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中层大气模式的应用及发展前景 总被引：2，自引：0，他引：2
随着空间探测技术和计算机能力的不断提高,近年来中层大气模式得到了快速的发展。简要概述了中层大气模式的现状及其发展中存在的问题和挑战,同时也阐述了中层大气模式在近年来研究中的一些主要应用和未来的发展前景。目前,完备的基于大气环流模式的中层大气模式大多只包括了对流层和平流层大气,少量的模式可达到中间层和热层大气。这些现有的中层大气模式对平流层的化学过程和一些动力过程都具有了一定的模拟能力,如能较好地模拟出南极臭氧空洞及其时间演变以及热带平流层大气中的准两年和准半年振荡信号。但是不同模式模拟结果之间的差异仍然是显著的,现有的中层大气模式还需要进一步的发展和完善。改进模式的辐射传输方案和重力波参数化方案,实现大气化学过程、动力过程和微物理过程的充分耦合,改善平流层以上的大气化学过程和物理过程在模式中的描述是目前正在进行的工作。中层大气模式目前已开始被广泛应用于大气科学研究的各个方面,进一步发展和完善中层大气模式不仅对天气、气候预报具有重要的意义,对空间科学的研究来讲也是需要的。 相似文献
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2007/2008年冬季平流层环流异常及平流层—对流层耦合特征 总被引：1，自引：0，他引：1
利用NCEP/NCAR再分析资料,分析了2007/2008年冬季平流层环流振荡的过程和异常特征,以及平流层—对流层的环流耦合特征。结果发现：2007/2008年冬季平流层极涡持续偏强,且极涡从12月下旬开始向东亚—大西洋地区偏心发展,同时在欧洲—地中海地区减弱向极区收缩,从而在欧亚地区的平流层高层最早形成“一脊一槽”1波型的环流形势;该平流层的环流异常信号逐步向低层传播;从平流层10 hPa向下传播到对流层中、低层需要约15~20天的时间;此时对流层500 hPa上,与平流层向下传播的信号相对应,呈现为高纬度“西高东低”和副热带“东高西低”的环流异常型,即分别对应着乌拉尔山阻塞高压、鄂霍茨克海低槽以及副热带高压异常偏强和副热带欧亚大陆中西部低槽活动频繁。这种环流异常配置即形成了有利于我国南方降雪持续的大尺度背景条件。进一步研究还发现,平流层异常信号存在由热带向极传播的趋势。2008年1月的平流层极涡振荡正异常所对应的环流异常信号可以追溯到2007年秋季10月份最早出现在热带地区的环流异常信号,该异常信号在向极传播过程中同时向东移动,2008年1月传播到极区,对应极涡振荡的正异常。说明前期平流层的异常信号及其演变,对2008年1月的气候异常具有重要指示意义。 相似文献
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大气对流层平流层交换(STE)研究进展 总被引：2，自引：0，他引：2
大气平流层对流层交换(Stratosphere-Troposphere Exchange,STE)包括平流层向对流层的输送(Stratosphere-Troposphere Transport,STT)和对流层向平流层的输送(Troposphere-to-Stratosphere Transport,TST)2个过程,通常统称为STE交换过程.其对大气的辐射平衡、化学成分具有重要影响.研究STE对于大气化学、气候变化、平流层对流层耦合模式的发展等领域意义重大.对国内外不同尺度STE的观测、模拟与诊断做了评述,讨论了各种尺度STE的机制,比较了不同诊断方法和模式的性能和特点.着重指出目前天气尺度STE的研究虽然比较充分,但在STE过程中,中小尺度混合、湍流混合等物理过程的机制、诊断以及模拟方法的研究还有待提高.中小尺度强对流引起的TST对对流层污染物向平流层的输送作用和影响越来越受到关注.在全球快速城市化的背景下,研究城市群高污染区域强对流天气引起的TST过程及其影响具有重要的科学意义. 相似文献
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平流层爆发性增温中平流层环流及化学成分变化过程研究 总被引：3，自引：1，他引：2
利用欧洲中期天气预报中心（ECMWF）气象分析场、欧洲空间局ENVISAT/MIPAS卫星观测资料以及平/对流层大气化学输送模式MOZART 3综合分析了2003—2004年冬季北半球爆发性增温事件对于平流层大气环流、物质输送以及对流层顶附近臭氧通量等多方面的影响。结果表明：①本次增温过程持续时间长、强度大,平流层极涡从高层向下逐层分裂,增温效应作用到大气较低层,当纬向东风形成并维持后极涡又自上向下逐层恢复;②SSW过程前后行星波活动频繁,有长时间多次的上传,且以1波作用为主,2波对其进行补充;③在θ PVLAT坐标中分析发现SSW扰动过程中平流层中存在一对向极、向下的传播模态,相应的对流层中有一向赤道的传播模态,不同符号的纬向风、温度异常信号沿这两个模态传播,且上、下层传播模态在时间上存在着一定的联系;④增温过程中行星波活动引起的向极输送以及极区垂直运动的变化,共同影响了平流层的物质输送过程,从而导致北半球平流层N2O、O3、CH4、H2O等微量气体成分的垂直、水平分布发生显著变化;⑤增温过程中活跃的行星波可以造成平流层Brewer Dobson环流增强,同时导致高纬度地区（60~90°N）穿越对流层顶的臭氧通量（Cross Tropopause Ozone Flux, CTOF）显著增强,与行星波相联系的等熵物质运动引起“middleworld”区域内向赤道的臭氧通量也有所增强。 相似文献
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中纬度海气相互作用研究进展 总被引：9，自引：0，他引：9
回顾了中纬度海气相互作用的研究现状,分析了长期以来该项研究进展缓慢的原因和近十几年来的研究成果,结果指出:中纬度海洋在全球气候变化中有着重要的作用;冬季中纬度海气相互作用的强信号是冷空气强度;中纬度海洋强暖流区海气能量交换异常对同期和后期(半年至一年)北半球范围内的大气环流型有重要影响;当冬季黑潮和湾流海域海洋对大气同时异常多或异常少加热时,易形成夏季长江中下游偏旱或偏涝的环流形势。最后还提出,深入研究中纬度海气能量系统异常对大气环流影响及其物理机制,是今后海气相互作用研究的重要内容,其结果将为短期气候预测提供理论依据。 相似文献
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关于平流层异常影响对流层天气系统的研究进展 总被引：11，自引：0，他引：11
人们传统上认为大气平流层很少能对对流层产生重要影响，但是，最近几年的观测研究表明这种自上而下的影响是显著的和非常重要的,特别地，近几年关于北极涛动的研究极大推动了这一问题的研究进展。这方面的研究发现平流层异常可以对对流层天气系统产生重要影响，也就是冬季平流层北极涛动（AO）的负异常可以诱发中高纬度地区寒潮天气，而AO的正异常则导致中高纬度地区的温暖晴朗天气。由于观测分析表明平流层AO的异常信号总是领先对流层AO异常，一些学者甚至建议冬季北半球平流层的异常信号可以作为预报对流层天气变化的先行指标，并可以把对流层天气预报的时限提高到3个星期以上。综述这一领域在最近几年的研究进展、阐述平流层异常影响对流层天气系统的物理机制和总结各种不同的学术观点，并对将来研究中应注意的问题提出了建议。 相似文献
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平流层-对流层交换研究进展 总被引：19，自引：0，他引：19
平流层与对流层之间的物质输送和混合（STE）是控制自然和人为排放的化学痕量物质对大气成分影响的一个重要过程。STE可以影响温室气体在上对流层和下平流层中的垂直分布，进而影响气候。要预报全球气候变化就必须了解平流层与对流层之间动力、化学及辐射的耦合。从 STE研究的尺度问题，热带和中纬度地区STE研究以及我国STE研究现状进行了评述。STE具有多种尺度和形式，热带外平流层由波强迫驱动的全球尺度环流，可以诊断长时间尺度的STE，它不能充分描述短时间尺度过程。热带外低平流层环流不能简单地描述为纬向平均，要正确描述痕量气体的分布必须包含纬向非对称的天气尺度过程。热带地区的滴漏管理论提供了一个新的诊断 STE框架。目前对中纬度地区对流层顶折叠和切断低压的研究是比较充分的。 相似文献
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冰雪变化对大气环流和天气气候的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
就冰雪变化及其对大气环流和天气气候的影响进行了综述。主要讨论了以下几个问题:地球冰雪变化的事实,冰雪变化的特征及其在气候系统中的作用,冰雪变化,特别是青藏高原积雪变化对大气环流和天气气候影响研究的主要成果和最新进展。 相似文献
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大气准定常行星波异常传播及其在平流层影响东亚冬季气候中的作用 总被引：13，自引：1，他引：12
东亚季风区同时受世界上最广阔的大洋和陆地的影响,这种行星尺度的海陆热力对比以及青藏高原大地形的作用,从而产生很强的行星尺度扰动,并且这种扰动具有准定常的性质。利用再分析资料研究了准定常行星波活动的变化对东亚地区冬季气候异常的影响,主要侧重于年际和季节内时间尺度上的变化。在年际时间尺度上,冬季行星波两支波导的变化存在反相关的振荡关系,这种年际振荡一方面影响了北半球环状模的位相,另外一方面导致了东亚地区的气候异常。当有异常强的低纬波导时,一般对应有西伯利亚高压的减弱和我国东北、华北地区的增温;反之当有异常弱的低纬波导时,我国东北和华北温度则普遍偏低。研究还表明,行星波传播的年际振荡与东亚地区气候异常的关系显著地受到热带平流层准两年周期振荡（QBO）的调制,只是当QBO处于东风位相时,行星波传播的年际振荡才与东亚气候异常有显著的关系。在季节内时间尺度上,准定常行星波的变化与平流层极涡的低频变化密切相关,并且这种平流层极涡的异常通过和行星波的相互作用,可以自上而下影响到对流层的短期气候;平流层极涡异常下传对对流层大气环流有明显的影响,并且这种影响在东亚地区非常显著。由于平流层变化通常维持时间长,并且平流层极涡异常下传领先于对流层,因此这为东亚冬季短期气候异常的预报提供了一个新的预报依据。 相似文献
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晚新生代黄土高原风尘序列的粒度和沉积速率与中国北方大气环流演变 总被引：12，自引：21，他引：12
文章以风尘沉积的粗粒和细粒组分与季风和西风环流的联系为基础,利用黄土高原中部的洛川剖面、西峰剖面和灵台剖面的粒度和沉积速率记录,讨论了晚新生代中国北方季风环流和西风环流的演变历史,总结了这一时期大气环流演变的基本规律和大气环流演变的动力机制.研究表明,自8～7Ma风尘沉积发育至5Ma左右,西风环流和季风环流都有减弱的趋势;自5Ma以来,西风环流和季风环流的强度都在逐步加强;与此同步,季风环流对风尘沉积的贡献增加,而西风环流对风尘的贡献逐渐减小,这一逐渐发展的大气环流趋势与北半球高纬冰盖的逐步发展有关;大气环流的这种趋势变化在8～7Ma,3.4Ma和1.2～0.9Ma这几个时期存在着突变,可能反映了青藏高原的阶段性隆升对中国北方季风环流演化的决定性作用以及对西风环流结构和强度的重要影响.中国北方大气环流在轨道尺度变化的基本特征是,低空季风环流在冰期加强,在间冰期减弱.西风环流和季风环流在冰期和间冰期的强度和格局可能主要与全球冰量的基本状况和青藏高原原面的性质有关.黄土高原的风尘记录在万年尺度和千年尺度的气候事件上都表现出相当明显的区域差异,可能主要与局部地形的大气环流效应有关. 相似文献
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《地球科学进展》2017,(10)
海洋中尺度涡广泛分布于全球海洋且能对大气造成显著影响。在全面陈述大气边界层和局地环流对中尺度涡响应的基础上,论述了与其相应的物理机制,并系统介绍了有关中尺度涡对天气系统影响的最新研究进展。(1)中尺度涡引起的海表温度异常通过改变湍流热通量来引起洋面风速、散度以及云量和降水的异常,并在垂直方向上产生异常的次级环流。并且,大气对中尺度涡的响应有明显的区域和季节差异。(2)在南海、黑潮延伸区和南大洋,中尺度涡可分别通过改变海表面气压或大气边界层稳定度来影响其上的洋面风速。通过分析大气异常中心与中尺度涡的位相关系并配合动力诊断可区分这2种机制。(3)中尺度涡能改变大气中的能量转换从而影响风暴路径和急流位置,并能通过遥相关影响下游地区的天气型。此外,中尺度涡所造成的海洋上层温度变化还将对热带气旋的增强和维持起重要作用。 相似文献
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上对流层/下平流层大气垂直结构研究进展 总被引：7，自引：1，他引：6
大气上对流层与下平流层区域是对流层与平流层之间的过渡区域,热带对流层顸确定了全球整个平流层的化学边界条件,该区域大气的垂直结构及变化对于平流层一对流层交换和上对流层/下平流层大气成分收支有重要影响;该区域也是大气动力、热力和大气成分结构发生巨大转换的区域,辐射过程、多尺度动力学过程、化学过程和微物理学过程等都起着同样重要的作用,对流层顶变化也是人类活动引起气候变化的一个敏感指示因子,因此关于对流层顶的研究(尤其是其精细结构和过程)重新唤起了人们的关注.针对对流层顶的各种定义(包括热力学、动力学和化学成分)以及它们相互之间的关系、对流层顶是一个面还是层以及对流层与平流层之间的转换特征、对流层顶强逆温层的特征及形成原因等基本科学问题,回顾了近年来的一些重要研究进展. 相似文献
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全新世暖湿气候背景下的代表性气候突变是发生在约8.2kaB.P. 和4.2kaB.P. 的气候突然变冷变干的事件。对于气候突变事件的出现,海洋环流被普遍认为是其中的关键环节。科学家们利用不同类型的气候模式进行过个例和机理模拟试验,但还未能对气候突变机理做出合理的解释。本研究使用一个中等复杂程度的地球系统模式EMIC ( Earth-system Models Intermediate Complexity) MPM-2,模拟研究了全新世气候背景下北大西洋区域,淡水强迫机制作用对温盐环流以及全球气候的可能影响、气候系统响应和恢复时间特征以及南北半球的差异。模拟结果表明海洋对北大西洋淡水通量异常的强度响应敏感,海洋环流对热量和盐份的输送与淡水通量异常强度之间的平衡决定了温盐环流能否对淡水强迫产生不可逆转变,当淡水通量异常达到某一阈值后可能引起海洋和气候平衡态的改变。同时还发现,在气候变化过程中,两次淡水通量异常对海洋和大气系统的强迫作用是不同的,首次淡水通量异常对气候平衡态的影响要远大于其后的淡水通量异常。模拟结果还表明,北大西洋海洋的异常状况可以通过海洋、大气等各圈层相互作用传递到不同圈层和空间区域,在南北半球出现不同的响应特征。上述模拟结果对于认识全新世气候变化特征、不同突变事件之间的关系及其对现代气候的可能影响具有启发意义。 相似文献
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众多研究表明黄河源区受气候变化影响,土壤活动层逐渐下降。土壤温、湿度是陆面过程及地球系统中的重要物理量,它们通过影响地表能量和物质交换而影响大气环流和降水等。利用WRF（Weather Research and Forecasting）模式,选取2个典型年分别设计了2个控制试验和2个敏感性试验来探讨土壤初始状况变化对区域水循环的影响,通过再循环降水率定量描述不同气候背景下陆面对黄河源区水循环的影响,并尝试从环流角度进一步分析土壤初始状况改变对源区水循环影响的物理机制。结果表明：陆面对水循环的影响受大尺度环流背景场影响较大,较弱的环流背景下再循环降水率较强环流背景大5%左右。土壤初始状况对水循环要素有一定程度的影响。土壤初始温度升高/降低,水汽通量增多/减少,后期降水增大/减小。不同环流背景下,土壤记忆时间不同,在弱的环流背景下,土壤记忆时间要长,初始状况扰动可持续1～2个月。 相似文献
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大气环流异常是造成天气和气候变化的直接原因。以往对大气环流形势和中国降水关系的研究绝大部分是在对大气环流形势进行主观分型和进一步诊断的基础上来研究两者的联系。相对于对大气环流形势的主观分析,客观分型方法采用的指标更一致、标准更统一,能够得到较多的大气环流类型,目前得到了较为广泛的应用。利用欧洲中期数值天气预报中心提供的1979—2016年的再分析资料(ERA-Interim),通过选择逐日12UTC的海平面气压、可降水量和700 h Pa风速3个变量,应用倾斜旋转T模态主成分分析方法对中国区域内的大气环流进行了客观分型,并进一步分析了不同大气环流类型与中国区域降水之间的联系。结果表明,不同大气环流类型对中国区域降水趋势和降水量的影响不仅在空间上存在差异,而且在季节上也不尽相同。总体表现为大气环流类型对降水量大的区域和降水量多的月份影响较大,而对降水量小的区域和降水少的月份的影响较小。此外,与环流类型发生频次对中国降水的影响相比,大气环流类型发生频次不变的背景下降水强度变化对中国降水趋势的影响更加显著。 相似文献
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低纬大气热源与环流变异规律的研究南京大学大气科学系黄士松教授等在国家自然科学基金重点项目（批准号：４９１３５１２０）的资助下，开展了低纬大气环流变化的物理过程、低纬热源和热汇的时空变化规律及其与低纬环流关系、中国低纬环流区海气耦合模式的研制和试验等三... 相似文献
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中国科学院大气物理研究所大气环流模式(简称IAP AGCM)及基本气候模拟是一项同时具有很强实用价值的基础性研究,它集中了物理学、地球流体力学、偏微分方程、计算数学、计算技术以及其它许多学科的最新成就,对我国大气科学的发展特别是气候预测及人类活动对气候影响的研究方面有很大推动作用。 该研究在大气环流模式中首次发展了标准层结扣除法,使得环流模式能正确描写大气运动中各种能量之间的转换规律,更真实地反映了地球大气的物理特性,在学术思想上是先进的;采用了我国自行设计的灵活性 相似文献
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热带平流层准两年振荡对热带对流层顶和深对流活动的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
利用NCEP/NCAR再分析资料通过合成分析的方法研究了热带平流层准两年振荡(QBO)影响热带对流层顶及深对流活动的基本特征及可能的物理机制。研究发现,QBO对对流层顶和大气射出长波辐射(OLR)的影响存在明显的季节和空间上的差异。QBO对对流层顶和OLR的影响在冬、秋季最大,春、夏季相对较弱。与QBO造成的对流层顶高度和温度异常所不同是,QBO造成的OLR异常并没有呈现出一样的沿热带的带状分布特征,OLR异常沿赤道区域有正有负。另外,QBO对OLR的影响主要在热带对流活跃区域,尤其是在印度尼西亚和西太平洋区域,QBO东风位相下的对流活动要强于QBO西风位相下的对流活动。QBO造成的OLR异常和对流层顶异常在水平分布上有显著的差异,表明QBO对对流层顶的影响主要是与QBO风切变的异常有关,QBO影响热带深对流活动进而影响对流层顶温度的作用是次要的。进一步研究QBO影响对流活动可能的机制发现,QBO造成的浮力频率异常和对流层有效位能(CAPE)异常与OLR异常在水平分布上有较一致的变化,说明QBO不仅通过调节对流层顶高度和温度影响热带的深对流活动,还可以通过调节对流层的静力稳定度、CAPE来影响热带地区深对流活动。 相似文献