大气自净容量的算法及关键物理因子分析

为更科学地量化大气对污染物的清除能力,使用WRF-NAQPMS模式对2017年12月进行模拟,对比分析影响大气清除能力的主要关键物理因子,修正A值法和大气自净容量算法的差异,进一步计算大气自净容量余量及各关键物理化学过程的贡献量。结果表明,边界层高度、风廓线、湿清除系数等3个关键物理参数较混合层高度、10 m高度风速、雨洗强度等更适用于量化清除过程;修正A值法和大气自净容量算法虽均能表征大气清除能力的强弱,但前者受目标城市面积影响较大,结果远高于大气自净容量算法;大气自净容量余量与细颗粒物（PM2.5）浓度变化趋势呈负相关,污染越重,大气自净容量亏空越多,其中平流扩散对大气自净容量贡献最大,化学转化过程次之,湿沉降等过程也不可忽视。     

西太平洋热带海域秋冬积云对流输送的初步研究

本文建立以考虑云侧边夹卷效应和微物理过程的一维半暖积云模式为基础的积云输送模式,并利用此模式和实测雷达资料,导出了计算西太平洋热带海域积云群体输送公式,对此进行了实际计算,还讨论了积云群体输送对大气状态的影响。     

青藏高原夏季大气透明度特征分析

本文根据1979年5～8月青藏高原及其邻近地区日射观测资料.对高原夏季大气透明度特征以及影响因子进行了探讨,并对高原上大气透明度的表征方法以及各种特征量的物理含义作了较详细的描述,给出了计算高原上大气透明度的经验方程和大气透明度的空间分布。最后,还对卡斯特罗夫系数进行了讨论。     

区域数值模式技巧和不精确度的评价

对宾夕法尼亚洲／国家大气研究中心有限区域模式（其中一些数值的和物理的因子是变化的）进行了分析，以了解引进这些数值和物理因子对模式误差或不精确度的作用。因子包括初始条件、水平分辨率（80公里和160公里）和区域大小、侧边界条件以及物理过程参数化。这些结果与全球预报模式（NCAR通用气候模式）的结果进行了比较。     

自忆预报模式中记忆特性的探讨

运用有限振幅斜压波的截谱方程对自忆模式中的的记忆性进行了理论探讨。推导了相应的自忆性方程,在给定记忆函数呈线性和指数衰减型时求出了它的解析解,并讨论了这些解的物理意义和预报含意;证明了零解自忆性方程与记忆函数形式无关。通过计算遗忘因子,对动力可预报性和回溯阶等问题进行了讨论,并指出可将其统一纳入大气记忆理论的框架中。     

全球大气数值模式动力框架研究进展

随着数值计算方法和高性能计算机技术的发展以及大气科学理论的完善,国外研制出了许多全球高分辨率非静力大气数值模式,为了让国内的模式开发者对当前全球大气数值模式的现状有一个清晰的了解,归纳总结2012年8月在美国大气研究中心参与评估测试的全世界17个非静力全球大气数值模式,主要从基本方程组、球面网格、离散方法、守恒性质、参数化物理过程与动力框架的耦合和全球大气模式的评估等进行回顾、归纳和讨论,对国内的模式研发者有一定的参考意义。     

云对云中大气臭氧影响因子的分析

应用一个较详细的气相光化学和液相化学耦合的箱体模式, 研究了云层对云中大气臭氧的影响过程。这一过程可分解为三个因子来考虑： 因子Ａ （云的辐射效应）, 由于云的存在改变太阳光辐射通量, 使得对流层光化学反应减弱或增强, 从而降低或增加臭氧浓度; 因子Ｂ（云的吸收效应）, 云层中液态水对大气臭氧及其前体物 （ＮＯｘ、ＮＭＨＣ、自由基等） 的直接吸收作用; 因子Ｃ（云的液相化学效应）, 吸收进入云中的物质发生液相化学反应从而改变大气臭氧浓度。数值研究结果表明： 上述三因子对云中臭氧浓度影响的程度差别很大, 并且与云层的物理结构有密切关系。讨论了云的吸收及液相化学效应影响臭氧浓度的主要原因     

1996年南京连续5天浓雾的物理结构特征

1996年12月27～31日,南京地区连续出现了浓雾天气。利用ADAS系统对大气边界层的探测资料,揭示了雾在发生发展过程中的大气边界层结构特征,研究了雾的宏观发展物理过程;利用三用滴谱仪取样资料,分析了雾的微物理结构特征,讨论了影响微结构的主要因子及与宏观发展过程之间的关系。     

用线性模式分析形成相当正压性的物理因子

用两层的线性准地转模式讨论了形成大气环流异常的相当正压性的物理因子。指出大气扰动的水平尺度、β效应和热成风，即平均西风在垂直方向上的梯度，是形成相当正压性的三个最主要的因子。另外还讨论了相当正压性所造成的对流层中层的流函数和厚度场的同相关系。最后指出了线性模式的缺陷。     

中国对流层大气辐射平衡

本文根据辐射传输理论和某些物理近似,提出一个计算对流层大气辐射平衡的半经验半理论的气候学方法。使用十年平均气候资料,计算了我国对流层大气的辐射平衡及其有关分量,给出了这些量的分布特征,并简要讨论了影响我国对流层大气辐射平衡的主要因子。     

我国九大气候区降水特性及其物理成因的研究Ⅱ——我国各区降水与环流因子的关系

利用ECMWF的格点风和位势高度场资料，对1998年夏季热带内外地区大气低频振荡特征进行了分析研究。结果表明，亚洲季风区的季节内振荡非常显著。850hPa季节内振荡纬向风的经向传播揭示出南海地区的西风振荡受南北两支西风的共同影响。与长江流域特大洪涝密切相关的大气环流系统(乌拉尔阻高和西太平洋副高)对季节内振荡有较强的响应。在欧亚范围，持续性异常环流十分活跃，大气低频波的活动与环流持续异常的形成有密切的联系，季节内振荡是高低纬环流持续异常同时发生的纽带。其低频(30—60d)遥相关型的分布同江淮洪涝年的波列结构相类似。     

一次变性台风再增强过程的敏感性试验

采用位涡反演技术与数值模拟相结合的方法,通过初值敏感性试验和物理量场的诊断分析,对台风变性后再度增强的影响因子和物理机制进行了深入的分析和研究。结果表明:台风低压由变性减弱转为发展增强主要是由于台风低压环流与西风带斜压锋区之间的相互作用所造成的,随着高空冷涡低槽的加深南下和台风低压的继续北上,两个系统之间的距离逐渐减小,西风带高空槽与台风低压之间相互作用的正反馈机制逐步成为台风变性后强烈加深发展的主要原因。     

高速公路路面干湿状态判别及积水模型应用研究

为了探明公路路面积水(积雪)过程和干湿状况的变化及其气象因子的影响,以江苏省金坛试验基地试验路段的道路气象数据作为模型输入数据,利用改进的Sass道路积水物理模型对3次降雨(雪)过程中的道路积水量进行模拟,通过对模型模拟结果的分级和与仪器记录、人工观测结果的对比,验证模型模拟路面状况的准确性,并探讨了气象因子对路面积水量的影响。研究结果表明:(1) 改进的Sass模型可用于对道路干湿状况的模拟,且准确性较高,可推广到高速公路路面状况的实时监测和预报;(2) 排水过程中,径流和蒸发在不同时期对排水量的贡献率差异较大,从总量上讲,径流对排水起了主要作用;(3) 气象因子对道路积水的影响主要体现在降水量直接影响道路积水,而其他气象因子则通过对蒸发量的影响来间接影响积水量。      

正压过滤模式大气中的对称运动和非对称运动

把流函数分成对赤道对称和对赤道反对称的两部分,可以把正压涡度方程分离为描写大气对称运动和反对称运动的两个方程。根据它们,讨论了在全球范围内几种基本物理量,如涡度和绝对角动量等在对称和反对称情况的守恒性。还给出了这两类运动的能量收支方程和能量转换表达式。可以看出,在大气中不仅有纬圈平均动能和扰动动能之间的转换,也有对称运动产生的和反对称运动产生的动能之间的转换。 还在涡度方程中考虑地形和水平扩散的情形下,提出了大气非对称性质产生的机制。结果表明:非对称的地形分布和水平扩散系数的分布可能是导致非对称运动的原因。 最后,还对全球预报和半球预报,从物理观点作了理论比较。     

青藏高原晴空行星反照率与地面反照率关系的研究

本文利用了大气-地球系统的物理模型推导了晴空行星反照率与地面反照率之间的相互关系,指出当仅考虑一次地面反射时,行星反照率是地面反照率的一次线性函数,当考虑到大气与地面的多次反射时,两者的关系设为二次抛物线函数,并利用1986年中美青藏高原联合考察期间的地面辐射资料以及同期NOAA-9的GAC资料对上述关系进行了试验,结果表明,两种关系都能较好地反映出青藏高原行星反照率与地面反照率之间的关系,但二次函数表现的物理意义更为明确。 青藏高原作为一个特殊的地理类型,其行星反照率与地面反照率的相互关系与全球纬向平均相比较也有明显的差异,本文讨论了这些差异的物理意义,同时分别讨论了该地区可见光和近红外这二个通道的滤过反照率与地面分光谱反照率之间的关系。 青藏高原晴空反照率与地面反照率关系的研究为利用AVHRR资料反演青藏高原地面反照率的数值分布图提供了理论依据和具体方法。     

经验正交函数在解释数值预报产品中的应用

本文用经验正交函数展开的分析方法，确定了各种数值预报产品物理场中和对应时效的运城日降水量显著相关的物理量要素及关键区域，对关键区域的物理量场使用典型相关分析进行处理，得到了数量较少，而又能代表该关键区物理量分布状况主要信息的新因子，从而建立使用数值预报产品制作短期单站降水预报模式，进行预报效果较好。     

夏季季风区气候的模拟特征

用一个由大气模式、土壤模式和水域模式三个子模式组成的模式模拟了夏季风区的气候特征。模拟得到的平均气候特征,如温度场、风场、降水和蒸发场均与实际观测场接近;模式模拟出季风区的地面气候特征,表明其与大气状态和下垫面性质关系密切;对加热场的模拟则表明,积云对流凝结潜热加热对总加热率的贡献最大.     

DISCONTINUOUS OSCILLATION IN THE ATMOSPHERIC CIRCULATION AND INDEX CYCLE

By using a low-order,two-layer baroclinic quasi-geostrophic model,a nonlinear system including the interaction between a thermal forced wave,a transient wave and zonal flow is studied. Under the conditions of near-resonance and weak baroclinic instability,the features of solution in phase space are discussed with the analytical methods of multiple scale and discontinuous oscillation.The results show that the dynamic coupling between forced wave and transient wave is responsible for the physical mechanism of the non-uniform index cycle of the atmospheric circulation.     

大气环流的不连续振荡和指数循环

本文利用两层斜压准地转模式,在低谱简化下,得到一个热力强迫波,瞬变波与纬向气流相互作用的非线性方程组。在近共振和弱斜压不稳定的假定下,利用多尺度方法和不连续振动分析方法,详细讨论了相空间中解的性质。初步讨论了大气环流非均匀指数循环的物理机制。