FGOALS_gg1.1极地气候模拟

对中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室发展的气候系统模式FGOALS_g1.1的极地气候模拟现状进行了较为全面的评估.结果表明,FGOALS_g1.1对南北极海冰的主要分布特征、季节变化和年代际变化趋势具有一定的模拟能力.但也注意到,与观测相比,模式存在以下几方面的问题:(1)模拟的海冰总面积北极偏多,而南极偏少.北极,北大西洋海冰全年明显偏多;夏季,西伯利亚沿海海冰偏多,而波弗特海海冰偏少.南极,威德尔海和罗斯海冬季海冰偏少.南北极海冰边缘都存在异常的较大范围密集度很小的碎冰区,夏季尤为显著.(2)海冰流速在南北极海冰边缘和南极大陆沿岸附近较大.北极,模式没能模拟出波弗特涡流,并且由于模式网格中北极点的处理问题,造成其附近错误的海冰流场及厚度分布.这些海冰偏差与模式模拟的大气和海洋状况有着密切的联系.进一步分析表明,FGOALS_g1.1模拟的冰岛低压和南极绕极西风带明显偏弱,其通过大气环流和海表面风应力影响向极地的热量输送,在很大程度上导致上述的海冰偏差.此外,耦合模式中大气-海冰-海洋的相互作用可以放大子模式中的偏差.     

用混合和扩散云室对大气冰核浓度的观测分析

继1963年用混合云室对春季冰核浓度观测之后，1994～1996年，在同季节、同地点用混合和静力扩散云室又做了同步观测。对取得的资料进行整理分析，得出了凝华核浓度在不同天气背景下占总冰核浓度的百分比，两种云室测值的对应关系；分析了扩散云室的容积效应及冰核浓度随气压、能见度等气象因子的变化。     

我国极地航运能力建设和高冰级船队发展对策分析

我国在南极和北极的活动日益增多,参与南北极事务和争取极地资源的利用已经成为国家未来向外扩展的重要举措之一。随着气候变暖,极地冰融速度加快,尤其是北极航运窗口期越来越长,两极资源利用和科考活动的需求量越来越大。而目前我国用于航行两极,尤其是北极的高冰级商业化船队十分缺乏,航运的陆基支持保障能力缺少,这将严重影响我国极地事业和商业航运运营的发展。本文通过对不同冰级船舶的保有量、建造技术能力、船舶运营和极地港口设施等各环节的分析,得出我国缺乏带较高等级冰级符号且可抗浮冰厚度1m及以上的极地航行船舶、相应极地航运能力不足的结论,并提出了我国建设极地航运能力的对策建议,为我国建设一支能在极地航行且带较高等级冰级符号船舶的船队、破冰船队以及建设极地陆基航运支持保障能力等提供决策参考。     

2015年夏季南疆地区高温冰雪洪水特征

2015年7月中旬开始至8月初,新疆地区受东移的伊朗高压控制,新疆南疆塔里木河流域及其周边区域遭遇历史同期罕见高温天气.南疆地区和天山山区7月平均气温分别为27.9℃、17.8℃,较常年分别偏高2.3℃、2.6℃,偏高幅度均居历史同期第一位;南疆及天山山区共计42站7月平均气温突破同期历史极值,使该地区从高空到地面不同高度气温都同时升高.0℃层高度都高于雪线高度,导致南疆多条河流发生冰雪消融性洪水,造成不同程度的洪水灾害.此次由高温天气产生的多条河流冰雪消融性洪水,由于具有充足的水热因子,致使南疆多条河流超过警戒流量和保证流量.尼雅河出现有实测资料以来第2位的洪水,阿克苏库玛拉克河发生有实测资料以来第3位的洪水;发生洪水的河流范围之广、持续时间之长历史罕见,叶尔羌河、玉龙喀什河、喀拉喀什河超警戒流量持续时间在半个月以上,叶尔羌河达到25 d.通过对历年冰雪消融性洪水资料分析,洪峰流量和日流量（洪量）与高空温度有较好的相关性,由此建立冰雪消融性洪水预报模型,应用在2015年夏季洪水预报中取得明显的效果,对于今后预报此类洪水提供了有益的借鉴.     

Evidence from Ar/Ar Ages of Individual Hornblende Grains for Varying Laurentide Sources of Iceberg Discharges 22,000 to 10,500 yr B.P.

The abundance and lithic content of ice rafted detritus in glacial North Atlantic sediment cores vary abruptly on millennial time scales that have been correlated to Dansgaard-Oeschger cycles in the Greenland ice cores. There is growing evidence that various ice sheet outlets contributed increased iceberg fluxes at multiple discrete intervals, and the relative timing of iceberg discharges from different sources is important for understanding interactions between oceans and ice sheets. We present a provenance study based on ⁴⁰Ar/³⁹Ar dates of individual hornblende grains from 20 samples taken at 600 to 700 yr spacing between 10,500 and 22,000 yr B.P., from Orphan Knoll core EW9303-GGC31. Heinrich layers are characterized by a dominant Paleoproterozoic hornblende provenance consistent with published studies. A change in provenance between Heinrich events H2 and H1 indicates contributions of iceberg calving from the Newfoundland and southern Labrador margins. Between H1 and the Younger Dryas interval, Paleoproterozoic ice rafted grains remained dominant. The dominance of Baffin Island (or Greenland?) sources to the ice rafted detritus is ascribed to the retreat of the southern Laurentide ice sheet at about the time of H1—a retreat that isolated Newfoundland and southern Labrador ice from the shelf-slope boundary.     

马兰冰芯记录的青藏高原中部现代升温变化特征

根据从可可西里地区马兰冰帽钻取的深102.07m冰芯记录中δ¹⁸O的年变化,恢复了青藏高原中部20世纪20年代以来的气候变化.研究表明,青藏高原中部的升温变化与北半球20世纪的升温变化的总体趋势一致,最暖阶段出现在50—80年代早期.期间也出现了几次明显的冷的波动,尤其80年代后期至90年代持续低温,可能与这一时段强盛的夏季风有关.这也表明20世纪末全球急剧升温变化的过程中,某些地区存在气候变冷的波动事件.     

南极纳尔逊冰帽的雪层及其成冰作用研究

纳尔逊冰帽雪—粒雪的演化依赖于融水渗浸冻结作用下的暖变质过程。积雪的密实化过程的快慢,取决于温度条件和融水的参与程度,以及自身的物理状况。粒雪的密实化过程表现为均匀且变幅小。纳尔逊冰帽成冰深度在23～25m,成冰历时17～19年。成冰带分为暖渗浸—重结晶带,渗浸—冻结带,消融带。     

中国物理海洋学研究70年:发展历程、学术成就概览

本文概略评述新中国成立70年来物理海洋学各分支研究领域的发展历程和若干学术成就。中国物理海洋学研究起步于海浪、潮汐、近海环流与水团,以及以风暴潮为主的海洋气象灾害的研究。随着国力的增强,研究领域不断拓展,涌现了大量具有广泛影响力的研究成果,其中包括:提出了被国际广泛采用的“普遍风浪谱”和“涌浪谱”,发展了第三代海浪数值模式;提出了“准调和分析方法”和“潮汐潮流永久预报”等潮汐潮流的分析和预报方法;发现并命名了“棉兰老潜流”,揭示了东海黑潮的多核结构及其多尺度变异机理等,系统描述了太平洋西边界流系;提出了印度尼西亚贯穿流的南海分支(或称南海贯穿流);不断完善了中国近海陆架环流系统,在南海环流、黑潮及其分支、台湾暖流、闽浙沿岸流、黄海冷水团环流、黄海暖流、渤海环流,以及陆架波方面均取得了深刻的认识;从大气桥和海洋桥两个方面对太平洋–印度洋–大西洋洋际相互作用进行了系统的总结;发展了浅海水团的研究方法,基本摸清了中国近海水团的分布和消长特征与机制,在大洋和极地水团分布及运动研究方面也做出了重要贡献;阐明了南海中尺度涡的宏观特征和生成机制,揭示了中尺度涡的三维结构,定量评估了其全球物质与能量输运能力;基本摸清了中国近海海洋锋的空间分布和季节变化特征,提出了地形、正压不稳定和斜压不稳定等锋面动力学机制;构建了“南海内波潜标观测网”,实现了对内波生成–演变–消亡全过程机理的系统认识;发展了湍流的剪切不稳定理论,提出了海流“边缘不稳定”的概念,开发了海洋湍流模式,提出了湍流混合参数化的新方法等;在海洋内部混合机制和能量来源方面取得了新的认识,并阐述了混合对海洋深层环流、营养物质输运等过程的影响;研发了全球浪–潮–流耦合模式,推出一系列海洋与气候模式;发展了可同化主要海洋观测数据的海洋数据同化系统和用于ENSO预报的耦合同化系统;建立了达到国际水准的非地转(水槽/水池)和地转(旋转平台)物理模 型实验平台;发展了ENSO预报的误差分析方法,建立了海洋和气候系统年代际变化的理论体系,揭示了中深层海洋对全球气候变化的响应;初步建成了中国近海海洋观测网;持续开展南北极调查研究;建立了台风、风暴潮、巨浪和海啸的业务化预报系统,为中国气象减灾提供保障;突破了国外的海洋技术封锁,研发了万米水深的深水水听器和海洋光学特性系列测量仪器;建立了溢油、危险化学品漂移扩散等预测模型,为伴随海洋资源开发所带来的风险事故的应急处理和预警预报提供科学支撑。文中引用的大量学术成果文献(每位第一作者优选不超过3篇)显示,经过70年的发展,中国物理海洋学研究培养了一支实力雄厚的科研队伍,这是最宝贵的成果。这支队伍必将成为中国物理海洋学研究攀登新高峰的主力军。     

An Overview of BCC Climate System Model Development and Application for Climate Change Studies

This paper reviews recent progress in the development of the Beijing Climate Center Climate System Model(BCC-CSM) and its four component models(atmosphere,land surface,ocean,and sea ice).Two recent versions are described:BCC-CSM1.1 with coarse resolution(approximately 2.8125°×2.8125°) and BCC-CSM1.1(m) with moderate resolution(approximately 1.125°×1.125°).Both versions are fully coupled climate-carbon cycle models that simulate the global terrestrial and oceanic carbon cycles and include dynamic vegetation.Both models well simulate the concentration and temporal evolution of atmospheric CO_2 during the 20th century with anthropogenic CO2 emissions prescribed.Simulations using these two versions of the BCC-CSM model have been contributed to the Coupled Model Intercomparison Project phase five(CMIP5) in support of the Intergovernmental Panel on Climate Change(IPCC) Fifth Assessment Report(AR5).These simulations are available for use by both national and international communities for investigating global climate change and for future climate projections.Simulations of the 20th century climate using BCC-CSMl.l and BCC-CSMl.l(m) are presented and validated,with particular focus on the spatial pattern and seasonal evolution of precipitation and surface air temperature on global and continental scales.Simulations of climate during the last millennium and projections of climate change during the next century are also presented and discussed.Both BCC-CSMl.l and BCC-CSMl.l(m) perform well when compared with other CMIP5 models.Preliminary analyses indicate that the higher resolution in BCC-CSM1.1(m) improves the simulation of mean climate relative to BCC-CSMl.l,particularly on regional scales.