陆地生态系统模型及其与气候模式耦合的回顾

陆地生态系统和气候系统通过能量通量、水汽通量、物质交换相互影响、作用。作者对陆地生态系统模型及其与气候模式耦合的研究进行综述和讨论,总结了当代5类主要全球陆地生态系统模型,即生物地理模型、生物地球化学模型、森林林窗模型、陆面生物圈模型和动态全球植被模型,以及它们与气候模式耦合的研究进展。阐述了动态全球植被模型及其与气候模式耦合研究在全球变化研究的重要作用。最后,对未来模拟研究的方向进行了分析。     

草地贪夜蛾迁飞大气动力条件分析及过程模拟

分析2019—2021年草地贪夜蛾在我国跨区域迁飞的大气环流形势和低层风动力条件, 并选取北迁进入长江流域、北迁进入东北地区、秋季向南回迁以及冬季在冬繁区扩散4次典型天气过程, 利用改进的HYSPLIT(Hybrid Single-particle Lagrangian Integrated Trajactory)模型模拟其迁飞轨迹和落点。结果表明:由于每年西北太平洋副热带高压强度、位置和西伸程度不同, 西南气流强度也不同, 影响草地贪夜蛾在我国的北迁进程, 使其经过迁飞过渡区和到达北方玉米主产区的时间存在差异。选取4次天气过程模拟草地贪夜蛾的迁飞, 其中3次过程模拟的草地贪夜蛾迁飞轨迹和降落区域得到实况监测的验证, 但模型对2022年1月26—28日西南急流天气过程下草地贪夜蛾迁飞轨迹和降落区域的模拟在贵州西部和南部、福建出现错报。HYSPLIT模型对迁飞轨迹的模拟效果较好, 但对迁飞距离、时长、落点的模拟上仍具有较大不确定性, 未来需进一步结合雷达监测等手段改进优化模型, 提高模拟预报准确率。     

Criteria for the stability of steady flows induced by diabatic heating

By use of the Liapunov direct method, criteria for the stability of a general steady flow induced by heating are derived for a barotropic model with heating and dissipation. Among these criteria, necessary conditions for the instabilities are identified with the rises of supercritically high speed instability, barotropic instability and some other instabilities.     

Simulation and Evaluation of Terrestrial Ecosystem NPP with M-SDGVM over Continental China

Using the regional terrestrial Net Primary Production (NPP) from different observations and models over China, we validated the NPP simulations and explored the relationship between NPP and climate variation at interannual and decadal scales in the Modified Sheffield Dynamic Global Vegetation Model (M-SDGVM) during 1981–2000. M-SDGVM shows agreement with the NPP data from 743 sites under the Global Primary Production Data Initiative (GPPDI). The spatial and the zonal averaged NPP of M-SDGVM agree well with ...     

动态植被模型模拟的植被季节变化及其评估

利用MODIS卫星观测资料,对一个考虑了生态系统碳氮循环过程的动态植被模型ICM的模拟性能进行了评估.重点对反映植被动力学的关键参数--叶面积指数(LAI)的模拟结果与观测进行了对比分析,评估了ICM对LAI季节变化特征的模拟能力.结果表明,ICM基本能够模拟出植被的季节变化特征.总体而言,模拟值在低纬度和高纬度地区大...     

东亚春季强冷锋结构及其动力学诊断研究 II. 动力学诊断研究

在本文第I部分对东亚春季强冷锋结构进行分析的基础上，第II部分对该锋面的增强过程作了动力学诊断的研究。通过研究发现:(1)从27日08时至28日20时（北京时，下同），该冷锋处于加强阶段，锋生函数的计算显示，最大锋生区出现在对流层中层，各项的量级相同，但以倾斜项的数值为大；(2)在锋生区的南侧发现有很明显的条件对称不稳定（CSI）区域，这有利于倾斜的对流上升运动的发展，提供了一个较好的强对流系统发展的环境，对冷锋中尺度雨带的形成，CSI的激发可能有重要的作用，然而东亚春季强冷锋的CSI与北美“典型”的CSI有较明显的不同；(3)本例与Hoskins-Bretherton（HB）的理论模型所进行的比较表明，HB模型的结果可说明实际观测到的锋区的基本特征。然而，理论模型中，可能由于采用半地转假设所限，对锋后的一支下沉气流描写较弱，而这支气流对强烈天气的发展可能有重要意义。     

基于CALMET-WRF耦合的复杂地形下导线覆冰的精细化数值模拟研究

利用耦合了WRF模式的CALMET模型,对2022年1月5—10日山西省南部中条山区导线覆冰事件的天气背景场进行了数值模拟,在评估了WRF和CALMET对气象要素的模拟效果的基础上,分别利用WRF和CALMET模拟的气象场驱动Makkonen覆冰模型,对本次导线覆冰过程进行了数值模拟,得到了如下结论:1)相比于WRF模式的模拟结果,CALMET降尺度后的气象场能更符合实际地形影响下近地面温度场和风场的分布规律,其模拟的近地面低温区(气温<0 ℃)范围较WRF模拟范围更大。2)CALMET的气温均方根误差整体较WRF模式减小0.5～1 ℃,相关系数由0.5～0.8提升至0.6～0.85;风速的均方根误差较WRF减少了1 m/s,相关系数较WRF提升0.2,说明WRF模式结合CALMET模拟气象场更加接近真实观测结果。3)利用CALMET降尺度场驱动覆冰模型能较好地反映微尺度地形下电线积冰的时空分布特征,各杆塔模拟的覆冰厚度偏差较WRF显著减小了2 mm,且降低了模式对覆冰启动的滞后时间。     

大气污染预测的理论和方法研究进展

介绍中国科学院 “九五”重大科研项目 “大气污染预测的理论和方法研究”的研究意义、目标和具体的研究内容, 同时对已取得的重要研究进展和阶段性成果作简要介绍     

2009年深秋北京大雪过程的成因分析

北京地区的初雪平均在11月28日前后。2009年10月31日夜间至11月1日白天北京出现雨转雨夹雪,再转大雪的天气过程。作为初雪,这是北京22年来罕见的。分析表明,这次过程降水前12和6 h华北中东部的黄河下游以北地区对流层中低层受一致的西北气流控制,前期水汽输送和积累不明显。北京地区在10月这样一个相对干燥的季节和前期水汽不充沛的环流形势下产生大雪局地暴雪,实不多见。文章利用中国气象局MICAPS常规气象资料和北京地区风廓线雷达、微波辐射仪、地面自动站等多种本地加密探测资料,对这次大雪过程进行了动力计算和成因分析。结果显示,由对流层上层贝加尔湖强冷空气向南爆发所引发的动力作用是北京这次初冬大雪形成的主要原因。大雪发生前500 hPa正涡度平流区、对流层中上层水平辐散中心、对流层中下层水平辐合中心呈垂直结构控制北京,为北京地区提供了有利的上升运动动力环境。山前和平原地区近地面东南风,边界层偏东风及边界层以上的对流层底层偏西风的风廓线分布在北京西部地形作用下产生动力抬升和局地对流,增强了北京西南部的降雪。这次北京大雪的水汽条件源于近地面偏南风和东南风的短时间局地增湿,以及这种增湿在高空强冷气团作用下产生的对流层中低层的局地水汽辐合。     

基于DERF2.0的长江中下游春播期气候预测

基于1983—2012年国家气候中心第2代月动力延伸模式 (DERF2.0) 回报资料和春播历史资料,结合NCEP/NCAR再分析资料,选取影响长江中下游地区春播期气候条件的关键环流因子。利用最优子集回归方法建立针对长江中下游地区春播期气候条件的动力模式解释应用预测模型,并对不同起报时次的模式解释应用预测结果进行检验评估。检验结果表明:该解释应用方案对于长江中下游春播期气候条件有较好的预测能力,且随着起报时间的临近,预测技巧整体呈上升趋势。1983—2012年的回报检验还显示,解释应用方案能够较好地模拟出连续不利日数和不利日数的年际变率,同时对年代际变率也有所体现。