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海陆分布对海气相互作用的调控和副热带高压的形成

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大气科学 2008年第4期32卷 720-740页

作者：吴国雄刘屹岷宇婧婧竺夏英任荣彩中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029

首先回顾了近年来关于副热带高压形成和变异研究的若干动力学进展,阐明夏季副热带"四叶型"LOS-ECOD加热分布型的内涵。在此基础上研究海陆分布对海气相互作用的调控,揭示了"四叶型"加热形成的物理基础,并进一步阐明"四叶型"加热拼图及... 详细信息

首先回顾了近年来关于副热带高压形成和变异研究的若干动力学进展,阐明夏季副热带"四叶型"LOS-ECOD加热分布型的内涵。在此基础上研究海陆分布对海气相互作用的调控,揭示了"四叶型"加热形成的物理基础,并进一步阐明"四叶型"加热拼图及其与副热带高压形成和变异的联系。文章还回顾了关于副热带高压中短期变异的动力研究的最新进展。给出了影响中国江淮流域持续性降水的副热带高压三维结构的空间分布型;指出东西风带扰动的传播和高/低纬扰动的正压发展是影响副热带高压变异和中国夏季降水的一种可能机制,最后证明青藏高原夏季的强加热能激发纬向非对称不稳定发展,产生南亚高压的东/西部型双模态及准双周振荡。还证明初夏低纬的强对流降水/台风也能激发纬向非对称不稳定发展,影响西太平洋副热带高压异常和中国淮河流域的持续性降水。

关键词：海陆分布调控海气相互作用副热带高压

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一个太平洋海盆尺度环流模式及其模拟结果

大气科学 2006年第5期30卷 927-938页

作者：徐永福李阳春赵亮李荣凤俞永强中国科学院大气物理研究所大气边界层和大气化学国家重点实验室北京100029 中国海洋大学物理海洋研究所青岛266003 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029

在中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)发展的全球气候海洋环流模式(LICOM)的基础上构建了一个太平洋海盆环流模式,并对其模拟结果进行了深入的分析。在模拟中对中尺度示踪物输送采用了两种方... 详细信息

在中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)发展的全球气候海洋环流模式(LICOM)的基础上构建了一个太平洋海盆环流模式,并对其模拟结果进行了深入的分析。在模拟中对中尺度示踪物输送采用了两种方案,即传统的水平扩散方案(HOR)和包括涡旋诱导速度的等密度面扩散方案(GM)。对这两个试验的气候平衡态结果分析发现,该模式较好地模拟出了太平洋的环流特征,包括副热带大涡、副极地涡旋以及南极绕流(ACC)等。赤道附近的各种流系亦得到了较好的模拟,模拟的150°W赤道潜流的最大流速为40 cm/s,出现在次表层130 m左右,虽然模拟值比基于NCEP资料估计的最大流速80 cm/s小,但与其位置十分相近。两个试验均较好地模拟出了温盐的分布结构,包括北太平洋和南太平洋中层水的形成以及南极底层水的输送等。通过详细分析两个试验结果发现,总的说来在目前模式所采用的参数条件下,GM的结果稍好于HOR的结果。这些模拟结果表明,在LICOM基础上构建的太平洋环流模式从总体上是能再现许多观测特征的,可为今后进一步研究被动示踪物在北太平洋的分布等问题提供一个十分有用的工具。

关键词：海洋环流模式太平洋中尺度示踪物输送温盐环流水团

初始误差和模式误差对ENSO集合预报的影响

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科学通报 2009年第14期54卷 2395-2401页

作者：郑飞王慧朱江中国科学院大气物理研究所国际气候与环境科学中心北京100029 国家气象中心北京100081 中国科学院大气物理研究所、大气边界层物理和大气化学国家重点实验室北京100029

基于作者发展的一个ENSO(ElNio-Southern Oscillation)集合预报系统,利用4组14a的(单一或集合)回报试验(试验方案按照是否在预报过程中考虑了初始或模式随机误差扰动进行划分),分别从确定性预报和概率预报角度,检验和探讨了随机的初... 详细信息

基于作者发展的一个ENSO(ElNio-Southern Oscillation)集合预报系统,利用4组14a的(单一或集合)回报试验(试验方案按照是否在预报过程中考虑了初始或模式随机误差扰动进行划分),分别从确定性预报和概率预报角度,检验和探讨了随机的初始误差扰动和模式误差扰动对ENSO集合预报水平的影响.试验结果初步表明,主要体现了模式物理过程不确定性的随机模式误差扰动,能够在整个12个月预报过程有效地提高集合预报系统的预报水平.但是对该系统而言,随机初始误差扰动对预报水平的影响相对较小,其影响时效主要集中在预报的前3个月左右.

关键词： ENSO 集合预报可预报性初始误差扰动模式误差扰动

一个三维变分海洋资料同化系统的设计和初步应用

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中国科学（D辑） 2007年第2期37卷 261-271页

作者：朱江周广庆闫长香符伟伟游小宝中国科学院大气物理研究所国际气候与环境科学中心

介绍了新完成的一个基于三维变分方法的通用海洋资料同化系统OVALS(Ocean Variational Analysis System)的设计方案和在热带太平洋海洋资料同化中的初步应用.OVALS可以同化常规的现场海洋温盐观测资料和卫星高度计资料,其中在海面高度... 详细信息

介绍了新完成的一个基于三维变分方法的通用海洋资料同化系统OVALS(Ocean Variational Analysis System)的设计方案和在热带太平洋海洋资料同化中的初步应用.OVALS可以同化常规的现场海洋温盐观测资料和卫星高度计资料,其中在海面高度资料同化中引入了一个新的基于三维变分的同化方案,该方案考虑了背景场误差的垂直相关性和非线性的温-盐关系.非线性的温-盐关系是通过将三维变分方法中的线性平衡约束方案推广到非线性的情况来实现的,从而通过同化高度计资料来直接调整模式的温度和盐度场.另外,OVALS还可以同化近年来投入运行的国际ARGO漂流浮标的温、盐廓线资料以及其他海温和盐度资料,如船报海温资料和一些浮标阵列资料等.利用OVALS和大洋环流模式在热带太平洋进行了21a的同化试验.试验结果表明,同化系统通过对各种海洋资料的同化,可以有效改进对海洋温度和盐度的估计,其在420m深度以浅的上层海洋的月平均温、盐度估计误差分别为0.63℃和0.34psu.

关键词：资料同化三维变分海面高度 ARGO浮标

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青藏高原地区上对流层水汽及其低频振荡特征

青藏高原地区上对流层水汽及其低频振荡特征

GOALS模式中大气能量循环的诊断分析与不同版本计算结果的比较研究

中国气象学会2006年年会“季风及其模拟”分会场

作者：占瑞芬李建平中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学国家重点实验室（LASG）中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学国家重点实验室（LASG）

上对流层水汽（UTWV）是大气中最重要的温室气体;而青藏高原在上对流层-下平流层水汽交换及平流层水汽变化中扮演着重要角色。本文利用高精度AIRS卫星资料对青藏高原地区UTWV及其季节内振荡特征进行分析,结果表明,高原夏季主要存在三种... 详细信息

上对流层水汽（UTWV）是大气中最重要的温室气体;而青藏高原在上对流层-下平流层水汽交换及平流层水汽变化中扮演着重要角色。本文利用高精度AIRS卫星资料对青藏高原地区UTWV及其季节内振荡特征进行分析,结果表明,高原夏季主要存在三种空间分布型,即全区一致型、高原东西偶极型和南北偶极型。全区一致型主要以季节变化为主,而偶极型则以季节内振荡为主。进一步研究发现,高原地区UTWV低频振荡的显著周期位于10-20d和30-60d。前者主要表现为纬向东传,并且可以越过高原进入我国江淮流域上空;而后者主要向南移动,基本表现为高原局地振荡。另外,本文也对高原UTWV低频振荡的可能机制进行了探讨,结果表明,高原地区UTWV的低频变化主要与高原热状况、南亚高压活动及其与二者相耦合的对流有关。

关键词：青藏高原温室气体上对流层水汽低频振荡

来源： cnki会议评论

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大气科学 2006年第1期30卷 38-55页

作者：张韬吴国雄郭裕福中国科学院大气物理研究所大气科学与地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029

利用大气能量循环框图,对比分析中国科学院大气物理研究所大气科学与地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG/IAP)全球海陆气耦合系统模式(GOALS)两个版本(GOALS-2和GOALS-4),以及观测的全球平均大气能量循环的主要特征,并从能量循环... 详细信息

利用大气能量循环框图,对比分析中国科学院大气物理研究所大气科学与地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG/IAP)全球海陆气耦合系统模式(GOALS)两个版本(GOALS-2和GOALS-4),以及观测的全球平均大气能量循环的主要特征,并从能量循环贮蓄和转换项的纬向平均贡献去解释全球积分值改善和转坏的原因,以及诊断分析参数化方案变化后产生的影响。结果表明:模式的两个版本基本上能正确地模拟出全球能量循环的主要特征。旧版本GOALS-2能较好模拟全球积分值,常常是不同符号局地误差的相互抵消结果。新版本GOALS-4中某种局地过程的改善在一些情况下导致了全球积分值的转坏。引入辐射日变化参数化方案可能对能量循环各参数的局地贡献有着明显的影响。如纬向平均有效位能向瞬变涡动有效位能的斜压转换率、瞬变涡动有效位能向瞬变涡动动能的斜压转换率以及定常涡动动能的局地贡献有明显改善。南极地区不合实际的上升运动,是模拟的纬向平均有效位能与纬向平均动能之间的转换项全球积分值为负数的主要原因。

关键词：气候系统能量循环定常涡动和瞬变涡动辐射日变化

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气候系统模式对北极涛动的模拟

地球物理学报 2008年第2期51卷 337-351页

作者：辛晓歌周天军宇如聪中国科学院大气物理研究所LASG国家重点实验室中国气象科学研究院LaSW国家重点实验室北京100081

本文系统分析了参与IPCC AR4“20世纪气候模拟”（20C3M）的23个气候系统模式模拟的1950—1999年冬季（JFM）北极涛动（AO）．结果表明，在22个模式中，AO模态都表现为北半球中高纬大气年际变率的第一模态．不过，18个模式模拟的AO模态... 详细信息

本文系统分析了参与IPCC AR4“20世纪气候模拟”（20C3M）的23个气候系统模式模拟的1950—1999年冬季（JFM）北极涛动（AO）．结果表明，在22个模式中，AO模态都表现为北半球中高纬大气年际变率的第一模态．不过，18个模式模拟的AO模态在北太平洋地区表现偏强，有两组模式结果均表明，提高模式的水平分辨率能够克服此偏差．所有模式模拟的AO指数均未出现与观测相当的增强趋势，只有两个模式（ECHO—G和UKMO—HadGEMl）模拟的AO指数与观测存在显著正相关．多数模式能够模拟出纬向风伴随AO位相变化在中高纬出现的偶极子异常特征，部分模式对平流层AO特征的模拟能力仍需要提高．对AO垂直结构模拟较好的模式，例如CCSM3、MRI-CGCM2．3．2和UKMO-HadGEMl，能够较为合理地再现伴随AO指数增强出现的极区平流层变冷和中纬度对流层增暖现象．AO与欧亚大陆地表气温和降水的相关分布，在多数模式中有较好的体现，个别模式还对AO与东亚气候的相关关系具有一定的模拟能力．对AO各指标均有较好模拟能力的模式是UKMO—HadGEMl．本文结果为改进气候系统模式对北极涛动的模拟能力提供了依据，亦为学术界利用IPCC AR4的耦合模式数据、开展与AO相关的气候变率研究提供了基础参考．

关键词：北极涛动(AO) 1PCC 20世纪气候模拟耦合模式

Improvements of a Dynamic Global Vegetation Model and Simulations of Carbon and Water at an Upland-Oak Forest

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Advances in Atmospheric Sciences 2007年第2期24卷 311-322页

作者：毛嘉富王斌戴永久 F.I.WOODWARD P.J.HANSON M.R.LOMAS State Key Laboratory of Numerical Modeling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics (LASG) Institute of Atmospheric Physics Chinese Academy of Sciences School of Geography Beijing Normal University Centre for Terrestrial Carbon Dynamics and Department of Animal and Plant Sciences University of Sheffield UK Environmental Sciences Division Oak Ridge National Laboratory P.O.Box 2008Oak RidgeTennessee 37831-6422US

The interest in the development and improvement of dynamic global vegetation models （DGVMs）, which have the potential to simulate fluxes of carbon, water and nitrogen, along with changes in the vegetation dynamics, within an integrated system, has been increasing. In this paper, some numerical schemes and a higher resolution soil texture dataset were employed to improve the Sheffield Dynamic Global Vegetation Model （SDGVM）. Using eddy covariance-based measurements, we then tested the standard version of the SDGVM and the modified version of the SDGVM. Detailed observations of daily carbon and water fluxes made at the upland oak forest on the Walker Branch Watershed in Tennessee, USA offered a unique opportunity for these comparisons. The results revealed that the modified version of the SDGVM did a reasonable job of simulating the carbon and water flux and the variation of soil water content （SWC）. However, at the end of the growing season, it failed to simulate the effect of the limitations on the soil respiration dynamics and as a result underestimated this respiration. It was also noted that the modified version overestimated the increase in the SWC following summer rainfall, which was attributed to an inadequate representation of the ground water and thermal cycle.

关键词： dynamic global vegetation models terrestrial carbon and water fluxes Eddy covariance calibration

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非绝热条件下的波流相互作用与大气能量循环

中国科学（D辑） 2005年第4期35卷 352-360页

作者：段安民吴国雄中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG) 北京100029

在传统的波与流相互作用理论的基础上,推导了准地转框架下包含非绝热效应的E-P通量,证明了由Eliassen和Palm导得的波动能量关系与由Lorenz导得的大气能量循环关系的一致性.大尺度定常波的波动能量传播过程实质上是大气能量循环过程的一... 详细信息

在传统的波与流相互作用理论的基础上,推导了准地转框架下包含非绝热效应的E-P通量,证明了由Eliassen和Palm导得的波动能量关系与由Lorenz导得的大气能量循环关系的一致性.大尺度定常波的波动能量传播过程实质上是大气能量循环过程的一部分,大气中的平均流能量向波动能量的转换就是局地波能通量散度的全球质量积分,也即是局地波动能源的全球积分.利用NCEP/NCAR资料对北半球各纬带不同季节大气波动能源和E-P通量的诊断分析表明传统的绝热条件下的E-P通量仅能表征冬季的波能输送情况,其他季节必须要考虑非绝热加热的影响.

关键词：能量循环绝热条件波流相互作用 NCEP/NCAR E-P通量波动能量非绝热效应非绝热加热能量关系 Palm 循环过程大气能量传播过程大气波动准地转一致性定常波大尺度能通量平均流分析表北半球传统积分全球