冷暖事件对大气能量循环和纬向平均环流影响的模拟研究

利用中国科学院大气物理研究所大气科学与地球流体力学数值模拟国家重点实验室新发展的GOALS 5全球海 陆 气耦合模式研究了暖事件 (ElNi no)和冷事件 (LaNina)对大气能量循环和纬向平均环流的影响 ,并用观测资料进行了对比分析。结果表明 :对于纬向平均资料来说 ,冷、暖事件在热带和副热带地区的大气环流相关量的反相变化特征非常清晰 ,中高纬度地区并不明显。此外 ,还发现 ,暖事件时定常涡动的经向热通量的变化是北半球对流层热带外地区温度异常的主要原因 ,而瞬变波的影响则起抵消作用。冷事件时定常波和瞬变波相互抵消的局地特征也依然存在 ,但瞬变波的影响有所增强。     

土壤热异常对地表能量平衡影响初探

将来自土壤深部的热通量引入off line的陆面过程模式 (NCAR—LSM ) ,通过长达 2a的数值试验对比分析了它对各层次土壤温度和地表能量平衡的影响。　　在土壤底部引入 5W /m2 的热通量使底层土壤显著升温 ,但升温随着接近表层而迅速衰减。积分 3个月后 ,由地下进入地表的热流量增幅可达 1W/m2 以上 ,并持续增大到 5W /m2 ,地表最大升温约 0 .5K ,同时地表感热、蒸发潜热及长波辐射通量均有 1W /m2 左右的正异常 ;若将土壤热传导系数放大一个量级以加速热量交换 ,则地表升温提高到 1K以上 ,长波辐射增加 3W /m2 以上 ,超过了气溶胶全球平均的辐射效应。结果表明 :一定量值的土壤热异常对地表能量平衡和短期气候变化 (10 -1～ 10 1a)有着不可忽略的影响。同时 ,深入的资料分析、完善的陆面过程模式以及它与大气模式的耦合试验也是亟待进行的相关工作。     

用逐步回归预测棉铃虫发生期和发生量

收集了1973年至2000年的气象，农作物、棉铃虫虫害等196年因子，以运城、汾阳和临汾为山西省代表站，利用最优二分割法把发生量分为10级，5级和不分级3种情况；使用逐步回归计算了219个模型，从中选出27个棉铃虫二、三代发生期，发生量最优模型，在农气服务中应用，预报准确率为95％，效果良好。     

用一个耦合的全球格点大气环流模式-植被模式模拟中全新世气候变化

用一个耦合的全球格点大气环流模式－植被模式模拟中全新世的气候变化，模拟试验中考虑了地球轨道参数的变化，而其他强迫条件均取成现今值。结果表明，耦合的模式能够模拟出较今强的大尺度夏季风，特别是亚洲－非洲季风，而其他季节和区域的变化值一般都比较小。季风环流和季风降水都大幅度地增大了。结果还显示，耦合模式模拟的大尺度季风系统的变化同单纯大气环流模式模拟的结果非常相似，但是，在非洲北部季风区耦合模式模拟的降水和温度变化较单纯大气模式模拟的值要大，而且，耦合模式模拟的冬季降温值要比单纯大气模式模拟的结果小。     

显式自由表面模型时间分裂格式的一个积分方案

讨论了有关显式自由表面模型的时间分裂格式中的分裂误差。在传统的积分方案中，由于采用蛙跳格式，斜压动量方程具有三层的时间离散结构，但是，正压动量方程在相应的时间层上只有二层的离散结构。因此，正压方程与斜压方程的时间离散结构是不相容的。分析结果表明，这是导致分裂误差的原因。本提出一种能保持时间离散结构相容的正压和斜压方程的时间积分方案。该积分方案的分裂误差很小因此特别适合于需要长期积分的气候研究。该方案在北太平洋的一个自由表面模型中得到了应用。     

土壤热异常影响地表能量平衡的个例分析和数值模拟

The statistical relationship between soil thermal anomaly and short-term climate change is presented based on a typical case study. Furthermore, possible physical mechanisms behind the relationship are revealed through using an off-line land surface model with a reasonable soil thermal forcing at the bottom of the soil layer.In the first experiment, the given heat flux is 5 W m-2 at the bottom of the soil layer (in depth of 6.3 m)for 3 months, while only a positive ground temperature anomaly of 0.06℃ can be found compared to the control run. The anomaly, however, could reach 0.65℃ if the soil thermal conductivity was one order of magnitude larger. It could be even as large as 0.81℃ assuming the heat flux at bottom is 10 W m-2. Meanwhile, an increase of about 10 W m-2 was detected both for heat flux in soil and sensible heat on land surface, which is not neglectable to the short-term climate change. The results show that considerable response in land surface energy budget could be expected when the soil thermal forcing reaches a certain spatial-tem poral scale. Therefore, land surface models should not ignore the upward heat flux from the bottom of the soil layer. Moreover, integration for a longer period of time and coupled land-atmosphere model are also necessary for the better understanding of this issue.     

一类广义Hamilton系统的辛格式

通过引人泊松括号，分析了无限维Hamilton的性质，并将其推广到广义Hamilton系统，且从理论和实用角度讨论了这类广义Hamilton系统的辛格式构造问题，从而为辛几何算法在一般的时间发展方程的数值求解提供新的具体途径。     

Phillips模式的斜压不稳定的非线性饱和问题:能量情形

A conservation law for the Phillips model is derived. Using this law, the nonlinear saturation of purely baroclinic instability caused by the vertical velocity shear of the basic flow in the Phillips model-the case of energy-is studied within the context of Arnold's second stability theorem. Analytic upper bounds on the energy of wavy disturbances are obtained. For one unstable region in the parameter plane, the result here is a second-order correction in ε to Shepherd's; For another unstable region, the analytic upper bound on the energy of wavy disturbances offers an effective constraint on wavy (nonzonal) disturbances φ'i at any time.     

紫外线模式预报方法的研究和试验

文章介绍了在T106全球谱模式中应用大气辐射传输模式预报紫外线辐射(UVR)的方法,给出了试验运行的结果.UVR强度的划分考虑了到达地表的UVR通量.参考国内、外紫外线(UV)预报服务的经验,制定了5个日光暴露的级别、相应的紫外线指数(UVI)及防护措施.1999年9月起,国家气象中心已在NOTES网上每月不定期地展示UVR预报的一些结果,2000年9月起,在Cray-C92业务操作系统上实施了连续的试验运行.     

鄂西火烧坪地区岩溶生态环境系统及生态农业模式初探

通过对鄂西火烧坪地区的自然地理、地质构造、水文地质、土壤、植被及社会经济等方面的初步研究表明，在岩溶化作用十分强烈的岩溶山区，当气候、地形地貌、地质构造等条件匹配较好时，同样存在着一些极其有利于农业、林业发展的特殊生态环境。在这些地区，结合当地植物资源特点和市场需求，通过农作物类型的调整，能够在短时间内使当地摆脱贫穷的面貌。但在发展经济的同时必须特别关注当地土地资源相对缺乏、水资源时空分布不均、生态环境脆弱等不利因素，做到适度开发，稳步发展，才能从根本上实现小康目标。