CAM3模式海气湍流通量参数化的改进及其应用

通过对流性阵风参数化方法,在CAM3原有海气湍流通量参数化方案(CAM3方案)中引入边界层自由对流和降水深对流对海表湍流通量的贡献,改进了CAM3模式的海气湍流通量参数化方案(CAM3 ME方案).在此基础上,利用观测海温积分改进的CAM3模式,分析改进模式对冬(DJF)、夏季(JJA)大气环流异常的模拟性能.结果表明,采用改进的海气湍流通量参数化方案,模式对冬(DJF)、夏季(JJA)大气环流异常年际变化的模拟能力有了很大提高,尤其是冬季(DJF)北太平洋和北美大陆地区以及夏季(JJA)南半球海洋上空.     

WINTERTIME MIDDLE EAST SUBTROPICAL WESTERLY JET STREAM INTERANNUAL VARIATION CHARACTERISTICS AND ITS POSSIBLE PHYSICAL FACTORS

Using National Centers for Environmental Prediction/Department of Energy (NCEP/DOE) monthly reanalysis data and an extended reconstruction of the sea surface temperature data provided by National Oceanic and Atmospheric Administration, the basic characteristics of the interannual variation in the wintertime Middle East subtropical westerly jet stream (MEJ) and its possible physical factors are studied. The results show that the climatological mean MEJ axis extends southwestward-northeastward and that its center lies in the northwest part of the Arabian Peninsula. The south-north shift of the MEJ axis and its intensity show obvious interannual variations that are closely related to the El Ni?o-Southern Oscillation (ENSO) and the mid-high latitude atmospheric circulation. The zonal symmetric response of the Asian jet to the ENSO-related tropical convective forcing causes the MEJ axis shift, and the Arctic Oscillation (AO) causes the middle-western MEJ axis shift. Due to the influences of both the zonal symmetric response of the Asian jet to the ENSO-related tropical convective forcing and the dynamical role of the AO, an east-west out-of-phase MEJ axis shift is observed. Furthermore, the zonal asymmetric response to the ENSO-related tropical convective forcing can lead to an anomalous Mediterranean convergence (MC) in the high troposphere. The MC anomaly excites a zonal wave train along the Afro-Asian jet, which causes the middle-western MEJ axis shift. Under the effects of both the zonal symmetric response to the ENSO-related tropical convective forcing and the wave train along the Afro-Asian jet excited by the MC anomaly, an east-west in-phase MEJ axis shift pattern is expressed. Finally, the AO affects the MEJ intensity, whereas the East Atlantic (EA) teleconnection influences the middle-western MEJ intensity. Under the dynamical roles of the AO and EA, the change in the MEJ intensity is demonstrated.     

欧洲冬季５００ｈＰａ环流异常及与中国气候异常的关系

用中国160气象站月平均降水和气温资料以及NCEP/NCAR月平均再分析资料,采用EOF分析等方法,研究了冬季欧洲500 hPa高度异常的变化特征及其与中国气候的关系.结果表明:(1)EOF第1模态主要反映了欧洲东部大槽和西欧脊的空间变化特征,定义了主模态的两种异常型:西高东低型和西低东高型;(2)主模态时间系数与40°N以南中国中东部一直到华南地区的降水呈显著正相关关系,而与中国东北、内蒙古中东部以及长江下游沿海的气温呈显著正相关关系;(3)西高东低异常型年,有利于欧洲中高纬冷空气向中国南方地区传输,不利于向中国北方地区传输;有利于孟加拉湾水汽向中国华南地区输送,也有利于西北太平洋水汽向中国东部以及北方输送;欧亚高纬度高压系统减弱,而西北太平洋海面低压系统减弱,东亚冬季风减弱;反之亦然.     

基于美国AMF寿县观测的云特性研究

美国能源部大气辐射观测计划移动观测ARMAMF（atmospheric radiation measurement mobile facility）2008年首次在我国寿县开展综合观测,为研究云特性提供了很好的资料平台。本文在此次云雷达等观测资料基础上,研究了寿县秋末冬初云高、云厚、云量及其辐射特性,结果发现,寿县有76．3％的观测日有云出现,54．0％的观测时间有云覆盖,中云（以下简称M云）和高云（以下简称H云）出现频率占全部云系的76．7％,天气系统对寿县云系形成有较大影响;云底高度大于3km的降水性云（以下简称P云）出现频率占全部P云的67．7％,是云底高度小于3kmP云的5．3倍,发生在下午的降水占全部P云的47．8％,气溶胶可能对P云的这种分布有较大影响;云和气溶胶减少地面短波辐射的日均值达一99．1W／m。,其中气溶胶减少约占25．1％。不同高度和厚度云对地面辐射通量的影响有较大差异,P云产生最大的冷却效应（一201．9W／m。）,厚度小于2km的H云对地面辐射通量的减少量最少（一32．9w／m。）。另外,用地面单点云辐射观测与中分辨率成像光谱仪MODIS（moderate resolution imaging spectroradiometer）资料估计结果对比发现,两种资料有较大差异,差异可达-1．9～-36．9W／m。     

澳洲冷空气活动的季节内和年际变化特征

用澳洲850 hPa上空的变温和温度权重相结合的冷空气活动日数定义了澳洲冷空气活动指标（cold air index,CAI）,据CAI分析了澳洲冷空气活动的季节内和年际变化特征,结果表明：澳洲西南部地区是冷空气活动的关键区,5月其收缩于澳洲西南角,7月和8月其中心及影响范围均向北移动,主要分布区向澳洲东部伸展;整个冬季（6—8月）的澳洲冷空气活动没有显著的年际差异,而5—8月各月的冷空气活动却存在明显的年际变化特征。     

成都市近地表大气尘的矿物学特征及其环境指示意义

通过对成都市近地表大气尘X射线衍射、电镜扫描分析等研究显示:其主要由石英、长石、伊利石、绿泥石、方解石、石膏等矿物组成;就其形状看有致密的不规则粒状、片状单矿物、不规则粒状聚合体、浑圆形球状飘珠、聚合体放大观察可见片状的粘土矿物和细小的粒状单矿物,偶见藻类;矿物形貌特征及矿物组成空间分布特征的研究显示:球形状飘珠及伊利石、绿泥石、石膏的空间分布特征与工业布局和表层土壤的pH值密切相关,成都市近地表大气尘主要为地表扬尘和工业烟尘的混合物;与土壤的矿物组成比较可见,近地表大气尘重金属污染除土壤贡献外,还有其他污染贡献;石膏在本次研究中平均含量高达8.2%,推测可能成为成都市往年燃煤量大而无明显酸雨现象的原因之一。     

西藏多龙矿集区拿若铜（金）矿床成矿元素空间分布规律及地球化学勘查模型

拿若铜(金)矿床是多龙矿集区内继多不杂斑岩铜(金)矿、波龙斑岩铜(金)矿之后又一取得重大找矿突破的大型斑岩型矿床。作者以矿区探矿工程分析数据为基础,研究各成矿元素空间分布规律。成矿元素在垂向上的分带特征不明显,在平面上分带特征较显著,表现为自矿区中心ZK0001,向南西方向具有Cu+Au-Cu(Au、Ag)→Cu(Ag、Au)-Cu(Ag)的分带特征。同时,矿区土壤地球化学测量显示,从0线开始至31线(北东→南西)具有Mo、Cu→Mo(Cu、Au)→Cu、Au(Ag、Mo、Pb)→Pb→Pb、Zn分带特征,显示物质来源和热源位于0线附近,成矿流体是以0线、7线一带向四周运移,并具有从北东向南西方向运移的特点。通过矿床地质特征、元素分带特征研究,建立了矿区地球化学勘查模型。     

新元古代—寒武纪硫同位素异常事件(Yudomski事件)的起源与结束

新元古代晚期—寒武纪早期是地球历史演化的关键时期,整个生物圈、大气圈和水圈在此期间都发生了巨大的变化,海水成分在其间也发生了明显的变化。而石盐流体包裹体恰恰记录了该时段海水主要离子成分的转变:海水成分从新元古代晚期的“文石海”,快速转化为寒武纪的“方解石海”;同时海水中的碳、锶、硫同位素都发生了剧烈的改变,其中海水硫酸根的硫同位素从新元古代冰期前的20‰左右,迅速升高到新元古代冰期后的35‰左右,甚至可以到45‰,海相蒸发岩沉积中的硫酸盐沉积(主要是石膏、硬石膏)则直接记录了当时海水中硫酸根的硫同位素变化。现有研究表明,新元古代晚期——寒武纪时期的海相蒸发岩沉积记录了当时海洋中存在着地质历史时期最大的硫同位素异常,即“Yudomski事件”。塔里木盆地的寒武纪早期、中期蒸发岩记录了“Yudomski事件”的硫同位素异常高值(35‰左右,甚至更高),表明这一起源于新元古代晚期的同位素异常事件持续到了寒武纪的早期和中期;塔里木盆地奥陶纪早期的蒸发岩、鄂尔多斯盆地奥陶纪中期蒸发岩和美国Williston盆地奥陶纪晚期地层的蒸发岩的硫同位素数据相似,都在+25‰左右则记录了较低的海洋硫同位素值,表明起源于新元古代冰期之后的“Yudomski事件”的硫同位素异常,持续到了寒武纪的中期,而结束于寒武纪的晚期。     

水深梯度对苦草(Vallisneria natans)克隆生长与觅食行为的影响

为了解水深梯度对苦草克隆生长与觅食行为的影响,通过大型原位浮台实验,将苦草幼苗盆栽后悬挂在不同水深(1.0、2.5、4.0、5.5、7.0 m)下培养,比较其生物量、无性系分株数、出芽数、株高、最大根长和匍匐茎总长的变化,并且评估了植株生物量对这些性状的影响.研究结果表明,随水深的增加苦草的生物量、无性系分株数、出芽数、最大根长、匍匐茎总长均显著降低,而株高随水深梯度呈先增加后降低的趋势.植株生物量仅对出芽数没有显著影响.水深梯度与植株生物量的交互作用仅对无性系分株数和匍匐茎总长有显著影响,而对其他性状没有显著影响,说明这两个性状对水深的响应受到个体发育的影响.     

沉水植物驱动的水环境钙泵与水体磷循环的关系

水体磷循环是水柱和对应的沉积物中发生的各种非生物和生物的磷迁移转化过程.与此同时,沉积物中钙通过沉水植物吸收和转运,从该类植物的叶面释放至水柱中,释放的Ca2+与水柱中的CO23-一起形成碳酸钙.在这一过程中,水柱中少量溶解性磷分配在碳酸钙中形成CaCO3-P共沉淀,导致水体中可溶性磷向难溶性磷转化,这种由沉水植物驱动的水环境钙泵在水体磷循环中发挥着重要作用.研究证明,沉水植物菹草叶面上有CaCO3-P共沉淀的形成,且这种共沉淀的含磷量变化范围很宽.另一方面,新近沉积物中钙与磷的沉淀物存在一个由聚磷酸盐向磷灰石逐渐演变过程,而沉水植物叶面上的含磷共沉淀作用是否也存在由聚磷酸盐向磷灰石的变质过程,该过程在沉水植物生长期间是否发生关系到沉水植物除磷效果值得深入研究.本文从水体磷循环概述、钙在水体磷循环中的作用和沉水植物驱动的水环境钙泵假说及其在水体磷循环中的意义等方面综述了钙在水环境中的迁移对水体磷循环的贡献.