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内蒙古科尔沁沙地起沙近地层动力学阈值的试验研究

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高原气象 2012年第1期31卷 38-46页

作者：李晓岚张宏升北京大学物理学院大气与海洋科学系气候与海-气实验室北京100871 兰州大学半干旱气候变化教育部重点实验室甘肃兰州730000

利用内蒙古科尔沁沙地沙尘暴探测与监测试验站2008年和2009年春季沙尘和近地层观测资料,研究了不同沙尘天气条件下沙尘浓度随摩擦速度的变化规律,对比分析了不同天气(晴天、扬沙、沙尘暴和强沙尘暴)入射短波辐射和净辐射的演变,并利用... 详细信息

利用内蒙古科尔沁沙地沙尘暴探测与监测试验站2008年和2009年春季沙尘和近地层观测资料,研究了不同沙尘天气条件下沙尘浓度随摩擦速度的变化规律,对比分析了不同天气(晴天、扬沙、沙尘暴和强沙尘暴)入射短波辐射和净辐射的演变,并利用两层高度沙尘浓度差,区分局地起沙和非局地起沙,有效地避免了沙尘水平输送引起的起沙阈值的低估。结果表明,起沙前,摩擦速度和沙尘浓度数值都较低;临近起沙阶段,摩擦速度迅速增大而沙尘浓度基本保持不变;起沙时,摩擦速度数值较高,沙尘浓度迅速增大;沙尘天气减弱阶段,沙尘浓度随摩擦速度近似呈线性减小。科尔沁沙地春季临界起沙摩擦速度u*t和临界起沙风速ut分别为0.62m.s-1和9.5m.s-1,扬沙、沙尘暴和强沙尘暴天气的起沙阈值依次略有增加。与晴天天气相比,沙尘天气到达地面的短波辐射和净辐射明显减少。

关键词：科尔沁沙地沙尘天气起沙临界起沙摩擦速度微气象学

青海湖对局地降雪过程中大气特征影响的数值模拟

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兰州大学学报（自然科学版） 2013年第3期49卷 347-353页

作者：刘欣隆霄张文煜张博凯田梦北京大学物理学院大气与海洋科学系北京100871 兰州大学半干旱气候变化教育部重点实验室大气科学学院兰州730000

采用敏感性数值试验的方法,选取发生在青海湖及其附近区域的2次降雪过程,利用非静力中尺度数值模式WRF V3.2,对比分析了青海湖水体分布改变前后局地大气动力和热力特征的变化.结果表明:青海湖在局地近地层有明显的"湖陆风"特征;青海湖... 详细信息

采用敏感性数值试验的方法,选取发生在青海湖及其附近区域的2次降雪过程,利用非静力中尺度数值模式WRF V3.2,对比分析了青海湖水体分布改变前后局地大气动力和热力特征的变化.结果表明:青海湖在局地近地层有明显的"湖陆风"特征;青海湖水体对局地降雪过程的降雪有一定的增强作用;青海湖水体面积的变化对于改变局地大气的湿度场、动力场、温度场有重要的作用;受大气日变化特征的影响,青海湖水体对降雪的影响机制在白天和夜晚存在差异;青海湖水体的存在,影响的水平范围约为30 km;在垂直方向上,青海湖水体会使白天的边界层高度降低约900 m,夜间增高约300 m.

关键词：青海湖湖陆风数值模拟

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2008年7月31日辽宁暴雨的中尺度分析

兰州大学学报（自然科学版） 2013年第1期49卷 56-62,69页

作者：张健恺刘欣隆霄张文煜兰州大学大气科学学院半干旱气候变化教育部重点实验室兰州730000 北京大学物理学院大气与海洋科学系北京100871

利用FNL客观分析资料,常规探空、地面观测以及卫星云图资料,结合滤波和物理量诊断方法对2008年7月31日辽宁一次大暴雨过程进行分析.结果表明:在高空500 hPa冷槽缓慢南下与西太平洋副热带高压北抬的有利大尺度环流场形势下,中尺度辐合系... 详细信息

利用FNL客观分析资料,常规探空、地面观测以及卫星云图资料,结合滤波和物理量诊断方法对2008年7月31日辽宁一次大暴雨过程进行分析.结果表明:在高空500 hPa冷槽缓慢南下与西太平洋副热带高压北抬的有利大尺度环流场形势下,中尺度辐合系统在冷暖锋的暖区内形成发展是造成此次暴雨过程的直接原因,利用滤波方法可以很好地分离出中尺度系统.此次暴雨过程主要分为两个阶段,第一阶段降水过程基本发生在暖区内,而并非锋面上,第二阶段的雨带呈现东北—西南走向.暴雨发生发展过程中,大尺度环流和中尺度环流系统都对水汽的输送起促进作用,到暴雨消散期则都不利于水汽的供应.这也表示暴雨发展期间,中尺度环流系统对水汽输送有着重要的作用.

关键词：暴雨诊断分析尺度分离中尺度系统

2010年春季北京地区强沙尘暴过程的微气象学特征

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气候与环境研究 2012年第4期17卷 400-408页

作者：李晓岚张宏升北京大学物理学院大气与海洋科学系气候与海一气实验室北京100871 兰州大学大气科学学院半干旱气候变化教育部重点实验室兰州730000

利用北京大学校园地区PM10质量浓度观测资料、中国科学院大气物理研究所325m气象塔气象要素梯度和湍流观测资料,分析了北京地区2010年3月20～22日两次强沙尘暴过程微气象学要素和沙尘参量的时空演变以及湍流输送特征,为理解北京地区强... 详细信息

利用北京大学校园地区PM10质量浓度观测资料、中国科学院大气物理研究所325m气象塔气象要素梯度和湍流观测资料,分析了北京地区2010年3月20～22日两次强沙尘暴过程微气象学要素和沙尘参量的时空演变以及湍流输送特征,为理解北京地区强沙尘暴天气沙尘输送规律和微气象学特征提供参考。结果表明:3月20～22日强沙尘暴过程前后不同高度温度先升后降,气压和相对湿度则相反。强沙尘暴来临时,高层风速先迅速增大,低层风速增加略有滞后,风切变明显加强,PM10浓度最大值和风速极大值出现时间较吻合。强沙尘暴过境时,不同高度向下的湍流动量输送、向上的湍流热量输送和湍流动能明显加强。与3月21日非沙尘暴日相比,强沙尘暴过程湍流动量通量增加,有利于沙尘粒子的水平和垂直输送过程;由于冷锋过境,水平热通量增大;垂直热通量因白天温度垂直梯度减小而减小,夜间因逆温层被破坏而增加;水平湍流动能对湍流动能占主要贡献,垂直湍流动能仅占水平湍流动能的10%～25%。

关键词：强沙尘暴 PMIO浓度微气象学湍流通量

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关于太阳系外行星的宜居性

气象科技进展 2016年第3期6卷 110-114页

作者：胡永云北京大学物理学院大气与海洋科学系气候与海气实验室北京100871

愈来愈多的太阳系外行星的发现激发了人们对发现太阳系外生命的热情期待。在诸多决定生命存在的因素中,液态水的存在是一个关键性的因素。因此,确定一颗太阳系外行星是否宜居,其首要条件是该行星的表面温度是否能够保证液态水的长期存... 详细信息

愈来愈多的太阳系外行星的发现激发了人们对发现太阳系外生命的热情期待。在诸多决定生命存在的因素中,液态水的存在是一个关键性的因素。因此,确定一颗太阳系外行星是否宜居,其首要条件是该行星的表面温度是否能够保证液态水的长期存在。简要介绍位于红矮星宜居带内的行星的宜居性研究进展。由于潮汐锁相作用,该类行星的一面永远面对恒星,较为温暖;而另一面永远背对恒星,极端寒冷。极低的温度有可能导致大气成分和水分完全冻结在背阳面,并导致行星不适宜生命存在。在此,讨论大气和海洋环流能否输送足够多的热量到背阳面,并加热背阳面,从而避免大气和水分的完全冻结。最后,根据地球大气和海洋环流以及热量输送的知识对这些问题加以阐述。

关键词：太阳系外行星宜居性大气海洋热量输送行星气候

松弛涡旋累积法获取细颗粒物湍流通量的实验研究

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环境科学学报 2020年第7期40卷 2400-2407页

作者：卫茁睿张宏昇葛红星蔡旭晖宋宇康凌北京大学物理学院大气与海洋科学系气候与海⁃气实验室北京100871 南京电子技术研究所南京210039 北京大学环境科学与工程学院环境科学系环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100871

利用2018年12月27日-2019年1月8日山东省平原县大气环境实验站观测资料,基于近地面层各物理量湍流输送特征的相似性,以温度(T)作为代理变量,采用松弛涡旋累积法(The Relaxed Eddy Accumulation,REA)计算了重霾天气过程细颗粒物湍流通量... 详细信息

利用2018年12月27日-2019年1月8日山东省平原县大气环境实验站观测资料,基于近地面层各物理量湍流输送特征的相似性,以温度(T)作为代理变量,采用松弛涡旋累积法(The Relaxed Eddy Accumulation,REA)计算了重霾天气过程细颗粒物湍流通量,并给出了可信度验证.结果表明:实验观测期间,温度(T)、水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)等不同物理量的REA法获取的湍流通量的经验系数b分别为bT=0.56、bH2O=0.56、bCO2=0.56.经验系数b的中位数随归一化采样阈值HREA的增大而逐渐减小;b值的离散性随HREA的变化存在一个极小值;考虑到温度b值的离散性最小,建议选取温度作为代理变量.REA法计算的细颗粒物湍流通量结果与细颗粒物湍流通量测量装置的结果具有较好的一致性,说明采用代理变量的REA法适用于细颗粒物湍流通量的获取.

关键词：松弛涡旋累积法代理变量细颗粒物湍流通量重霾天气

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古气候的启示

气象 2012年第3期38卷 257-265页

作者：王绍武黄建斌闻新宇北京大学物理学院大气与海洋科学系气候与海-气实验室北京100871 清华大学地球系统科学研究中心北京100084

回顾了近20～30年古气候的研究进展,包括下列问题:雪球和热力极大期、冰期-间冰期旋回、古季风、D/O循环和H事件、全新世季风、全新世气候突变、气候变化与古文明、近2000年的气候。研究表明,第四纪前的气候变化中CO_2起着重要的作用,... 详细信息

回顾了近20～30年古气候的研究进展,包括下列问题:雪球和热力极大期、冰期-间冰期旋回、古季风、D/O循环和H事件、全新世季风、全新世气候突变、气候变化与古文明、近2000年的气候。研究表明,第四纪前的气候变化中CO_2起着重要的作用,但是在冰期-间冰期旋回中CO_2变化落后于温度变化。这说明虽然影响机制不同,但是温室气体和气候间有着密切的相互作用这一点则是可以肯定的。地球目前处于间冰期,面临着冰期来临的威胁。人类活动造成的气候变暖有可能推迟下一次冰期的到来。21世纪全球变暖仍将继续,人们可能做的、也是必须要做的,是尽可能地降低变暖的速率,以及可能达到的变暖峰值。

关键词：古气候冰期-间冰期旋回全球变暖温室效应

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古气候中的沙尘变化及其气候影响

地学前缘 2022年第5期29卷 285-299页

作者：刘永岗张铭林琪凡刘鹏胡永云北京大学物理学院大气与海洋科学系北京100871 深海圈层与地球系统前沿科学中心/海底科学与探测技术教育部重点实验室/中国海洋大学海洋地球科学学院山东青岛266100

大气中的沙尘通过对太阳光的吸收和散射对地表温度产生影响,进而对大气环流和降水等也产生影响,但是在地球的不同历史时期尤其是深时地球大气中的沙尘量如何变化以及如何影响气候还有很多不清楚的地方。本文通过模式模拟对地球上4个不... 详细信息

大气中的沙尘通过对太阳光的吸收和散射对地表温度产生影响,进而对大气环流和降水等也产生影响,但是在地球的不同历史时期尤其是深时地球大气中的沙尘量如何变化以及如何影响气候还有很多不清楚的地方。本文通过模式模拟对地球上4个不同时期的沙尘变化及其气候影响进行了研究,这4个时期分别是陆地植被还没有出现的前寒武时期、有植被且全球气温较高的盘古超大陆时期、大陆分布接近现代但气候较寒冷的末次盛冰期和气候较温暖的中全新世。在前寒武时期,由于陆地起沙面积大,大气中的沙尘含量可以达到现代地球的近10倍,使得全球地表温度下降也有近10℃。在盘古超大陆时期,由于在副热带的陆地面积比现代稍大,因此大气沙尘量也比现代稍大,对全球平均温度的影响很小。在末次盛冰期,由于寒冷干燥,沙尘量是现代的约两倍,但是它对全球有强烈的增温作用,如果没有沙尘,全球温度可能降低约2.5℃。在中全新世,观测显示全球沙尘量比现代少很多,模拟显示,采用现代沙尘和把沙尘全部去掉对全球平均温度的影响可以忽略,但是大西洋经向翻转流有显著变化。

关键词：沙尘古气候植被大西洋经向翻转流超大陆

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松弛涡旋累积法获取甲烷湍流通量的实验研究

北京大学学报（自然科学版） 2022年第3期58卷 434-442页

作者：葛红星卫茁睿张宏升康凌南京电子技术研究所南京210039 中国电子科技集团公司智能感知技术重点实验室南京210039 北京大学物理学院大气与海洋科学系气候与海‒气实验室北京100871 环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京大学环境科学与工程学院北京100871

基于2015年11月至2016年11月华东地区农田下垫面大气湍流和大气环境观测实验资料,采用松弛涡旋累积法(REA)获取农田下垫面甲烷(CH4)湍流通量,并与涡动相关法(EC)获取的甲烷通量进行对比验证。观测期内,REA法获取的温度、水汽、二氧化碳... 详细信息

基于2015年11月至2016年11月华东地区农田下垫面大气湍流和大气环境观测实验资料,采用松弛涡旋累积法(REA)获取农田下垫面甲烷(CH4)湍流通量,并与涡动相关法(EC)获取的甲烷通量进行对比验证。观测期内,REA法获取的温度、水汽、二氧化碳和甲烷湍流通量的经验系数分别为0.59,0.59,0.59和0.58。经验系数b的中位数随归一化采样阈值H_(REA)的增大而减小,HREA=0.8时各物理量的b值离散性最小。以温度T作为代理变量,用REA法获取的CH4湍流通量与EC法的结果具有较好的一致性,说明REA法适用于获取CH_(4)湍流通量。

关键词：松弛涡旋累积法甲烷湍流通量代理变量

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