利用内切圆内插等高线的算法

等高线内插在地图自动综合、地图数字化、三维地形重建等过程中都具有重要意义。许多等高线内插算法在等高线急剧变化以及闭合等高线处存在问题。在分析已有等高线内插算法优缺点的基础上,提出了一种等高线内插算法。该算法以等高线上的节点为圆心,建立与相邻等高线之间的内切圆来探测相邻等高线之间的空间关系,并获取等高线间的辅助线,进而内插出等高线,一方面弥补了已有等高线内插方法中的问题,另一方面有效提高了等高线内插的速度和质量。通过与其他内插算法之间的实验对比分析,验证了本方法的科学性和先进性。     

中文核心期刊的时空分异特征及影响因素

选取1992-2017年版中文核心期刊(简称核心期刊),运用Moore结构值测算其内部结构变化,利用重心模型计算重心位置,通过GIS可视化分析其时空分异特征,采用普通最小二乘法评估影响模型的合理性,通过地理探测器模型定量分析其时空分异的影响因素.结果 表明:1992-2017年版核心期刊数量经历“下降-上升-逐步稳定”...     

GF-1WFV与Landsat8OLI的NDVI交互比较与定量关系研究

为弥补、修正构建Landsat 8归一化植被指数(normalized differential vegetation index,NDVI)长时间序列中因云层覆盖、影像质量与重访周期导致的数据缺失问题,交互比较高分一号(GF-1)与Landsat 8两类传感器的植被探测能力,并对其植被指数的定量关系进行研究,探讨以GF-1局部镶嵌或全局替换Landsat 8缺失数据构建时序NDVI的可行性。结果显示,Landsat 8与GF-1具有NDVI差异性,具体表现为Landsat 8探测地物信号更强,而GF-1获取地物信息量更多;相同空间分辨率(30 m)下两传感器NDVI数据呈现高度线性相关,经方程转换后,GF-1的NDVI拟合数据与Landsat 8的NDVI关系增强;同时,两传感器的NDVI数据存在区域差异性,且拟合数据可以有效减少差异程度。实验表明,此方法可实现Landsat 8高分辨率时序NDVI的构建,具有一定应用价值。     

Sensitivity of the upper ocean temperature and circulation in the equatorial Pacific to solar radiation penetration due to phytoplankton

Solar radiation penetration in the upper ocean is strongly modulated by phytoplankton, which impacts the upper ocean temperature structure, especially in the regions abundant with phytoplankton. In the paper, a new solar radiation penetration scheme, based on the concentration of chlorophyll-a, was introduced into the LASG/IAP （State Key Laboratory of Numerical Modeling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics/Institute of Atmospheric Physics） Climate system Ocean Model （LICOM）. By comparing the simulations using this new scheme with those using the old scheme that included the constant e-folding attenuation depths in LICOM, it was found that the sea surface temperature （SST） and circulation in the central and eastern equatorial Pacific were both sensitive to the amount of phytoplankton present. Distinct from other regions, the increase of chlorophyll-a concentration would lead to SST decrease in the central and eastern equatorial Pacific. The higher chlorophyll-a concentration at the equator in comparison to the off-equator regions can enlarge the subsurface temperature gradient, which in turn strengthens the upper current near the equator and induces an enhancing upwelling. The enhancing upwelling can then lead to a decrease in the SST in the central and eastern equatorial Pacific. The results of these two sensitive experiments testify to the fact that the meridional gradient in the chlorophyll-a concentration can result in an enhancement in the upper current and a decrease in the SST, along with the observation that a high chlorophyll-a concentration at the equator is one of the predominant reasons leading to a decrease in the SST. This study points out that these results can be qualitatively different simply because of the choice of the solar radiation penetration schemes for comparison. This can help explain previously reported contradictory conclusions.     

南半球热带外气候变量与两种ENSO的联系

This study uses the Climate Forecast System Reanalysis(CFSR) to investigate the responses of the Southern Hemisphere(SH) extratropical climate to two types of El Ni?o–Southern Oscillation(ENSO)—the eastern Pacific(EP) type and the central Pacific(CP) type in different seasons. The responses are denoted by the anomalies of climate variables associated with one-standard-deviation increase in the Ni?o3 or Ni?o4 index. The results show that in austral spring the differences in the ENSO-related anomaly(ERA) patterns of atmospheric circulation between the EP ENSO period(1979–1998) and CP ENSO period(1999–2010) are mainly associated with the change in the ENSO-PSA2 relationship. Such differences affect the ERA fields of surface air temperature and mixed layer temperature, and finally result in significant differences in sea-ice concentration anomalies in the Atlantic sector. In austral summer, significant correlation exists between the variations of SAM and both of the variations of Ni?o3 and Ni?o4 in 1979–1998, while the correlation between SAM and Ni?o4 disappears in 1999–2010. For all seasons, the strength of the climate ERAs depend on if there are close relationship between ENSO and the major climate variation modes of the SH extratropics. For the climate variables, the ERA patterns of surface air temperature are generally controlled by surface wind anomalies and mirrored by the mixed layer temperature anomalies. The mixed layer depth anomalies are primarily modulated by surface heat flux anomalies and occasionally by anomalous wind. There are strikingly strong anomalies of surface heat flux in the autumn of 1979–1998 related to the Ni?o3 variation, the period when there is only significant correlation between ENSO and PSA2. There are no evidence that the SH extratropical climate variability induced by Ni?o3 variations are stronger in the EP-ENSO period, and that variability induced by Ni?o4 variations are stronger in the CP-ENSO period.     

FGOALS_g1.1极地气候模拟

对中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室发展的气候 系统模式FGOALS-g1.1的极地气候模拟现状进行了较为全面的评估。结果表明,FGOALS- g1.1对南北极海冰的主要分布特征、季节变化和年代际变化趋势具有一定的模拟能力。但也 注意到,与观测相比,模式存在以下几方面的问题：(1) 模拟的海冰总面积北极偏多,而南 极偏少。北极,北大西洋海冰全年明显偏多;夏季,西伯利亚沿海海冰偏多,而波弗特海 海冰偏少。南极,威德尔海和罗斯海冬季海冰偏少。南北极海冰边缘都存在异常的较大范 围密集度很小的碎冰区,夏季尤为显著。(2) 海冰流速在南北极海冰边缘和南极大陆沿岸附 近较大。北极,模式没能模拟出波弗特涡流,并且由于模式网格中北极点的处理问题,造成 其附近错误的海冰流场及厚度分布。这些海冰偏差与模式模拟的大气和海洋状况有着密切的 联系。进一步分析表明,FGOALS-g1.1模拟的冰岛低压和南极绕极西风带明显偏弱, 其通过大气环流和海表面风应力影响向极地的热量输送,在很大程度上导致上述的海冰偏差 。此外,耦合模式中大气-海冰-海洋的相互作用可以放大子模式中的偏差。     

CMIP6海洋模式比较计划（OMIP）概况与评述

海洋模式比较计划（OMIP）是第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）中的一个支撑子计划。OMIP致力于CMIP6中模式系统偏差来源及其影响这样一个重要科学问题。同时,OMIP也将在区域海平面变化和近期气候（未来10~30 a）或者年代际气候预测的相关科学问题上有重要贡献,这些问题被世界气候研究计划（WCRP）列为气候科学领域巨大挑战的科学问题。OMIP采用统一的大气外强迫数据集和通量计算方案,进行全球海洋-海冰耦合试验、示踪物试验以及生物地球化学循环试验。同时,OMIP提供了一套针对海洋变量的详细的诊断框架,这个框架既可以评估和改进模式模拟,也可以用于理解海洋-海冰过程在整个气候系统中的作用。     

FGOALS耦合模式两个版本的海洋热吸收与气候敏感度的关系研究

海洋在气候变暖过程中的重要性通常用海洋热吸收来衡量,热吸收的大小影响全球变暖的幅度。本文利用FGOALS-g2、FGOALS-s2（以下分别缩写为g2、s2）两个耦合模式的CO₂浓度以每年1%速率增长（1pctCO₂）试验,评估和分析海洋热吸收与气候敏感度的关系。结果表明:进入海洋净热通量（s2模式大于g2模式）会使得s2模式的海洋热吸收总体比g2模式大;更为重要的是,由于s2模式中的海洋热吸收主要集中在上层,使得耦合模式s2中的瞬态气候响应（TCR,或称气候敏感度）比g2大。当CO₂浓度加倍时,在两个耦合模式中,海洋热吸收的空间分布呈现显著性的差异,s2模式中上层热吸收明显比深层大,上层热吸收主要位于太平洋和印度洋,而g2模式中上层和深层热吸收差别较小,深层主要位于大西洋和北冰洋。进一步研究表明,海洋热吸收分布特征与两个耦合模式海洋环流变化有关。在g2模式中北大西洋经圈翻转环流（AMOC）强度强且深度大,在CO₂浓度加倍时,AMOC减弱小,这样AMOC可将热量带到海洋的深层,增加海洋深层热吸收。而在s2模式中,平均AMOC弱且浅,在CO₂浓度加倍时,AMOC减弱明显,热量不易到达深层,主要集中在海洋上层,对气候敏感度影响更快且更强。海洋环流导致热吸收及其空间差异同时影响到气候敏感度的差异。因此,探讨海洋热吸收与气候敏感度之间的关系,利于明确气候敏感度不确定性的来源。     

ENSO循环年代际变化及其数值模拟

从20世纪70年代后期的观测资料分析中显示了全球气候的年代际变化, 同时也表现在热带太平洋上最重要的海气耦合现象ENSO的年代际变化上。本文利用中国科学院大气物理研究研究所 (IAP) 大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室 (LASG) 的气候系统海洋模式 (简称LICOM), 对ENSO的年际以及年代际变率进行模拟, 结果表明LICOM基本能够模拟出ENSO年际变化的特征, 通过对海洋上层热含量的计算以及对热量和质量输送的变化分析, 能够看到模式中ENSO循环中的反馈机制与理论研究的结论是一致的。同时, 作者还发现模式能够重现ENSO循环的年代际变化特征, 例如周期、 传播方向和冷暖事件不对称性等特征的模拟也基本接近观测事实, 其中重点分析了冷暖事件的不对称性与非线性加热 (NDH) 之间的关系, 进一步分析还发现ENSO的强度、 不对称性与海洋内部的非线性过程之间在年代际尺度上也存在密切的关系。但是, 模式模拟与观测结果之间仍然存在着一定的误差, 模式有待于进一步改进。     

海洋环流模式对平流方案与分辨率的敏感性

文中将中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)发展的准全球海洋环流模式(LICOM),从水平分辨率、垂直分辨率、平流方案3个方面分别采用不同的方案,进行组合试验,研究这些因素对于海洋环流(特别是热带海洋)的重要影响.8组试验表明,水平分辨率的提高,对于流场的改进有显著作用,能够使流场达到与实际非常接近的强度;调整的垂直分辨率,上层海洋的加密,能够使热带太平洋上层海洋的模拟改进;引入的两步保形平流方案,能够使得热带太平洋海温的模拟有所改进,这种改进的效果在低分辨率的情况下,尤为明显.同时,8组试验也一致地表现出等温线的密集程度比实际情况稀疏,这反映了模式在物理过程,特别是混合过程的描述方面,还有值得改进的地方.