北京气候中心气候系统模式研发进展——在气候变化研究中的应用

较全面地介绍了北京气候中心气候系统模式(BCC_CSM)研发所取得的一些进展及其在气候变化研究中的应用,重点介绍了全球近280 km较低分辨率的全球海-陆-气-冰-生物多圈层耦合的气候系统模式BCC_CSM1.1和110 km中等大气分辨率的BCC_CSM1.1(m),以及大气、陆面、海洋、海冰各分量模式的发展。BCC_CSM1.1和BCC_CSM1.1(m)气候系统模式均包含了全球碳循环和动态植被过程。当给定全球人类活动导致的碳源排放后,就可以模拟和预估人类活动对气候变化的影响。BCC_CSM1.1和BCC_CSM1.1(m)已应用于IPCC AR5模式比较,为中外开展气候变化机理分析和未来气候变化预估提供了大量的试验数据。还介绍了BCC_CSM1.1和BCC_CSM1.1(m)参与国际耦合模式比较计划(CMIP5)的大量试验分析评估结果,BCC_CSM能够较好地模拟20世纪气温和降水等气候平均态和季节变化特征,以及近1000年的历史气候变化,所预估的未来100年气候变化与国际上其他模式的CMIP5试验预估结果相当。初步的分析表明,分辨率相对高的BCC_CSM1.1(m)在区域气候平均态的模拟上优于分辨率较低的BCC_CSM1.1。     

What Drives the Decadal Variability of Global Tropical Storm Days from 1965 to 2019?

The tropical storm day(TSD)is a combined measure of genesis and lifespan.It reflects tropical cyclone(TC)overall activity,yet its variability has rarely been studied,especially globally.Here we show that the global total TSDs exhibit pronounced interannual(3-6 years)and decadal(10 years)variations over the past five-to-six decades without a significant trend.The leading modes of the interannual and decadal variability of global TSD feature similar patterns in the western Pacific and Atlantic,but different patterns in the Eastern Pacific and the Southern Indian Ocean.The interannual and decadal leading modes are primarily linked to El Ni?o-Southern Oscillation(ENSO)and Pacific Decadal Oscillation(PDO),respectively.The TSDs-ENSO relationship has been steady during the entire 55-year period,but the TSDs-PDO relationship has experienced a breakdown in the 1980 s.We find that the decadal variation of TSD in the Pacific is associated with the PDO sea surface temperature(SST)anomalies in the tropical eastern Pacific(PDO-E),while that in the Atlantic and the Indian Ocean is associated with the PDO SST anomalies in the western Pacific(PDO-W).However,the PDO-E and PDO-W SST anomalies are poorly coupled in the 1980 s,and this"destructive PDO"pattern results in a breakdown of the TSDs-PDO relationship.The results here have an important implication for seasonal to decadal predictions of global TSD.     

高分辨率WRF三维变分同化在北京地区降水预报中的应用

为迎接2008年北京奥运会,改进北京地区的天气预报,建立了一个基于三重嵌套区域(27/9/3 km)的WRF三维变分同化(WRFVar)和WRF模式的高分辨率快速更新循环同化预报(Rapid-Up-date Cycle)系统,并针对2006年8月1日发生在北京地区的强对流天气进行了一系列数值试验,结果表明:高分辨率的快速更新循环系统很好地预报出了此次强降水过程;在WRF三维变分同化里调节背景场误差和观测误差,提高了降水预报的效果;插值得出的3 km背景场误差可以作为一个合理的近似在3 km分辨率的WRFVar中使用,用户可以不必积累高分辨率的预报场去计算背景场误差,从而节省大量计算资源。3 h频次的RUC已经能满足预报要求,更高频次(1 h)的RUC并没有导致预报的进一步提高。     

大孔径闪烁仪测量戈壁地区感热通量

利用2008年6月11～30日在金塔开展的"绿洲系统非均匀下垫面能量水分交换和边界层过程观测与理论研究"期间第一阶段戈壁下垫面大孔径闪烁仪(LAS)的观测资料,用混合对流方法和自由对流方法分别计算了戈壁感热通量。结果表明,对于利用LAS资料计算地表感热通量的方法中,混合对流方法相对于自由对流方法更加适用,且混合对流方法中Andreas给出的参数相对于DeBruin的参数更加适用于戈壁下垫面。此外,LAS测得的感热通量相对涡动相关方法的值较大,提高了地表能量闭合度。     

基于CNOP方法的台风目标观测中三种敏感区 确定方案的比较研究

在目标观测中,敏感区的确定是个关键性的问题。本文详细研究了如何用条件非线性最优扰动（CNOP）方法确定敏感区。提出了三种确定敏感区的方案:水平投影方案、单点能量投影方案以及垂直积分能量方案。比较了三种方案确定的敏感区的差异,分析了它们所阐释的物理意义,讨论了它们的优缺点,并通过理想回报试验考查了不同方案确定的敏感区的有效性。对六个台风个例的应用结果显示,单点能量投影方案与垂直积分能量方案下识别的敏感区较为相似,二者与水平投影方案确定的敏感区则有较大的区别。两种能量方案确定的敏感区更多地反映了环境场对台风的影响,而水平投影方案则反映了台风自身对流不对称性结构对台风发展变化的影响。理想回报试验结果表明,由两种能量方案确定的敏感区对预报误差能量的减小程度以及路径预报的改善程度都要大于水平投影方案确定的敏感区的效果,且垂直积分能量方案确定的敏感区的有效性最高。而在强度预报方面,三种方案对预报效果的改善程度相当。因此,总的说在台风目标观测研究中,利用CNOP方法确定敏感区时,垂直积分能量方案是较佳的方案。     

THERMAL FORCING IMPACTS OF THE EASTERLY VORTEX ON THE EAST-WEST SHIFT OF THE SUBTROPICAL ANTICYCLONE OVER WESTERN PACIFIC OCEAN

By employing the NCEP/NCAR reanalysis data sets(1 000 to 10 hPa,2.5°× 2.5°),the thermal forcing impacts are analyzed of an easterly vortex(shortened as EV) over the tropical upper troposphere on the quasi-horizontal movement of the Western Pacific Subtropical Anticyclone(shortened as WPS A) during 22-25 June 2003.The relevant mechanisms are discussed as well.It is shown that the distribution and intensity of the non-adiabatic effect near the EV result in the anomalous eastward retreat of the WPSA.The WPSA prefers extending to the colder region,i.e.,it moves toward the region in which the non-adiabatic heating is weakening or the cooling is strengthening.During the WPSA retreat,the apparent changes of non-adiabatic heating illustrate the characteristics of enhanced cooling in the east side of the EV.Meanwhile,the cooling in the west side exhibits a weakened eastward trend,most prominently at 300 hPa in the troposphere.The evidence on the factors causing the change in thermal condition is found:the most important contribution to the heating-rate trend is the vertical transport term,followed in turn by the local change in the heating rate term and the horizontal advection term.As a result,the atmospheric non-adiabatic heating generated by the vertical transport and local change discussed above is mainly connected to the retreat of the WPSA.     

重庆夏季降水异常的多时间尺度分析

简介小波分析技术的特点及其在大气科学研究中的应用.并用一维Morlet小波变换对重庆地区(单站资料)1960～2000年共计41年降水资料序列作周期诊断分析,发现重庆降水存在最为明显的准18年周期振荡,其次也具有11年、3～5年及8年的准周期.     

新余市1959-2005年降水多时间尺度特征

应用一维Morlet小波变换分析方法对新余市降水的多时间尺度进行分析,发现新余市降水除在整个时域中有明显的3—5a的周期变化外,其他尺度周期信号的强弱在时-频域中的分布具有很强的局部特征。但无论是较大时间尺度,还是较小时间尺度,新余市年降水、汛期降水均处于偏少期,且近期偏少趋势仍较明显;伏秋季降水则处于偏少末期,有向偏多转化的趋势。     

华北平原冬麦田土壤CH4的吸收特征研究

利用静态箱/气相色谱(GC)法,对华北平原冬小麦拔节—成熟期间麦田土壤CH4气体通量进行了测定,得出华北平原典型冬麦田土壤是大气CH4的弱吸收汇。试验期间土壤CH4通量存在明显的季节变化和日变化,麦田拔节—成熟期间土壤CH4通量日平均值为-18.3μg.m-2.h-1,波动范围为-4.3~-24.4μg.m-2.h-1;在土壤CH4通量的日变化中,观测到麦田土壤在午间和夜间都有一个吸收峰,峰值出现的时间因生育期不同而有所不同。试验期间CH4通量日平均值与土壤温度关系不明显,而与土壤水分呈负相关(α=0.01);日变化中土壤CH4通量与地表温度的相关性较差,而与5 cm地温相关密切。麦田拔节—成熟期间土壤CH4通量日平均值随NH4 -N施用量的增加呈递减规律,农田秸秆还田后不利于土壤对CH4的吸收。     

基于SPEI的中国西南地区1961-2012年干旱变化特征分析

利用1961—2012年中国西南地区86个气象站逐月降水量和平均气温资料,引入一个新的干旱指数——标准化降水蒸散指数(SPEI)作为干旱等级划分指标,研究了1961—2012年该地区不同时间尺度干旱的变化特征。结果表明:该地区12个月尺度干旱频率在云贵交界区呈显著增加趋势,其他区域变化不显著且不一致;少雨期(11—4月)6个月尺度干旱频率在全区显著增加,而在多雨期(5—10月)大部分区域干旱频率呈缓慢减少趋势,减少最明显的区域在四川南部;3个月尺度干旱频率在春季变化不明显,在秋季和冬季显著增加,其中2000—2012年的增加趋势尤为显著,干旱化趋势严重。