南京降水氢氧同位素监测特征

基于2018年7月—2019年6月南京降水同位素观测数据和中国气象局气象观测数据,研究南京降水稳定同位素组成的变化特征,对比热带气旋降水、梅雨降水和其他降水的降水同位素组成特征,研究降水同位素组成与热带气旋移动路径关系。结果表明：南京降水氧同位素组成(δ18O)和氢同位素组成(δ2H)的变化范围分别为-16.3‰~4.0‰和-103.0‰~32.9‰,雨季降水氢氧同位素组成相对贫化,非雨季相对富集;降水氘盈余的降水加权平均值为15.5‰,表明南京降水受陆面过程影响大。从降水量权重看,热带气旋降水和梅雨降水强度大,降水氢氧同位素组成严重贫化;其他降水的强度相对较弱,降水氢氧同位素组成比较富集;受水汽源地和陆面循环等过程的综合影响,热带气旋降水氘盈余小于全球平均值(10‰),梅雨降水氘盈余略高于全球平均值,其他降水氘盈余远高于全球平均值。登陆前仅在海洋上移动的热带气旋,降水氘盈余维持在7.5‰~8.6‰,但二次登陆的热带气旋降水氘盈余远大于10‰,可能是受到陆地蒸散过程的影响。     

新疆天山山区大气冰核浓度的测量及分析

利用2001年6、7月份在新疆天山山区两个取样点取得的冰核资料，计算了山区中的冰核浓度，研究了冰核平均浓度日变化、日际变化的规律，并分析了天山山区冰核浓度与一些气象因子的关系及可能原因。得出以下结论：天山山区的大气冰核主要来源于地面土壤，比较缺乏；冰核浓度易受气象因子、地表状况的影响，日变化和日际变化明显．     

南京地区大气冰核浓度的测量及分析

2011年5～8月期间使用5L混合型云室以及静力扩散云室对南京不同成核机制的大气冰核进行了观测,进而分析了近地层冰核浓度特征。结果表明:活化温度为－20°C时,5L混合型云室观测的总冰核浓度为20.11个/L,静力扩散云室模拟高水汽(计算的云室内水面过饱和度为5%)和低水汽(计算的云室内冰面过饱和度为5%)条件下冰核浓度分别为0.93个/L以及0.29个/L。晴好条件下冰核浓度具有明显的日变化特征,白天冰核浓度高于夜间;在下午时段冰核浓度达到全天最高值,这说明大气冰核可能与大气湍流强度、人类活动以及工业污染有关。降水对冰核的清除作用明显,台风系统过程中冰核浓度明显增加。南京地区冰核浓度随温度降低和湿度增加而增加。后向轨迹模式分析表明东北海洋气团冰核浓度最高,不同气团中冰核浓度的差异随着活化温度的降低而减小。个例分析秸秆燃烧生成的PM₁(大气中直径小于或者等于1 μm的颗粒物)与冰核关系发现燃烧产物对冰核有一定的贡献。     

大气冰核浓度对对流云降水过程影响的数值模拟

在已有的三维对流云模式的基础上新植入了同质冻结和异质核化方案,结合一次山地雷暴个例,通过敏感性试验来探讨大气冰核浓度对对流云微物理过程和降水的影响。模拟结果表明:①冰核浓度的改变会对对流云的动力场及各水成物粒子产生明显作用。增加冰核浓度,冰相粒子的数浓度随之增加;同时,凝华过程中释放大量潜热导致云中上升气流增强。由于水汽含量一定,各水成物粒子"争夺"水汽,使得云滴、冰晶和霰的增长均受到抑制,难以成为较大尺寸的降水粒子。②冰核浓度的增加,"贝吉龙效应"导致云滴的尺度减小,削弱了云-雨转化过程。雨滴、云滴混合比的减小抑制了雨滴对云滴的收集。同时,小尺度的霰粒子削弱了霰融化为雨滴的物理过程,最终导致地面累积降雨量降低。     

Distinguishing the Regional Atmospheric Controls on Precipitation Isotopic Variability in the Central-Southeast Portion of Brazil

Precipitation isotope ratios (O and H) record the history of water phase transitions and fractionation processes during moisture transport and rainfall formation. Here, we evaluated the isotopic composition of precipitation over the central-southeastern region of Brazil at different timescales. Monthly isotopic compositions were associated with classical effects (rainfall amount, seasonality, and continentality), demonstrating the importance of vapor recirculation processes and different regional atmospheric systems (South American Convergence Zone-SACZ and Cold Fronts-CF). While moisture recycling and regional atmospheric processes may also be observed on a daily timescale, classical effects such as the amount effect were not strongly correlated (δ¹⁸O-precipitation rate r ≤ –0.37). Daily variability revealed specific climatic features, such as δ¹⁸O depleted values (~ –6‰ to –8‰) during the wet season were associated with strong convective activity and large moisture availability. Daily isotopic analysis revealed the role of different moisture sources and transport effects. Isotope ratios combined with d-excess explain how atmospheric recirculation processes interact with convective activity during rainfall formation processes. Our findings provide a new understanding of rainfall sampling timescales and highlight the importance of water isotopes to decipher key hydrometeorological processes in a complex spatial and temporal context in central-southeastern Brazil.     

近2ka古里雅冰芯记录的温湿配置多尺度特征

采用正交小波分解研究了近2 ka来青藏高原古里雅冰芯记录的气温和冰川积累量演变多尺度特征,得到了与构成序列中主要气候事件对应的尺度分量。用130 a尺度以上分量几乎可以重建冰芯记录中的主要冷暖或干湿气候事件。平均而言,温度和冰川积累量配置在大多数时间尺度上都呈正相关,即暖湿/冷干配置,但在130 a尺度上是负相关,即冷湿/暖干配置。20世纪以来的快速增暖增湿发生在260 a尺度上。线性增暖趋势和千年尺度分量都是暖湿/冷干配置并占有较大的方差,它们在很大程度上左右着百年尺度上的温湿配置。二者的结合直接导致千年尺度上温湿配置在8世纪出现由冷湿/暖干向暖湿/冷干气候型的转变。     

渤海冰情异常年的典型大气环流概念模型

选取1960—2013年渤海冰情等级和北半球1959—2014年NCEP/NCAR再分析500 h Pa和1000 h Pa高度场逐日资料,采用滑动平均、相关分析和聚类分析等方法,研究了渤海冰情异常年的大气环流概念模型。结果表明:重冰年有3类典型环流型(偏北气流型、西北气流型、东北气流型),每个环流型代表了一条影响渤海的冷空气路径;其共同特点是欧亚高纬地区为正距平,贝加尔湖到我国东北地区为负距平,亚洲中高纬度为经向环流。轻冰年也分为3类典型环流型(新地岛极涡型、欧洲大槽型、欧亚环流平直型),它们的共同特点是亚洲区域南高北低,极区为负距平,中高纬区域为正距平,亚洲中高纬度环流平直。     

夏季新疆中天山北坡大气冰核的浓度观测分析

利用微孔滤膜法,于2001年6月12日~7月31日在新疆中天山北坡乌鲁木齐河上游山区的小渠子和牧试站分别进行了大气冰核观测。观测发现,这里的冰核浓度非常低,平均浓度仅为0.32个.L-1。分析结果表明,冰核浓度变化与气团活动、降水和风向有密切联系。     

南、北极海冰的长期变化趋势及其与大气环流的联系

采用南、北极海冰面积指数 1°× 1°经纬度格点资料及海平面气压资料 ,运用多种统计方法 ,研究了南、北极海冰的长期变化趋势、突变特征及其与大气环流的联系 ,发现近年来南极冬、春、秋季海冰逐渐减少 ,夏季海冰逐渐增加 ;北极春、夏、秋季海冰均不同程度地减少 ,冬季海冰变化趋势不明显 ;南、北极各季海冰的年际变化均存在一定的突发性 ,大气环流在海冰突变年前后有显著的差异     

沈阳春夏季大气冰核浓度的观测研究

为了解沈阳地区大气冰核浓度的时空分布状况,2010年起开始对沈阳地区的大气冰核浓度分布进行观测和研究.地面采用Bigg型混合云室法和滤膜法进行冰核气溶胶的采样测量,高空利用辽宁省人工影响天气办公室租用的人工增雨飞机进行滤膜法采样.采样滤膜的处理都是统一在活化温度-15℃及冰面过饱和度20％、水面过饱和度3％的湿度条件下进行的.根据取得的部分观测资料,给出了沈阳春夏季大气冰核的浓度及冰核温度谱分布参数,分析了冰核浓度在3～6月各月以及在不同天气状况下的分布特征,初步给出了大气冰核浓度的尺度谱分布及其随高度的变化.     

Numerical Analysis of Effects of Atmospheric Ice Nuclei Concentrations on Radiant Properties of Cold Clouds

1. IntroductionResearches on the possible effects of CNN (cloudnucleation nuclei) on the radiant properties of cloudsand climate have been conducted by many people, butthe effects of IN (ice nuclei) have not been analyzedwell. In fact, ice nuclei are very important in manyweather events. Some observations have showed thatIN concentrations increased in some places, so we hopeto know the influence of increased IN concentration oncloud properties and climate. For the reason that thesynchronic…     

Impacts of High-Frequency Atmospheric Forcing on Southern Ocean Circulation and Antarctic Sea Ice

The relative contributions of atmospheric fluctuations on 6 h?2 d,2?8 d,and 8 d?1 month time scales to the changes in the air?sea fluxes,the SO circulation,and Antarctic sea ice are investigated.It was found that the imposed forcing variability on the three time scales creates a significant increase in wind power input,and hence an increase of about 50%,97%,and 5%of eddy kinetic energy relative to the simulation driven by monthly forcing,respectively.Also,SO circulation and the strength of the upper cell of meridional overturning circulation become strengthened.These results indicate more dominant effects of atmospheric variability on the 2?8 d time scale on the SO circulation.Meanwhile,the 6 h?2 d(2?8 d)atmospheric variability causes an increase in the total sea-ice extent,area,and volume,by about 33%,30%,and 19%(17%,20%,and 25%),respectively,relative to those in the experiment forced by monthly atmospheric variables.Such significant sea-ice increases are caused by a cooler ocean surface and stronger sea-ice transports owing to the enhanced heat losses and air-ice stresses induced by the atmospheric variability at 6 h?2 d and 2?8 d,while the effects of the variability at 8 d?1 month are rather weak.The influences of atmospheric variability found here mainly result from wind fluctuations.Our findings in this study indicate the importance of properly resolving high-frequency atmospheric variability in modeling studies.     

北京城区冬春季过氧化氢浓度变化特征

大气过氧化氢（H₂O₂）是一种重要的光化学产物,也是硫酸盐气溶胶生成及降水酸化过程的关键氧化剂。然而,我国对H₂O₂的观测研究较少,尤其对雾霾期间H₂O₂浓度变化特征认识不足。该文介绍了冬春时段（2016年12月-2017年4月）在北京城区中国气象局的H₂O₂观测结果,并结合同期O₃,PAN,NO_X,PM_2.5等污染物和气象要素观测数据,分析H₂O₂浓度变化特征与影响因素。观测结果表明:观测期间H₂O₂体积混合比（简称为浓度）为（0.65±0.59）×10-9,其中,春季浓度（0.83±0.67）×10-9高于冬季浓度（0.51±0.47）×10-9;H₂O₂平均日变化基本呈现单峰特征,峰值出现在18:00-21:00,比其他地区峰值出现稍晚,并滞后于O₃峰值时间4~7 h;相对湿度对H₂O₂日峰值时间和浓度水平有影响,小于55%时日峰值出现于18:00-24:00,平均峰值浓度1.52×10-9;大于65%时日峰值出现于11:00-16:00,日峰值浓度均小于1×10-9。H₂O₂,O₃和PAN虽然同属光化学产物,但在不同污染状况下浓度水平和变化趋势差异明显;H₂O₂清洁日峰值浓度高于污染日,但11:00-15:00污染日浓度略高于清洁日。     

Greenland Ice Sheet Elevation Change in Winter and Influence of Atmospheric Teleconnections in the Northern Hemisphere

The relationship between the variability of the surface elevation of the Greenland Ice Sheet （GIS） in winter and sea level pressure is identified through analysis of data from satellite-borne radar altimeters, together with meteorological data fields during 1993-2005. We found that both the North Pacific Oscillation （NPO） and the North Atlantic Oscillation （NAO）, the two major teleconnection patterns of the atmospheric surface pressure fields in the Northern Hemisphere, significantly influence the GIS winter elevation change. Further, it is suggested that the NPO may affect the GIS accumulation by influencing the NAO, particularly by changing the intensity and location of the Icelandic Low.     

导线积冰的云雾特征观测研究

导线积冰在贵州山区是常见的气象灾害, 导线积冰增长率与气象云雾因子密切相关。研究选择贵州西部、北部、中部3个积冰区进行了专门外场观测, 观测项目有:云滴谱、含水量、气温、风向、风速、导线上积冰的长径、短径。观测分析表明:贵州云滴浓度、特征平均直径没有显著性地区差异; 云滴平均浓度140~312个/cm3, 云滴算术平均直径、均立方根直径、中值体积直径分别为7.5 μm, 11.3 μm和20 μm; 14 μm以上大云滴浓度平均占云滴总浓度的12.5%, 但对含水量的贡献高达78%, 大滴与导线碰撞效率高, 大滴是导线积冰的关键因子; 云雾含水量平均0.20 g/m3; 在0~-6 ℃之间, 含水量随温度的降低而降低; 南北向导线积冰比东西向的积冰多; 导线积冰增长率与含水量的大小成正比, 风速超过3 m/s时, 积冰增长率与风速有较明显的正比关系。     

海冰非均匀条件下大气环流模式和海洋环流模式耦合的实现

通过采用一种较好地考虑了海气通量交换对下垫面特征非线性依赖的通量计算方案,利用较成熟的逐日通量距平耦合方案实现了次网格尺度海冰非均匀条件下一个全球大气环流模式和一个全球海洋环流模式在高纬地区的耦合,并完成了一个50年的长期积分。模拟结果表明,通量计算方案中水道的作用是合理的,耦合模式能较好地模拟出北半球高纬海冰的主要地理分布特征,但夏季北冰洋内部靠近欧亚大陆部分边缘海区海冰密集度偏大。     

Diurnal Variations of Atmospheric Hydrogen Peroxide Concentrations in Saxony (Germany)

During a 3-year study, gaseous hydrogenperoxide (H₂O₂) concentrations were measuredas part of the SANA project at the Melpitz FieldResearch Station and in the city of Leipzig. Typicaldaily mean H₂O₂ mixing ratios on sunny dayswere 0.15 to 0.25 ppbv with maximum values of 0.3 to0.5 ppbv at Melpitz, and 0.3 to 0.6 ppbv with maximumvalues of 0.4 to 1.0 ppbv in Leipzig. Over the entireperiod of the project the maximum hourly mean valueswere 2.1 ppbv and 5.3 ppbv in Melpitz and Leipzig,respectively. The data were not complete enough to show a trend.Linear regression analysis shows, that ozone(O₃), temperature and solar radiation arepositively correlated with H₂O₂, whereasnitrogen oxides (NO_x), carbon monoxide (CO) andrelative humidity are negatively correlated. Negativecorrelation between H₂O₂ and CO is caused byjoint occurrence of CO with NO_x in exhaust gases.Negative correlation between H₂O₂ andrelative humidity is not necessarily in contradictionto the accelerating effect of water vapour onH₂O₂ formation. The strong positivecorrelation of H₂O₂ with the dew pointdifference however seems to better reflect theinfluence of water vapour. Multiple linear regression analysis (MLRA) of thecomponents measured, indicates the great influence of CO on the formation of H₂O₂ in the gasphase.     

南极海冰与南半球大气环流关系的初步探讨

本文利用１９７３—１９８２年南极海冰北界资料，分析了南极海冰平均北界（海冰范围）的变化及其与南半球大气环流变化间的联系。１９７６年前，南极海冰平均北界偏北（海冰范围扩大），而１９７７年－１９８０年，南极海冰平均北界偏南（海冰范围缩小）。与此相对应，这两个时期的南半球大气环流具有明显不同的特点。在南极海冰平均北界偏北、海冰范围扩大时期，南极高压和绕极低压带偏弱，南半球中高纬度地区槽脊位置偏西，南印度洋和南大晒洋副热带高压偏弱，南太平洋副热带西凤减弱、中纬度西风加强，而南太平洋副热带高压和印度尼西亚低压带发展，南方涛动处于正位相阶段；在南极海冰平均北界偏南、海冰范围缩小时期，则相反。分析表明，南方涛动与南极海冰之间存在相互联系，并以南极海冰超前南方涛动约２个月时的关系最好，其次是南极海冰落后南方涛动４个月。