西太平洋夏季赤道反气旋形成过程的探讨

夏季(主要是1979年)的资料分析表明,当北半球西太平洋地区有一个或几个低压系统形成并在其南侧10°N附近出现大片热带西风时,即使南半球没有寒潮爆发,赤道附近偏东风没有加强,也会使低压南侧0°—10°N地区(-Δu/Δy)出现很大的负值,有利于赤道缓冲带或赤道反气旋的发生发展。相反,当北半球热带及副热带地区受高压影响时,赤道两侧都盛行偏东气流,赤道附近(-Δu/Δy)值很小,此时即使南半球有寒潮爆发,也不会形成赤道缓冲带和赤道反气旋。     

北半球1月和7月纬偏场遥相关结构分析

本文利用1951－1986共36年资料对北半球500hPa1月和7月纬偏场的遥相关结构进行了分析结果表明：冬季纬偏场的遥相关结构与位势高度场的遥相关结构一致，都存在5种呈经向分布的遥相关型。但在夏季，位势高度场中的遥相关现象不明显，纬偏场中却存在4种呈纬向分布的遥相关型。对比纬偏场1月和7月的遥相关结构,发现两者存在明显差异。     

A three-dimensional satellite retrieval method for atmospheric temperature and moisture profiles

A three-dimensional variational method is proposed to simultaneously retrieve the 3-D atmospheric temperature and moisture profiles from satellite radiance measurements. To include both vertical structure and the horizontal patterns of the atmospheric temperature and moisture, an EOF technique is used to decompose the temperature and moisture field in a 3-D space. A number of numerical simulations are conducted and they demonstrate that the 3-D method is less sensitive to the observation errors compared to the 1-D method. When the observation error is more than 2.0 K, to get the best results, the truncation number for the EOF＇s expansion have to be restricted to 2 in the 1-D method, while it can be set as large as 40 in a 3-D method. This results in the truncation error being reduced and the retrieval accuracy being improved in the 3-D method. Compared to the 1-D method, the rms errors of the 3-D method are reduced by 48% and 36% for the temperature and moisture retrievals, respectively. Using the real satellite measured brightness temperatures at 0557 UTC 31 July 2002, the temperature and moisture profiles are retrieved over a region （20°-45°N, 100°- 125°E） and compared with 37 collocated radiosonde observations. The results show that the retrieval accuracy with a 3-D method is significantly higher than those with the 1-D method.     

一种时空域优化的高精度交错网格差分算子与正演模拟

如何有效压制数值频散是有限差分正演模拟研究中的关键问题之一.近年来,许多学者对二阶声波方程的差分算子开展了大量的优化工作,在压制频散方面取得不错的效果.一阶压强-速度方程广泛用于研究地震波在地下变密度模型中传播规律,目前针对一阶方程的优化工作大多只是在空间差分算子上展开.本文在前人研究的基础上,推导出一阶声波方程中压强场与偏振速度场之间的解析关系,据此在传统交错网格基础上给出一种高精度的显式时间递推格式,该递推格式将时间差分与空间差分算子结合在一起,并采用共轭梯度法得到精确时间递推匹配系数,实现时空差分算子的同时优化.在编程实现算法的基础上,通过频散分析与三个典型模型测试表明:本文方法能够较为有效地压制时间频散与空间频散,提高数值计算精度;同时对复杂模型也有很好适用性.     

青藏高原及周边地区气溶胶、云和水汽收支研究进展

青藏高原作为"亚洲水塔",对东亚乃至全球气候有着重要影响。本文介绍了中国科学院A类战略性先导科技专项"泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设"子课题3"气溶胶-云互馈对西风季风水汽输送的影响"研究的主要结果。针对青藏高原为核心的泛第三极地区,项目研究结果主要包括:(1)沙尘、污染沙尘、抬升烟尘和污染性大陆气溶胶/烟尘是泛第三极地区最主要的气溶胶类型,其中沙尘的排放和输送对青藏高原西部和柴达木盆地大气热力结构的影响非常显著;(2)高原过冷水云的发生频率及其在高原能量收支中的作用比暖水云高,降水主要是由冰云和混合相云产生的,尤其是在暖季。虽然高原大气呈现暖湿化趋势,但水汽收入增多并不能弥补地表水资源由于增温的流失,高原东部水循环呈减弱趋势,而西部水循环则相反。(3)黑碳气溶胶使南亚夏季风减弱、东亚夏季风增强,高原西部西风增强,东部西风减弱;净效应是使高原变得更暖更湿。使高原东侧输出水汽减少,南侧输入减少,西侧输入增加,北侧输入减少。另外,高原上空受沙尘污染影响的对流云东移,与局地对流云团合并,可导致长江流域和华北地区降水增加。总体来说,气溶胶可直接影响辐射,或间接通过作为云的凝结核,或者影响云...     

中国干旱事件成因和变化规律的研究进展与展望

干旱是世界上危害最广泛、最严重的自然灾害之一。中国地处典型季风气候区,干旱灾害的影响尤为突出。国际上对干旱问题已经进行了大量研究,逐渐由对干旱的定性和表象的认识发展到对干旱客观特征的定量认识和形成机理的深入揭示。自新中国成立以来,中国从以往仅对一些重大干旱事件的零散认识逐步发展到与国际干旱研究的完全接轨,干旱研究取得了长足进展。但是,目前对干旱研究取得的科学进展缺乏客观全面的整体认识,对干旱研究的发展方向尚未能充分洞察。为此,基于国际干旱研究现状,系统回顾了新中国成立以来中国干旱研究的历程,总结了中国干旱研究的重要进展,划分出了干旱事件的现象特征和时空分布、干旱形成机理及变化规律、干旱灾害风险和骤发性干旱研究兴起等中国干旱研究的4个主要发展过程。并从干旱事件特征、干旱时空分布、干旱变化规律、干旱成因、干旱影响机制、干旱风险形成过程以及干旱对气候变暖的响应、骤发性干旱的特殊性等方面归纳凝练了中国干旱研究的主要成果。同时,结合干旱研究的国际前沿、热点问题和发展趋势,科学分析了中国干旱研究的不足和问题,提出了中国未来干旱研究需要在加强典型干旱频发区综合性干旱科学试验研究的基础上,对干旱形成的...     

电磁卫星地震应用进展及未来发展思考

法国DEMETER(Detection of Electro-Magnetic Emissions Transmitted from Earthquake Regions)卫星是世界上第一颗专门针对地震电离层扰动监测的电磁卫星,于2004年发射, 2010年底结束运行,共在轨飞行6.5年,获得3万多条整轨数据,为地震监测及电离层物理研究提供了坚实的数据基础。全球科学家利用这颗卫星的数据开展了大量的地震应用研究,发表文章上百篇,将电磁卫星的地震应用研究推向了新的阶段。中国第一颗电磁监测试验卫星CSES(China Seismo-Electromagnetic Satellite)于2018年2月2日成功发射,目前已完成在轨测试并交付使用,科学数据也已正式对外发布。如何充分发挥CSES卫星的应用效能,将空间电磁监测向业务化运行转化,总结和思考DEMETER卫星的技术进步、研究成果及曾经出现过的问题,十分重要。因此,本文着重介绍DEMETER卫星在地震监测应用领域的代表性研究进展,并结合CSES卫星的设计和运转实践,对未来空间地震电磁探测及科学研究的发展方向进行一些初步讨论。     

辐射雾的大气边界层特征

利用ADAS对一次连续5天辐射雾进行探测,获得了辐射雾生消过程中的温度、湿度、风场等要素的垂直分布。通过对这些资料的详尽分析,讨论了辐射雾在不同发展阶段的边界层特征。结果表明：逆温层对雾的形成和维持起着重要的作用,而雾又对大气边界层中的温、湿、风结构产生重要影响。     

新疆山区低层云水资源时空分布特征

采用云与地球辐射能量系统(CERES)2003～2007年的CERESSSF Aqua MODIS云资料,选取新疆阿尔泰山、天山和昆仑山三大山区,通过考察云量和云液态水柱含量分析了低层云水资源的多年空间分布和季节变化特征。结果表明,三大山区多年平均的云量年平均区域值在24.4%～27.5%之间,云液态水柱含量在51～56.3g/m2之间。三大山区低层云量和云液态水柱含量有明显的季节变化特征。综合云量和云水柱含量来看,春季是三大山区低层云量资源最丰富的季节,冬季是三大山区低层云中的含水量最丰富的季节。     

西太平洋地区大气边界层内臭氧的季节变化及其影响因子分析

利用臭氧探空资料,分析了西太平洋地区香港(Hong Kong)、那霸(Naha)和札幌(Sapporo)三个站点2000~2010年期间大气边界层内臭氧(O₃)的季节分布和年变化趋势。结果表明,三个站点O₃的季节分布存在明显的差异。其中,那霸和香港大气边界层内O₃季节平均呈双峰值分布,其峰值分别出现在春季和秋季;而札幌站为单峰分布,峰值出现在春季。造成季节分布差异的主要原因包括人为污染源和自然因素如气象条件。另外,三个站点大气边界层内O₃均呈上升趋势。其中札幌、那霸上升最快,分别达0.80 ppb a-1和0.77 ppb a-1。(ppb表示10-9,下同)香港的年际增长较不明显,但秋季增长却非常明显,高达1.21 ppb a-1。结合GOME (Global Ozone Monitoring Experiment) 和SCIAMACHY (Scanning Imaging Absorption Spectro Meter for Atmospheric Chartography)卫星反演的NO₂数据发现,过去10年中国京津唐和东北地区的对流层内NO₂柱总量增加极为迅速。这些O₃前体物通过远距离输送是导致札幌、那霸O₃浓度增加的主要原因之一。珠江三角洲人为污染源的增加及偏北气流的影响,是导致香港地区秋季O₃增加的主要原因。