湿空气动热力学理论及应用研究进展          下载免费PDF全文

高守亭  周玉淑  冉令坤 《大气科学学报》2020,43(1):169-180

回顾了湿空气热动力学的研究进展,对未饱和湿大气、饱和湿大气及非均匀饱和湿大气的动热力方程、能量方程、连续方程等进行了梳理,指出饱和湿空气动量方程与非均匀饱和湿空气动量方程的最大区别在于对凝结过程的处理不同。饱和湿大气中,由于大气均是饱和的,由饱和造成的水凝物可处处出现,不能区分真正发生水汽凝结的区域。而非均匀饱和湿空气中,凝结发生与相对湿度的幂次方有关(即与凝结概率函数的分布有关),在相对湿度较小的区域不会出现水汽凝结,凝结区与非凝结区可自动区别,其描述的凝结过程与实际大气更接近。同时,总结了湿大气水汽凝结饱和非均匀分布的动热力物理量在高影响天气分析中的应用,最后讨论了未来推进湿空气动力学研究需重点考虑的一个内容。  相似文献   

Modeling Study of the Effect of Anthropogenic Aerosols on Late Spring Drought in South China     

HU Ning  LIU Xiaohong 《Acta Meteorologica Sinica》2013,27(5):701-715

In this study,the mechanisms underlying the decadal variability of late spring precipitation in South China are investigated by using the latest Community Earth System Model version 1 （CESM1）.We aim to unravel the effects of different climate forcing agents such as aerosols and greenhouse gases （GHGs） on the decadal variation of precipitation,based on transient experiments from pre-industry （for year 1850） to present-day （for year 2000）.Our results reveal that：（1） CESM1 can reproduce the climatological features of atmospheric circulation and precipitation for the late spring in South China; （2） only simulations including the forcing of anthropogenic aerosols can reproduce the observed decreasing trend of late spring precipitation from 1950-2000 in South China; （3） aerosols affect the decadal change of precipitation mainly by altering the large-scale atmospheric circulation,and to a less extent by increasing the lower-tropospheric stability to inhibit the convective precipitation; and （4） in comparison,other climate forcing agents such as GHGs have much smaller effects on the decadal change of spring precipitation in South China.  相似文献   

Influence of springtime North Atlantic Oscillation on crops yields in Northeast China     

Mengzi Zhou  Huijun Wang  Song Yang  Ke Fan 《Climate Dynamics》2013,41(11-12):3317-3324

Forecasting grain production is of strategic importance in considerations of climate change and growing population. Here we show that the springtime North Atlantic Oscillation (NAO) is significantly correlated to the year-to-year increment of maize and rice yield in Northeast China (NEC). The physical mechanism for this relationship was investigated. Springtime NAO can induce sea surface temperature anomalies (SSTAs) in the North Atlantic, which display a tripole pattern and are similar to the empirical mode pattern in spring. The spring Atlantic SSTA pattern that could persists to summer, can trigger a high-level tropospheric Rossby wave response in the Eurasia continent, resulting in atmospheric circulation anomalies over the Siberia-Mongolia region, which is unfavorable (favorable) for cold surges that affect NEC. Weaker (stronger) cold surges can accordingly reduce (increase) cloud amount, resulting in an increase (a decrease) in daily maximum temperature and a decrease (an increase) in daily minimum temperature, thereby leading to an increase (a decrease) in diurnal temperature range. And summer-mean daily minimum temperature and diurnal temperature range are most significantly related to the NEC crop yields.  相似文献   

滑动窗口的普通克立格方法在降水量插值中的应用     

熊敏诠 《气象》2013,39(4):486-493

利用2009年全国2200个观测站降水量资料,使用滑动窗口的普通克立格方法对降水量资料进行格点化估计。针对滑动窗口的普通克立格方法在降水量格点化应用中存在的问题,设计了3种技术处理的试验方案。比较了全局搜索与方位邻近方法的误差,讨论了最大影响半径及屏蔽效应对插值效果的作用。提出了方位邻近法的样本点选择策略,结果表明,相对传统滑动窗口的普通克立格方法较常使用的全局搜索法而言,方位邻近法显著降低了计算资源的耗用,同时又具有较高的插值精度,特别是在站点密集地区有突出的优势;试验结果也表明:变程为4°～5°的经(纬)线弧长时,在方位邻近法下,我国大部分区域有较好的插值效果;屏蔽效应弱,ε取值为0.1时,降水量插值准确率较高,随着ε增大,插值误差也逐渐增大。  相似文献   

基于TIGGE多模式集合的24小时气温BMA 概率预报   总被引：7，自引：1，他引：6  

刘建国  谢正辉  赵琳娜  贾炳浩 《大气科学》2013,37(1):43-53

利用TIGGE(THORPEX Interactive Grand Global Ensemble)单中心集合预报系统(ECMWF、United Kingdom Meteorological Office、China Meteorological Administration和NCEP)以及由此所构成的多中心模式超级集合预报系统24小时地面日均气温预报,结合淮河流域地面观测率定贝叶斯模型平均(Bayesian model averaging,BMA)参数,从而建立地面日均气温BMA概率预报模型.由此针对淮河流域进行地面日均气温BMA概率预报及其检验与评估,结果表明BMA模型比原始集合预报效果好;单中心的BMA概率预报都有较好的预报效果,其中ECMWF最好.多中心模式超级集合比单中心BMA概率预报效果更好,采用可替换原则比普通的多中心模式超级集合BMA模型计算量小,且在上述BMA集合预报系统中效果最好.它与原始集合预报相比其平均绝对误差减少近7%,其连续等级概率评分提高近10%.基于采用可替换原则的多中心模式超级集合BMA概率预报,针对研究区域提出了极端高温预警方案,这对防范高温天气有着重要意义.  相似文献   

近几年中尺度动力学研究进展   总被引：5，自引：4，他引：1  

高守亭  刘璐  李娜 《大气科学》2013,37(2):319-330

近几年,中尺度气象由于在逐日天气预报中的重要作用和在气象灾害预报中的显著贡献,已经成为一个热门的研究课题.中尺度气象研究并预测中尺度天气系统的发生发展及其引发的灾害性天气,如暴雨、冰雹、龙卷风等.本文主要总结了2007年以来我国在中尺度研究中取得的显著性成果.主要包括:波动、涡旋、锋面、稳定性、Q矢量和不变量.在波动方面包括重力波的形成和传播的研究,包含旋转Rossby波、混合低频旋转Rossby波和高频惯性重力波在内的台风波动以及考虑水汽作用的中尺度波作用守恒.涡旋部分主要介绍了青藏高原低涡(TPV)和热带气旋内部的涡旋问题.除了涡旋之外,锋面在中国也是一个关键系统.在锋面方面的进展有:梅雨锋中的β中尺度双雨带机制的产生和维持的实验性研究,以及基于广义位温的锋生函数的提出,这些成果使得对锋生过程的描述更接近于实际大气状况.在不稳定问题上,主要介绍了采用Energy-Casimir方法建立的拟能量波作用方程和基本气流具有线性和非线性切变时的横波扰动的不稳定.关于Q矢量,介绍了从地转Q矢量,半地转Q矢量到非地转Q矢量,非地转湿Q矢量的发展,以及由湿地转Q矢量和垂直风切变耦合得到的新型散度方程.最后,讨论了有关质点的两个不变量位温和位涡的相关研究新进展.  相似文献   

动力因子对地形影响下的四川暴雨落区的诊断分析   总被引：4，自引：1，他引：3  

王成鑫  高守亭  梁莉  马严枝 《大气科学》2013,37(5):1099-1110

本文分析了2010年7月16～18日地形作用下四川盆地的一次持续性暴雨过程,指出此次暴雨过程是在高低层系统配置较好的情况下发生的。并以NCEP资料为初值场对此次暴雨过程进行了数值模拟,结合实况对模拟结果进行对比分析。分析表明:模式对本次四川暴雨过程的模拟较为成功,能很好地再现此次暴雨的降水落区以及强降水中心。运用广义湿位温、广义对流涡度矢量垂直分量的垂直积分和质量垂直螺旋度对受大巴山脉影响的四川东北部的暴雨落区进行了诊断分析。分析指出,广义湿位温纬向平均的垂直剖面图上,等湿位温线的倒Ω区域与四川东北部的强降水落区吻合较好,等湿位温线的倾斜程度以及湿位温异常的高度可以定性地指示降水的强弱;对广义湿位温从800 hPa到500 hPa垂直积分,用得到的湿位温的水平分布来指示东北部的暴雨落区效果较 好;用改进垂直积分区间后的广义对流涡度矢量垂直分量比用传统的对流涡度矢量垂直分量来示踪四川东北部的暴雨落区效果更好;质量垂直螺旋度能有效刻画出四川东北部地区强降水系统的典型动力场垂直结构,因此与四川东北部的地面强降水具有很好的对应关系。  相似文献   

不同分辨率CCSM4对东亚和中国气候模拟能力分析   总被引：9，自引：4，他引：5  

田芝平  姜大膀 《大气科学》2013,37(1):171-186

本文利用通用气候系统模式CCSM4在三种水平分辨率下的工业化革命前期气候模拟试验,结合观测和再分析资料,比较了各分辨率下模式对中国温度和降水、东亚海平面气压和850 hPa风场的模拟能力,综合评价了模式分辨率对东亚和中国气候模拟的影响.结果表明,三种分辨率对中国温度均具有很好的模拟能力,除春季外,低分辨率(T31,约3.75°×3.75°)对全年温度的模拟能力均要稍好于中(f19,约1.9°×2.5°)、高(f09,约0.9°×1.25°)分辨率;各分辨率对中国降水的模拟能力远不如温度,除冬季外全年都出现的中部地区虚假降水并未因为模式分辨率提高而得到本质改善;对于东亚海平面气压场,低分辨率在冬季模拟能力相对最好,中等分辨率在夏季相对较好,而高分辨率的模拟能力均表现最差;低分辨率对850 hPa东亚冬季风和夏季风的模拟能力均要好于中、高分辨率,而两种较高分辨率的模拟能力则比较接近.总的来说,低分辨率CCSM4在东亚和中国气候模拟中表现出了较大优势,加之其计算代价小,适合进行需要较长时间积分的气候模拟研究.  相似文献   

飑线的研究进展   总被引：1，自引：0，他引：1  

郭淳薇 《气象与减灾研究》2013,(4):1-7

飑线是一种线状的中尺度对流系统,发生时破坏力大,可以产生严重的经济损失和人员伤亡。在我国,几乎每年都会出现由飑线引起的巨大损失。近年来,国内外对飑线的研究不断发展,无论是从大尺度环流背景、形成机制、组织形式、内部结构还是维持机制都有了较为深入的研究。深入研究飑线的形成过程,对于预报和灾害预警、防护,都具有很重要的意义。  相似文献   

Sensitivity of carbon budget to historical climate variability and atmospheric CO2 concentration in temperate grassland ecosystems in China     

Xinghua Sui  Guangsheng Zhou  Qianlai Zhuang 《Climatic change》2013,117(1-2):259-272

Chinese temperate grasslands play an important role in the terrestrial carbon cycle. Based on the parameterization and validation of Terrestrial Ecosystem Model (TEM, Version 5.0), we analyzed the carbon budgets of Chinese temperate grasslands and their responses to historical atmospheric CO₂ concentration and climate variability during 1951–2007. The results indicated that Chinese temperate grassland acted as a slight carbon sink with annual mean value of 7.3 T?g C, ranging from -80.5 to 79.6 T?g C yr^-1. Our sensitivity experiments further revealed that precipitation variability was the primary factor for decreasing carbon storage. CO₂ fertilization may increase the carbon storage (1.4 %) but cannot offset the proportion caused by climate variability (-15.3 %). Impacts of CO₂ concentration, temperature and precipitation variability on Chinese temperate grassland cannot be simply explained by the sum of the individual effects. Interactions among them increased total carbon storage of 56.6 T?g C which 14.2 T?g C was stored in vegetation and 42.4 T?g C was stored in soil. Besides, different grassland types had different responses to climate change and CO₂ concentration. NPP and R_H of the desert and forest steppes were more sensitive to precipitation variability than temperature variability while the typical steppe responded to temperature variability more sensitively than the desert and forest steppes.  相似文献