A Case Study on the Triggering of Thermal Convective Precipitation

Thermal convective precipitation （TCP） often occurs over mainland China in summer when the area is dominated by the western Pacific subtropical high （WPSH）. It is well known that the WPSH often brings about large scale subsidence, then why could deep moist convection occur and where does the water vapor come from？ In this paper, a deep convective precipitation case that happened on 2 August 2003 is studied in order to address these two questions. First, the characteristics of the TCP event are analyzed using the Tropical Rainfall Measuring Mission （TRMM） satellite data, automatic weather station observations, and the data from the US National Centers for Environmental Prediction （NCEP）. Second, water vapor sources are identified through examining surface evaporation, water vapor advection, and water vapor flux divergence calculated by using a regionally averaged water vapor budget equation. Furthermore, using an Advanced Regional Eta-coordinate Model （AREM）, contributions of sensible and latent heat fluxes to the TCP are compared through four sensitivity experiments. The results show that in the regions controlled by the WPSH, surface temperature rises rapidly after sunrise. Upon receiving enough sensible heat, the air goes up and leads to convergence in the lower atmosphere. Then the water vapor assembled from the surroundings and the ground surface is transported to the upper levels, and a favorable environment for the TCP forms. A model data diagnosis indicates that about half of precipitable water comes from the convergence of horizontal fluxes of water vapor, and the other half from surface evaporation, while little is from advection. Additional sensitivity experiments prove that both sensible and latent heating are essential for the onset of the TCP. The sensible heat flux triggers thermodynamic ascending motion, and the latent heat flux provides water vapor, but the contribution to TCP from the latter is a little smaller than that from the former.     

山东半岛典型冷涡暴雪个例对流云及风场特征的观测与模拟

利用卫星云图、 多普勒天气雷达资料、 常规观测资料和MM5模式模拟结果, 分析了2005年12月4日典型冷涡造成山东半岛暴雪的云带变化、 对流单体的生成与发展、 低空急流特征及雷达强回波带的变化特征。结果表明： 冬季冷涡携带强冷空气南下, 经过渤海暖湿下垫面后影响山东半岛时, 卫星云图上从渤海到山东半岛可以清楚地分析出造成暴雪的西南-东北向结构特征的横向云带; 雷达图上, 在渤海到山东半岛形成一强降雪回波带, PPI径向速度图上可清楚地分析出暴雪区的低空急流和中尺度对流的低空辐合, 雷达径向速度垂直剖面反映暴雪产生在零速度线附近和低空急流的存在; MM5模式模拟结果显示： 暴雪发生时山东半岛在1.5 km存在低空急流, 水平风的时间-高度垂直剖面反映暴雪发生时干冷空气经过暖湿的渤海海面在700 hPa以下出现暖平流, 垂直上升运动和散度的低层辐合、 高层辐散与雷达图像反映的强降雪回波是相对应的。     

中国南方地基雨量计观测与星载测雨雷达探测降水的比较分析

利用热带测雨卫星(TRMM)上搭载的测雨雷达(PR)探测结果和中国40°N以南地区约430个台站雨量计观测结果,分析研究了1998-2005年中国南方地区这两种降水资料气候分布的异同.研究结果表明两种降水资料在2.5°空间水平分辨率上,所描述的中国南方降水率气候分布在多年年平均和季平均上具有较好的一致性,但在降水率极值和极值区范围大小等细节上两者还存在一定的差异,主要是地面雨量计结果相对PR结果偏高,其中中同南方50%以上地区两者相差在1 mm/d以内、30%的地区两者相差在1-2 mm/d,夏季差异可超过2 mm/d.对两种降水资料差异的原因分析表明,地面雨量计空间分布密度是影响两者差异的决定性因素,当格子内雨量计超过6个时,两者的相关系数大于0.7;夏季两种降水资料的相关性都比其他季节差,不论格子内的雨量计数量多与少;对流降水多发地区,两种降水资料之间的差异大于层云降水多发地.利用PR探测结果对夏季青藏高原多年月平均降水率分布及高原东、西部的降水特点的分析表明,6月高原东部出现2 mm/d左右的降水区,而在7和8月1 mm/d的降水区域基本覆盖了除高原西部以外的整个高原,其中高原中部地区出现降水率近3mm/d的大值区.月降水距平的时间演变表明,高原降水偏少月份要多于偏多月份.     

区域环境系统集成模式对1997/1998年夏季中国两个极端气候事件模拟能力分析

区域环境系统集成模式(RIEMS2.0,Regional Integrated Environment Modeling System Version 2.0)是由中国科学院大气物理研究所东亚区域气候环境重点实验室在RIEMS1.0基础上发展的区域气候模式。为了检验RIEMS2.0对短期气候的模拟能力,利用降水和气温(2 m)观测资料检验RIESM2.0不同物理过程和初始条件集合模拟1997/1998年夏季中国华北地区高温干旱和长江流域洪涝两个连续极端气候事件的能力(连续积分时间(1997年3月1日—1998年8月31日)共18个月),比较模拟和观测的1997/1998年夏季降水和气温。集合模拟结果表明RIEMS2.0能很好模拟1997/1998年夏季降水和气温及其两年差值分布;模拟和观测的日降水和平均气温结果有很好的相关性,但是降水模拟总体高估,干旱和江淮及江南区气温模拟偏高而半干旱和湿润区气温模拟偏低。在不同物理过程集合模拟中,虽然集合平均距平相关系数(ACC)和均方根误差(RMSE)并不是优于所有集合成员值,但集合模拟能减小模式的不确定性,在一定程度上提高模拟精度。不同显式水汽方案和积云参数化方案对降水、气温模拟效果表现出很好的一致性,湿润区一致性最好。因此,RIEMS2.0模拟能揭示1997/1998年两个连续极端气候事件夏季降水和气温空间分布,反映不同子区域降水和气温分布特征,各集合成员的模拟结果存在差异的同时也保持了很好的稳定性,选择合适的物理过程可以提高模式对区域气候的模拟能力。     

“碧利斯”引发湘东南特大暴雨的多普勒雷达回波特征分析

利用广东韶关多普勒天气雷达资料分析了2006年7月14—17日因受强热带风暴“碧利斯”影响湘东南发生的特大暴雨过程的回波特征及中小尺度系统。结果表明,“碧利斯”回波经历了初始发展、螺旋带状、弥合、减弱消失阶段,其路径经历了自东北向西南进入、绕雷达站旋转、由西南向东北方向移出三个阶段：“列车效应”是造成该特大暴雨的主要回波特征。多普勒速度图上,“逆风区”存在时间较短,对流层中层不连续中小尺度“大风核”造成有组织的次级环流可能是“列车效应”形成和维持的主要原因之一。谱宽图上,“碧利斯”在低层具有较大的谱宽值;在强回波带上,中层十分均匀,表明“碧利斯”过程低层由于受地形磨擦作用湍流活动很强,中层平稳的大风急流也是过程长时间维持的主要原因之一。     

Global and Regional Impacts of Vegetation on the Hydrological Cycle and Energy Budget as Represented by the Community Atmosphere Model （CAM3）

The effects of vegetation and its seasonal variation on energy and the hydrological cycle were examined using a state-of-the-art Community Atmosphere Model （CAM3）. Three 15-year numerical experiments were completed： the first with realistic vegetation characteristics varying monthly （VEG run）, the second without vegetation over land （NOVEG run）, and the third with the vegetation characteristics held at their annual mean values （VEGMEAN run）. In these models, the hydrological cycle and land surface energy budget were widely affected by vegetation. Globaland annual-mean evapotranspiration significantly increased compared with the NOVEG by 11.8% in the VEG run run, while runoff decreased by 13.2% when the realistic vegetation is incorporated. Vegetation plays different roles in different regions. In tropical Asia, vegetation-induced cooling of the land surface plays a crucial role in decreasing tropical precipitation. In middle latitudes and the Amazon region, however, the vegetation-induced increase of evapotranspiration plays a more important role in increasing precipitation. The seasonal variation of vegetation also shows clear influences on the hydrological cycle and energy budget. In the boreal mid-high latitudes where vegetation shows a strong seasonal cycle, evapotranspiration and precipitation are higher in the summer in the VEG run than in the VEGMEAN run.     

全球变化与区域干旱化

本文总结了已完成的国家重点基础研究发展规划计划项目(“973”项目)“我国生存环境演变和北方干旱化趋势预测”(1999～2004年)和正在执行的“973”项目“北方干旱化与人类适应”的有关干旱化问题研究的部分成果。主要是中国科学院大气物理研究所最近几年在近代区域干旱化的事实及全球联系方面的研究进展,并对全球增暖背景下区域干旱化的形成机理展开讨论。     

红外焦平面探测器信息获取与预处理电路设计

针对中国科学院上海技术物理研究所研制的1500元红外线列焦平面探测器的输出特性,提出了以低噪声运放为核心的信息获取电路和以FPGA(Field Programmable Gate Array)为核心的数据预处理的设计方案,实现了驱动电路和探测器的良好匹配,较好地发挥了探测器高灵敏度的特性.测试结果表明,该方案不仅对系统获得优于50 mK噪声等效温差的高灵敏度成像起到了重要作用,足够宽的量化设计还保证了系统的动态范围和图像的丰富层次.该设计方案已成功应用在一些其他类型的红外焦平面探测器中.     

地图设计中的美学研究

地图作品是科学、实用与艺术的完美统一体.然而我们对于地图艺术美的认识一直以来都比较模糊,本文从地图的符号、色彩、注记以及整体设计4个方面探讨了地图美学在地图设计中的应用问题,提出了关于如何提高地图艺术美的几点看法.     

基于TGIS的煤矿回采工作面开采进度及其接替可视化实现

借助时空地理信息系统技术实现煤矿井下回采工作面的开采进度及工作面采掘接替情况的可视化表现,较之以往的图表表现形式,具有很强的直观性。由于时空地理信息系统的基础模型还不成熟,现在还没有一个平台式时空地理信息系统面世,本文在不改变现有地理信息系统数据库结构的基础上对矿山数据的时态管理作一次有益探索。