大气环流模式中动力框架与物理过程的相互响应

用大气环流模式CAM3.1和IAP AGCM4.0对模式中动力框架与物理过程之间的相互作用及响应关系进行了初步探讨。选用理想的物理过程（Held-Suarez强迫）及完整物理参数化方案,分别对两个模式积分了60 d。试验表明,动力框架与物理过程之间的相互响应在低纬对流层和高纬对流层中上层有着较大的区别。在低纬对流层,动力框架及物理过程产生的温度倾向都有着较大的变率,对总的温度倾向的变率均有较大的贡献,且二者之间为相互补偿的反相关关系;在高纬对流层的中上层,总的温度倾向的变化主要依赖于动力框架的贡献,物理过程造成的倾向变化很缓慢,可近似地看做定常的强迫,且物理过程产生的温度倾向与动力框架产生的温度倾向之间为正位相的响应关系。此外,还对各个物理参数化方案之间的相互作用及响应关系进行了分析。结果表明,在所有过程中,湿过程所引起的温度倾向的变化最为显著,对总的物理过程倾向的贡献也最大;在高纬地区,长波辐射冷却也有较大的变率;短波辐射加热率及垂直扩散加热率的变化相对较小;长波辐射冷却和短波辐射加热之间为近似负反馈的响应关系。     

HUBEX试验区近地面层的湍流输送

1998年淮河流域能量和水循环试验(HUBEX)期间曾进行了1个月的近地面层湍流观测.分析不稳定条件下湍流的统计特性和谱特征,并与Monin-Obukhov相似理论进行了比较.结果表明,不稳定的时候各湍流量的统计特征与相似理论的预期相符.虽然不稳定条件下温度和湿度涨落的相关系数很高,谱的式样也相近,但湿度谱的峰值频率高于温度谱.协谱曲线的形状显示感热通量的谱峰较宽,表现出w和T在较宽范围的强相关性,而水汽通量谱在高频段下降很快,说明水汽的输送更多地出现在低频部分.从谱相关系数可见,在近中性的时候,各尺度湍流涡的热量输送效率普遍较低,随着不稳定性增强而显著提高.分析还发现,不论不稳定性的程度如何,小尺度湍流的水汽输送效率都较低.水汽通量谱的相关系数随稳定度的变化不如热通量的谱相关系数大,表明近中性时除小尺度湍流外其他湍流涡的水汽输送效率高于热量输送.     

The Propagation of Inertia-Gravity Waves and Their Influence on Mean Zonal Flow, Part One: the Propagation of Inertia-Gravity Waves

Inertia-gravity waves play an increasingly important role in the middle atmosphere dynamics. As a result, more attention has been paid to the study of inertia-gravity waves, especially to the middle atmosphere gravity waves. This paper presents some aspects of inertia-gravity waves with emphasis on the propagation. Two methods are used here, namely, geometric optical method and physical optical method. We can see from the study that inertia-gravity waves are similar to planetary waves in some respects and they are different from planetary waves in others.     

A mathematical formulation for optimal control of air pollution

In recent years the urban air pollutions caused by emissions from industry, transportation and energy consuming for daily living are getting worse in many major cities of China. Peoples awareness on air quality is increasing. Routine monitoring and foreca…     

THE INTRASEASONAL OSCILLATION AND ITS INTERANNUAL VARIABILITY—A SIMULATION STUDY

The atmospheric intraseasonal oscillation(ISO)and its interannual variability are simulatedby the atmospheric general circulation model,which was developed at the Institute of AtmosphericPhysics.Two numerical experiments were performed,corresponding to the AMIP-Ⅰ and AMIP-Ⅱsimulations,respectively.The model reasonably reproduces the major aspects of the intraseasonaloscillation,including the propagating property and the seasonal differences in the tropics,thewavenumber structure of ISO in the globe,and the global coincidence in the interannual variationof ISO.Comparison of the results between the two experiments suggests that improvement of theboundary forcing or considering the air-sea interaction may help to improve the simulation on theISO and its interannual variability.     

旋转二维可压缩流动的谱和特征函数——Ⅱ:谱和谱函数结构的分析

本文第一部分(Ⅰ)已给出了线性化旋转二维可压缩流动方程的谱分布,并作了初步分析。本部分(Ⅱ)对这些谱及谱函数作进一步的分析讨论。设基流是低速流,此时可用摄动法求得谱和谱函数,将它们与用差分法所得结果进行比较,表明二者吻合得很好。摄动法中的离散谱初级近似就是无基流时的相应的谱,而连续谱对应的谱函数初级近似则与准地转模式的结果一致。由初级近似和一级修正项可以清楚地说明计算所得的谱和谐函数的许多重要性质。 在低速基流情况下:(1)重力一惯性波为准简谐波,基流和可变的Coriolis参数只给以较小的修正。(2)由于基流在Coriolis力作用下使自由表面有一坡度,Kelvin波必定具有横穿波射线的速度分量,同时顺传和逆传的Kelvin波不再在形态上相似;当基流愈强时上述两性质愈明显;Coriolis参数随空间的变化也改变了顺传和逆传波的相似性,此外,Kelvin波是准非频散的。(3)不为零的基流或科氏参数的变化使慢波离散谱变为非简并的即分立的,它们或者有无穷多个且基流流速为相速的聚点(当基流为常数时),或者只有有限个,甚至不存在;而当基流有切变时则有连续谱。对应于离散谱的谱函数为准简谐波;而对应于连续谱的谐函数则为广义解,但有有限能量。 本问题的谱函数与其伴随算子的谐函数正交,满足同样边界条件     

太平洋大尺度环流数值模拟 Ⅲ：季节变化

本文在年平均环流数值模拟基础上,用季节变化的大气强迫场又积分了12年,并对由模拟得到的太平洋海面起伏、洋流、温度、海表热通量和上层热储存率等的季节变化特征作了较为详细的阐述和与已有观测结果进行了比较,事实证明,模式基本上模拟出了观测到的太平洋大尺度环流基本特征及其季节变化,证实基于理论考虑设计的IAP OGCM模式具有较好的性能和对实际环流的模拟能力,有些结果并优于国外一些具有同等分辨率的海洋模式。     

“雅安天漏”数值模拟的初步试验(摘要)

雅安位于四川盆地西部,西接青藏高原,地处高原东南麓陡峭坡地边缘,兼有“迎风坡”和“喇叭口”的地形特点。无论是年雨量、年雨日或大到暴雨频数,雅安都是高原东侧的一个最大值区,历来素有“天漏”之称。1984年,彭贵康等人的工作,从气候角度研究了雅安地形与降水的关系,基本弄清了雅安“雨多”和“雨大”的原因,但在数值及动力研究方面,迄今仍为空白。     

9000年前古气候的数值模拟研究

本文用大气物理所的全球大气环流模式模拟了9000年前一月份和七月份的古气候.得出:北半球夏季由于地球轨道参数的变化引起的比现在多7％的太阳辐射使得温度升高了,尤其是高纬地区,海陆对比的加强又增强了季风,季风区域降水增加了;而冬季因为太阳辐射在北半球减少了7％,温度变低了.这些结果与现有的古气候证据相一致,并与其他模拟结果进行了较详细的比较,还作了进一步的讨论.     

斜压大气中的特征波动和地转适应过程

本文对斜压大气的小扰动方程作了严格和全面的数学分析:论证了关于垂直边界条件的正确提法以及初始场一些特殊问题,澄清了迄今不正确的和混乱的提法;给出了解的存在、唯一和稳定性的证明。在这基础上,对大气的特征波动作了分类,并证明内波的能量总是向宇宙空间弥散掉,最终强度趋于零。因此,即使扰动的水平范围为无限,或者严格地考虑到地球表面为球面,也有地转适应过程,这是以在未研究过的机理。