期待着新的十年

期待着新的十年巢纪平（国家海洋环境预报研究中心北京１０００８１）在全球气候变化研究领域，大气科学、海洋科学与地球科学中其他分支学科正面临着重大的挑战，且不管全球增温现象有多少来自人类的生产活动，或仍然是属于气候的自然变率，但８０年代以来，很多迹象表明...     

二维能量平衡模式中大气温度对二氧化碳增温效应的响应

利用一个考虑了辐射能传输的二维能量平衡气候模式,解析地分析了二氧化碳浓度改变后冰界纬度的变化,得到了冰界纬度随CO2浓度变化的关系以及全球平均温度的变化曲线.结果表明,当CO2浓度由工业革命前的280×10-6增加到700×10-6时,冰界仅后退(北半球向北)几个纬度;当CO2的浓度继续增加时,冰界纬度会加速向极地退缩,直至出现全球无极冰覆盖的现象.同样地,当CO2浓度由280×10-6增加到700×10-6时,全球地表平均温度虽然在增加,但增加的速率很小,并且增加的速率在减小,而当大于700×10-6之后,温度增加的速率会快速增大,温度将加速上升.对不同反照率进行敏感性试验,发现当反照率从0.1到0.32时,结果并没有显著地改变,即结果对反照率的变化并不敏感.这一计算结果表明,在目前的状态下,由CO2引起的增温作用似乎处于变化很小的准饱和状态,即目前气候不会因为CO2浓度的增加而迅速变暖.较为实际的情形可能是大气温度在缓慢增加到一定程度后才会迅速升高.这并不意味着可以忽视CO2的增温效应,因为根据计算结果,这个临界值大概在700×10-6左右,当CO2浓度增加到超过临界值之后,气温会剧烈上升,气候将会处在一个非常温暖的阶段.     

PDO的三维空间结构和时间演变特征

利用再分析次表层海温资料和CCSM3模式的1870-1999年130 a模拟试验的结果,分析了北太平洋年代际变化(PDO)的三维空间结构和时间演变特征.结果表明,CCSM3模式较好的模拟了北太平洋年代际变化的主要特征,对再分析资料和模式结果的分析都表明从北太平洋表层至次表层的中层,年代际变化是非常显著的,PDO不仅仅局...     

中尺度地形扰动的非线性问题半解析解

将大气和海洋中f-平面上中尺度地形的扰动问题统一起来作为一个地球物理流体力学问题，应用涡度、能量和经圈动量守恒条件，将原来高度非线性方程变成一个二阶椭园型非线性方程，用数值模拟方法分析了大气中的过山运动和海洋中的沿岸上升流，给出了与观测接近的模拟结果以及运动过程对内部物理参数和外界条件的敏感性分析。所提方法可供进一步的动力学分析和数值研究参考。     

对ENSO循环机理的一些新认识

近几年国内学者通过资料诊断、理论分析和数值试验,对ENSO循环的机理提出了一些新的看法,其中包括El Nino和La Nina的起源,与ENSO循环相联系的暖、冷水的传播过程,热带西太平洋纬向风应力异常,以及热带东太平洋经向风应力异常在ENSO循环中的动力作用等.作者介绍了我国在这些方面的一些研究成果.     

赤道不同海域对信风张弛的响应特征——对El Ni?o研究的启示

当均匀的纬圈风应力作用于赤道海洋时,在东、西边界附近由于平衡的物理过程不同,其响应特征也不同。当盛吹一个方向的风时,例如东风,东边界的温跃层会变浅（冷水）,而西边界的温跃层变深。当东风吹了t0时间而改吹西风时,无论东边界的温跃层还是西边界的温跃层都要持续到2t0时间后,才改变其发展方向。这表明边界上的物理场带有长的“惯性”或长的“记忆”。但西边界信号向东传播的速度比东边界向西传播的速度要快,且振幅也大,从这个意义上讲,El Ni?o事件先兆从西边界附近出现后,能迅速影响到西、中太平洋,也即西边界附近更易成为 El Ni?o事件的源地,特别是强的El Ni?o事件。     

近代气候理论的发展和人类活动影响气候变化的展望

本文对近代物理—动力气候学的进展作了简要的报导,着重讨论了大气成份(H_2,CO_2,O_3等)和极冰对气候的影响。并对由于人类活动使大气中二氧化碳成份等增加后对未来气候可能产生的冲击也作了评述。     

热带海气相互作用波及其不稳定性

本文利用一个简单的海气耦合模式,讨论了热带海洋和大气中Rossby波的相互作用。结果指出,海洋和大气中向西传播的Rossby波耦合后,不仅存在着向西传播的波动,而且还可以产生一类向东传的新波。这种向东传播的波动出现在波长较长的波段范围内,这个范围的大小受海气相互作用强度的制约。另外,波动可以出现不稳定性,向西和向东传的波均有不稳定现象发生,不稳定增长率也受海气相互作用强度的制约。最后,根据所得到的海气相互作用波,对ENSO现象作了一个可能的解释。     

THE ROLES OF BOUNDARY-LAYER DYNAMICS ON THE DEVELOPMENT OF MADDEN-JULIAN OSCILLATION

In this paper,a tropical atmospheric model of relevance to shorts-term climate variations(Wang and Li 1993)is util-ized for study of the development of Madden-Julian oscillation.The model contains an interactive process ofboundary-layer Ekman convergence and precipitation heating.The model is solved by expanding dependent variables interms of parabolic cylindrical functions in the meridional direction and truncating three meridional modes n=0,2,4 forequatorial symmetric solutions.The free wave solutions obtained under long-wave approximation are induced as aKelvin wave and two Rossby waves.After considering the effect of boundary-layer dynamic process,the modifiedKelvin wave becomes unstable in long-wave bands with a typical growth rate on an order of 10~(-6) s~(-1)and an eastwardphase speed of 10 m s~(-1);the most unstable mode is wavenumber one.These theoretical results are consistent with the ob-served Madden-Julian oscillation in equatorial area.For the two modified Rossby waves,one with a smaller meridionalscale(n=4)decays except for extra long-waves;the other with a larger meridional scale(n=2)grows in short-wavebands.This may be relevant to explaining the westward propagation of super cloud clusters in the Madden-Julianoscillation.The theory suggests that the boundary-layer dynamic process is an important mechanism in the develop-ment of the Madden-Julian oscillation.     

简单的热带海气耦合波——Rossby和Kelvin波的相互作用

本文分析了当大气和海洋中未经耦合前的自由波分别为Kelvin波和Rossby波,经相互作用后所产生的耦合波的性质。结果表明,不管大气的自由波为Kelvin波或Rossby波,而海洋的自由波为Rossby波或Kelvin波,经相互作用后的耦合波可以分成两类。一类耦合波的色散关系接近自由的Kelvin波;另一类则由不同经圈模的Rossby波经相互作用后的耦合波。这两类波都具有不稳定性。文中讨论了耦合波的传播和不稳定的物理机制,并指出这类不稳定的热带耦合波,对研究ENSO事件中的某些现象有一定的参考意义。