层状云的雨滴谱分档数值模拟研究

通过建立雨滴分档模式,结合部分观测资料,对中国北方常见的三类典型层状云系:强锋面抬升层状云系、气旋尺度辐合层状云系及弱锋面抬升层状云系的云中水成物总比含水量、降水强度及地面雨滴谱进行了数值模拟,并与观测值进行了比较分析。结果表明,雨滴分档模式较一般使用的单参数Marshall-Palmer（M-P）分布的参数化模式更能反映雨滴的自然演变特征。     

一次夏季东北冷涡中积云发展过程的数值模拟

运用中国科学院大气物理所设计开发的三维冰雹云模式,对2002年7月11日至15日期间,发生在中国东北地区的一次由冷涡天气诱发的积云对流变化过程进行三维数值模拟。模拟结果表明:(1)冷涡诱发的积云自然降水呈中小尺度复合体的特征;(2)积云起源于低层暖湿区域里,并由强上升气流抬升到高层,得到充分发展;(3)冷涡中积云同样存在液态水累积区,一般出现在最大上升气流上,其中液态水含量随着积云的发展而变化,冰雹即在此液态水累积区0℃以下的区域内生长;(4)在模拟区域内,模拟出了多个积云单体的并合现象,而后发展为积云团;(5)模拟出的积云形态与雷达回波基本吻合。     

Uncertainty in projections of the South Asian summer monsoon under global warming by CMIP6 models: Role of tropospheric meridional thermal contrast

本文基于第六次国际耦合模式比较计划共18个模式的工业革命前实验和CO₂浓度突然四倍实验,发现在CO₂四倍强迫下,南亚夏季风环流呈显著减弱趋势,但减弱强度存在较大模式间差异.利用Webster-Yang指数和经向哈得莱环流指数的下降趋势表征SASM减弱强度,发现该下降趋势与欧亚大陆-印度洋之间对流层上层经向温度梯度的变化值(EUTT-IUTT)高度相关.进一步利用气候反馈-响应分析方法进行分析,发现EUTT-IUTT变化的模式间差异主要来自于大气动力过程,其次是云的短波辐射效应的贡献.地表潜热通量和云的长波辐射效应缩小了EUTT-IUTT变化的模式间差异.     

河西走廊下垫面粗糙度实测值与模拟值的差异性分析

利用甘肃省河西地区17个风塔观测资料和风向风速标准差法,计算了风塔处的下垫面粗糙度,并与中尺度数值模式ARPS中使用的粗糙度参数进行了比较分析。结果表明,数值模式中使用的粗糙度值和实况具有一定差异,其使用的粗糙度定义方案并不能准确地反映出下垫面粗糙度和非均一性特征。差异最大出现在草原下垫面上,可达375%,且差异程度随下垫面植被复杂程度增加。     

气候变化影响评估与适应研究

由于全球气候变化,气温升高导致的极端天气气候事件发生的频率和强度也随之加大。针对这一有关全球的发展问题,文章参考“气候变化对增长和发展的影响”（斯特思报告第2部分）、“应对气候变化的政策响应”（斯特恩报告第5部分）以及日本东京大学工程研究生院Yuzuru Matsuoka等人的“气候变化综合评估模式：亚太综合模式（AIM）”,提出了气候变化对人类基本生活要素的影响,预估了温室气体“常规商务”（BAU）排放情况下气候变化可能对全球社会经济产生的潜在影响,讨论了适当气候变化产生的成本与效益,简介了斯特恩报告中采用的基本评估模式和亚太综合评估模式。     

登陆北上台风暴雨突发性增强的一种机制研究

采用一个三维混合模式对1992年8月30日至9月2日一次登陆北上台风暴雨过程进行了模拟。模式可以较准确地预报出与地面倒槽相一致的地面降水位置及降水量值。模拟的台风云系结构与卫星云图比较表明,外围云场与实例云况吻合很好,验证了本模式模拟卫星云图的能力,对卫星云图预报有实际意义;暴雨突然增幅的直接原因是高层冰云与低层供水云的突然北移重叠造成的。受地面倒槽附近强烈辐合抬升的动力作用,各相态云系的分布与垂直运动紧密相关;辐合线右侧的东南低空急流为降水的增幅及维持提供水汽来源;云的相变潜热非绝热加热作用对暴雨的增幅及维持具有正反馈作用,它对暴雨维持具有积极贡献。     

Regional-scale surface air temperature and East Asian summer monsoon changes during the last millennium simulated by the FGOALS-gl climate system model

The spatial patterns and regional-scale surface air temperature （SAT） changes during the last millennium,as well as the variability of the East Asian summer monsoon （EASM） were simulated with a low-resolution version of Flexible Global Ocean-Atmosphere-Land-Sea-ice （FGOALS-gl） model.The model was driven by both natural and anthropogenic forcing agents.Major features of the simulated past millennial Northern Hemisphere （NH） mean SAT variations,including the Medieval Climate Anomaly （MCA）,the Little Ice Age （LIA） and the 20th Century Warming （20CW）,were generally consistent with the reconstructions.The simulated MCA showed a global cooling pattern with reference to the 1961-90 mean conditions,indicating the 20CW to be unprecedented over the last millennium in the simulation.The LIA was characterized by pronounced coldness over the continental extratropical NH in both the reconstruction and the simulation.The simulated global mean SAT difference between the MCA and LIA was 0.14°C,with enhanced warming over high-latitude NH continental regions.Consistencies between the simulation and the reconstruction on regional scales were lower than those on hemispheric scales.The major features agreed well between the simulated and reconstructed SAT variations over the Chinese domain,despite some inconsistency in details among different reconstructions.The EASM circulation during the MCA was stronger than that during the LIA The corresponding rainfall anomalies exhibited excessive rainfall in the north but deficient rainfall in the south.Both the zonal and meridional thermal contrast were enhanced during the MCA.This temperature anomaly pattern favored a stronger monsoon circulation.     

城市中水体布局对大气环境的影响

城市下垫面状况在很大程度上决定城市大气物理环境的特征。在城市区域增加湿地等自然地表有利于城市的减温增湿,促使局地流场发生变化,改善局地微气象条件以及大气物理环境。城市规划大气物理环境多尺度数值模拟系统为城市规划大气物理环境定量评估提供了有效的模拟工具。利用该系统中的城市尺度模式模拟了水体布局为集中型和分散型,水体面积占有率分别为4%、8%、12%和16%条件下,城市大气温度、湿度、风速、城市大气扩散条件的变化及其对城市大气环境的影响,利用北京市城市水体气象观测数据,分析了水体周边和商业区、交通区温、湿度的差异,并对模式模拟结果进行了验证,揭示了城市水体布局对城市大气物理环境影响的可能机制。模拟和观测结果显示,城市水体布局会对城市微气象环境产生一定影响。无论分散型或集中型布局,城市水体面积的增加,都在一定程度上使城市气温降低、湿度增加、平均风速增大。比较而言,分散型水体布局对城市区域微气象环境的影响更为显著。     

北京奥运会期间NO2浓度降低原因分析

2002～2008年,北京市城区和近郊8月的NO2月均浓度大体呈现逐年下降趋势,其中前5年二者均以每年约10%的降幅下降,2008年发生显著下降,降幅达40%左右。利用嵌套网格空气质量模式系统(NAQPM/IAP),采用敏感性试验方法,评估了气象条件与污染控制措施对北京奥运会期间大气NO2浓度降低的影响,评估不同污染控制措施对NO2浓度降低的作用。研究结果表明,污染控制措施是NO2浓度降低的主要影响因素,其中面源的污染控制措施对于NO2浓度降低的作用最明显。