我国东南沿岸及复杂山地后汛期降水日变化的数值研究

利用2009~2017年7~9月福建省逐小时地面加密自动站资料和2015~2017年7~9月厦门站的探空资料,通过K均值聚类法和中尺度数值模式(WRF3.9.1.1版本)理想数值模拟,分析了我国东南沿岸及复杂山地(福建)后汛期降水日变化特征,揭示了地形热力环流以及海陆风环流在热对流降水日变化形成中的作用,探讨了环境温湿廓线及风垂直廓线对热对流降水日峰值强度和日峰值出现时间的影响。结果发现:我国东南沿岸复杂山地(福建)后汛期降水日变化受地形热力环流和海陆风环流的影响和调制,白天辐射加热在复杂山地形成的局地热力环流激发出对流降雨带,午后受海风环流的影响,对流降雨带组织发展达到峰值,之后随着地形热力环流和海风环流减弱雨带逐渐减弱。武夷山及周边复杂山地的降水日变化主要受地形热力环流的影响,在午后对流降水达到峰值,夜间减弱几近消失。理想数值试验进一步证实了我国东南沿岸复杂山地地形热力环流对对流降雨的触发以及海陆风环流在山地对流雨带组织发展中的作用,环境温湿廓线以及风垂直廓线对热对流降水日峰值强度以及日峰值出现的时间具有重要影响,其中环境温湿廓线的大气抬升凝结高度、大气可降水量、大气的对流不稳定度以及大气中低层湿度分布的不同,会影响热对流降水日峰值强度,并通过影响山地热力对流触发时间,改变热对流降水日峰值时间,而环境风垂直廓线的低层气流强度和方向、中低层垂直风切变的不同,会影响地形热力对流系统的启动、组织发展和移动等特征,进而影响热对流降水日峰值强度以及热对流降水日峰值时间。     

Remote effects of tropical cyclone wind forcing over the western Pacific on the eastern equatorial ocean

An ocean general circulation model （OGCM） is used to demonstrate remote effects of tropical cyclone wind （TCW） forcing in the tropical Pacific. The signature of TCW forcing is explicitly extracted using a locally weighted quadratic least=squares regression （called as LOESS） method from six-hour satellite surface wind data; the extracted TCW component can then be additionally taken into account or not in ocean modeling, allowing isolation of its effects on the ocean in a clean and clear way. In this paper, seasonally varying TCW fields in year 2008 are extracted from satellite data which are prescribed as a repeated annual cycle over the western Pacific regions off the equator （poleward of 10°N/S）; two long-term OGCM experiments are performed and compared, one with the TCW forcing part included additionally and the other not. Large, persistent thermal perturbations （cooling in the mixed layer （ML） and warming in the thermocline） are induced locally in the western tropical Pacific, which are seen to spread with the mean ocean circulation pathways around the tropical basin. In particular, a remote ocean response emerges in the eastern equatorial Pacific to the prescribed off-equatorial TCW forcing, characterized by a cooling in the mixed layer and a warming in the thermocline. Heat budget analyses indicate that the vertical mixing is a dominant process responsible for the SST cooling in the eastern equatorial Pacific. Further studies are clearly needed to demonstrate the significance of these results in a coupled ocean-atmosphere modeling context.     

亚非夏季风的年代际变化:大西洋多年代际振荡与太平洋年代际振荡的协同作用

亚非夏季风系统包括非洲夏季风、南亚夏季风和东亚夏季风。它是全球季风系统中具有高度整体一致性变化的系统,其主要原因是亚非夏季风系统具有相同的主要驱动力:AMO(Atlantic Multidecadal Oscillation,大西洋多年代际振荡)和PDO(Pacific Decadal Oscillation,太平洋年代际振荡)海洋年代际变化模态。在此前提下,本文首先阐述了AMO对亚非夏季风的强迫作用与遥相关作用,特别强调了它在亚非夏季风及其降水年代际转型中的作用;其次讨论了PDO与冬春积雪的年代际变化对东亚夏季风雨带的协同作用;最后综合分析了AMO、PDO与IOBM(Indian Ocean Basin Mode,印度洋海盆一致模态)的协同作用,指出印度洋海洋模态在年代尺度上独立于AMO与PDO的相关组合,主要起着加强东亚夏季风活动的作用。     

国内外气溶胶观测网络发展进展及相关科学计划

气溶胶是气候变化研究中的一个极大的不确定性因素,国内外在此方面开展了大量的观测和科学研究。本文首先对当前全球两大气溶胶观测网络,世界气象组织(WMO)的全球大气观测计划(GAW)和气溶胶自动观测网(AERONET)的组织、规模、设备、数据和气溶胶网络的规范作了介绍,并对近年来国际上的重大气溶胶科学计划的目标、实验方法、步骤作了介绍,说明观测网络的重要性。在此基础上对中国气溶胶观测网络的地位做了分析,并指出其在正在开展的中国气溶胶科学研究中的重要性。     

秦岭山区一次冷空气过程的数值模拟

利用较高分辨率的区域气候模式RegCM3,对1977年1月20-22日一次侵袭秦岭山区的冷空气活动过程进行数值模拟,分析秦岭山脉对冷空气的阻挡和屏障作用,并检验该模式在复杂地形条件下的模拟能力.结果表明:模式模拟的降温过程与实况比较一致,秦岭山脉对冷空气的阻挡和屏障作用可造成其南北两侧温差达4℃以上,并且滞留冷空气达12h以上.还分析了此次冷空气影响过程中的温度场和气压场的演变,结果发现:RegCM3区域气候模式能够比较真实地模拟复杂地形条件下温度场和气压场分布特征及其变化规律.     

雷暴闪电放电活动对电离层影响的研究进展

雷暴中的闪电放电能够产生强静电场以及电磁辐射场,从而对空间电离层产生重要影响,引起电离层电子密度分布的扰动。研究表明:闪电放电引起电离层扰动的方式有两种:直接耦合和间接耦合。其中,直接耦合主要来自于闪电产生的准静电场及电磁场的作用,在甚低频 (VLF) 反射信号上表现出快VLF事件, 而间接耦合主要是闪电低频电磁波在传播过程中与磁层相互作用,在辐射带产生闪电诱导电子沉降 (LEP) 现象。雷暴闪电活动能够改变电离层从D层到F层的电子密度分布,影响对流层大气和电离层之间的场,导致中高层瞬态放电淘气精灵 (elves) 及红闪 (sprite) 等现象的激发。闪电VLF传输反射信号可用于反演电离层密度的变化,目前已成为一种探测电离层扰动的常用方法,而引起电离层扰动的强度不但和闪电放电参量密切相关,也和闪电放电过程、类型有关。该文重点阐述了闪电放电与电离层直接耦合和间接耦合作用以及导致的相关现象。     

"2001.4.6"宁夏沙尘暴过程卫星图像分析

利用日本GMS-5地球同步气象卫星资料,结合常规气象资料,对2001年4月6日发生于宁夏的一次沙尘暴天气过程的影响系统、物理机制、运动学特征、发展演变过程和地形作用等进行了分析。结果表明：在GMS卫星图像上,这次过程有明显的特征,通过图像处理可以得到更多的细节信息。结合实测资料的分析表明：这次沙尘暴天气是高空强西北气流和地面急行冷锋共同影响的天气过程,在卫星云图上其热力与动力过程有明显的反映,而且随着时间的变化其作用不同。三种不同的地形在这次过程中具有不同的效应。这些结果对深入认识沙尘暴天气过程,提高监测预报能力有重要意义。     

地下水回灌补源生态修复技术研究

胶东半岛滨海区由于水资源的综合开发利用不合理,地下水位大幅度下降,形成区域性的下降漏斗,海水入侵严重,导致一系列生态环境问题产生.本文集成利用地下水回灌补源生态修复技术,通过自然或人工工程补源技术进行地下水储存,实现了区域地表水、地下水资源联合调度时空调配运用,取得了水资源利用经济、社会和环境等综合效益的高效统一.     

GPS多路径效应中的EEMD时空滤波器

根据结构动态监测中GPS多路径效应的日重复性和低频周期等特性,本文研究了一种基于集成经验模态分解(EEMD)技术的滤波方法,构造了EEMD时空滤波器。通过计算连续两天GPS动态监测数据EEMD的相关系数,提取GPS监测数据中的多路径效应。实验结果表明了该方法的有效性,为结构动态变形模态分析提供了有效数据。     

利用垂线偏差计算大地水准面中央区效应的改进方法

为提高利用Molodensky公式反演测高大地水准面中央区效应的精度,视中央区为矩形域,将垂线偏差分量表示成双二次多项式插值形式,引入非奇异变换,推导出了大地水准面的计算公式。垂线偏差理论模型下的分析表明本文导出公式误差为零,而传统公式的误差与纬度以及垂线偏差子午分量与卯酉分量之间的比值有关;以中纬度区域分辨率为2'*2'的垂线偏差数据为背景场进行了实际计算,结果表明在反演计算点本身所在的1个网格对大地水准面的贡献时,传统公式与本文导出公式计算结果差值的最大值达数厘米。本文导出公式可为测高大地水准面的高精度反演提供理论依据。