西宁市大气环境风险模拟研究

利用中尺度气象模式模拟了特殊地形下的气象变化特征,通过CALPUFF模拟了大气环境风险事件的精细化扩散特征。结果表明：西宁市地面风特征与河谷地形走向基本一致,典型风场表现为湟水河谷盛行西北和东南风,北川河谷则多为偏北风。由于青藏高原昼间强烈的山坡辐射增热和致使低空出现逆温层频率高,强度大,不利于污染物在垂直方向的扩散,河谷剖面模拟温度场的结果显示等高度山坡附近比河谷中心的温度大约高1.5℃。CALPUFF烟团轨迹模式能较好地应用于西宁市大气环境风险事件的模拟研究,模拟结果能清楚描绘出污染物沿河谷输送与扩散的初始状况和细致分布,同时在复杂地形和气象条件影响下出现山体对烟团的阻碍效应、烟团因流场在山脊处出现形变以及山谷风环流影响等非定常扩散现象,扩散轨迹符合复杂地形和气象条件影响的特征和规律,模拟结果对准确预估大气环境风险事件在复杂地形和气象条件下城市中的扩散特征、影响范围和程度具有重要意义。     

复杂地形多尺度气流对城市大气污染影响的研究进展

复杂地形城市一般建立在山地、丘陵、沿海地带。复杂地形下的大气污染传输、扩散机制是一个复杂的问题。本文依据城市地形地貌将复杂地形归类为河谷地形、三面环山临海地形、盆地地形、马蹄型地形和峡口地形。结合国内外对这5类地形下城市污染物传输扩散及污染形成机制的研究成果,介绍了不同地理位置、不同复杂地形城市多尺度气流相互或交替作用的特点及其对污染传输扩散的影响,期望能够为其它复杂地形城市污染形成机制研究和大气污染防治提供一些借鉴。     

复杂地形城市多尺度气流对大气污染影响的研究进展

复杂地形城市一般建立在山地、丘陵、沿海地带。复杂地形下的大气污染传输、扩散机制是一个复杂的问题。本文依据城市地形地貌将复杂地形归类为河谷地形、三面环山临海地形、盆地地形、马蹄型地形和峡口地形。结合国内外对这五类地形下城市污染物传输扩散及污染形成机制的研究成果,介绍了不同地理位置、不同复杂地形城市多尺度气流相互或交替作用的特点及其对污染传输扩散的影响,期望能够为其它复杂地形城市污染形成机制研究和大气污染防治提供一些借鉴。     

孤丘西山对杭齿箱厂大气污染物扩散的影响

从污染源排出来的有害物质对大气的污染和居民等的危害,相当程度上取决于大气本身的扩散方向和能力,而此与局地气象条件关系密切,尤在复杂地形下。随着厂矿企业的大量兴建,局地地形与大气扩散规律的研究正日益受到人们的重视。众多学者对山区作了大量研究。然而,平原地区的孤丘对大气污染物扩散的影响的观测实例尚不多见,本文就此提供一些观测结果,以求抛砖引玉。     

大气扩散参数估算方法的适用性研究

本文对Pasquill估算大气扩散参数的方法在城郊复杂地形条件下的适用性进行了研究.采用近几年来,大气边界层理论和观测研究的结果,以Pasquill估算扩散参数方法对上海宝钢地区的大气扩散参数进行了计算,并与1984年上海宝钢地区SF_6示踪大气扩散实验的结果及平衡球实验结果进行了比较,具有较好的一致性.     

层结大气中烟气扩散的实验和数值模拟

利用不同密度分层的盐水模拟稳定大气层结条件,对复杂地形上的烟气绕流及其扩散规律进行实验研究,是一个被实践证明行之有效的方法。同时对低层逆温中出现的烟气扩散现象也得到了独特的效果。且水中实验具有可视化的优点,可以得到直观的显示图像。通过烟气扩散灰度的变化,也可对其浓度量化,使定性研究又取得了进展。特别是对复杂地形所做的数值模拟计算与实验的相互验证,取得两者相一致的结果。     

区域复杂地形大气污染扩散的模拟研究

围绕复杂地形区域尺度大气污染物的扩散问题,以贵州西部山区"西电东送"大型火电厂六枝电厂所在区域为例,采用局部嵌套的高分辨率复杂地形大气扩散模式系统,模拟了该区域大气边界层气象场和污染物散布的浓度场,给出二级空气质量标准下各级保证率的小时平均和日均浓度分布,进而得出其年均浓度分布,分析其时空分布及变化特征,研究了山区复杂地形上大气污染物的扩散特性和散布规律。     

四川省风能资源详查和评估

特殊的地理位置使四川省成为风能资源贫乏区,复杂的地形条件又增加了该地区风能资源的详查评估难度。本文运用测风资料及数值模拟结果对四川省的风能资源和详查结果进行了分析研究,结果表明四川省风能资源主要集中于川西高原、西南山地和盆地周边山区,尤其是受“高空风动量下传”和“地形峡管效应”影响的山脊及河谷地区;在考虑海拔、地形坡度等不利风能开发要素后,四川省潜在风能开发区位于凉山州境内;详查结果也表明凉山州东部、南部存在3级风能资源丰富区,可作为重点开发区域。      

元谋干热河谷气候生态环境变化的初步分析

近百年来,以气候变暖为主要特征的全球变化对世界经济、社会、生态、环境产生了重大影响,严重威胁着各国国家安全。气候变化已成为各国科学家、政治家乃至普通百姓关注的重大问题。本文依据元谋1956-2006年资料对比分析发现,50年代以来年平均气温及最冷月均温明显下降,与此同时年蒸发量明显减少,相对湿度增加,年日照时数及年均风速下降,这些与全球气候变暖不一致的变化趋势,主要是干热河谷特殊地形和人工干预引起下垫面性质和状态改变影响的结果。     

元谋干热河谷气候生态环境变化的初步分析

近百年来,以气候变暖为主要特征的全球变化对世界经济、社会、生态、环境产生了重大影响,严重威胁着各国国家安全.气候变化已成为各国科学家、政治家乃至普通百姓关注的重大问题.本文依据元谋1956-2006年资料对比分析发现,50年代以来年平均气温及最冷月均温明显下降,与此同时年蒸发量明显减少,相对湿度增加,年日照时数及年均风速下降,这些与全球气候变暖不一致的变化趋势,主要是干热河谷特殊地形和人工干预引起下垫面性质和状态改变影响的结果.     

A GLOBAL COUPLED OCEAN-ATMOSPHERE MODEL OF SHALLOW WATER WAVE AND ITS NUMERICAL EXPERIMENTS

A global coupled air-sea model of shallow water wave is developed based on coupled ocean-atmospheredynamics.The coupling is realized through the air-sea interaction process that the atmosphere acts on theocean by wind stress and the ocean acts on the atmosphere with heating proportional to sea surface temperature(SST)anomaly.The equation is harotropic primitive one.Response experiments of coupling system arealso carried out SSTA in two categories of intensities.Compared with the results of AGCM simulation ex-periment in which only the dynamic change of air system is considered,it demonstrates that the air-seainteraction between the tropical ocean and the global atmosphere plays a very important role in the evolutionof climate system.The results of numerical simulation show that it is encouraging.     

关于热带大气低频振荡的一个简单模式与数值模拟

本文首先从观测事实分析了热带大气的低频振荡现象，然后从理论上加以研究。为此，本文建立了一个包括触发热源和CISK机制的三维线性模式，用此模式讨论了热带大气低频振荡的性质、结构、传播和动力学机制。从模式的计算结果得到了周期为30d左右以大约9 m/s的速度向东传播的低频振荡现象，这种振荡为Kelvin波型的响应和向西传播的Rossby波型的响应的结合。计算还表明，这种振荡的周期与触发热源的周期关系不大，这说明了热带大气的低频振荡是大气自身的固有振荡，它是大尺度运动与对流凝结加热相互作用的结果。     

El Ni?o影响热带大气季节内振荡的动力学研究

根据El Ni?o期间热带大气状态的异常特征，确定了在简单大气动力模式中描写海温异常的参数化方法。然后利用斜压半地转两层模式从动力学上分析研究了El Ni?o对热带大气低频波的影响。理论分析同有关热带大气季节内振荡的资料分析结果完全一致，El Ni?o事件使热带大气季节内振荡减弱。     

A Roughness Sublayer Wind Profile Above A Non-Uniform Surface

In atmospheric models for different scales the underlying surface consists of patches of bare soil and plant communities with different morphological parameters. Experimental evidence indicates that there is a significant departure of the wind profile above a vegetative surface from that predicted by the logarithmic relationship, which gives values that are greater than those observed. This situation can seriously disturb the physical picture concerning the transfers of momentum, heat and water vapour from the surface into the atmosphere.The intention of this paper is to generalise the calculation of exchange of momentum between the atmosphere and a non-homogenous vegetative surface, and to derive a general equation for the wind speed profile in a roughness sublayer under neutral conditions. Furthermore, these results are extended to non-neutral cases. The suggested expression for the wind profile is compared with some earlier approaches and the observations obtained above a broad range of plant communities.     

大气低频振荡的数值模拟

本文利用IAP_GCM积分结果中10年候平均资料，研究了模式大气中的低频振荡现象。结果表明，该模式能相当逼真地模拟出低频振荡的地理分布、垂直结构和传播过程的主要特征，因而低频振荡是大气本身所固有的一种现象。而流场与大气加热场之间在低频域内的相关分析则证实了大气加热对低频振荡的产生起重要的作用，其中最重要的因子是水汽潜热的释放。     

大气环流模式（SAMIL）海气耦合前后性能的比较

基于耦合器框架，中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室大气环流谱模式 （SAMIL）最近成功地实现了与海洋、海冰等气候分量模式的耦合，形成了“非通量调整”的海－陆－气－冰直接耦合的气候模式系统（FGOALS-s）。在耦合系统中，由于海温、海冰等的分布由预报模式驱动，大气与海洋、海冰之间引入了相互作用过程，这样大气环流的模拟特征与耦合前会有不同。为分析耦合系统的性能，作者对耦合前后的模拟结果进行了分析比较，重点是大气模拟特征的差异。结果表明，耦合前、后大气环流的基本特征相似，都能成功地模拟出主要的环流系统分布及季节变化，但是由于海温和海冰的模拟存在系统性的偏差，使得耦合后的大气环流受到明显影响。例如耦合后热带海温偏冷，南大洋、北太平洋和北大西洋等中纬度地区的海温偏高，导致海温等值线向高纬海域的伸展较弱，海温经向梯度减小。耦合后海冰在北极区域范围偏大，在南极周边地区则偏小。海温、海冰分布模拟的偏差影响到中、高纬低层大气的温度。热带海温偏低，使得赤道地区降水偏弱，凝结潜热减少，热带对流层中高层温度比耦合前要低，大气温度的经向梯度减小。经向温度梯度的改变，直接影响到对平均经圈环流及西风急流强度的模拟。尽管耦合系统中海温、海冰的模拟存在偏差，但在亚洲季风区，耦合后季风环流及降水等的分布都比耦合前单独大气模式的结果合理，表明通过海[CD*2]气相互作用可减少耦合前季风区的模拟误差，改善季风模拟效果。比较发现，海温、海冰模拟的偏差，除与海洋模式中经向热输送偏弱、海冰模式中海冰处理等有关外，也与大气模式中总云量模拟偏低有关。大气模式本身的误差，特别是云、辐射过程带来的误差，对耦合结果具有极为重要的影响。完全耦合后，这些误差通过与海洋、海冰的反馈作用而放大。因此，对于FGOALS-s而言，要提高耦合系统的整体性能，除改进各气候分量模式的模拟性能外，需要重点改进大气模式中的云、辐射过程。     

INTERDECADAL VARIABILITY IN A MODEL ATMOSPHERE

By using the simulation results of an AGCM, which had been run from 1945 to 1993 forced by COADS SST, the interdecadal variability of the model atmosphere was investigated and compared with that of NCEP reanalysis data. It was found that, interdecadal variability exists significantly in both the tropical Pacific wind fields and the mid-high latitude atmospheric circulation of the model atmosphere. The tendency of time variation and spatial distributions of the interdecadal variability of the model atmosphere are basically consistent with observation. Relative to the mid-high latitude atmospheric circulation, the simulation of tropical Pacific wind is more satisfying, which suggests that anomalous variation of SST is still the main factor for the interdecadal variability of tropical Pacific wind. It might have more significant influence on the tropical wind than on the mid-high latitude atmosphere. However, there is still obvious difference between the simulation and observation. They could be attributed to both the simulation capability of the model and absence of other factors in the model which are important for the interdecadal climate variation.     

京津冀雾霾消散因子及其阈值研究

利用2006—2015年京津冀气象站的常规观测资料和同期NCEP/NCAR再分析资料，以秋冬季影响雾霾形成与消散的静稳大气和通透大气为研究对象，统计分析了气象因子的分布状况。结果表明:京津冀秋冬季降水对雾霾起不到冲刷作用，反而促进雾霾的形成与维持；京津冀秋冬季雾霾消散主要是风场因子的贡献。雾霾消散的大气状态可分为3种类型，在不同大气状态下，各风场因子对雾霾消散的贡献不同。采用迭代自组织数据类差最大值阈值分割法找出了各风场因子的最佳阈值。根据各风场因子对雾霾消散的敏感性和因子间的相关，筛选出3类大气状态下雾霾消散因子指标。采用指标叠套法对2016、2017年秋冬季大气进行检验，表明雾霾消散指标及其阈值能较好区分静稳大气和通透大气，对雾霾过程具有较好的指示意义；通过对derf2.0模式产品释用，可为延伸期雾霾过程客观化预测提供技术支撑。      

计算非均一大气条件下太阳辐射通量的一个简单而又精确的模式

发展了一个计算非均一大气条件下太阳辐射通量的一个简单而又精确的模式，其中包括关于大气球反射率与透过率的一个参数化表达式，并引入加权一次散射反照率和加权不对称因子，用于拟合非均一大气条件下计算辐射通量的四个经验订正因子。对清洁和浑浊的两类大气，都具有120060组的辐射通量模拟试验，以检验本模式的精度。这些模拟试验覆盖0－50的云光学厚度、0－0．8地表反射率、Junge和对数正态的气溶胶谱分布、－0．05气溶胶折射率虚部。在均一大气条件下，由本模式计算的120060组向上通量的标准差对清洁和浑浊两类大气分别为1．08％和1．04％；而向下通量的标准差分别为4.12%和3．31％。在非均一大气条件下，由本模式计算的向上通量的标准差对清洁和浑浊两类大气分别为3．01％和3．48％；而向下通量的标准差分别为4．54％和4．89％，其精度远优于均一假设下的计算结果。     

A simple yet more accurate model to calculate solar radiative flux in the inhomogeneous atmosphere

A simple yet more accurate semiempirical model is developed to calculate solar radiative flux in the optically inhomogeneous atmosphere. In the model a parameterized expression of spherical reflectance and transmitance of the atmosphere is confirmed, and the weighted single scatter albedo and weighted asymmetric factor are introduced to fit four empirical correction factors responsible for radiative fluxes in the inhomogeneous atmosphere. For both clean and turbid models, there are 120060 sets of radiative flux simulations for accuracy checks of the model, which cover 0-50 cloud optical depths, 0-0.8 surface reflectance, Junge and Log-normal aerosol size distributions, and 0-0.05 imaginary parts of aerosol refractive indexes. In case of the homogeneous atmosphere, standard errors of the 120060 upward fluxes from the present model are 1.08% and 1.04% for clean and turbid aerosol models, respectively; and those of the downward fluxes are 4.12% and 3.31%. In case of the inhomogeneous atmosphere, standard errors of the upw ard fluxes from the present model are 3.01% and 3.48% for clean and turbid aerosol models.respectively; and those of the downward fluxes are 4.54% and 4.89%, showing a much better accuracy than the results calculated by using an assumption of the homogeneous atmosphere.