Poleward expansion of the hadley circulation in CMIP5 simulations

Observational analyses have demonstrated that the Hadley circulation has expanded poleward in recent decades. Important issues are what caused the widening of the Hadley circulation and whether the observed widening is related to anthropogenic forcing. In the present study, we use currently available simulations of the Coupled Model Intercomparison Project Phase-5 (CMIP5) to analyze changes in the width of the Hadley circulation. It is found that CMIP5 historical simulations with greenhouse gas (GHG) forcing generate a total widening of ～0.15o0.06o in latitude (10 yr)-1 for the period 1979--2005, and the widening in CMIP5 historical simulations with all forcings is ～0.17o0.06o per decade. Similar to that in CMIP3, the simulated poleward expansion in CMIP5 is much weaker than the observational reanalyses. In CMIP5 projection simulations for the 21st century, magnitudes of widening of the Hadley circulation increase with radiative forcing. For the extreme projected radiative forcing of RCP8.5, the total annual-mean widening of the Hadley circulation is ～0.27o0.04o(10 yr)-1 in the 21st century. Although CMIP5 underestimates observed poleward expansion of the Hadley circulation, the results of this study suggest that the observed trends in the width of the Hadley circulation are caused by anthropogenic forcing and that increasing GHGs play an important role in the observed poleward expansion of the Hadley circulation, in addition to other forcings emphasized in previous studies.     

利用WRF-Chem模拟研究京津冀地区夏季大气污染物的分布和演变

应用WRF—Chem（Weather Research and Forecasting Model with Chemistry）模式模拟研究了2007年8月京津冀地区近地面O3、NO2、PM2.5浓度的时空变化特征,将模拟结果与观测数据进行详细对比,结果表明,模式可以较好地模拟O3、PM2.5,浓度的空间分布和时间变化特征,成功再现了8月33和PM2.5的几次积累增加过程,其中O,的模拟值与观测值的相关系数为0．69～0．86,PM2.5的相关系数为0．44～0．49,但模式对NO2的模拟相对较差,相关系数为0．27～0．43。北京、天津地区为O3月均低值区,月均体积浓度约30×10^-9,渤海及京津冀以西地区O3月平均体积浓度可达60×10^-9;PM2,呈现南高北低的分布特征,变化范围为120～240μg／m3。14时月平均03体积浓度在北京、天津地区低于周边地区,约为60×10^-9;而PM2.5质量浓度在环渤海地区和河北南部较高,为100～120μg/m^3。8月17日北京出现一次典型的高浓度O,污染事件,14时北京地区温度达到33℃,O3体积浓度为80×10^-9～110×10^-9。在局地排放、化学反应和外来输送的共同作用下,渤海西岸和北岸PM2.5的质量浓度超过120μg／m3,其中二次气溶胶质量浓度为50～100μg／m3,一次排放人为气溶胶质量浓度为10～20μg／m3,海盐质量浓度为1～7μg／m3,二次气溶胶是该地区PM2.5的主要贡献者。     

GRAPES全球四维变分同化分析场质量的初步诊断分析

为了深入认识全球四维变分同化系统(Global Regional Assimilation and Prediction System Four-Dimensional Variational,GRAPES 4DVAR)分析场质量,利用2019年3月1日至2020年2月29日GRAPES 4DVAR 7层等压面的高度、...     

SPOT5与ERS-2卫星影像的联合立体定位

本文将SPOT5与ERS-2卫星影像联立构成一组立体像对,并通过立体定位的方式获取了地面点的三维坐标。根据本文立体像对前方交会的特殊几何图形,推导了立体定位理论精度的计算公式,并利用实验验证了公式的正确性,同时分析了影响立体定位精度的主要因素。实验结果表明,联合具有一定重叠度的SPOT5和ERS-2影像进行立体定位具有很强的可行性,其精度已可以满足部分测绘任务的要求。     

Kinetics of the Gas-Phase Reactions of OH Radicals, NO3 Radicals and O3 with Three C7-Carbonyls Formed From The Atmospheric Reactions of Myrcene, Ocimene and Terpinolene

Rate constants for the gas-phase reactions of OH radicals, NO₃ radicals and O₃ with the C₇-carbonyl compounds 4-methylenehex-5-enal [CH₂=CHC(=CH₂)CH₂CH₂CHO], (3Z)- and (3E)-4-methylhexa-3,5-dienal [CH₂=CHC(CH₃)=CHCH₂CHO] and 4-methylcyclohex-3-en-1-one, which are products of the atmospheric degradations of myrcene, Z- and E-ocimene and terpinolene, respectively, have been measured at 296 ± 2 K and atmospheric pressure of air using relative rate methods. The rate constants obtained (in cm³ molecule^–1 s^–1 units) were: for 4-methylenehex-5-enal, (1.55 ± 0.15) × 10^–10, (4.75 ± 0.35) × 10^–13 and (1.46 ± 0.12) × 10^–17 for the OH radical, NO₃ radical and O₃ reactions, respectively; for (3Z)-4-methylhexa-3,5-dienal: (1.61 ± 0.35) × 10^–10, (2.17 ± 0.30) × 10^–12, and (4.13 ± 0.81) × 10^–17 for the OH radical, NO₃ radical and O₃ reactions, respectively; for (3E)-4-methylhexa-3,5-dienal: (2.52 ± 0.65) × 10^–10, (1.75 ± 0.27) × 10^–12, and (5.36 ± 0.28) × 10^–17 for the OH radical, NO₃ radical and O₃ reactions, respectively; and for 4-methylcyclohex-3-en-1-one: (1.10 ± 0.19) × 10^–10, (1.81 ± 0.35) × 10^–12, and (6.98 ± 0.40) × 10^–17 for the OH radical, NO₃ radical and O₃ reactions, respectively. These carbonyl compounds are all reactive in the troposphere, with daytime reaction with the OH radical and nighttime reaction with the NO₃ radical being predicted to dominate as loss processes and with estimated lifetimes of about an hour or less.     

一次蒙古冷涡影响下宁夏强对流天气分析

2004年6月14、15日连续2 d宁夏大部地区出现了强雷阵雨天气,引黄灌区局部地区遭受冰雹袭击。利用常规气象资料、多普勒雷达产品等资料,对此次过程进行了天气学分析,分析表明这是一次典型的蒙古冷涡旋转东移南压造成的宁夏连续性强对流天气过程。并根据一般性雷雨与伴有冰雹的强雷雨天气发生时雷达回波的差异,统计得到宁夏发生强对流性天气的监测预警指标,同时利用宁夏中尺度区域模式MM5预报产品对其相关物理量进行了模拟分析,得到了有价值的结果。     

积云并合在强对流系统形成中的作用

利用中尺度非静力平衡模式（MM5V3）,模拟研究了积云并合过程在北京2001年8月23日一次产生强降水和冰雹对流天气形成中的作用。研究结果表明,积云并合在此次强中尺度对流系统（MCS）形成中有非常重要作用。整个形成过程经历了从单体并合、积云团并合和强中心并合的多尺度并合过程。首先,相邻孤立对流单体之间通过在中层形成云桥并合成为积云团,接着相邻积云团之间也通过中层云桥并合形成具有多个强中心的中尺度对流系统,最后,中尺度对流系统内强中心实现并合。而强中心并合过程伴随着强降水、大风等剧烈天气的产生。积云下沉气流对于积云并合有着重要作用,由强辐散出流形成的上升气流及与环境风相互作用有利于并合的形成和发展。并合过程导致云内上升－下沉气流增强,对流运动发展加强,有利于水汽转化,形成大量过冷云水和冰相粒子。大量冰晶和霰的形成有利于强降水的产生。     

主流海表风场资料在舟山群岛近海的性能评估

再分析风场资料已广泛应用于我国舟山群岛海域可再生能源评估、海洋灾害预防决策以及港口运维和船舶运输等涉海发展领域,然而不同业务机构所提供的再分析数据在舟山近海的性能表现不一,严重阻碍了此类数据的有效应用。基于2018年全年单点浮标观测资料,综合评价了舟山群岛近海面(10 m)风场的长期变化趋势,并利用误差分析和风玫瑰图等统计工具对6种主流海表风场再分析资料,包括:ECMWF第五代全球大气再分析数据(the 5th generation ECMWF atmospheric reanalysis,ERA5)、NECP第二版全球高分辨率再分析数据(climate forecast system version 2,CFSv2)、美国宇航局物理海洋学分布存档中心的多卫星融合资料(cross-calibrated multi-platform,CCMP)、日本55年再分析数据(Japanese 55-year reanalysis,JRA-55)、第二版现代研究与应用回顾性分析数据(modern-era retrospective analysis for research and applications version 2,MERRA-2)和ECMWF哥白尼大气监测服务再分析数据(the Copernicus Atmosphere Monitoring Service,CAMS)在时间变化特征上进行了对比与评估。研究表明:在综合性能方面,ERA5对风场的再现能力最优,其次为JRA-55;在要素可信度方面,ERA5对风速的再现情况相对较优,而CFSv2的风向再现情况较好;风场产品在不同季节的模拟能力有所差异;不同风场产品在不同风速区间的重构能力也有所不同;在全年风向分布方面,各再分析资料都存在显著的东向偏差。研究结果为不同应用场景下风场资料的选取提供评估依据,并为进一步开发适用于舟山群岛近海的高精度长周期风场数据产品奠定基础。     

基于高斯曲线拟合-FFT方法的南海风场反演

海面风场是海洋学的基本参量,获取海面风场对了解海洋的物理过程以及海洋与大气之间的相互作用至关重要。宽阔的海域面积及复杂的海面状况通常使南海海面上的风场信息很难被及时获取。ENVISAT ASAR是一种全天候全天时监测海面的微波雷达传感器,可实时获取海面风场数据。本文基于已有ASAR数据对南海海面风场进行反演实验,首先将结合高斯曲线拟合的FFT风向反演方法应用于南海风向反演,并参考Cross-Calibrated Multi-Platform （CCMP）风场数据去除180o方向模糊获得海面风向。然后,将高斯曲线拟合-FFT风向与传统的峰值-FFT风向进行对比,最后将准确率较高的高斯曲线拟合-FFT风向分别输入CMOD4模型和CMOD5模型获得海面风速大小。实验结果与CCMP参考数据的比较结果表明,在风条纹不明显的情况下,利用结合高斯曲线的FFT风向反演方法和CMOD4模型风速反演方法可有效地进行南海海面风场反演。该成果对利用SAR数据实时获取南海大面积海面风场信息,尤其是观测点缺乏海域的风场信息,具有重要的指导意义。     

东南极格罗夫山地区夏季的天气特征

利用中国南极科学考察队 1 998年 1 2月至 1 999年 1月在东南极格罗夫山地区地质考察期间所获得的天气资料 ,对该地区的温度、雪面温度、风速、风向等天气要素进行了分析。结果表明 :夏季格罗夫地区温度日变化和盛行风向与中山站相类似 ,但温度日较差和强风频率比中山站大。当受来自北方暖湿气流影响时 ,常出现降雪天气 ;在东风气流控制下 ,天气以晴为主