IPCC A2情景下中国区域气候变化的数值模拟

在政府间气候变化委员会(IPCC)排放情景特别报告 (SRES)的A2情景下,利用CSIRO Mark3海气耦合模式模拟现代和未来2个10年的模拟结果,驱动MM5区域气候模式进行中国未来区域气候变化的数值模拟试验,研究了IPCC A2情景下未来中国温度、降水和环流等的变化趋势.结果表明,(1)区域气候模式MM5V3能够再现气候平均环流、降水和温度分布的主要特征,具有较好的区域气候变化模拟能力;(2)IPCC A2情景下,未来中国平均地面气温将有明显的升高,特别是中国的东北、西北和西南地区增幅超过了1 ℃.冬季,地面平均气温的增幅由南至北逐渐增加;夏季,在内蒙和中国西南地区有明显的增温.伴随温度的升高,降水也有明显的变化,年平均降水在中国的东北地区、江淮流域及以南大部分地区都有明显的增强,而中国华北部分地区及西南、西北大部分地区降水将呈减少趋势.不同季节不同地区的降水变化也不同,秋季华北、华南和江淮地区降水都增加,而冬季减少.降水的年内变化也有所增强.     

一个水文模型与区域气候模式耦合的数值模拟研究

在陆面过程方案中考虑精细的水模型有助于改善对区域水及气候的模拟。建立了一个考虑降水及入诊空间非均匀性的水模型，并将其并入陆面过程方案BATS中。通过区域气候模式耦合模拟试验，得到如下主要结论：陆面水的模拟对降水及入渗空间非均匀性的考虑非常敏感；考虑入渗非均匀性后，提高了径流系数，这与湿润地区水分平衡的观测结果更一致；入渗非均匀参数化方案的引入对区域水及气候模拟的影响比降水非均匀参数化方案的引入要大；不透水面积在区域中的考虑所揭示的特征与我国北方干旱化趋势是一致的。     

“结合法”表示的下垫温非均匀对夏季风气候影响的数值试验

用能较好表示陆面非均匀性且计算高效省时的"结合法"(马赛克法及统计-动力法解析表达型两者的结合),在区域气候模式RegCM2中BATSle方案内考虑下垫面附近各种温度、各种湿度的非均匀性,选用1991年夏季梅雨期实测资料,进行了模拟试验.与Giorgi针对暖季温度非均匀的单点独立试验结论不同,应用较线性概率密度函数(PDF)计算效率更高的余弦函数型PDF,发现总体上大气对陆面温度非均匀的响应是敏感的;与Giorgi结论类似,气候场对陆面湿度非均匀更为敏感,且其变化较有规律.可见,对夏季风气候的模拟能力可通过适当的温湿非均匀表示来提高.此外,其他结果也显示出单点独立试验的局限性,要反映陆气相互作用,耦合模式试验非常必要.     

标量粗糙度对地气交换的影响

为提高地-气间感热和潜热通量的精度,利用Garratt的公式将标量粗糙度Z0T和Z0q引入BATS,对六种不同的植被作对比试验。结果表明:标量粗糙度Z0T和Z0q均远远小于动量粗糙度Z0,约相差3～10个数量级不等。晴天状况下,农作物区Z0/Z0T最小,约103,阔叶林最大,达1010;雨天状况下,各种植被间标量粗糙度的差异减小了。计算的地表温度、感热通量、潜热通量较原BATS的更为合理。     

MM5V3对东亚区域大气环流模拟能力的检测

为了检验参加亚洲区域气候模式国际比较计划(RMIP)的数值模式MM5V3模拟气候及其变化的能力,对利用该模式完成的东亚区域(包括大部分亚洲大陆、西太平洋、孟加拉湾和南海地区)1989～1998年10年模拟试验积分结果,用奇异值分解(SVD)分析了模式模拟和观测(NCEP/NCAR再分析资料)的500 hPa月平均高度场之间的关系,得到检验数值模式模拟气候及其变化能力的两种有效指标:模态相关系数和异性相关系数.对500 hPa月平均高度场及其距平场和冬、夏季的月平均高度距平场进行SVD分析,由North检验显著的前两对模态都有很高的模态相关系数和异性相关系数分布.结果表明: MM5V3对500 hPa月平均高度场气候态及其异常变化有一定的模拟能力,模拟的冬季比模拟的夏季情况要更好.     

区域气候模式中侧边界地形缓冲区作用的数值试验

利用区域环境系统集成模式以1998年夏季为例,通过数值试验研究了侧边界地形缓冲区对区域气候模拟结果的影响。结果表明,设置侧边界地形缓冲区使模拟场和观测的均方根误差都有所减小,区域平均中尺度动能也减小,从而有利于维持区域模式长期积分的稳定性。设置地形缓冲区并不改变模拟降水分布格局,但对主要降水区各降水时段降水强度的模拟有不同程度的改进。     

南京,上海地区对流及降水甚短期预报的统计方法研究

本文以我国国家气象局发布的B模式数值预报输出,上海气象局计算的物理量及南京单站气象观测资料作为基本的初选因子,用逐步判别法对5月至入梅前南京和上海的对流天气和降水预报建立了不同的预报方程,探讨了预报因子的不同组合,非线性因子的引入以及不同的判别方案对预报准确率的影响,并进行了业务预报试验。结果表明,考虑非线性因子影响并采用“两段筛选”的判别方法获得的预报方程其预报效果最佳。     

我国北方干旱化趋势的预测

首先，利用小波分析法求出了我国北方三地区1951—1998年降水序列在32年尺度和16年尺度的可能突变年份；接着采用Yamamoto检验法确定了真突变年份；然后利用非线性统计一动力建模法求出了对应的旱涝跃迁时间；最后作出了旱涝趋势预测。结果表明：对于32年尺度，东北地区从1999年开始的偏旱将持续到2052年，华北地区从1965年开始的偏旱将持续到2010年，西北地区从1995年开始的偏旱将持续到2016年。对于16年尺度，东北地区从1999年开始的偏旱将持续到2025年，华北地区从1999年开始的偏旱将持续到2014年，西北地区从1995年开始的伯早将持续到2012年。三地区于1999年和2000年的预测结果与实况基本吻合。     

区域气候模式RegCM2对标量粗糙敏感性试验

在地气通量的计算中,一般没有考虑温度、水汽、动量的相应粗糙度之间的不同。本文将标量粗糙度Z0T和Z0q引入区域气候模式RegCM2的陆面过程BATS中,用1991年6月与7月的观测资料作了三组敏感性试验,并同实况进行了比较。结果表明：在区域气候模式RegCM2中引入标量粗糙度后,提高了地气间感热通量与潜热通量的计算精度,改善了地表温度和地表比湿的模拟,进而改变了降水的模拟,表明区域气候模式对标量粗糙是敏感的,并且在晴天状况下更为敏感。     

贵州秋风的时空特征及预测

本文应用经验正交函数（EOF）方法分析了贵州省全省15个站秋风灾害的空间分布和时间变化特征，然后对秋风指数及其主分量分别建立了自忆预测模型，并对15个站的秋风指数进行了直接和间接地多步预测。结果表明，贵州省秋风灾害西部重于东部，且各年的分布特征比较相似。直接法拟合和预测的效果均比间接法要好，特别是对峰值的拟合和预测。10年的预报表明1992年和1998年秋风较重，特别是贵州西北部；而1991年和1999年全省秋风较轻，大部分地区无秋风灾害，只有西北部的威宁、毕节仍有较重秋风。