卫星遥感地表植被及其在华南暴雨中尺度数值模拟中的应用试验

将我国植被资料和NCAR资料分别用于非静力平衡中尺度模式MM5, 对1998年5月23~24日华南暴雨进行数值模拟试验, 比较其对降水量和动力热力场预报的影响, 结果表明, 当网格格距为45 km时, 二者差别很小, 当网格格距减小到5~15 km, 预报降水量最大值增加了12%~14%, 更接近观测值, 同时对低层大气热力动力结构也有一定影响。     

中尺度模式对冬季兰州市低空风场和温度场的数值模拟

利用美国NCAR新一代中尺度模式MM5V3，对山谷城市兰州冬季风场和温度场进行了数值模拟研究。模拟结果与现有理论及观测事实基本一致。表明MM5V3中尺度模式可用于研究山谷城市的大气边界层情况，模式能够较好地模拟山谷城市冬季边界层的风场和温度场特征，模拟结果分析表明，位于河谷盆地内的兰州，冬季近地面风场是山谷风环流和城市热岛环流共同作用的结果，冬季夜间地面流场辐合明显，低空盛行东风，夜间距地300m左右，风向转变为偏西风，白天风向转变高度高于夜间，大约在500m以上；冬季温度场逆温特征明显。     

植被覆盖度对兰州地区气象场影响的模拟研究

利用WRF(Weather Research and Forecasting)模式耦合Noah陆面过程模式,模拟了兰州地区冬季气象场,并用观测资料对模拟结果进行了检验。利用2006年中分辨率成像分光辐射计(MODIS)植被归一化指数(NDVI)计算得到的植被覆盖度替换模式默认的植被覆盖度,研究了植被覆盖度对WRF模式模拟结果的影响。结果表明,新的植被覆盖度数据使研究区域的地表反照率减小,发射率增加,感热通量白天增加、夜间减小;还明显地改进了WRF模式对近地面温度和风速的模拟;植被覆盖度对地表蒸发有很大影响,冬季干旱半干旱地区的植被基本处于休眠状态,地表蒸发以直接蒸发为主,使用新的植被覆盖度数据后,模拟区域的植被覆盖度增加,地表蒸发减小,近地面水汽含量减少,WRF模式模拟的边界层高度增大。     

植被地表反照率动态模拟方法比较-以玉米农田为例

利用2007年锦州玉米农田生态系统野外观测站玉米生长季辐射资料,对地表反照率综合模型、半经验双层模型和简化双层模型模拟精度进行比较。结果表明：简化双层模型在玉米生育初期模拟能力较差,其他时段模拟能力都较强,尤其在玉米生育后期更为明显;半经验双层模型除在玉米叶面积指数处于最大时期模拟误差较小外,其他时段基本无法模拟。综合模型大部分时段模拟能力都较强,仅在玉米生育后期模拟能力稍差,该模型对实现玉米农田地表反照率动态参数化更为理想,可为改进陆面过程模型提供参考。     

干旱地区大气与地表特征对辐射加热场的影响

本文利用美国犹他大学气象系的辐射和云参数化模式，对ＨＥＩＦＥ期间张掖地区１９９１年春、夏、秋、冬四季资料进行了计算，讨论了晴天条件下的大气状况态地表反射率与地表比辐射率等因子对地气系统的太阳辐射收支以及短波加热率与长波冷却率分布的影响；揭示了不同季节的整层大气反射、透过与吸收特征，分析了大气中各主要吸收成分对加热率与冷却率的贡献，同时就辐射模式的垂直分辨率对加热率与冷却率的影响亦作了讨论。     

城市化进程对北京区域气象场的影响模拟

城市化所导致的下垫面的改变会直接影响局地气象。根据北京城市测绘院提供的北京市楼房建筑平均高度资料,利用中尺度数值模式(MM5V3)模拟了城市化进程引起的气象效应,并与奥林匹克公园站等6个地面观测资料进行了比较。结果表明:MM5V3可以很好地模拟下垫面类型改变导致的气象效应,城市升温效果获得了较好的体现,风速模拟值减小,风向的模拟得到较明显的改善,气压和风速的统计偏差也明显减小。分析结果还揭示了稳定天气条件下北京地区气象场的模拟及实时预报必须考虑精细化的地形及下垫面状况。     

植被变化对中国区域气候影响的数值模拟研究

用高分辨率区域气候模式(RegCM-NCC)模拟了中国区域植被发生改变后引起的局地或区域气候变化。结果表明:大范围区域植被变化对区域降水、温度的影响非常显著,内蒙古地区土地荒漠化可导致中国北方大部分地区降水减少,尤其加剧了华北、西北地区的干旱,西北地区绿化有利于黄河流域降水增加,而长江流域和江南地区降水却有不同程度的减少,因此可在一定程度上减少这里的洪涝灾害;气温的变化比降水更显著,植被退化使当地气温明显升高,使中、低层大气变得干燥,近地层风速加大,而植树造林却使当地及周围地区冬偏暖、夏偏凉,大气变得湿润,近地层风速减小,有利于在一定程度上减少沙尘暴的发生。另外,植被变化对东亚冬、夏季风强度也有一定程度的影响,从而影响到中国东部地区降水的分布和冬季低温、冷害事件发生的强度。     

植被分布对青藏高原东侧暴雨过程影响的数值模拟

在颜宏等有限区域细网格的基础上，引入Ｄｅａｒｄｏｒｆｆ植被参数化方案，并以此模式模拟了青藏高原东侧的两次暴雨过程，模拟表明：加入植被参数化的模式仍保持其稳定性，对降水强度的模拟有一定改进。     

地表类型影响区域水循环的模拟试验

利用1992-2001年10a逐日降水、气温、湿度、风速和气压资料，使用气候要素逐步插值方法，修改VIC模式同一栅格中多种覆盖类型蒸发的计算方法，采用遥感等4种地表覆盖类型，考虑植被分布不均匀性，计算各种植被类型对地表水循环的贡献，结果表明：1）均匀落叶阔叶林地表年平均流量误差为-24．82％，均匀农田地表年平均流量误差为21．82％，《中国资源与环境数据库（1：400万）》（REDC）地表年平均流量误差为-14．32％，遥感地表的年平均流量误差最小，为1．43％，与实测吻合。2）采用均匀落叶阔叶林地表类型计算的蒸散，与降水年平均分布一致，与地形无关；均匀农田地表类型计算的蒸散，受地形影响明显；REDC地表类型计算的蒸散空间分布与地表植被类型有较好的对应关系。3）VIC-3L具有描述各类地表类型的能力，能够模拟出同一网格单元中多种植被类型对地表蒸散、径流等的作用，计算得到的蒸散、蒸发、径流等地表水平衡分量和空间分布显示出与均匀地表类型结果明显的不同。4）应用遥感地表覆盖类型，计算的地面蒸散、径流、土壤湿度和积雪升华的空间分布表明，地面蒸散受植被类型的影响是显著的。     

海风发展对模式初始场依赖的敏感性试验

本文建立了一个二维的中尺度静力模式，考虑了长短波辐射，湿凝结和土壤等物理因子，用六种典型的初始风场对海风发展作了敏感性试验，发现至少有一部分中尺度系统发生发展的结构与性质可以不依赖于初始场的中尺度特征，而是由局地中尺度强迫作用决定的。但是，中尺度系统的强度与位置仍然受初始场的影响。     

沂蒙南部山区冬季大气边界层风、温场结构特征研究

利用现场低空探测所获得的实测资料,分析了沂蒙南部山区冬季大气边界层内的风、温场垂直分布特征以及随时间的演变特征。     

THE MONSOON INFLUENCED BY BASIC FLOW AND SHEAR FLOW IN SOUTH ASIA

Using the equatorial balanced model and the low-corder spectral method to consider the effect of the basic flow, the primary and secondary shear flows, the nonlinear equation describing the winter and summer monsoon in south Asia is derived.The stress is on the influence of the flows on the formation,transformation and intensity of the monsoon in south Asia.The results show that the influence on the monsoon in south Asia is significantly different among the primary shear flow, the basic flow and the secondary shear flow.     

1998年南海季风爆发时期中尺度对流系统 的研究：Ⅱ中尺度对流系统对大尺度场的作用

通过对1998年南海季风爆发过程中大尺度风场、温度场、厚度场、地面气压场以及视热源与视水汽汇的演变分析研究了对流活动对大尺度场的作用,结果表明:大尺度环流与中尺度对流活动之间可能存在着一种正反馈机制。在季风爆发早期,大尺度背景与中尺度对流活动的关系主要表现为前者为季风爆发以及中尺度对流活动的发生提供有利的天气和动力条件;季风爆发后期持续的大范围中尺度对流活动反过来会对大尺度环流存在明显的反馈作用。由对流活动强烈发展产生的凝结潜热释放在南海北部造成了显著的大气加热,使对流层中上层出现一明显的加热中心,这导致:(1)南海上空经向温度梯度由高层向低层发生反向,形成北高南低的温度梯度,从而使大尺度环流发生季节性改变;(2)相应南海北部地面气压不断加深,形成宽广的季风槽和明显的减压区,促使副热带高压从南海地区最后撤离;(3)随着中低层低压环流的不断发展,对流系统和降水区进一步加强并向南扩展,有利于南海季风在南海中、南部地区爆发和维持;(4)季风槽的加深使其南侧的季风气流与水汽输送进一步加强,促使季风爆发过程达到盛期。     

低纬高原城市冬季南北朝向室内温湿特征的初步分析

通过对低纬城市－昆明冬季室内、外气温观测资料的分析，探讨了不同天气下南北朝室内的气温、湿度特征。得出昆明地区冬季各种天气状况下室内最低气温和日均气温的增温效应均十分显著，与庭院相比，南向室内的增温幅度为7．7－10．0℃和4．6－5．8℃；北向室内为4．6－7．0℃和1．3－4．4℃；最高气温南向室内高于室外，而北向室内一般低于室外。另外，建筑物不但可维持较高的室同温度，而且减缓了室内气温的变化幅度，不论南向室内还是北向室内，气温日较差均小于室外，变幅仅为室外的40％－48％（南向）和20％－30％（北向），且最高气温出现时间比室外约迟2小时，显示了建筑物内温度变化的惰性。研究还得出南向室内相对湿度均小于北向，南北差异以晴天最大，阴天最小。室内相对湿度的日变化特征为夜间湿度大，变化小，昼间湿度小，变化大。以上结果可为低纬城市气候的深入研究，建筑的合理设计提供科学基础。     

南北方人工造雾的气象可行性研究

本文分析了造雾剂的成雾原理和影响成雾效果的温度、相对湿度和风速等环境因素,对典型南方城市(长沙)和北方城市(北京)的相关气象资料进行统计分析表明,南方的气候除14时外非常适合造雾,而北方02时和08时造雾完全可行,20时也存在很大的可能性。外场试验表明,由于开放空间的特点,造雾剂成雾所需的相对湿度降低,同时也由于大面积人造雾的集团效应和外场空间较高的凝水效率,使人工造雾的抗风能力加强,外场人工造雾的可行性很大。     

利用WRF对兰州冬季大气边界层的数值模拟

本文介绍了WRF中尺度模式的有关概况,分析了模式的物理结构,并利用WRF中尺度模式对河谷城市兰州冬季大气边界层的风场和温度场进行了数值模拟研究。模拟结果与观测事实基本一致,表明WRF模式具有良好的稳定性能。     

云系模式研究:云场的宏微观结构模拟

用计算物理方法设计构造了一个云系模式,并用一个实例作为初始场进行了模拟,模拟的云场宏观特征与实况观测比较一致,微观结构比较合理,配套的模式输出数据处理和绘图程序包能给出云系的点(粒子谱)、线(垂直廓线)、面(结构剖面)、体(云场,云型,云量,云系形状)的多维宏微观结构的云场图象。     

运用改进系统建模法对南海气象数据的建模研究

在系统建模理论的基础上,运用改进的动态数据建模方法,对南海气象数据中的温度进行建模并验证了模型的适用性.根据模型推导出格林函数、逆函数和自协方差函数等,并讨论了南海气象数据中温度模型的稳定性、可逆性和合理性.对系统的频率特性和谱函数进行分析讨论,并给出建模过程中的一些图像.根据模型的适用性检验发现,对所研究的气象数据而言,ARMA(4, 3)模型是最合适的,具有平稳可逆性.所有的建模和分析过程在MATLAB上实现.实验结果表明这种建模方案简便易行,能够快速准确地确定系统的合理模型.