环境场大尺度锋面系统与变性台风结构特征及其暴雨的形成

本文将登陆台风环境大尺度锋面系统动力、热力结构作为台风变性发展的关键影响因子。本文的分析研究揭示了变性台风半冷半暖的热力非对称结构,及其演变过程气压谷型、动能峰型、降水增幅特征形成的环境场影响因子。本文的数值试验表明,台风环境场斜压结构（锋面特征）可以显著地影响台风变性过程,并可导致台风中心气压呈“谷型”、动能“锋型”以及热力非对称结构特征。引起台风变性涡旋加强及其暴雨增幅现象或台风衰减、消亡。本文的数值试验证实了登陆台风变性发展的某些成因,某种程度揭示了中低纬度系统的相互作用的机理问题。     

1998年区域性水汽输送及对流活动与副高活动变异的相关特征

根据1998年NCEP逐日资料和TBB逐日资料,探讨了低纬度对流活动和副高周边水汽输送及其对流活动对夏季西太平洋副热带高压季节性北跳、南撤的影响效应.研究表明:低纬热带对流加强,且110°-150°E地区的南北向垂直经圈环流下沉区北移,夏季西太平洋副热带高压有北跳现象.另外,诊断结果亦表明西太平洋副高周边纬向水汽输送的显著减弱亦预示将出现副高的北跳,而西太平洋地区低纬经向水汽输送减少一候之后,副高南撤.研究结果表明西太平洋副高北跳、南撤与低纬度的对流潜热释放、中纬西太平洋副高周边的水汽输送及其对流活动存在密切的关系.数值模拟结果进一步证实上述副高活动变异与前期水汽输送及其对流特征的相关关系.     

适应性非对称人造台风方案对热带气旋路径的模拟预报

设计了一种新的适应性非对称人造台风方案。该方案中，初始场中植入的非对称人造台风不但与初始场之间更为协调，而且还包括较多的非对称信息。应用此方案对两个台风个例的路径进行了数值模拟试验，模拟结果与实况较为接近。     

北京秋季城区和近郊近地层O3特征

北京十三陵地区出现O3高值,一直是人们所关心的环境问题,秋季是北京地区高O3浓度季节,为此2001年9月7～17日在北京城区舞蹈学院楼顶和十三陵地区昭陵进行了一次以O3为主,并结合其前体物的综合比对实验.对北京城区和郊区地面O3特征进行了比对分析,目的是了解北京秋季近地面城乡O3差异的原因.结果表明郊区O3浓度日均值普遍大于城区O3日均值,城区和郊区白天O3浓度接近,城乡O3平均浓度的差异是由于不同天气条件下城区夜间地面O3浓度很低,有时甚至接近于零,而郊区夜间O3依然维持一定浓度.其主要原因在于城区有较多的污染排放源,致使夜间NO浓度维持相对高值,其通过滴定过程大量消耗O3所致.观测中发现无论城区或郊区当小时平均NO浓度大于10×10-9(体积混合比)时,相应小时平均O3浓度接近于零.NO2/NO低值区对应于地面O3低浓度,城区夜间NO2/NO值低于郊区.由此可见城区O3日平均值较低和城区空气污染重于郊区有密切关系.     

季风背景流场及跨赤道气流相关因子的探讨

本文采用数值试验方法、研究了冬季风和夏季风背景流场及跨赤道气流的相关因子。试验结果表明,西风带的分布与南北半球行星尺度锋区及赤道高温带的季节性经向位移相关。西风急流位置发生改变,可使基流与大地形强迫作用的非线性动力效应变化,导致大气运动趋向于不同背景流场的平衡态,形成了冬季风、夏季风的环流型以及跨赤道气流的季节特征。      

卫星亮温资料四维同化方案及其对"7·20"武汉特大暴雨的模拟试验

作者首次把与云参数相关的云顶亮温(TBB)资料直接用于中尺度模式MM5V2的牛顿张驰逼近(nudging)四维同化过程,提出了一种通过分析场的nudging四维同化来确定云顶高度的方法,并利用1 h间隔的TBB-nudging方案成功地模拟了"7@20"武汉大暴雨过程.TBB-nudging试验的模拟结果表明对流层低层中尺度低涡和低空西南急流是"7@20"大暴雨的主要影响系统,这预示着把卫星遥感资料(例如TBB等)用于中尺度模式的同化过程有可能提高中尺度暴雨的预报能力.     

北京城市大气环境污染机理与调控原理

该文主要介绍了科技部国家重点基础研究发展规划项目“首都北京及周边地区大气、水、土环境污染机理及调控原理”大气分项目的研究成果。项目分别于2001年和2003年重点开展了BECAPEX科学试验 (Beijing City Air Pollution Experiment)。BECAPEX试验同步进行城市边界层气象与大气化学观测, 通过卫星遥感、地面观测, 即城市空间和地面以及点与面结合的技术途径, 以揭示北京城市污染“空气穹隆”大气化学结构特征及其变化规律, 为城市环境大气动力-化学模式提供基本科学参数, 给出城市边界层大气物理化学过程综合模型, 为提高城市环境大气物理-化学过程耦合模式的准确性和可靠性提供科学依据。该项目揭示了北京城区和城近郊区城市边界层结构与湍流特征, 城市大气污染垂直结构特征; 发现了城市大气污染空间结构多尺度特征, 其中包括大气污染源影响和城市热岛多尺度特征; 揭示了城市大气重污染过程周边源影响域, 以及北京及周边地区气溶胶影响域和区域气候响应; 提出了北京市典型污染源排放清单; 发展了城市气象模式系统, 包括冠层模式、街谷环流和热力结构以及城市高大建筑群周围风环境数值模拟; 发展了空气质量模式技术, 包括二次气溶胶模拟试验、北京地区SO2污染的长期模拟及不同类型排放源影响的计算与评估、影响北京地区的沙尘暴输送模拟、区域化学输送模式中NOx和O3源示踪法, 城市尺度的大气污染CAPPS模式及统计模型的应用、大气污染及紫外辐射数值预报模式和CMAQ-MOS空气质量预报方法; 改进了美国公共多尺度空气质量预报模式, 建立了CMAQ-MOS区域空气质量动力-统计模型预报模式, 以及发展的源同化技术, 突破了当前空气质量模式技术“瓶颈”, 使模式预报准确率明显提高。     

两极海冰与青藏高原陆面物理过程“耦合”特征

为探讨南极、北极强信号区域海冰变化 ,青藏高原陆面热力状况与北半球大气环流及中国气候变异的遥相关特征以及“三极”因子间的“互反馈”机制 ,应用遥相关等统计方法研究了影响东亚以及中国区域气候变化特征前期“三极”强信号特征 ,探讨了两极海冰与高原陆面水热状况之间的“耦合”影响及其“互反馈”相关特征 ,比较了“三极”前期因子对中国夏季气候变异的贡献程度及其动力结构形成的影响特征 ,并从全球海 -陆 -气 -冰相关定性模型来认识全球气候变化与中国区域气候变异的形成机制。     

我国地面O3、NOX、SO2背景值的观测研究

从1994年8月至1995年8月,在龙凤山、临安大气污染监测站和瓦里关大气本底基准观象台对O3、NOX及SO2首次进行了长期的连续观测。初步分析表明：3站地面O3的平均浓度、月际分布和日变化特征因地理环境、海拔高度和天气条件的不同,表现出明显的差异性。平均地面O3浓度,龙凤山为34.8×10-9,临安为39.1×10-9,瓦里关山为49.3×10-9,龙凤山和临安的月平均地面O3浓度分布较复杂,在6～7月和12月～1月较低,10月底～11月初较高。而在瓦里关山,月平均地面O3浓度变化较平稳,6月份最大,12月最小。龙凤山和临安地面O3平均日变化量较大,下午浓度最高,清晨最小;而瓦里关山地面O3平均日变化较小,上午浓度略低;NOX和SO2的分布具有明显的局地性特征,在龙凤山,临安和瓦里关山,3站的总平均浓度分别为2.7×10-9（NOX）和0.7×10-9(SO2),8.1×10-9(NOX)和16.1×10-9（SO2）,0.04×10-9（NOX）和0.15×10-9（SO2）。     

青藏高原坡面观测信息对我国夏季降水预报的作用

利用不同同化方式分别同化青藏高原地区新一代综合气象观测网的自动站和GPS大气可降水量信息,探讨这些观测资料对我国夏季不同区域降水预报的作用。通过两组数值试验对2008年夏季连续两个月的天气进行分析场和降水预报结果检验,得出以下主要结论：（1）由于同化测站的平均台站高度在2550m以上,因此同化青藏高原地区新一代综合气象观测网资料后,对背景场调整的正作用主要集中在500 hPa以上;循环同化方式对背景场的调整作用比静态同化方式更明显,尤其在500 hPa以上;（2）无论用静态同化,还是循环同化,该观测网资料对华北地区降水预报的改善作用都不太明显,只是对个别降水量级有改善作用;（3）采用静态同化,会对西南地区东部24小时降水预报有改善作用;在多数情况下同化沿99°E附近的7个测站资料得到的降水预报结果比同化24个站的好;（4）对于长江中下游地区,采用循环同化方式更有利于该地区降水预报准确率的提高,尤其是对25～48小时降水的预报;同时,在多数情况下同化24个自动站和GPS大气可降水量信息对降水预报改善比只同化7个站的更好。