2010春季我国一次强沙尘暴过程分析

2010年3月18~23日,一次强沙尘暴天气过程先后影响了我国21个省(区、市),影响范围约282×104km2,2.7×108人口遭沙尘天气侵袭。通过应用NCEP/NCAR 2.5°×2.5°全球格点再分析资料,从沙尘暴爆发前后的天气形势、气象要素场的特征以及起沙和传输的动力机制等方面对这次沙尘暴过程进行初步分析。同时,利用每日空气污染指数资料和北京能见度资料,分析了沙尘暴期间全国空气污染物浓度的分布和北京地区能见度的变化。结果表明:这次沙尘天气分两个阶段,第一阶段为3月18~21日,第二阶段为3月21~23日,从影响范围及强度方面来说,第一阶段沙尘过程强于第二阶段。蒙古气旋强烈发展是引发此次沙尘暴的主要原因。沙尘暴基本沿西北到华北,华北到华南的路径传播。空气污染指数及能见度变化基本反映了此次沙尘暴的移动路径和强度变化。此次沙尘暴天气的沙尘源地位于蒙古国南部以及中国的新疆南部、东部和内蒙古中西部地区。由于热力和动力(涡度)两种因子的联合作用,使地面气旋一面向前移动,一面加深发展,高空槽因冷平流加深,并因涡度平流而向前移动。冷锋锋生加强,产生大风天气,是引发沙尘暴和推动沙尘长距离输送的动力因子。     

陶诗言先生在中国暴雨发生条件和机制研究中的贡献

作者在1998年庆贺陶诗言先生八十华诞的文集中曾专题阐述和评价了陶先生对中国暴雨研究的贡献。 至今十五年过去了,陶诗言先生虽已于2012年仙逝,但其深邃的科学思想依然闪烁着智慧的火花。他在中国暴雨研究中留下的宝贵遗产不但深刻影响过去和现代两代人的暴雨研究和业务发展,而且也将继续影响将来的中国暴雨研究。本文是对陶诗言先生在中国暴雨的研究中所作的贡献并结合现代研究的成果作进一步介绍和评价。主要集中在暴雨发生的动力和热力条件与机理方面。全文内容包括六个方面:（1）季节突变对中国梅雨爆发的影响;（2）暴雨发生的多尺度相互作用;（3）暖湿季风输送带对北方大暴雨的影响;（4）高空急流对暴雨的作用;（5）暴雨和强对流发生的物理条件;（6）地形对暴雨的作用     

中国贝类养殖对海洋碳循环的贡献评估

造成全球暖化的主要原因是温室气体的过量排放,其中CO2的贡献率达60 %,贝类养殖具有碳沉积作用。依据农业部渔业局编制的《中国渔业统计年签》,以2001年到2010年的年平均产量计算贝类捕获和养殖的碳沉积能力,并评估其碳沉积潜力;计算牡蛎、蛤、扇贝与贻贝四种贝壳单位面积的碳沉积能力并与森林、珊瑚礁的碳沉积能力进行比较分析。本文对我国浅海贝类养殖所具有的碳沉积能力进行评估,以了解贝类养殖对海洋碳循环的贡献,可为争取国家碳份额的合法权益提供基础数据。分析表明我国近十年贝类总产量稳定在1100万吨以上,并有增加的趋势,其中海水养殖贝类约占87.34 %。贝类养殖和捕获总产量的碳沉积和海水养殖产量的碳沉积量分别为58.57、51.15万吨/年,碳沉积能力分别相当于122.28、106.78万公顷的造林,可分别减少大气CO2增加量的0.0125 %、0.0109 %。牡蛎、蛤、扇贝与贻贝的单位面积碳沉积速率分别为1.573、0.388、0.301、1.039吨碳/(公顷?年);牡蛎和贻贝高于森林的碳沉积能力0.479吨碳/(公顷?年);但低于珊瑚礁的碳沉积能力1.8吨碳/(公顷?年)。我国贝类淡、海水养殖产量可分别创造约268.4万元/年、12,711.2万元/年的碳权商机。     

Improvement of the semi-Lagrangian advection scheme in the GRAPES model: Theoretical analysis and idealized tests

ABSTRACT The Global/Regional Assimilation and PrEdiction System （GRAPES） is the newgeneration numerical weather predic- tion （NWP） system developed by the China Meteorological Administration. It is a fully compressible non-hydrostatical global/regional unified model that uses a traditional semi-Lagrangian advection scheme with cubic Lagrangian interpola tion （referred to as the SL_CL scheme）. The SL_CL scheme has been used in many operational NWP models, but there are still some deficiencies, such as the damping effects due to the interpolation and the relatively low accuracy. Based on Reich＇s semi-Lagrangian advection scheme （referred to as the R2007 scheme）, the Re_R2007 scheme that uses the low- and high-order B-spline function for interpolation at the departure point, is developed in this paper. One- and two-dimensional idealized tests in the rectangular coordinate system with uniform grid cells were conducted to compare the Re..R2007 scheme and the SL_CL scheme. The numerical results showed that： （1） the damping effects were remarkably reduced with the Re_R2007 scheme; and （2） the normalized errors of the Re_R2007 scheme were about 7.5 and 3 times smaller than those of the SL_CL scheme in one- and two-dimensional tests, respectively, indicating the higher accuracy of the Re..R2007 scheme. Furthermore, two solid-body rotation tests were conducted in the latitude-longitude spherical coordinate system with non uniform grid cells, which also verified the Re_R2007 scheme＇s advantages. Finally, in comparison with other global advection schemes, the Re_R2007 scheme was competitive in terms of accuracy and flow independence. An encouraging possibility for the application of the Re_R2007 scheme to the GRAPES model is provided.     

伊春东风经营所新元古代花岗质片麻岩U-Pb年代学和地球化学特征

张广才岭中段东风经营所一带发现新元古代花岗质片麻岩,岩石具有高硅、富碱和低钙、镁及偏铝质-过铝质特点,稀土元素配分模式中轻稀土元素富集且缓向右倾斜,重稀土元素曲线较为平坦,为具有铕亏损的海鸥型,富集高场强元素Th、Zr、Hf,亏损Ba、Sr、P、Ti、Nb、Ta等大离子亲石元素,微量元素特征指示其形成于大陆地壳的部分熔融。锆石LA--ICP MS U--Pb定年结果表明,岩石加权平均年龄为(850.2±2.0)Ma,形成于新元古代。构造环境显示研究区花岗质片麻岩形成于挤压造山环境,为造山期的深熔产物。新元古代花岗质片麻岩的发现,表明研究区之前存在一古老的微陆块。     

全球过去千年典型暖期温度空间格局重建

利用过去两千年全球变化研究网络(PAGES 2k network)最新公布的501条代用记录,重建了全球过去千年全年平均温度空间格局的演化特征,对比分析了中世纪暖期及其最暖100年与20世纪现代暖期、中世纪暖期和小冰期最暖30年与20世纪最近30年的年平均温度空间模态异同.结果显示,在世纪尺度上,现代暖期与历史上中世纪暖期的温度异常空间格局大致相同,变化幅度也在大部分区域相当,但从年代际尺度上,最近30年的升温比过去千年中世纪暖期和小冰期两个典型时期都明显.值得一提的是北大西洋中高纬度海温变化与上述特征并不相同,在年代际和世纪尺度上小冰期和中世纪暖期海温均高于20世纪.可能原因是大西洋经圈翻转环流在中世纪暖期、小冰期和20世纪现代暖期等3个特征时段对太阳辐射、火山活动和温室气体等外强迫的响应不同.     

过去2000年全球典型暖期特征与机制的模拟研究

本文利用美国国家大气研究中心(NCAR)的通用地球系统模式(Community Earth System Model,简称CESM)的低分辨率版本(CESM1.0.3,T31_g37)在国际国内率先进行了多组过去2000年瞬变积分模拟试验,在与历史重建资料和观测资料进行对比验证的基础上,对过去2000年中的典型暖期(中世纪暖期与现代暖期)的特征和成因机制进行了初步探讨,结果表明:中世纪暖期太阳辐射加强是导致其“暖化”的主要原因之一,而温室气体浓度的激增是现代全球变暖的最主要原因;在中世纪暖期,自然因子(包括太阳辐射和火山活动)对降水量的影响之和比温室气体的影响高一个数量级;而在现代暖期,温室气体对降水量的影响比自然因子(包括太阳辐射和火山活动)对降水量的影响之和高一个数量级;在不同外强迫条件下的海表温度变化在热带太平洋区域截然不同,即自然因子影响下为类-拉尼娜态,而温室气体影响下为类-厄尔尼诺态;无论在中世纪暖期还是现代暖期,相对于1000～1850年的平均情况,沃克(Walker)环流均处于增强状态.     

中国过去1500年典型暖期气候的模拟研究

利用地球系统模式CESM的过去1500年气候模拟试验结果,分析了中世纪暖期和现代暖期中国区域温度和降水变化特征的异同,并对形成原因进行了初步探讨.研究表明:中国的温度变化在中世纪暖期和现代暖期有着显著的区域差异,且年代际变化特征亦不尽相同.现代暖期的温度存在一个明显的年代际突变,这一突变是由温室气体含量的变化引起的,且现代暖期温度变化的空间格局受人为因子影响较大.中世纪暖期温度变化的空间格局主要受太阳辐射变化的影响,其次是土地利用/覆盖和火山活动.中国的降水变化在两个增暖期其时空格局较类似,其主要模态均体现为西部与东部反相,华南与华北反相.影响降水变化空间格局的因子较复杂,各外强迫因子的作用互补.     

千百年尺度祁连山地区干湿变化对暖期的响应

全球升温导致区域干湿格局转变,千年尺度中全新世暖期和百年尺度中世纪暖期可以为探究现代的气候趋势提供历史相似型。通过湖相沉积、冰芯、孢粉、树轮等古气候记录和PMIP3/CMIP5计划的古气候模型模拟数据对比分析,结果表明,祁连山地区中全新世暖期（7.2—6.0 ka BP）东亚夏季风强盛,降水较多,气候温暖湿润;中世纪暖期（950—1250 AD）与小冰期表现为暖干—冷湿气候机制。现代观测数据显示,祁连山地区呈现暖湿化,但现代的气候机制与自然因子主导下暖期的响应机制差异较大,表明了人类活动对自然发展下气候环境的影响。因此,自然因素与人类活动共同作用是准确预测研究区未来干湿格局的基础。