十三陵“清洁区”秋季O3在地面及近地边界层垂直分布变化的探测研究

利用2001年9月7~12日北京郊区十三陵(40°17′15″N, 116°12′51″E)探测资料, 对O₃在地面及近地边界层垂直分布特征进行了研究. 结果显示, 在十三陵地区地面和近地边界层内O₃浓度平均日变化特征较为一致, O₃浓度在早晨最低, 上午逐渐增加并在下午2~5时之间升至最高, 夜间逐渐下降. 日出前或日落后受山谷下沉气流、近地面逆温层及沉降的综合影响, 200~300 m以下的O₃浓度普遍是低值. 十三陵地区O₃高浓度的臭氧与北京城区污染输送有密切联系. 当主导风向来自北京城区时, 中午至下午则出现轻度、中度甚至重度O₃污染现象; 相反, 当主导风向为其他来向时, O₃浓度低. 十三陵“清洁区”盆地地形特点使得来自北京城区污染物在该地累积, 并在光化学反应有利的情况下, 造成局地的高O₃污染现象, 此结果在城市发展规划中应引起重视.     

密云水库区域大气-土-水污染过程复合相关源

采用密云水库15km处WMO区域空气污染本底站——上甸子站1990~2001年降水化学资料,并结合2002~2003年现场科学试验阶段获取的大气干沉降和湿沉降资料,从大气-土-水污染过程的复合相关源角度,综合分析了大气干、湿沉降以及白河沿岸农田、矿区和城镇污染源对密云水库的水质综合影响特征.分析结果表明,该时段密云水库区域大气降水中离子以SO42?,NO3?,NH4+和Ca2+为主;密云水库湿酸沉降量夏半年(4~9月)大于冬半年(10~3月),其年际变化呈上升趋势,年平均达1038.45t,最高年份(1996)达1766.31t,最低年份(1994)为604.02t;密云水库区域大气降水pH的多年平均值为5.20,降水呈弱酸性,pH值年际变化呈下降趋势.密云水库水体不同深层的pH值均大于7.0.pH值垂直和水平空间分布呈非均一性特征,同一区域pH值随水深呈下降趋势;2002年和2003年密云水库降尘量分别为13513.08t和3577.64t,春季降尘量为全年之首,分别占其全年的61.91%和44.56%.由于大气干、湿沉降中含有多种重金属元素及有害元素,它们可能在一定程度上对库水富营养化、潜在重金属污染以及库水酸化起“加剧”作用.上述综合分析结果揭示出密云水库区域大气-土-水污染过程复合相关源特征及其多圈层相互作用效应.另外,夏季(雨季)是局地土壤污染源由于受暴雨或强降水冲刷后通过入库水系山谷坡地汇流,引起区域性大气-土-水连锁污染过程,导致水库或河流水质污染.统计分析亦发现密云水库水质污染可能与水库周边及上游局部区域降水冲刷和汇流因素相关.水库污染物浓度变化与水库上游局地区域降水量呈较显著的相关,这些相关特征揭示了水库水质污染过程大气-土-水多圈层相互作用效应.提出了水库污染复合相关源分析法观点及其追踪入库水系上游污染源空间分布技术途径.     

EOF模型分析北京周边气溶胶影响域气候变化显著性特征

利用1979~2000年TOMS气溶胶光学厚度和华北地区气象站日照时数、雾日数、低云量等资料以及EOF模型综合统计分析方法,研究冬季北京及周边城市群落的气溶胶分布特征及其对区域气候的影响效应问题,重点探讨了北京周边区域气候EOF模型特征向量变化显著区与气溶胶影响效应的相关联系.分析多年平均冬季TOMS气溶胶光学厚度的区域分布,发现北京及其南部周边地区“马蹄型”大地形谷地内存在南北向带状大范围相对稳定的气溶胶浓度高值区空间分布;冬季气溶胶光学厚度在北京与周边地区存在高相关影响区,在此气溶胶相互影响显著区,冬季气溶胶光学厚度与雾日数、低云量呈年际变化“同位相”特征,表明特定区域大气环流背景下,北京及周边地区气溶胶变化对该地区低云量、雾日数的年际变化存在影响效应.进一步通过EOF模型特征分析,揭示出华北地区冬季日照时数减少、低云量和雾日数增多气候变化区及其长期演变趋势,尤其EOF模型第一特征向量中日照时数、雾日数及低云量变化显著区与其20世纪80~90年代偏差显著区近似重合,且这些变化特征显著区域均与北京周边南北向带状气溶胶光学厚度高值区及其高相关区呈对应关系;日照时数、雾日数、低云量EOF模型第一特征向量时间系数与区域平均气溶胶光学厚度年际变化呈“同位相”特征,且均呈长期演变上升趋势.EOF模型分析描述出北京南部周边地区冬季日照时数减少、低云量和雾日数增多的区域气候变化主体特征,揭示出区域气溶胶影响效应,即多年平均冬季气溶胶光学厚度高值区以及日照时数、低云量和雾日数EOF模型第一特征向量变化显著区均位于北京南部周边城市群落区域,上述相关分布特征揭示出北京南部周边城市群落影响域存在气溶胶气候效应区域性增强的变化趋势.     

长江中下游1998年夏季梅雨期降水再循环研究

改进了Eltahir的降水再循环率计算模式,引入水汽变化量,使其可用于小于月际时间尺度的降水再循环评估。并利用1998年6~8月间长江中下游162个测站的旬蒸发和降水资料,结合NCEP/NCAR的高空逐日再分析资料,对长江中下游1998年梅雨期的降水再循环率做了计算。分析发现:1998年夏季暴雨时期长江中下游的降水平均约有三成来自当地的蒸发。区域蒸发的水汽在安徽南部和湖北东部对降水的贡献最大。区域平均再循环率的旬变化强烈,最高可达67.8%,最小只有0.8%。表明地表水文敏感,地-气相互作用不稳定。     

青藏高原—季风水汽输送“大三角扇型”影响域特征与中国区域旱涝异常的关系

文中分析了南亚季风水汽输送关键区“大三角扇型”区域特征 ,即该区域以高原地区为顶端 ,南海季风与印度季风涉及的低纬活动源区为“底边”构成了类似“大三角扇型”的南亚季风水循环相关影响域 ,此“大三角扇型”水汽输送特征分布描述了副热带高压环流以及中纬度扰动等亚洲季风系统成员的总体动力影响效应 ;反映了该区域南半球跨赤道气流 ,赤道西太平洋季风槽及季风活动等水份循环特征。表现了东亚海陆热力强迫、青藏高原非绝热效应、海洋“暖池”及异常孟加拉湾对流活动等诸因素的综合影响。研究表明 ,大三角区域热源强信号源 (高原地 气与孟加拉湾、菲律宾、南海等海 气过程 )区域的水份循环时空演变、遥相关特征及其对亚洲季风爆发的综合影响等均是认识中国及东亚旱、涝异常成因的重要科学问题     

环境动力、热力因素对台风发生、发展影响的数值试验

本文采用数值试验的方法,研究了环境动力、热力因素与台风扰动发展的相关关系,揭示了环境流场、温度场分布对台风发展的影响,本文的数值试验表明不同初始弱涡旋结构、不同基本流场分布将引起台风扰动状况的显著差异,同时若改变环境温度场会对台风系统的CISK效应有较大的影响,环境外围降温导致台风扰动的加强将有利于台风的发展.反之,冷空气注入台风内部,却显著地抑制了台风的发展.本文还研究了积云加热状况与台风扰动结构的相关关系.     

青藏高原东南部夏季深对流加热研究

文章利用1948～1999年NCEP／NCAR全球深对流加热率再分析资料和1951～2001年全国160站月平均降水量研究了中国区域夏季深对流加热分布状况，青藏高原东南部夏季深对流加热较强，是潜热释放较多和深对流活动旺盛区域；青藏高原东南部深对流加热率与长江中下游地区降水的相关分析也表明，夏季青藏高原东南部深对流活动对长江中下游地区夏季降水偏多有重要影响，可以为长江中下游地区夏季降水提供水分和能量。     

春季青藏高原感热异常对长江中下游夏季降水影响的初步研究

探讨了春季青藏高原感热的分布特征，对高原地区地-气温差与感热的合成分析表明，长江中下游地区旱涝年春季高原近地层热力结构分布呈显著差异；统计分析与数值模拟试验也证实了春季高原下垫面感热南北非均匀异常分布，对长江中下游地区夏季降水存在着显著影响，即春季高原下垫面感热非均匀异常分布特征可能是长江中下游地区夏季旱涝的“强信号”之一。     

自适应网格技术在数值模式中的应用研究Ⅰ.一维问题

利用变分原理的自适应网格技术被应用到三个有解析解的问题上,它能根据问题的求解,在解的大梯度区自动加密网格,从而非常成功地算出了激波.通过分析发现自适应网格技术在提高精度、减少运行时间方面显示了优良的性能.     

首都北京及周边地区大气、水、土环境污染机理与调控原理

中国气象科学研究院在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、土环境污染机理与调控原理”中承担第２分项——首都北京及周边地区大气污染机理与调控原理。该项目在２０００年的主要进展如下：１）卫星资料反演技术探讨了利用静止气象卫星ＧＭＳ－５可见光通道的资料反演北京市大气气溶胶光学厚度分布的可能性;利用太阳光度计资料和卫星资料相结合反演北京市大气气溶胶光学厚度的可能方祛。研究城市高反射率对遥感气溶胶光学厚度的影响。利用数值模拟方法（包括使用６Ｓ软件）,研究了在不同下垫面反射率值条件下反演…