应用涡动相关法计算水热、CO2通量的国内外进展概况

目前涡动相关法被认为是国内外测定CO2、水热通量的最可靠方法。国外应用此方法解决了均匀下垫面假设下森林和农田等生态系统的CO2、水热通量的计算问题，目前致力于非理想下垫面（真实地形）的CO2、水热通量的计算。而国内应用涡动相关技术起步较晚，用此方法测定水热通量已有一定的知识积累，但测定CO2通量还处于资料收集阶段。我国自然生态系统、环境外交和社会经济可持续发展都要求精确查明我国CO2的时空变化特征和动力学机制，这应是今后研究的重点，并提出了应用该方法存在的主要问题及可能的解决方法，指出值得深入研究的领域。     

2009年7月广西一次暴雨过程的数值模拟和诊断分析

运用WRF模式对2009年7月发生在广西地区的一次暴雨过程进行了数值模拟,并利用模拟结果进行诊断分析。结果表明,模式能够合理地再现此次暴雨天气过程。在对流层中低层,水汽通量散度的负高值区、假相当位温广义波作用量密度和z-螺旋度的正高值区,与强降水落区都存在较好的对应关系;水汽通量散度负值中心大小及负值区向上伸展的高度、假相当位温广义波作用量密度的高值中心值,与降水强度之间存在一定的相关性;z-螺旋度的强度变化对降水强度的增大和减弱也具有较好的指示意义。     

用于非均匀地表通量估计的一种积分算子

在文献[1]的基础上,将Giorgi(1996)提出的通量计算方案进一步推广为非对称分布的简化形式,求得非均匀地表区域平均通量。以土壤水分饱和度为例,求解出土壤水分通量区域值的数学解析解形式,用随机仿真数据和实测资料对该方案进行数值模拟试验,验证其适用性。     

青藏高原北部的大气加热场特征

利用五道梁1994－1997年的实际观测资料，结合一些经验计算公式计算得到了1994－1997年青藏高原北部地区的大气加热场强度。结果表明，从4年平均情况来看，高原北部地区4－8月大气加热场为热源，10月－2月为冷源，3月和9月为转换时期；就年平均大气加热场强度年际变化来看，1994年和1995年为大气冷源，1996年和1997年则为大气热源；高原北部的大气加热场强度的年际变化主由地面感热输送的年际变化所决定。     

Field Measurements of Atmospheric Photolysis Frequencies for O3, NO2, HCHO, CH3CHO, H2O2, and HONO by UV Spectroradiometry

A calibrated spectroradiometer was used for the measurement of spectra of the absolute actinic flux F during the POPCORN field campaign in Pennewitt (53.8° N, 11.7° E, sea level) in August 1994. The obtained set of actinic flux spectra was used to determine the photolysis frequencies J(O1D), J(NO2), J(HCHO), J(H2O2), J(HONO), and J(CH3CHO), using molecular photodissociation data from literature. The accuracy of the actinic flux measurement was about ±5%. The accuracy of the photolysis frequency determination is limited by the uncertainties of the molecular absorption cross section and quantum yield data. A good agreement within the experimental uncertainties was found in comparison with measurements of J(O1D) and J(NO2) by filterradiometer which were calibrated absolutely against chemical actinometer. A comparison of this work's photolysis frequency measurements at 40° solar zenith angle with respective measured and modeled data from the literature also shows good agreement for most of the processes considered in this work. However, in the case of J(NO2) data reported in the literature as a function of solar zenith angle differences up to a factor of 1.6 with respect to this work's J(NO2) data are observed. Since this is far beyond the estimated experimental uncertainties, other atmospheric variables, such as aerosols, seem to affect J(NO2) to an extent that is underestimated by now and make indirect comparisons of J(NO2) measurements difficult.     

半干旱地区地气界面水汽和二氧化碳通量的日变化及季节变化

采用涡动相关方法连续观测2002年10月到2003年12月半干旱地区地气界面水汽和二氧化碳通量变化,分析水汽和二氧化碳通量的季节和日变化规律,同时比较农田和退化草地两种不同下垫面物质和能量通量交换过程的差异,得到如下一些主要结果:(1)半干旱地区湿季,相距5 km的两种不同下垫面,即使在同一天气过程控制下,不同植被下垫面的降雨分布仍不尽相同,甚至相差很大.这表明降雨空间的分布是很不均匀的,具有很强的局地特征.(2)在干季近地面层能量收支中,两种不同下垫面上的有效能量(净辐射与地表热流量之差)主要分配为感热通量,潜热通量在非生长季(干季)通常很小.在湿季(生长季),潜热通量与感热通量相当,但农田下垫面的潜热通量大于退化草原下垫面.(3)土壤的温度和湿度日变化主要集中在0～20 cm土壤层内,在湿季农田下垫面土壤的湿度有明显的跳跃,这与降雨过程有很好的相关.(4)在非生长季,两种不同下垫面地气间二氧化碳通量差别不大,都很小.白天由于光合作用,在生长季农田下垫面吸收CO2通量较退化草原大,但比湿润地区稻田下垫面小一个量级,远小于森林生态系统.     

移出与未移出青藏高原的高原低涡涡源区域的地面加热特征分析

利用1998—2016年NCEP/DOE逐日的日平均地面感热通量和地面潜热通量、MICAPS历史天气图资料、青藏高原低涡切变线年鉴,对高原低涡涡源区与高原地面加热特征进行统计分析,对比研究了移出青藏高原的高原涡(移出涡)、未移出青藏高原的高原涡(未移出涡)的涡源与高原地面加热的季节变化特征,及移出涡、未移出涡涡源区的地面加热特征及高原地面加热与低涡生成的相关性。结果表明,高原涡、未移出涡、移出涡的涡源分布季节变化特征相似,由冬到春到夏,初生区域逐渐扩大,由夏到秋到冬正好相反,不同的是移出涡涡源区明显比高原涡、未移出涡小,初生中心位置的季节变化也不同;高原地面感热、地面潜热、地面热源分布的季节变化特征相似,由冬到春到夏经历了明显增强的过程,由夏到秋到冬经历了减弱的过程,不同的是热源的快速增强、减弱程度及其发生季节差异大,地面潜热由春到夏增强特别明显,这与移出涡生成个数的明显增加相一致;未移出涡、移出涡春、夏、秋季主要涡源区所处的地面热源值域不同,移出涡夏季的值比未移出涡高,移出涡生成对高原区域地面热源依赖要比未移出涡强一些;夏季移出涡、未移出涡的涡源区都处在与高原地面热源正相关区内,它们与地面潜热的显著正相关区比高原地面感热的大,尤其是移出涡,高原地面潜热在高原涡生成中有重要作用,对移出涡生成影响更大。     

Rossby波和热带对流活动对2010年6月梅雨发生前后我国东部两次强降水过程的影响

基于574台站的逐日降水资料及NCEP/NCAR逐日再分析资料,在比较2010年梅雨期前后(6月7—11日和18—22日)我国东部两次强降水过程的大尺度环流型差异的基础上,从Rossby波活动通量及热带对流活动探讨了这两次强降水过程的异同。结果表明,相同之处在于:两次强降水过程期间中高纬度地区都存在Rossby波向下游传播,中纬度地区呈现双阻型式,低纬度地区西太平洋副热带高压(以下简称西太副高)强度偏强、西伸脊点位置偏西。不同之处在于:1)第一次降水过程中Rossby波的波源位于北欧地区附近,贝加尔湖地区为低槽,使得冷空气南下到36°N左右;同时孟加拉湾活跃的对流系统使西太副高加强西伸到95°E左右,冷暖空气交汇,导致强降水发生;2)第二次降水过程中Rossby波的波源位于北欧地区和中西伯利亚地区附近,东亚地区的低槽较第一次过程明显加深,有利于冷空气到达长江中下游地区(30°N左右),西太平洋暖池地区活跃的对流系统使得西太副高加强西伸到90°E左右,冷暖空气在长江中下游及其以南地区交汇,导致强降水发生。     

“5.10”岷县暴雨灾害天气过程的数值模拟和诊断分析

利用NCEP再分析资料和中尺度模式WRF,对2012年5月10日甘肃岷县出现的罕见雷电、短时强降水、冰雹和阵性大风等强对流天气过程进行了模拟,同时使用H YSPLIT后向轨迹模式对此次天气过程的水汽来源进行了模拟,并对模式输出的多种物理量进行了诊断分析.结果表明,WRF模式能较好地模拟此次天气过程;在此次降水发生过程中,暴雨区出现了很强的辐合上升运动,为降水的形成和发展提供了动力条件,中低层负螺旋度的短暂出现可作为降水即将发生的一个指标;来自西亚地区和孟加拉湾的水汽在甘南中层辐合,为此次暴雨提供了足够的水汽;不稳定能量的积累和释放,且能量的释放过程比积累过程快,导致暴雨的产生.     

TURBULENCE CHARACTERISTICS OF THE ATMOSPHERIC SURFACE LAYER OVER AN OPEN GRASSLAND*

Described in this paper is an experiment on atmosphere-surface turbulent exchange and boundary layer turbulence properties conducted in July 1994 over the Kerqin Grassland,Jilin,China.The characteristics of the turbulent spectrum,and the relationships of the standard deviation of the turbulent velocity components and sensible heat flux with the atmospheric stability are studied using data from a sonic anemometer and a fast-response platinum resistance thermometer mounted on a 100 m tower.The results show that in the surface layer over a flat,uniform and open grassland,for a broad stability range(-22.12≤Z_iL≤17.98),the velocity spectra obey the-2/3 power law in the inertial subrange,and 1 power law at low frequencies.Under near neutral stratification,σ_u/u_*=1.20,σ_v/u_*=1.23 and σ_w/u_*=1.02.For Z_i/L≤-0.2,the standard deviations of the turbulent velocity components follow a 1/3 power law.For Z_i/L≤-0.1,the standard deviation of the temperature fluctuations follows a-1/3 power law,and as Z_i/L≤-0.08,it exhibits nonlinear behavior.Sensible heat flux is well correlated to the stability parameter.