冬奥赛场卫星和地基微波辐射计气温廓线观测对比和验证

利用探空站数据对北京和张家口冬奥赛场周边地区的地基微波辐射计和FY 4A大气垂直探测仪资料进行验证分析。选取2020年全年FY 4A大气垂直探测仪资料以及2020年12月至2021年3月期间对冬奥赛事有重要影响的寒潮前后、雾霾和沙尘暴这3种不同天气现象下探测得到的气温廓线数据进行个例分析。结果表明：在晴空条件下,地基微波辐射计和FY 4A大气垂直探测仪探测大气垂直气温的精度较高,平均相关系数达到0.97,低层大气（500 hPa以下）较高层大气探测结果的一致性较好;大气污染对探测精度产生一定影响,其中PM2.5产生的影响较小,PM10的提高对FY 4A大气垂直探测仪的探测产生较大影响,尤其是发生沙尘暴时,星载探测仪无法对低层大气进行探测。经过对比和验证,卫星探测作为补充探测手段,可以与地基微波辐射计互相补充,尤其是在空间覆盖和时间分辨率上具备一定优势,但在有云和沙尘暴的天气条件下无法对低层大气开展探测;地基微波辐射计可以对一个地点的大气垂直参数开展不间断的探测,与探空站数据的一致性较高。卫星探测和地基微波辐射计均可以为冬奥赛事提供高时间分辨率的探测数据,为数值天气预报提供有力的数据支撑。     

冬季中国近海海表温度的长期升高及其对中国降水的影响

利用1962—2011年HadISST海表温度资料和中国160站逐月降水等资料通过回归和相关分析等方法,分析了中国近海冬季海表温度(SST)的长期升高及其与中国冬季降水的关系。研究表明,近50年来中国近海冬季海表温度呈现明显的长期升高趋势。进一步分析发现,中国近海冬季海表温度的升高与长江中下游及以南地区冬季降水的增加存在显著的相关。最后,利用全球大气环流模式(CAM5.1)模拟研究了近海海温长期升高对中国降水的影响,模式模拟结果很好地验证了观测结果,表明中国近海冬季海表温度的长期升高确实对中国冬季降水存在影响。     

不同气候背景下新疆冬季极端冷(暖)事件的变化特征

利用1961—2013年新疆89站逐日气温和NCEP再分析高度场资料,分析了不同气候背景下新疆1961年以来冬季(12月—翌年2月)出现的极端冷(暖)事件年代际变化及与其相联系的环流特征。根据对新疆冬季极端冷(暖)事件的气候背景划分,认为新疆冬季极端冷(暖)事件在不同气候背景中都有明显的不同,全疆冬季极端冷事件存在随气候背景转变而发生区域一致变化的特征,但冬季极端暖事件的变化则有南北反相的区域差异。总体而言,新疆极端冷暖事件发生的日数趋于减少,极端冷暖事件强度也具有显著减小的趋势;北疆西部和天山两侧是气候极端性变化最显著的区域。从冷暖期环流特征的差异来看,北疆型极端冷事件减少的主要原因来自于突变后极涡减弱,而南疆型极端冷(暖)事件减少(增加)则主要受欧亚范围内大片正变高区的影响。     

Reversal of monthly East Asian winter air temperature in 2020/21 and its predictability

在全球变暖的背景下,近年来东亚冬季气温存在复杂的季节内变化.本文研究了2020/21年东亚冬季气温的月际转折及可预测性.结果 表明,2020/21年东亚冬季气温前冬(2020年12月-2021年1月中旬)偏冷,后冬(2021年1月中旬-2月)偏暖.西伯利亚高压强度在前冬和后冬也出现转折变化.在前冬,由于2020年9月巴...     

亚洲-太平洋涛动与中国南方地区1月降水异常的关系

利用NCEP、ERA-40再分析资料和中国160个观测站逐月降水资料,分析了同期和前期亚洲-太平洋涛动(APO)与中国南方地区冬季1月降水异常的关系,并讨论了相应的联系机制.研究发现,1月亚洲-太平洋涛动指数能够很好地反映同期中国南方地区降水异常.亚洲-太平洋涛动的异常变化可能影响对流层低层位势高度场,进而通过影响亚洲中、低纬度地区的对流层低层风场与中国南方地区降水紧密联系.当亚洲-太平洋涛动指数偏低(高)时,对应在东亚南部及其邻近海域对流层低层位势高度偏高(低),东太平洋位势高度偏低(高).相应地,南海以及华南沿海地区为异常西南(东北)风控制,且该异常风向北逐渐减弱,进而在中国南方地区辐合(辐散),这既有(不)利于暖湿气流向中国南方地区输送,同时也造成了该地区的水汽辐合(辐散),从而导致降水偏多(少).亚洲-太平洋涛动具有很好的持续性,上一年10月亚洲-太平洋涛动异常可一直持续至当年1月,表现出连续的显着相关特征.因此,其与中国南方地区1月降水异常也具有显着联系,可以作为指示1月中国南方地区降水多寡的一个前兆因子.     

近地层O3和CO2浓度变化对冬小麦影响的数值模拟：Ⅱ模拟结果和分析

针对CO2和O3浓度变化对冬小麦影响,改进了农田生态系统碳氮生物化学模型(DNDC),并利用模型模拟了O3和CO2浓度变化对冬小麦生长发育和产量的影响,检验了模型的模拟效果.通过对原DNDC模型适用性的调整,使之适用于固城站,为进一步改进作物模型打下了可靠的基础.通过试验资料验证表明,模型较好地反映了O3和CO2浓度变化对冬小麦生长发育和产量形成的影响.通过敏感性分析得出,模型对温度变化反映灵敏;在CO2浓度倍增情况下,O3浓度变化对冬小麦的复合影响分析看出,一定浓度范围内,CO2可缓解O3对作物影响的负效应,O3对CO2带来的正效应有削弱作用.     

巴楚县冬小麦生育期气温变化及其对小麦产量的影响

利用新疆巴楚气象站1984—2013年逐日气象资料,运用线性回归、趋势系数、异常度、Mann-Kendall突变检验等方法,分析了巴楚县多时间尺度气温的变化特征对冬小麦生长发育和产量的影响。结果表明:近30 a巴楚县冬季、春季平均气温均呈上升趋势,其中春季平均气温上升趋势显著,并于1998年发生了增暖性突变;寒冷日和酷冷日数均呈减少趋势,其中寒冷日数在1996年发生了减少性突变;稳定通过0℃界限温度的初日表现为提前、终日表现为推迟,持续日数则相应表现为增加趋势;日最高气温≥30℃日数呈增加趋势;冬小麦生长季内前期气温偏低,后期气温偏高是影响小麦产量的主要气候因子,其中抽穗、开花期的平均气温与小麦产量显著相关。     

Energy Balance Of A Sparse Coniferous High-Latitude Forest Under Winter Conditions

Measurements carried out in Northern Finland on radiation and turbulent fluxes over a sparse, sub-arctic boreal forest with snow covered ground were analysed. The measurements represent late winter conditions characterised by low solar elevation angles. During the experiment (12–24 March 1997) day and night were about equally long. At low solar elevation angles the forest shades most of the snow surface. Therefore an important part of the radiation never reaches the snow surface but is absorbed by the forest. The sensible heat flux above the forest was fairly large, reaching more than 100 W m^-2. The measurements of sensible heat flux within and above the forest revealed that the sensible heat flux from the snow surface is negligible and the sensible heat flux above the forest stems from warming of the trees. A simple model for the surface energy balance of a sparse forest is presented. The model treats the diffuse and direct shortwave (solar) radiation separately. It introduces a factor that accounts for the shading of the ground at low solar elevation angles, and a parameter that deals with the partial transparency of the forest.Input to the model are the direct and diffuse incoming shortwave radiation.Measurements of the global radiation (direct plus diffuse incoming shortwaveradiation) above the forest revealed a considerable attenuation of the globalradiation at low solar elevation. A relation for the atmospheric turbidity asfunction of the solar elevation angle is suggested. The global radiation wassimulated for a three month period. For conditions with a cloud cover of lessthan 7 oktas good agreement between model predictions and measurementswere found. For cloud cover 7 and 8 oktas a considerable spread can beobserved. To apply the proposed energy balance model, the global radiationmust be separated into its diffuse and direct components. We propose a simpleempirical relationship between diffuse shortwave and global radiation asfunction of cloud cover.     

Influence of leaf water potential on diurnal changes in CO2 and water vapour fluxes

Mass and energy fluxes between the atmosphere and vegetation are driven by meteorological variables, and controlled by plant water status, which may change more markedly diurnally than soil water. We tested the hypothesis that integration of dynamic changes in leaf water potential may improve the simulation of CO₂ and water fluxes over a wheat canopy. Simulation of leaf water potential was integrated into a comprehensive model (the ChinaAgrosys) of heat, water and CO₂ fluxes and crop growth. Photosynthesis from individual leaves was integrated to the canopy by taking into consideration the attenuation of radiation when penetrating the canopy. Transpiration was calculated with the Shuttleworth-Wallace model in which canopy resistance was taken as a link between energy balance and physiological regulation. A revised version of the Ball-Woodrow-Berry stomatal model was applied to produce a new canopy resistance model, which was validated against measured CO₂ and water vapour fluxes over winter wheat fields in Yucheng (36°57′ N, 116°36′ E, 28 m above sea level) in the North China Plain during 1997, 2001 and 2004. Leaf water potential played an important role in causing stomatal conductance to fall at midday, which caused diurnal changes in photosynthesis and transpiration. Changes in soil water potential were less important. Inclusion of the dynamics of leaf water potential can improve the precision of the simulation of CO₂ and water vapour fluxes, especially in the afternoon under water stress conditions.     

中国东北南部地区冬季气温异常的海气背景分析

利用1951—2005年中国沈阳、通化、营口、丹东气温和北半球500 hPa高度及北太平洋海温资料,分析了中国东北南部地区冬季气温的异常变化及其海气背景。结果表明:中国东北南部地区冬季气温具有明显的年代际变化特征;冬季异常冷暖年份,其同期与前期500 hPa高度和海温距平场分布具有明显不同;前期春季(3—5月)贝加尔湖高压和西太平洋副热带高压的强弱变化,西风漂流区海温、赤道东太平洋关键区海温及2个海区海温距平差,对中国东北南部地区冬季气温的异常变化均具有较好的预测指示意义。前期夏季(7—9月)赤道东太平洋关键区海温对中国东北南部地区冬季气温异常变化具有指示性。