紫外线试验数据采集与控制系统研究

采用８０３１、８２７９、８２５５、ＡＤＣ０８０９、２７６４、６２６４等芯片及温敏电阻、紫外辐射和总辐射探头等传感器组成一实用的紫外线试验计算机数据采集与控制。系统可定时采集温度等气象要素,定时打开与关闭辅助紫外灯,并可通过打印机输出观测结果。     

环杭州湾地区自然植被净初级生产力的变化特征及其成因

利用1971—2006年环杭州湾地区25个气象站的降水、温度和云量资料及全球CO2年平均体积分数资料,采用LPJ全球动态植被模式（Lund-Potsdam-Jena Dynamic Global Vegetation Model）,通过模拟环杭州湾地区的植被年净初级生产力（Annual Net Primary Productivity,ANPP）,分析了该地区ANPP的变化特征,并探讨了植被ANPP变化的可能原因。结果表明：1）就环杭州湾地区,36a间植被ANPP均表现出不同程度的增加,尤其以嘉兴市北部、绍兴市东部较明显;全区平均增加速率为1.5243g·m-2·a-2;2）通过多元线性回归分析发现,环杭州湾地区平均云量与植被ANPP的关系最为密切,偏相关系数为-0.5175,而温度、降水与植被ANPP的关系不明显;同时,植被ANPP对气候变化的响应存在一定的地域性差异;3）在全区平均情况下,36a间由温度下降、降水增加、云量减小、CO2体积分数升高引起的植被ANPP变化趋势分别为-0.0813、-0.0171、0.7601、0.8673g·m-2·a-2,其对应的贡献率分别为-5.18%、-1.09%、48.38%、55.21%。由此可见,该地区植被ANPP变化的主要强迫因子是CO2体积分数和云量,而降水变化对植被ANNP的变化作用不大。     

用卫星资料探讨有云情况下的地面辐射收支

对晴空和有云情况进行了研究，用辐射理论导出了这两种情况下卫星测值和地表太阳总辐射、净辐射的关系，将卫星测值与地面辐射观测站的实测值进行拟合，建立了几种利用卫星测值估算地面太阳总辐射和净辐射的模式，经研究比较选出几种最佳模式。据此利用卫星资料估算晴空和有云情况下的太阳总辐射和净辐射，以弥补我国辐射测站稀少，资料短缺的不足。     

新疆213数值预报降水评价

利用2006年新疆107个测站的实况降水资料和T213模式的降水预报值,根据中短期天气预报质量检验办法中客观降水检验方法,对T213数值降水预报产品的24 h预报能力进行了分析检验,结果表明：（1）T213对新疆地区暴雨和大暴雨基本无预报能力。（2）T213在新疆区域对于小量和中量降水的整体预报能力北疆要明显好于南疆。（3）T213的预报能力存在一定的季节性,对弱降水过程预报能力较差。（4）从小量到大量降水,T213的空报率和漏报率都很高,整体预报效果不好。     

地表温度对太阳常数变化响应的数值试验研究

通过改变太阳常数，利用NCAR气候系统模式CSM1．4就地表温度对强外辐射强迫变化的响应及性质进行了研究。结果表明：虽然局地的增温幅度变化很大，但各试验的全球增温分布特征非常相似，并从一定程度上反映了全球增暖典型试验中的增温分布特点，即陆地比海洋增暖幅度更强，高纬度地区比低纬度地区增暖幅度更强，这一特点在太阳常数增加较大的试验中表现尤为明显。气候系统响应的性质在太阳常数分别增加2，5％、10％和15％与增加25％之间其响应方式有所改变，即气候系统对较小太阳常数变化的响应是线性的，而对较大太阳常数变化的响应则很可能是非线性的。     

GRAPES全球集合预报初始条件及模式物理过程不确定性方法研究

为描述GRAPES全球模式初始条件的不确定性,基于适合集合预报应用的GRAPES全球奇异向量技术,依据大气初始误差符合正态分布的特征,采用高斯取样奇异向量来构造全球集合预报初始扰动,在此基础上建立了GRAPES全球集合预报系统(GRAPES-GEPS)。利用GRAPES全球同化分析场,对采用初始扰动的GRAPES-GEPS连续试验预报结果进行检验和分析。结果表明:GRAPES-GEPS中高度场、风场及温度场预报的集合离散度能有效快速增加,集合平均均方根误差与集合离散度的关系合理;相对控制预报的均方根误差,集合平均的预报优势在预报中期非常显著。为进一步体现GRAPES-GEPS中模式物理过程的不确定性,发展了模式物理过程倾向随机扰动技术(SPPT)。试验结果表明:SPPT方案的应用有效提高了GRAPES-GEPS在南、北半球和热带地区等压面要素预报的集合离散度,同时一定程度减小了集合平均误差,进而改进了集合平均误差与集合离散度的关系,其中SPPT方案在热带地区的改进最为显著。本文发展的基于奇异向量的初始扰动方法和模式扰动SPPT方案在中国气象局2018年12月业务化运行的GRAPES-GEPS中得到了应用。     

全球升温1.5℃时北半球多年冻土及雪水当量的响应及其变化

本文基于耦合模式比较计划第5阶段（CMIP5）的17个全球气候模式,确定了1.5℃温升（相对于1861-1880年）的发生时间,预估了全球升温1.5℃时,北半球冻土和积雪的变化,并对预估结果的不确定性进行了讨论。结果表明,全球平均地表温度在3种排放情景下（RCP2.6,RCP4.5,RCP8.5）分别于2027、2026、2023年达到1.5℃阈值。当全球升温1.5℃,北半球多年冻土南界北移1°～3.5°,冻土退化主要发生在中西伯利亚南部。多年冻土面积在全球升温1.5℃时,在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5排放情景下较1986-2005年分别减少约3.43×10⁶ km²（21.12%)、3.91×10⁶ km²（24.10%）和4.15×10⁶ km²（25.55%);北半球超过一半以上的区域雪水当量减少,只在中西伯利亚地区略微增加;北美洲中部、欧洲西部以及俄罗斯西北部减少较显著,减少约40%以上。青藏高原多年冻土面积在RCP2.6、RCP4.5以及RCP8.5排放情景下分别减少0.15×10⁶ km²（7.28%)、0.18×10⁶ km²（8.74%）和0.17×10⁶ km²（8.25%)。青藏高原冬、春季雪水当量分别减少约14.9%和13.8%。     

乌鲁木齐市近30a太阳辐射变化及其成因初探

利用乌鲁木齐市气象站1976—2005年太阳辐射和气象观测资料,分析乌鲁木齐市太阳辐射的变化及其成因。结果是:1990年以前总辐射、直接辐射是减少的,以后是增加的;而散射辐射在1986年之前递增、之后递减。初步认定总云量的减少、低云量的增加以及相对湿度的缓慢下降对太阳辐射变化有重要影响;从太阳辐射变化间接得出:近30a乌鲁木齐市空气污染总体有所减轻。     

近百余年北京气候变化的小波特征

文中对1870～1994年北京年、季平均气温,以及1841～1994年北京年、季降水序列进行了分析和小波变换计算,对所得结果进行了宏观分析。结果表明,温度增暖期和低温期与小波波幅中心间的周期增长、波幅加强相关联。降水距平绝对值越大,相应的小波周期越长和波幅越强。即小波分析在气候变化研究中显现了年与年之间、波长与波长之间的波幅变化形态与特征,从而为了解气温和降水随着年代的变化展示了一个视窗。     

极地气象与全球变化

目前，全球变化加快，极地地区变化尤为突出，这对区域或全球的社会、经济和生态系统都将产生显著的影响。最明显的证据是极区的冰川和冰雪范围持续减少，永久冻土在消融和消失，北冰洋海冰范围和厚度减小。极地环境的变化跟地球其它区域的变化息息相关，如臭氧洞的形成与来自低纬度的污染物积聚有关。极地地区的科学研究非常重要，不断地给我们提出新的科学挑战。极地冰盖下和大面积海冰下存在着大量的未知领域，许多极地研究的前沿问题实际上存在于传统学科的交叉领域。因此，世界气象组织（WMO）和国际科联（ICSU）共同发起并于2007年3月1日启动实施2007-2008年国际极地年（IPY），旨在为极地气象学、海洋学、冰川和水文学等领域的科学研究和观测做出贡献，有助于发展更精确的海一冰一大气环流模式，进一步提高对天气预报和气候变化的预测和预估水平。