1月和7月月平均气候的模拟与IAP GCM模式效能检证

利用ＩＡＰＧＣＭ２５年的积分结果,系统分析了模式的１、７月月平均气候,并与观测资料、ＯＳＵＧＣＭ和其它大气环流模式的模拟结果作了比较,所比较的变量包括大气基本变量即海平面气压、表面气温和降水以及与流场、加热场和水汽场有关的诸多变量。结果表明,模式成功地模拟出各种大气变量的分布特征,大多数变量的模拟结果要优于ＯＳＵＧＣＭ,从而证实模式对１、７月月平均气候有较好的模拟能力,特别是由于ＩＡＰＧＣＭ与ＯＳＵＧＣＭ两模式物理过程十分相似,这一结果还进一步证实了ＩＡＰＧＣＭ动力框架和计算方案的优良性能。模拟的主要误差包括南极槽偏浅、冰雪区表面气温偏高以及主要降雨区雨量偏大等,同时还分析了模拟误差的可能原因,提出了改进模式的一些设想。此外,计算并比较分析了模式中动量、感热和水汽的经向输送。     

ＩＰＣＣＡＲ４中海气耦合模式对中国东部夏季降水及ＰＤＯ、ＮＡＯ年代际变化的模拟能力分析

利用１８８０—１９９９年中国东部３５站的观测降水资料、英国Ｈａｄｌｅｙ中心的海温和海平面气压资料以及ＩＰＣＣ第４次评估报告（ＡＲ４）中２０世纪气候模拟试验（２０Ｃ３Ｍ）的模式输出结果,对ＩＰＣＣＡＲ４中２２个耦合模式所模拟的我国东部夏季降水的年代际变化情况以及太平洋年代际涛动（ＰＤＯ）和北大西洋涛动（ＮＡＯ）的年代际变化情况进行了分析。结果显示,这些模式对２０世纪我国东部夏季降水年代际变化的模拟结果并不理想,但对降水在２０世纪７０年代中期前后的突变具有一定的模拟能力。其中ＩＡＰ＿ＦＧＯＡＬＳＬ＿０＿Ｇ可以大致模拟出２０世纪７０年代中期前后降水型的突变特征,而ＢＣＣＲ＿ＢＣＭ２＿０和ＵＫＭＯ＿ＨａｄＧＥＭ１则可以模拟出华北地区降水在２０世纪７０年代中期之后减少的现象。对于引起我国东部夏季降水年代际变化的重要因子ＰＤＯ和ＮＡＯ,模式对它们年代际变化的模拟效果略好于降水。多数模式都可以模拟出ＰＤＯ和ＮＡＯ的空间模态,其中ＣＮＲＭ＿ＣＭ３和ＵＫＭＯ＿ＨａｄＧＥＭ１对ＰＤＯ年代际变化（８ａ以上）的模拟与实际情况比较相似,并可以模拟出２０世纪７０年代中期之后ＰＤＯ由负位相转变为正位相的情况,而模式ＵＫＭＯ＿ＨａｄＧＥＭ１也对ＮＡＯ的年代际变化以及１９８０年以来不断加强的趋势模拟较好。     

区域模式和GCM对青藏高原和西北地区气候模拟结果的对比分析

使用一个区域模式与大气环流模式（ＧＣＭ）嵌套,模拟了我国西北及青藏高原地区夏季气候的平均状态。将区域模式与ＧＣＭ嵌套的模拟结果和ＧＣＭ单独使用时的模拟结果与观测场进行了对比分析和相关分析。结果表明：ＧＣＭ模式拟出了我国西北和青藏高原地区夏季大尺度气候的基本特征,对降水的模拟也基本合理,但无法分辨出较小系统。区域模式与ＧＣＭ嵌套拟结果有明显改善,它可成功地再现西北及青藏高原地区夏季的区域气候特征（包     

海洋中碳及营养物自然分布的数值模拟

用海洋生物化学环流模式（Ｂ－ ＧＣＭ） 模拟了工业化前碳及营养物在海洋中的分布, 并得到了较为合理的结果。模式考虑了海洋表面化学和一个简单的生物过程。模式的主要预报变量有总ＣＯ２ 、碱度和磷酸盐。决定生物化学物质分布的三个参数的取值为： ＰＯＣ 通量的垂直廓线的指数ａ 取观测值０－８５８ 、生物生产效率ｒ ＝ ２／ 年和下落比Ｒ＝ ０－０６ 。用Ｂ－ＧＣＭ 模拟出的结果与ＧＥＯＳＥＣＳ观测值基本相符。     

初始条件和边界条件对区域模式模拟青藏高原区域气候的影响

用ＧＦＤＬ气候场及ＧＣＭ的模拟结果分别为区域模式（ＭＭ４）提供初始条件和边界条件,模拟了青藏高原地区夏季区域气候特征,通过比较不同初始条件和边界条件时区域模式的模拟结果,分析了初始条件和边界条件对模拟结果的影响,虽然这两种方法都模拟出青藏高原附近的主要区域气候特征,但ＧＦＤＬ提供初始条件和边界条件对ＭＭ４的模拟结果明显优于用ＧＣＭ提供初始条件和边界条件时的模拟结果,特别是高层,ＧＣＭ输出结果与实际     

青藏高原春季积雪异常对亚洲季风降水影响的数值试验

该文利用一个移植和改进的ＣＯＬＡＡＧＣＭ谱模式，进行了青藏高原春季积雪异常对亚洲夏季风环流和降水影响的数值试验。试验结果指出：高原地区３月份积雪增多，亚洲地区６，７月的夏季风环流明显减弱，降水减少。     

南海海流对冬季风风应力的响应特征

本文用美国普林斯顿大学海洋模式（ＰＯＭ）的南海版本（ＳＣＳ－ＰＯＭ） 模拟了持续冬季风风应力作用下,南海海流的响应特征。结果表明,从静止的海洋 出发,定常冬季风风应力驱动下的南海海流有明显的时间变化,垂直积分后的海流 （全流）约需１２０天左右的时间,方能达到准稳定态,表层、次表层和深层海流的时 间演变也有类似特征。模拟结果还表明,ＳＣＳ－ＰＯＭ有能力模拟出南海边界流、沿 岸流和海流的涡旋状结构。     

一个耦合了简化生物圈方案的全球大气环流谱模式及其性能测试

在美国ＮＭＣ ＡＧＣＭ模式的基础上，参照ＣＯＬＡ低分辨率ＡＧＣＭ模式，移植和改进了一个包括植被层陆面过程的陆－气耦合全球大气环流谱模式。其水平分辨率为菱形截断１５波，垂直方向分为９层，陆面过程采用简化的简单生物圈模式。     

模式大气中的年代际变化

用１９４５～１９９３年ＣＯＡＤＳ ＳＳＴ强迫ＡＧＣＭ进行了连续４９年的模拟积分,分析了模式大气中的年代际变化,并和ＮＣＥＰ再分析资料进行了比较。结果表明,模式大气中,无论是热带太平洋风场,还是中、高纬大气环流均存在显著的年代际变化;ＡＧＣＭ基本上能较好地模拟热带太平洋和中、中纬大气环流年代际信号的是分布和时间变化趋势;从时间变化上盾,热带太平洋风场的模拟结果要好于中、高纬大气,说明ＳＳＴ仍然是膨响     

模式的水平分辨率和垂直坐标对GCM气候模拟的影响

文章着重介绍了近年来国外有关ＧＣＭ水平分辨率和垂直坐标影响谱模式模拟降水的某些结果。具体说明了使用不同水平分辨率的ＥＣＭＷＦＧＣＭ（Ｔ２１、Ｔ４２、Ｔ６３和Ｔ１０６）对中国季风降水的模拟情况；也对ＧＣＭ垂直方向分别使用混合σ－ｐ坐标和混合σ－θ坐标的降水模拟结果做了分析对比。     

A TWO-LAYER PRIMITIVE EQUATION OCEAN CURRENT MODEL AND ITS SIMULATION

A two-layer primitive equation model is developed in this paper. The capabilities of this model aretested by the use of multiyearly averaged January and July sea surface level pressure fields and windfields which can be diagnosed from the pressure fields. The results show that the ocean surface currentsand undercurrents in the second layer driven by the sea surface wind and the sea surface pressure areclose to the observation. The results are also compared with that of the IAP OGCM and the OSUOGCM.     

考虑背景风压场影响的边界层数值模式

本文提出一个在中性情况下边界层数值模式中考虑背景风压场影响的方法。背景风压场的水平非均匀影响了边界层运动方程中的惯性力项及边界层的上界风速。本文把三维问题用一种线性化方法简化为一维问题，只要知道背景气压场的空间分布，即可求出考虑了背景场影响的边界层风场。     

用初始方程二层模式模拟一月和七月全球海平面气压场

用低分辨率的初始方程二层模式在给定下垫面温度下模拟了一月及七月全球海平面气压场,其中加热项主要是感热垂直输送。计算采用守恒的Lilly空间差分格式及Matsuno的时间差分格式。海平面气压的初值给成常数值,高空的风速及气温的初值给成纬向平均的气侯值。在数值模拟中,下垫面温度用一月及七月的气候实际值。计算的冬半球海平面气压与观测值相当一致,而夏半球的结果稍差些。本模式所求得的全球海平面气压场能与实况相比,结果并不差于高分辨率的复杂模式。     

温坨子区域地面水平流场分布特征研究

利用辽东湾温坨子地区冬夏两季大气扩散试验资料，采用风场诊断模式，对拟建核电站厂区水平风场的分布特征进行了研究, 以为评估该地区拟建核电站的大气污染扩散状况提供基本参数与依据。结果表明:冬季该地区水平风场分布主要有3种形式:1) 呈偏南风型的风场；2) 偏北风型的风场；3) 厂址附近位于高低压中心之间，或整个区域是一均压场, 这时系统风弱，局地风 (包括山谷风及海陆风) 明显，整个区域地面风场比较混乱。夏季该地区水平风场分布主要有4种形式:1) 受季风控制，呈偏南风型的风场；2) 系统风较弱，呈海陆风型的风场；3) 锋前低压控制，产生切变型的风场；4) 受季风控制，呈偏北风型的风场。     

散射计和下投式探空仪资料对台风模拟的影响

为了评估同化QuikSCAT海平面气压场资料和Dropsonde资料对台风"Bilis"和"Kat-rina"模拟的影响,通过WRF-3DVAR变分同化系统将QuikSCAT海平面气压场资料和Dropsonde资料同化到WRF模式中,并以未同化任何资料和同化了QuikSCAT海平面气压场以及同化了Drop-sonde资料的数据为初始场,应用WRF模式进行模拟预报,并对得到的初始分析场和模拟预报得到的结果与台风实况报文进行了对比,得到的结论是:对台风初始时刻海平面气压场分布、初始台风中心定位、台风初始暖心结构的改善、台风路径、海平面最低气压场、海面最大风速和雷达回波的模拟方面,同化QuikSCAT海平面气压场的效果比同化Dropsonde资料明显,其中二者对海平面最低气压场的改进效果比海面最大风速的要好。但是两种资料的同化对初始相对湿度和台风强度细节变化方面都没有产生明显改善作用。同化QuikSCAT海平面气压场试验虽然仅仅同化了单层海平面气压场,但是在三维变分同化系统的动力约束作用下,也可以影响到中高层的各个要素场。     

RESPONSE OF TROPICAL ATMOSPHERIC CIRCULATION TO THE OCEAN-LAND SURFACE HEATING——AN ANALYTICAL SIMULATION

A linear steady model is constructed to investigate the response of the tropical atmosphere to diabaticheating.The basic equations are similar to those used by Gill(1980),but the long-wave approximationis removed and periodic boundary conditions are taken in longitude.According to the features of theunderlying surface temperature(including oceans and land),the heat sources(sinks)are given.Using thisanalytical model,we have simulated the climatological fields of wind and air pressure in the lower layersof the tropical and subtropical atmosphere in summer(June—August)and winter(December—February).The main features of observations are depicted in simulated fields.     

利用MM5模式及NCEP资料对沈阳一次污染天气的数值模拟

利用NCEP/NCAR再分析资料和中尺度天气模式MM5对2010年1月14—19日沈阳大气污染天气系统进行模拟分析。对此次天气过程的地面和高空气压场、地面至高空各高度层随时间变化的水平风场及垂直剖面风场、垂直方向温度廓线等气象要素进行分析和模拟,描述大气污染中天气系统的变化过程,分析造成大气污染的气象要素变化。结果表明：此次污染天气过程对应地面场为长白山高压、地形槽环流型;500 hPa高空天气形势为两槽一脊,地面风场主要受高压辐散气流控制;地面至高空不同高度的水平风场均有偏南风切变和偏西风切变,垂直剖面风场对应有下沉气流,地面至高空的温度廓线出现明显的逆温。这些气象条件共同造成了持续污染天气。而500 hPa位势高度场持续长时间两槽一脊的环流形势,是造成长时间污染天气的主要原因。     

A Non-Linear Dynamical–Statistical Model for Reconstruction of the Air–Sea Element Fields in the Tropical Pacific Ocean

Aiming at tackling the difficulty in establishing a sea surface temperature (SST) dynamical model, this study develops a non-linear dynamical–statistical model of SST fields and their correlative factors based on Genetic Algorithms (GA) and the dynamical system reconstruction idea, which greatly improves the El Niño–Southern Oscillation (ENSO) forecast model. Using Hadley SST data, sea surface wind (SSW) and sea level pressure (SLP) data from the National Centers for Environmental Prediction-National Center for Environmental Research (NCEP-NCAR), with empirical orthogonal function (EOF) time-space for reconstruction, we carry out numerical integral forecasting experiments for SST, SSW, and SLP fields. By statistical analysis of the forecasting experiments, we find that forecasts for less than 25 months perform better than longer term forecasts. Based on the model, we forecast SST, SSW, and SLP fields in September, October, and November 2014 and predict a weak La Niña event. This study explores a novel method for the complex atmosphere–ocean system.     

辽东半岛一次大暴雨的中尺度模拟及物理结构分析

2005年7月25日辽东半岛南部及海峡地区发生了大暴雨天气。利用中尺度模式MM5的双向二重嵌套网格对其进行模拟, 表明该模式对这次暴雨过程有较好的模拟能力。模拟的地面气压场及流场基本与客观分析场一致。模拟结果较好地再现了辽东半岛大暴雨的大尺度和中尺度天气系统的发展和演变, 揭示了造成此次暴雨的中尺度系统结构为高空强辐散, 低空强辐合及对应的强上升运动和气旋性涡柱是造成此次暴雨的动力机制, 低空西南气流对这次暴雨的产生和发展起着重要的作用。     

国家气象中心准业务有限区客观分析方案

介绍了国家气象中心准业务有限区客观分析、预报系统的分析方案。采用三维最优插值方法，水平方向是1.875°×1.875°经纬度网格，在1000 hPa至50 hPa 12层标准等压面进行高度和风分量的多变量分析，在最低6层标准等压面进行相对湿度的单变量分析。检验表明，该方案为有限区预报模式提供了较好的初值分析场。