一个气候系统模式对小冰期外强迫变化的平衡态响应

本文利用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_gl, 通过设定小冰期的太阳辐射变化, 模拟了小冰期的气候平衡态, 讨论了小冰期气候变化的机理。数值试验结果表明, 由太阳辐照度变化和火山活动共同作用造成的太阳辐射减少是小冰期气候的重要成因, 模拟的小冰期表层气温变化分布与重建资料在全球大多数地区较为一致。就全球平均情况而言, 小冰期的年平均气温较之1860年偏冷0.15℃, 较之20世纪平均情况偏冷0.6℃左右。小冰期温度变化存在显著的地域和季节特征, 表现为北半球降温幅度大于南半球, 高纬地区降温幅度大于低纬地区, 夏季的降温幅度大于冬季。东亚地区小冰期温度较之1860年和20世纪分别偏冷0.3℃和0.6℃。小冰期的降水异常中心位于低纬地区, 主要表现为赤道中东太平洋降水负异常和赤道中西太平洋降水正异常, 以及位于热带印度洋的降水偶极子型。除欧洲和北美外, 全球其他地区陆地降水均减少。东亚地区小冰期夏季降水的变化最为显著, 较之1860年, 华北、 东北地区降水增加, 而长江流域以南降水则减少; 较之20世纪, 东部降水异常表现出华北地区偏多、长江流域偏少、华南地区偏多的“三极型” 分布特征。     

高速公路交通事故与气象条件的关系研究

恶劣天气是高速公路交通事故发生的重要诱因。为了解气象条件对高速公路交通事故的影响程度,基于2006—2008年汉宜高速公路交通事故数据,统计分析了该路段交通事故的月际和日变化特征,利用事故率和日交通事故指数区分定义了交通事故频次和灾害严重程度,采用多项式曲线拟合了气象条件与事故指数的关系,确定了事故突发增长的临界气象指标。结果表明:汛期5—9月是汉宜高速公路交通事故高发时期,冬季其次,春季3—4月及秋季10—11月事故发生较少。高速公路交通事故存在明显日变化特征,03—04时和14—17时为事故高发时段。汉宜高速公路交通事故频率主要受中到大雨和夏季高温天气的影响,事故灾害严重程度主要受强降水和冬季低温天气的影响。大风强降水天气条件下的事故率要高于一般强降水条件下的事故率,夏季潮湿、闷热天气条件下的事故率要高于一般高温天气条件下的事故率。当高速公路沿线平均日雨量达到中到大雨时,事故率达到高峰;当沿线平均雨量超过20 mm时,事故灾害突发严重。当公路沿线平均高温超过33℃时,事故率突发增长;0~3℃的低温对事故灾害程度影响较大。     

屯溪地区巨盐核浓度分布特点

1981年6—7月安徽省屯溪地区巨盐核观测的结果表明:1.直径2微米左右的巨盐核可能对屯溪夏季积状云中一些初始大云滴的形成起重要作用;2.屯溪地区的巨盐核主要源地是海洋,该地的巨盐核浓度与风向、风速以及天气背景密切相关.     

基于WheatSM模型参数优化的鹤壁地区冬小麦生长发育模拟研究

采用EFAST方法和SCE-UA算法优化WheatSM模型参数,采用区域模拟和单站插值的方法对2013—2017年鹤壁市冬小麦各发育期日数和产量进行模拟修订,为WheatSM作物模型在豫北地区的业务应用提供参考。研究发现:区域模拟方法对鹤壁地区冬小麦生育期开始日期的模拟效果除出苗期、越冬期的外,其他均好于单点插值方法的。单点插值方法对越冬期的模拟效果明显好于区域模拟方法的。冬小麦产量的模拟效果区域模拟方法也比单点插值方法好,但两种结果的相对误差均较大。通过对WheatSM模型得到的冬小麦气象产量模拟结果进行修订,可以明显提高模型产量模拟结果。2013—2017年鹤壁地区模拟产量的误差为-17. 92%～-2. 98%,RMSE为1114. 9 kg/hm~2,NMSE为12. 59,模拟效果较好。利用区域模拟方法可以对区域内单个站点的冬小麦生长发育和产量进行模拟,但对越冬期开始时间的模拟需要参考单点插值方法的相应结果。     

香河地区亚微米气溶胶粒子尺度谱分布特征

为了解香河地区气溶胶尺度谱的基本特征,自2012年5月起,利用扫描电迁移率粒径谱仪(SMPS)对河北香河地区的亚微米(13.8~723.4 nm)气溶胶尺度谱分布进行了近2 a的测量。基于该数据集,分析了气溶胶尺度谱的季节变化和日变化特征及气象要素对气溶胶浓度的影响。结果发现,观测期间埃根核模态(20.0~100.0 nm)、积聚模态(100.0~723.4 nm),以及总的气溶胶数浓度、表面积浓度和体积浓度均值分别为7.0×103cm~(-3)、7.5×103cm~(-3)、14.9×103cm~(-3)、1125μm2·cm~(-3)和50μm~3·cm~(-3)。香河地区积聚模态的粒子数浓度接近华北地区其他污染测站的结果,但高于发达国家的测值。冬季气溶胶的平均浓度最高(18.1×10~3cm~(-3)),而春季最低(12.3×10~3cm~(-3))。不同季节,气溶胶的数谱分布主要为单峰分布,平均峰值直径约为105 nm。气溶胶浓度的日变化受机动车排放的影响显著,存在早晚两个高值中心,分别出现在早上的06:00—09:00和晚上的19:00—21:00。风速、风向对气溶胶数浓度的影响较大,低风速(2 m/s)和南风条件,尤其是吹西南风时,气溶胶浓度的增加显著。     

雷暴型风切变及其对飞机飞行影响的初步探讨

本文利用北京320米气象观测塔的实测资料和715测雨雷达回波图片.对1980年8月31日晚影响北京地区的两次雷暴天气过程对塔层各要素和参量的影响情况进行了综合分析.结果表明,尽管两次雷暴天气过程的主体路径偏北,但塔层资料仍然明显地反映出雷暴冷性外流气流的存在.冷外流前沿离雷暴云体20公里左右.两次雷暴天气过程的外流气流中都出现了大于0.2秒的严重风切变.这足以使飞机纵向运动发生不稳定而危及安全.为此提出,应把飞机远离雷暴云主体20—30公里飞行作为一个重要的安全措施,不要侥幸地去抢飞这一危险空域.     

气象、农业和水文干旱之间关联性分析

干旱具有发生频率高、持续时间长、波及范围广的特点。而干旱预报为科学地进行防旱抢险提供了决策支持。选取反映不同类型干旱的指标,即标准化降雨指标(SPI)、标准化土壤湿度指标(SSWI)和标准化径流指标(SRI),通过SWAT模型和带有时滞的灰色关联判断了各干旱之间的时滞。以陆浑水库控制流域为例进行了分析,结果表明:SWAT模型在该流域有很好的适用性,1975—2009年间发生各类干旱的次数在增加,且变率上从气象干旱、农业干旱到水文干旱有所增加,同时不同类型干旱之间表现出了一定的时滞关系,气象干旱对农业干旱的响应时间为1个月;水文干旱对气象干旱的响应时间为4个月;水文干旱对农业干旱的响应时间为2个月。     

Impacts of extreme weather on wheat and maize in France: evaluating regional crop simulations against observed data

Extreme weather conditions can strongly affect agricultural production, with negative impacts that can at times be detected at regional scales. In France, crop yields were greatly influenced by drought and heat stress in 2003 and by extremely wet conditions in 2007. Reported regional maize and wheat yields where historically low in 2003; in 2007 wheat yields were lower and maize yields higher than long-term averages. An analysis with a spatial version (10?×?10?km) of the EPIC crop model was tested with regards to regional crop yield anomalies of wheat and maize resulting from extreme weather events in France in 2003 and 2007, by comparing simulated results against reported regional crops statistics, as well as using remotely sensed soil moisture data. Causal relations between soil moisture and crop yields were specifically analyzed. Remotely sensed (AMSR-E) JJA soil moisture correlated significantly with reported regional crop yield for 2002–2007. The spatial correlation between JJA soil moisture and wheat yield anomalies was positive in dry 2003 and negative in wet 2007. Biweekly soil moisture data correlated positively with wheat yield anomalies from the first half of June until the second half of July in 2003. In 2007, the relation was negative the first half of June until the second half of August. EPIC reproduced observed soil dynamics well, and it reproduced the negative wheat and maize yield anomalies of the 2003 heat wave and drought, as well as the positive maize yield anomalies in wet 2007. However, it did not reproduce the negative wheat yield anomalies due to excessive rains and wetness in 2007. Results indicated that EPIC, in line with other crop models widely used at regional level in climate change studies, is capable of capturing the negative impacts of droughts on crop yields, while it fails to reproduce negative impacts of heavy rain and excessively wet conditions on wheat yield, due to poor representations of critical factors affecting plant growth and management. Given that extreme weather events are expected to increase in frequency and perhaps severity in coming decades, improved model representation of crop damage due to extreme events is warranted in order to better quantify future climate change impacts and inform appropriate adaptation responses.     

镇江雷暴气候特征及天气学预报方法分析

雷暴是严重的气象灾害之一,给人民生命财产带来严重影响。雷暴的发生发展地域性强,因此加强镇江本地雷暴特征的研究和预警工作十分必要。利用镇江市1959--2010年的雷暴气候资料,通过气候倾向率、小波分析等统计方法,对其周期性、时空分布特征及年（代）际、季节变化特征等进行了分析,得出以下结论：1）镇江市雷暴呈现出市区少、周边地区多的特点,其中句容雷暴发生频率最多且持续时间长。2）镇江市平均雷暴日数存在4a、6a、10～12a左右、准20a的长周期振荡信号。从长周期分析,镇江市近几年的年平均雷暴日数处于偏多周期时段。3）年平均雷暴日数距平,20世纪60年代、70年代、21世纪的00年代是正距平,特别是2006--2010年连续5a的平均雷暴日数都大于气候值,是雷暴频发时期;80年代、90年代为负距平。1963年的雷暴日数最多,有53．3天;1979年的最少,为15天。通过对1999--2008年镇江市地面观测资料的194个雷暴天气过程个例进行统计分析,对影响镇江市的雷暴天气系统进行了分型,在此基础上提出了预报镇江市雷暴天气的思路,为开展雷暴预报预警业务提供理论依据。     

塔里木盆地下古生界白云石微区REE配分特征及其成因研究

利用LA-ICP-MS分析手段, 对塔里木盆地下古生界不同类型白云石进行了微区REE分析, 并利用标准海水对白云石REE含量进行了标准化处理(SWN, Sea Water Normalized). 总体上看, 白云石SREE多低于20 ppm (1 ppm=1 mg/g), 绝大多数样品REESWN配分特征类似, 表现为轻稀土富集, 重稀土曲线平缓, Ce正异常明显, 说明它们具有类似的白云岩化流体来源, 即海水来源. 根据白云石成因与成岩特征, 将白云石分为准同生白云石与成岩(改造)白云石两大类, 各自具有不同的REE配分特点: (1) 准同生白云石具有最高的REE含量(大于20 ppm), 且其边部REE含量明显低于核部. 高的REE含量记录了浓缩海水与灰质沉积物相互作用而发生白云岩化的过程, 低REE含量的白云石边缘乃是后期成岩过程中较淡的孔隙流体对其改造的结果. (2) 成岩(改造)白云石又可细分为4类: a) 埋藏白云石, 其REE含量低于准同生白云石, 但高于灰岩, 且边部REE含量高于核部, 说明浓度较高的孔隙流体交代早期灰岩而形成; b) 孔隙充填白云石, 产于白云岩较大孔隙/洞中, 与基质白云石具有类似的REESWN配分特征, Eu异常不明显, 说明白云岩化流体源自成岩流体; c) 重结晶白云石, REE含量普遍较低, 说明重结晶过程中伴随有REE的流失; d) 热液改造充填白云石, REE含量最低, 并具有明显的Eu正异常, 反映其形成与热液活动有关, 并且伴随着REE的大量流失. 因此, 不同类型白云石REE含量变化与配分特征, 较好地记录了它们形成的原始条件与后期变化过程, 是深入研究白云石成因与成岩演化的良好示踪标志.