算法等研究旱涝指数序列各相对平稳均值段之间的干湿转化特征.结果表明,近130年的干旱时段和历史上的干早或偏旱时段相比,Ⅰ区干湿转化频率有所加快;Ⅱ区于湿转化频率没有太大变化;Ⅲ区干湿转化频率有所降低.并且重大干湿转折时期大多对应突变点比较集中,即这一时期气候态不稳定,容易发生突变或符种极端气候事件.结合小波系数的周期分析结果发现,Ⅰ区从1920年左右开始的干旱,在经历了20世纪70年代末以来的严重干旱以后,有可能在21世纪再持续50到70年,其后再一次发生由干旱向湿润的转型;Ⅱ区则有可能在接下来的几十年中持续湿润期相对集中的情况.此外,Ⅰ-Ⅲ区干湿变化的特征与北半球的气候变化有一定的对应关系;Ⅰ区的干湿变化与当地温度变化具有较好的止相关;Ⅱ区和Ⅲ区干湿变化与温度变化的联系较Ⅰ区差一些;太平洋年代际涛动可能对3个区域的干湿转化均有不同程度的影响.在此基础上,定义旱(涝)尺度因子,可以定量描述旱涝持续性的区域特征;滑动计算旱(涝)尺度因子,可以检测哪一时段对应有旱涝群发性事件及重大干湿期的转折.     

BASICA语言直接读取DBASEIII数据库中的数据

DBASEⅢ数据文件有两种形式.一种是数据库文件(DBF),它是DBASEⅢ的内部文件,用户的数据均以记录和字段(行和列)的形式存放在其中,库结构信息与数据以二进制形式存放,另一种是正文文件(TXT),它是DBASEⅢ的外部数据文件,用来作为DBASEⅢ与其它软件的接口,数据以ASCⅡ码形式存放.     

基于球面阴阳网格数值计算研究进展

对球面阴阳网格的转换关系、优缺点及边界数据插值交换方法的相关知识进行了较为详细介绍。同时对应用球面阴阳网格的3种数值计算方法进行了回顾总结,包括优化的Schwarz方法、CIP-CSLR平流数值计算方法、多离散矩有限体积法。针对优化的Schwarz方法,从浅水方程组的离散入手,讨论了其在求解球面椭圆型问题的优势;而对CIP-CSLR平流数值计算方法和多离散矩有限体积法,主要从如何在网格单元内构造插值函数的角度对其进行分析。最后对开发全球非静力阴阳网格模式进行展望。     

旬太阳总辐射气候学计算方法

太阳总辐射是地球表面最重要的能量来源,它是气候形成的主要因子。许多作者对我国的总辐射进行过研究,但是限于当时日射记录较短,其精度受到一定影响,同时又多是以年、季、月总辐射进行计算,难以满足服务需要。在农业科学实验中,要讨论农作物主要生长发育期的光能利用,在工业产品的光化试验中,需要旬(甚至日)辐射资料。为此,本文尝试作旬辐射气候学计算方法的讨论。     

蒸发势的一种计算方法

讨论蒸发势的一种经验计算方法, 考虑了平均气温、相对湿度、风速3种要素.其数值与彭曼蒸发势值, 与用E601蒸发器、小型蒸发器观测的蒸发量 (以下分别简称E601蒸发量, 小型蒸发量) 作相关分析, 相关系数都在极显著水平以上, 而且很稳定.因此, 初步认为这种计算法适合于本地.本计算方法通俗易懂, 便于掌握和使用, 与有关指标 (例如干热风指标) 可以较好地衔接.利用本计算方法所得结果在评估水分盈亏时取得了明显的成效, 在干旱和干热风分析中有重要的实际意义.     

WeibuLL-Ⅱ分布在新疆风能计算中的适用性探讨

一、引言当前,风能的开发和利用已引起各国的普遍重视,而如何正确估算风能资源是风能研究中烝待解决的问题.各国学者对风速的分布规律做了广泛地研究,认为不同等级风速出现的频率服从某一分布模式.目前,用来拟合风速分布频率的函数很多,有皮尔逊Ⅲ型分布,伽玛分布,对数正态分布,韦伯Ⅱ型,韦伯Ⅲ型分布等等,对其各有评价.据很多分析认为韦伯-Ⅱ型分布,其形式简单