东亚地区人为硫酸盐气溶胶辐射气候效应不同模拟方法的对比

 利用区域气候模式RegCM2与大气化学模式连接的模拟系统,研究了中国地区人为排放生成的硫酸盐气溶胶分布及其辐射气候效应,并与全球模式的结果进行了比较,同时对比了硫酸盐气溶胶辐射气候效应的在线、离线模拟方法所得结果差异的细致情况.通过以上工作表明:区域气候和大气化学耦合模式系统能在比大气环流模式更精细的尺度上获得硫酸盐分布规律和辐射气候效应;并且区域气候模式与大气化学模式的在线与离线连接方法得到的硫酸盐柱含量、有反馈和无反馈大气顶直接辐射强迫和地表温度响应在较小区域平均的尺度上存在较显著的差异,并且在全区域平均尺度上也不能被忽略;通过对气候响应的进一步分析发现:模拟结果显示了从硫酸盐含量到辐射强迫和地表温度响应逐渐加大的不确定性.     

区域气候模式和大气化学模式对中国地区气候变化和对流层臭氧分布的模拟

在区域气候模式的基础上引入了对流层大气化学模式，并实现两的双向反馈连接，利用该模式系统模拟中国地区对流层大气臭氧和区域气候，发现东亚季风是影响中国地区对流层大气臭氧分布的重要原因，并且对流层臭氧分布局域性较为明显。模拟也得到了模拟区域气候的四个典型月特征，并与分析资料对比验证了所得结果。此外利用大气化学模式计算的臭氧反馈到区域气候模型中，模拟对流层臭氧增加背景下。模拟区域内晴空辐射强迫的变化。     

中国地区大气硫化物分布和输送基本特征的模拟研究

 在区域气候模式的基础上连接大气化学模式,利用耦合的模式系统模拟了中国地区大气二氧化硫和硫酸盐分布和季节变化,发现大气中二氧化硫在冬春季大,夏秋季小.硫酸盐气溶胶浓度在夏季最大,并且从地面到高空单调递减,其浓度的季节变化在400hPa以下最明显.     

中国春季沙尘气溶胶的辐射效应及对气候影响的研究

本文在区域气候模式RIEMS2．0中引入沙尘气溶胶的起沙机制,同时建立了与气候模式连接的沙尘气溶胶输送模式,并在辐射模块中加入沙尘气溶胶的影响,模拟沙尘气溶胶的输送、扩散、沉降等过程以及对辐射的影响．利用此模式得到了1998年春季3、4、5月中国地区沙尘气溶胶的主要源区分布、沙尘气溶胶的柱浓度分布、光学厚度等物理量及其辐射效应和气候效应．结果表明春季中国沙尘源区主要集中在内蒙古西部的腾格里沙漠、巴丹吉林沙漠,中部的浑善达克沙地,南疆塔克拉玛干沙漠东部,河西走廊地区以及青海的柴达木盆地附近,这些地区的起沙率大于5μg／（m^2·s）,最大为65μg／（m^2·s）;沙尘气溶胶柱浓度最大值达0．55g／m^2,出现在塔克拉玛干沙漠地区,相应的光学厚度最大值是0．50．沙尘气溶胶使得中国地区地面短波辐射收入平均减小了4．10w／m^2,地面长波辐射收入增大了,＋0．46w／m^2,地面净辐射强迫为-3．64w／m^2,大气辐射收支与地面相反,净辐射强迫为＋3．10w／m^2;同时沙尘气溶胶通过影响到达地面的辐射使得地面有较强的降温,整个模拟区域平均地面气温降低了0．24K,而北方地区地面气温降低了0．37K;沙尘对于降水的影响主要体现在对小雨的影响上,沙尘气溶胶使得模拟区域内小雨减小了20％左右;另一方面,华北地区降水受沙尘气溶胶影响最大,总降水减少了13．8％,而全区域总降水只减少了2％．     

气溶胶粒子形状对其辐射特性影响的研究

在处理大气的长、短波辐射时常常假定粒子为球形。本用扩展边界条件法及Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ方法计算了随机取向的非球形气溶胶粒子的衰减、吸收截面、相函数、不对称因子、单次散射反照率等辐射参量，研究了形状因子及粒子表面粗糙度对这些量的影响。     

中国东部气溶胶活化颗粒物浓度对区域气候影响的模拟研究

该工作利用区域模式(WRF),对我国东部三大城市群区域的气溶胶活化颗粒物浓度增加的气候效应进行了模拟研究.结果表明:增加气溶胶活化颗粒物后,我国东部许多地区的地表感热、潜热通量减少,华东大部分地区的地表2m气温降低;降水对气溶胶活化颗粒物浓度增加的响应较为复杂,缺乏一致的规律性,但增加活化颗粒物后,我国东部许多地区的降水明显减少;由气溶胶活化颗粒物浓度变化造成的大气水汽输送和水汽含量的变化,是气溶胶间接效应影响东亚夏季风降水的主要原因.从总体上来说,中国不同地区的气溶胶活化颗粒物浓度增加,使得中国东部大部分地区的低层气温降低、大气湿度降低、降水减少,呈现出干冷化的趋势.     

长三角地区气溶胶对辐射和降水影响的分析

为深入研究长三角地区气溶胶对辐射和降水的影响,本文分析了2004—2014年该区气溶胶光学厚度(aerosol optical depth,AOD)、辐射和降水的时空变化特征,在季节尺度确定了对辐射和降水影响最大的气溶胶成分.研究发现:2004—2008年,AOD在春、夏季明显上升(0.260·(10a)~(-1)、0.066·(10a)~(-1)),辐射在春季明显上升(20.4 W·m-2·(10a)~(-1)))、夏季明显下降(-41.4W·m-2·(10a)~(-1))),降水在夏季明显上升(4.6mm·(10a)~(-1))、冬季明显下降(~(-1).7mm·(10a)~(-1));2009—2014年秋季AOD明显下降(-0.126·(10a)~(-1)),辐射和降水无明显变化趋势.2004—2014年辐射在春、夏季受云量和气溶胶共同影响,2004—2008年秋、冬季辐射主要受AOD影响,2009—2014年秋、冬季辐射与云量相关性更高.各季节沙尘、海盐气溶胶的AOD小于总AOD的20%,但其对辐射和降水影响更大.春、夏季对辐射影响最大的气溶胶分别是细模态沙尘和细模态海盐;降水在春、夏、冬季均受沙尘气溶胶影响最大.     

硫酸盐溶液中温度对方解石和白云石溶解度的影响

为了研究温度对硫酸盐溶液侵蚀石灰岩和白云岩的影响,应用美国联邦地质调查局开发的水化学模拟软件PHREEQC对在不同CO2分压下,不同浓度的Na2SO4和MgSO4溶液中的方解石和白云石的溶解度和温度的关系进行了化学模拟.模拟结果表明:在无CO2分压的情况下,在同浓度的盐溶液中,方解石和白云石的溶解度随着温度的升高迅速升...     

破解谜题:研究气候变化对全球的影响(Ⅰ)

气候变化是21世纪影响人类生活的最重要的因素之一,但气候变化的原因,特别是气候变化与人类活动之间的关系问题仍然是科学中的未解之谜。美国国家科学基金会(NSF)高度重视气候变化对全球的影响研究,其对全球变化研究的资助遍及几乎所有部门,包括地球科学部,极地计划办公室,生物科学部,社会,行为与经济科学部,工程学部,国际合作办公室,数理科学部,教育与人力资源部,网络基础设施办公室,计算机及信息科学与技术部等,资助工作取得了丰硕的成果。2009年8月,NSF主任办公室联合上述资助部门,发布了题为《破解谜题:研究气候变化对全球的影响》的报告,从天空、陆地、冰域、海洋、生命和人类等6个方面探讨了全球变化研究中的重要问题,展示了NSF资助的相关研究取得的主要成果。     

Forced response of atmospheric oscillations during the last millennium simulated by a climate system model

Variations in global atmospheric oscillations during the last millennium are simulated using the climate system model FGOALS_gl. The model was driven by reconstructions of both natural forcing (solar variability and volcanic aerosol) and anthropogenic forcing (greenhouse gases and sulfate aerosol). The model results are compared against proxy reconstruction data. The reconstructed North Atlantic Oscillation (NAO) was out of phase with the Pacific Decadal Oscillation (PDO) in the last millennium. During the ...     

卫星实测臭氧总量资料在区域气候模拟中的应用研究

 将卫星观测的TOMS臭氧总量资料应用于区域气候模拟中,在不同纬度的地区采用随季节变化的臭氧总量.以中国地区为例,对比模拟了考虑臭氧随季节、纬度变化和模式原有的固定臭氧值对气候的不同影响.结果发现:对区域气候模式RegCM2而言,用于研究中国地区时,模式中的臭氧总量比实际状况偏大,利用实测臭氧资料后能产生负的晴空辐射强迫,并引起云量变化,导致地表温度变化.     

一个区域气候-化学耦合模式的研制及初步应用

将区域气候模式RegCM 2和对流层大气化学模式TACM相耦合 ,建立了一个区域气候 -化学模式系统 (RegCCMS) ,主要用于对流层臭氧和硫酸盐气溶胶的时空分布、辐射强迫和气候效应研究 .利用 2 0 0 0年 7月NCEP再分析资料和RegCCMS模拟了东亚地区夏季对流层臭氧和硫酸盐气溶胶的空间分布 ,估计了相应的辐射强迫以及对近地面气温变化的影响 .研究表明我国夏季对流层臭氧和硫酸盐的月均最大地面浓度分别为 1 2 5× 1 0 - 9和 8μg/m3.对流层臭氧的平均辐射强迫为 0 .3 9W /m2 ,硫酸盐气溶胶的平均直接辐射强迫为 - 0 .92W /m2 ,两者皆在西南、华南和华中地区出现极值中心 .硫酸盐气溶胶的平均间接辐射强迫为 - 0 .2W /m2 ,华东和华南沿海地区相对较强 .在局部地区 ,对流层臭氧和硫酸盐气溶胶的辐射强迫高于IPCC( 2 0 0 1 )报导值 .总体而言 ,对流层臭氧可能导致的增暖效应明显弱于硫酸盐气溶胶的冷却效应 ,因此 ,净辐射强迫为负值 ,两者的综合效应造成近地面平均气温下降 - 0 .2℃ .西南地区降温较为明显 ,最大幅度达到 - 0 .5 7℃ .     

Building a high-resolution regional climate model for the Heihe River Basin and simulating precipitation over this region

Based on the Regional Integrated Environmental Model System （RIEMS 2.0） developed by START TEA-COM RRC and Department of Atmospheric Science of Nanjing University, a dataset of observation and remote sensing over the Heihe River Basin （HRB） was used to recalibrate the model＇s parameters, including topography elevation, land cover type, saturated soil water po- tential, saturated soil hydraulic conductivity, field moisture capacity, wilting point moisture, soil porosity, and parameter b of soil hydraulic conductivity, to build a high-resolution regional climate model for the HRB. Continuous simulation for the period from January 1 to December 31, 2000 was conducted using the regional climate model, with NCEP-FNL reanalysis data as the driving fields. The study focused on the ability of the model to simulate precipitation in the HRB. The analysis results showed the following： （1） For precipitation, the model could reproduce well the spatial pattern and seasonal cycle in different regions of the HRB, simulated precipitation was overestimated in the upper reaches of the HRB and underestimated in the lower reaches of the HRB, and seasonal precipitation biases were mostly in the range of -39.9%-9.6% of observations, which is mostly consistent with the IPCC report （2001）. （2） The model could reproduce reasonably temporal evolution of pentad precipitation in different regions. Correlation coefficients between the simulated and observed pentad precipitation were 0.8123, 0.5064, and 0.7033 in the upper, middle, and lower reaches of the HRB, respectively. They reached a significance level of 1%. （3） Dynamical downscaling of a high-resolution regional climate model was used to overcome the deficiency of long-term, high-temporal/spatial-resolution meteorological dataset in the HRB, and to drive directly the integrated model that coupled ecological-hydrological and socioeco- nomic processes in the HRB.     

西南秋季降水及其影响要素的气候变化特征

利用西南片区1960—2009年50个气象站的逐日降水和NCEP/NCAR再分析资料,采用谐波分析、双谐样条插值和相关分析等方法,分析该地区近50a秋季降水及其影响因素的气候变化特征.分析结果表明:西南片区秋季降水量呈现减少的趋势,其中降水的年际变化占主要地位,2009年秋季降水量达到50a以来最小值,是线性减少趋势、年际和年代际变化共同作用的结果;各影响因素在不同层次上的气候变化及其与降水的相关性程度各不相同;西南片区秋季地面气温具有显著的增暖趋势,其序列与降水的相关性不显著;对流层中层气压500hPa的秋季温度没有增暖的趋势,与降水的相关性很好,呈显著的负相关,相关系数达到-0.34;气压600hPa的比湿具有线性减少的趋势,与降水呈正相关性,相关系数为0.30;气压700hPa的水平散度没有线性趋势变化,与降水存在显著的负相关.西南片区2009年秋季降水异常空间型与气压500hPa的温度异常偏高型、气压600hPa的比湿异常偏小型和气压700hPa水平散度异常偏强型的相似系数分别为-0.95,0.85和-0.46.该地区2009年秋季降水异常偏少是热力和动力因素共同作用的结果,但热力因素的影响大于动力因素的影响.     

近百年高低层大气环流的演变特征及其与中国降水变化的关系

 分析了101 a北半球低层和高层大气环流(包含四大涛动及W,C,E 3种环流型、副高强度)的演变特征,并讨论了大气环流因子的年际和年代际变化与中国降水的关系.结果表明,无论是高层还是低层大气环流特征随时间尺度的不同而不同,最显著的变化是7 a以下的年际变化.低层因子的年际变化比对流层因子明显;对流层因子的气候基本态的变化比低层因子明显.SO是低层因子中发生年际变化的强信号,NPO是低层因子中时间尺度28 a以上变化的强信号.副高是对流层中发生年际变化的强信号,E型环流是对流层中时间尺度28 a以上变化的强信号;中国近百年的降水量变化有显著的小于3.5 a,3.5~7 a,7~14 a的周期变化;中国降水和高、低层大气环流因子之间存在明显的同时相关和滞后相关关系.同时相关中,影响中国降水的主要因子为:W,NPO,SO;滞后相关中,影响中国降水的主要因子为:W,NAO,AO,E.