线性准地转模型中副热带环流对潜热加热的定常响应I.基本性质及特征分析

利用线性理论模型进行解析和模拟是大气科学的重要基础研究方法之一, 其简单明了, 解释了如Rossby波形成等重要的环流现象。近年, 有研究 (Chen et al., 2001) 运用定常线性准地转模型研究副热带高压的形成, 在相似加热强迫下, 其结果与理论研究和GCM的研究不同。本文运用该模型系统研究了由季风降水产生的潜热加热所激发的副热带定常波的结构特征, 以理解其结果与GCM不一致的原因。研究表明基本流对热强迫的定常波的结构有重要的影响: (1) 当基本流为东风或为零时, 定常波在垂直方向上表现为第一斜压结构, 波动振幅随东风的增大而减小; (2) 当基本流为西风时, 呈现向上的传播特征, 振幅随高度的升高而增大。而且存在一个临界风速Uc(约3 m/s), 此时, 波动振幅最强; 基本流的平流作用具有非对称性, 西风时平流作用远远强于东风。由此揭示了该线性模型解的本质: 加热在热源区所激发的经向地转涡度输送必须能够平衡加热的位涡制造和纬向位涡平流; 基本流的经向和垂直方向的变化使得气旋和反气旋中心偏向热源中心北侧, 并进一步发现当基本流为夏季亚洲季风区纬向平均的纬向风场时, 线性模型的解中位于中低层的反气旋中心显著抬升, 而不出现在地面上, 与完整的大气环流模式的结果接近。说明即使在线性模式中, 洋面副高的形成也不能完全用季风潜热加热来解释; 另外, 静力稳定度对热强迫的副热带环流的影响也很重要, 使热源的强迫作用放大。     

结合“海棠”台风（2005）定量分析非绝热加热对湿 Q 矢量诊断能力的影响

湿Q矢量最大特点就是考虑了非绝热加热作用,各种湿Q矢量差异也主要表现在对非绝热加热计算处理方案的不同.因此,通过比较分析非绝热加热作用,可揭示出不同湿Q矢量之间诊断能力的差异.2005年第5号登陆台风"海棠"在7月19日08时20 H 08时,给福建省东北部及浙江省造成大范围暴雨.WRF模式成功模拟出此次台风暴雨过程.文章将结合"海棠"台风(2005)登陆台风暴雨过程,利用 WRF模式模拟输出的气象要素,通过计算降水场,定量分析了非绝热加热作用及其对湿Q矢量诊断能力的影响.结果表明:(1)对于公包括大尺度凝结加热的非绝热加热作用H1及包括了潜热加热(大尺度凝结加热和对流凝结加热)、感热加热和辐射加热的非绝热加热作用H2来讲,局地变化项的强迫作用较垂直平流项、水平平流项的强迫作用约小1-2个量级,可以忽略不计,垂直平流项的强迫作用是主要成分,对于水平平流项来讲,尽管其强迫作用明显小于垂直平流项的强迫作用,但也明显大于局地变化项的强迫作用,考虑其将更有利于充分反映H1、H2的强迫作用.对于包括非均匀饱和大气中潜热加热的H3来讲,水平平流项与垂直平流项的强迫作用相当,均为主要成分,而局地变化项的强迫作用为次要成分且不容忽视,对其考虑将有助于全面描述H2的强迫作用.(2)非绝热加热作用H1、H2以及H3强迫产生的24 h累积降水场具有相似的水平分佰特征,三者强迫产生的逐时雨量随时间演变特征也非常相似,这表明水汽凝结潜热是非绝热加热作用的主要成分.(3)进一步结合模拟降水场分析表明,相对于H1强迫产生的降水场来讲,H2与H3强迫产生的降水场更接近模拟结果,这揭示出包含H2的湿Q矢量与包含H2的湿Q矢量诊断能力相近,且对降水反映能力较包含H1的湿Q矢量诊断能力强.(4)不同湿Q矢量各自有其自身诊断特点,根据不同研究目的的需要,可有针对性的选取相应的湿Q矢量来作为研究工具.如需要具体、细敛分析水汽潜热的强迫作用,可以选朋包含H1、H3的湿Q矢量,如仅需考虑总的湿Q矢量强迫作用,则可以直接选用包含H2的湿矢量.     

乌鲁木齐及周边城市空气质量变化特征及影响因素分析

利用美英等国5个海气耦合气候模式对黑龙江省(主要包括哈尔滨、齐齐哈尔、牡丹江和佳木斯4个地区)年、季平均气温前后近100 a进行模拟和预测结果,预估黑龙江省哈尔滨、齐齐哈尔、牡丹江和佳木斯4个城市气候变暖情景下未来100 a的采暖降温气候条件.可以为黑龙江省适应未来气候变化提供依据,为政府决策和能源公司做长远规划提供参考.     

华东登陆台风的对流非对称结构分析

利用FY-2气象卫星的TBB资料对登陆华东地区的台风进行了对流非对称结构的分析。不同象限的对流分析显示,在台风登陆的-24—6 h过程中,其南侧的对流始终强于北侧,西侧的对流在登陆至8 h之前强于东侧,之后两者的对流相对强弱发生变化。台风对流的非对称分布,一部分是由于环境垂直风切变和台风移动造成的,还有一部分是由于台风登陆过程相关象限对流受限引起的。此外,华东沿海的地形抬升作用也有利于台风东侧对流的产生和加强。对比华南登陆台风的非对称对流分布特点,发现导致两者明显不同的原因主要在于台风登陆过程的路径与海岸线的相对夹角,以及台风东侧的不同地形。     

A Case Study on a Quasi-Stationary Meiyu Front Bringing About Continuous Rainstorms with Piecewise Potential Vorticity Inversion

A 4-day persistent rainstorm resulting in serious flooding disasters occurred in the north of Fujian Province under the influences of a quasi-stationary Meiyu front during 5-8 June 2006. With 1°× 1° latitude and longitude NCEP reanalysis data and the ground surface rainfall, using the potential vorticity （PV） analysis and PV inversion method, the evolution of main synoptic systems, and the corresponding PV and PV perturbation （or PV anomalies） and their relationship with heavy rainfall along the Meiyu front are analyzed in order to investigate the physical mechanism of the formation, development, and maintenance of the Meiyu front. Furthermore, the PV perturbations related to different physics are separated to investigate their different roles in the formation and development of the Meiyu front. The results show： the formation and persistence of the Meiyu front in a quasi-WE orientation are mainly due to the maintenance of the high-pressure systems in its south/north sides （the West Pacific subtropical high/ the high pressure band extending from the Korean Peninsula to east of North China）. The Meiyu front is closely associated with the PV in the lower troposphere. The location of the positive PV perturbation on the Meiyu front matches well with the main heavy rainfall area along the Meiyu front. The PV inversion reveals that the balanced winds satisfying the nonlinear balanced assumption represent to a large extent the real atmospheric flow and its evolution basically reflects the variation of stream flow associated with the Meiyu front. The unbalanced flow forms the convergence band of the Meiyu front and it mainly comes from the high-pressure system in the north side of the Meiyu front. The positive PV perturbation related to latent heat release in the middle-lower troposphere is one of the main factors influencing the formation and development of the Meiyu front. The positive vorticity band from the total balanced winds is in accordance with the Meiyu front band and the magnitude of the posit     

Sensitivity of the Simulated Tropical Intraseasonal Oscillation to Cumulus Parameterizations

The sensitivity of the simulated tropical intraseasonal oscillation or MJO (Madden and Julian oscilla tion)to different cumulus parameterizations is studied by using an atmospheric general circulation model (GCM)-SAMIL(Spectral Atmospheric Model of IAP LASG).Results show that performance of the model in simulating the MJO alters widely when using two different cumulus parameterization schemes-the moist convective adjustment scheme(MCA)and the Zhang-McFarlane(ZM)scheme.MJO simulated by the MCA scheme was found to be more realistic than that simulated by the ZM scheme.MJO produced by the ZM scheme is too weak and shows little propagation characteristics.Weak moisture convergence at low levels simulated by the ZM scheme is not enough to maintain the structure and the eastward propagation of the oscillation.These two cumulus schemes produced different vertical structures of the heating profile.The heating profile produced by the ZM scheme is nearly uniform with height and the heating is too weak compared to that produced by the MCA,which maybe contributes greatly to the failure of simulating a reasonable MJO.Comparing the simulated MJO by these two schemes indicate that the MJO simulated by the GCM is highly sensitive to cumulus parameterizations implanted in.The diabatic heating profile plays an important role in the performance of the GCM.Three sensitivity experiments with different heating profiles are designed in which modified heating profiles peak respectively in the upper troposphere(UH), middle troposphere(MH),and lower troposphere(LH).Both the LH run and the MH run produce eastward propagating signals on the intraseasonal timescale,while it is interesting that the intraseasonal timescale signals produced by the UH run propagate westward.It indicates that a realistic intraseasonal oscillation is more prone to be excited when the maximum heating concentrates in the middle-low levels,especially in the middle levels,while westward propagating disturbances axe more prone to be produced when the maximum heating appears very high.     

台风模拟中QuikSCAT风场的非对称加强订正及同化应用

针对QuikSCAT 散射计风场资料对台风级别的强风速区还无法准确刻画这个技术问题,引入台风移速、移向、摩擦等客观因素对该风场产品资料进行非对称加强订正;然后利用四维同化技术,并设计了先同化后预报两个阶段的试验方案,对“云娜”台风进行了数值模拟试验。试验结果表明：通过模式约束调整,四维同化技术可以把QuikSCAT 海面风场资料引入到整层模式大气中,并对整层风场和气压场的强度及路径模拟都有很大的改进,而且该资料还提高了预报阶段台风强度的模拟效果,并对登陆点的预报起到了积极作用。     

新疆富蕴可可托海—二台断裂带中假玄武玻璃及其围岩的年代学研究

发育在新疆富蕴可可托海—二台断裂带中的假玄武玻璃是古地震断裂快速滑移形成的构造岩。地质产状、显微构造研究表明,这些假玄武玻璃主要由发生重结晶的玻璃质熔融体形成。假玄武玻璃基质的全岩40Ar/39Ar阶段升温方法主阶段和KAr年龄分别为282.8±3.8 Ma和276.4±7.4 Ma。假玄武玻璃所在母岩（黑云母花岗岩和钾长花岗岩）的锆石U-Pb年龄分别为390.4±1.0 Ma和396.3±0.1 Ma,表明二台断裂带中的假玄武玻璃是在二叠世早期形成的,也说明二台断裂带古地震活动至少可以追溯到晚古生代（早二叠世早期）。尽管二台断裂带是现今仍然活动的地震构造带,但目前所见到的假玄武玻璃是早二叠世时期古地震活动的产物。1931年的富蕴80级地震仅仅是沿着二台断裂带发生的多次构造活动的一次活动,与假玄武玻璃之间没有成因上的联系。     

混合热源与热泵联动空调技术及其在天津"975"工程中的应用

混合热源与热泵联动空调技术以天然、廉价和低品位的资源为主,以高品位资源为尖峰负荷的系统能源配置设计新方法,实现以单投入多功能的新型能源利用方式替代多投入单功能传统的能源利用方式,使建筑物的空调系统具有经济、节能与环保等特点.该项技术能较好地应用于能源获取难度大、单一冷热源不能满足要求的工程.在天津"975"工程供暖及制冷系统中的应用结果表明:混合热源与热泵联动空调技术成功地解决了系统的冷热源、热(冷)负荷需求大等难题,具有明显的环境与经济效益.     

蒙古国植被物候特征及其对地理要素的响应

蒙古高原是中国重要的北方生态屏障。在全球气候变化的背景下,研究蒙古国植被物候变化特征对于认识蒙古国草地生态系统对气候变化的响应和促进区域畜牧业可持续发展具有重要意义。本研究利用非对称高斯拟合法对蒙古国2001—2019年MOD13Q1产品中的归一化植被指数（Normalized Differential Vegetation Index,NDVI）数据拟合,得到较为平滑的NDVI时间序列数据;基于TIMESAT平台,采用动态阈值法分析获得蒙古国连续19a植被物候数据。研究分析了蒙古国植被物候的空间分布及年际变化趋势,发现蒙古国植被返青期（Start of growing season,SOS）主要集中在110~150d,总体呈微弱推迟趋势,植被枯黄期（End of growing season,EOS）主要集中在270~310d,总体呈提前趋势,从而导致蒙古国生长季长度（Length of growing season,LOS）呈缩短趋势,且缩短时间最长可达2d以上。采用偏相关分析方法分析了植被物候对地形、降水、地表温度等地理要素的响应,表明蒙古国植被物候具有明显的空间异质性和海拔依赖性,不同植被物候对降水、地表温度（Land Surface Temperature,LST）的响应不同,SOS与日间LST呈显著正相关,EOS与夜间LST呈显著正相关,而LOS与年均降水呈显著负相关关系。