气候变化研究中的大气垂直结构探测述评

有关大气成分和性质的垂直廓线的观测和资料积累在气候强迫、气候反馈以及有关气候变化研究的许多方面起着关键性作用。关于温室气体、大气气溶胶、水汽、云和温度的大气垂直廓线,目前仍然有许多尚未解决的科学问题;这些问题的解决,对于理解与未来气候变化有关的多种人为和自然因素的作用,以及影响气候变化敏感性的多种复杂的物理过程十分关键。此外,大气垂直结构观测水平的提高对于气候模式的发展也具有重要意义。进一步完善整层大气的高分辨率垂直结构的观测方法在气候变化研究领域具有广阔的应用前景。     

判定Burgers方程差分格式计算稳定性的方法(英文)

以最简申的非线性扩散波动方程Ｂｕｒｇｅｒｓ方程为模型．着重分析了数值天气预报中常用的二类较普遍的三时间层和二时间层差分格式的计算稳定性问题，特别指出了计算初值、时间步长和耗散因子对计算稳定性的影响。给出一种判定差分格式计算稳定性的新方法，数值实验证明此方法是实用和有效的，得到的判据的确是保证差分格式计算的必要条件，证实三时间层格式容易出现非线性计算不稳定，尤其是耗散系数：过小的时候是如此：而二时间层格式易于稳定，但是耗散系数。也不能过大，否则也会出现计算不稳定。     

FY-2E地面太阳辐射反演及数据集评估

针对FY-2E地面入射太阳辐射反演精度不够精确的问题,提出使用ERA-Interim再分析资料的臭氧、大气可降水、地面气压等数据替换反演算法中气候态平均大气场,通过利用中国地区(2009—2014年)91个站点的地面观测数据验证和评估新旧数据集产品(SWDN-1.0和SWDN-2.0),并与CERES卫星反演SYN1deg产品和ERA-Interim再分析地面入射太阳辐射资料进行比较分析。结果表明:CERES卫星反演产品与观测最接近,FY-2E卫星反演产品次之,ERA-Interim地面入射太阳辐射产品误差最大;FY-2E卫星反演的2套产品,SWDN-2.0相比于SWDN-1.0有较大改进;4套数据产品在中国不同区域效果有明显差异,西部最好、南部最差,辐射反演算法还有待改进;从地面入射太阳辐射的多年平均值分析,4套数据产品之间有较好的一致性,FY-2E卫星反演地面入射太阳辐射数据集产品空间分辨更高,细节更清晰。     

方腔内热对流的高精度数值模拟

该文从二维方腔流动的涡流函数方程出发,建立了方腔内热对流的非定常数值计算模型。通过在空间上引入非均匀网格,提高壁面附近的分辨率;以及采用二阶守恒型的Arakawa格式处理非线性的对流项,既保证了多种物理量的守恒性,也同时提高了数值模拟的精度。数值计算表明,本文的计算格式与其它的同阶格式相比,具有更高的精度。     

气象台站环境的卫星遥感调查与评估-以安徽代表气象站为例

气象观测环境的保护与代表性在天气预报和气候变化研究中具有重要意义。利用多时相的高分辨率陆地卫星资料,结合GIS技术,提取了气象台站3 km缓冲区内的土地利用类型,并将其分为四大类:耕地、植被、水体和城建用地。选取了安徽省6个气象站作为代表,分析了其周边土地类型的时空变化特征,并应用于气象站点环境代表性的评价研究。结果表明,基于卫星遥感的气象站点缓冲区内土地利用类型时空演变能很好地应用于气象站的环境代表性调查与评估,且效果良好。遥感结果显示安徽省国家气候基准站的环境代表性较好,而受到城市化影响严重的合肥国家基本站环境代表性较差。此外,上述卫星遥感的气象站环境分析方法也可以有效地应用于城市热岛研究中参考站点的选取与判别。     

风云三号积雪覆盖产品评估

由于积雪在地球气候系统和水文循环中调节能量和水交换的特定作用,准确地估计积雪分布和制作高质量的积雪产品对短期气候预测以及水文管理至关重要。中国气象局国家卫星气象中心从2009年开始生成风云三号卫星积雪覆盖率(MULSS多仪器融合数据)产品,为了检验产品算法和为积雪产品在气候研究中的应用提供客观依据,有必要对积雪产品的精度进行评估。以MODIS MOD10C1(MYD10C1)全球日积雪覆盖数据集为参考,基于总精度、Heidke技巧评分等5项检验指标,主要对2010~2014年的风云三号积雪产品进行评估,并进一步分析不同时间尺度积雪覆盖率精度的偏差分布。总体而言,风云三号的卫星积雪产品都与MODIS产品保持了较好的时空一致性。如在积雪季节,风云MULSS积雪产品与MODIS产品的空间分布和时间演变相对统一;但是,可能受到云检测的处理的差异的影响,在融雪期二者的有无雪一致性略有下降。此外,两个产品的积雪覆盖率偏差有明显的年际、季节和月变化,从2012年开始,风云三号MULSS积雪产品相对MODIS的偏差由在中国北部偏高转变为在全国范围内的偏低,从积雪期到融雪期,偏差明显减小。从月的时间尺度来说,东北及新疆北部地区都是积雪变化的敏感区域,青藏高原地区受到地形影响,积雪常年保持,偏差稳定。     

凌汛期地面温度精细化预报方法研究

气温的精细化预报对防凌减灾具有重要意义。基于AREM数值模式预报产品,利用2006—2010年黄河凌汛期(11月至翌年3月)实测温度进行建模,对2009—2010年度凌汛期黄河内蒙古河段周边4个站点的每3 h地面温度进行精细化预报研究。6个精细化预报方案效果比较表明:各预报方案都能改进模式预报效果,效果最好的是逐步回归方法。逐步回归方法对各站3~72 h平均预报的平均绝对误差降低1.47℃,1℃准确率提高14.6%,2℃准确率提高26.1%;改进效果最明显的站点是准格尔站,改进后的72 h预报的平均绝对误差为1.25℃,1℃准确率为46.5%,2℃准确率为80.2%。     

印度洋地区MJO对流生成动力学机制的研究进展

Madden-Julian Oscillation(MJO)是热带大气在季节内时间尺度上的主要变化特征,MJO对流的活动对全球很多地区的天气和气候系统都有重要的影响,因此MJO是大气科学重要的前沿课题之一.MJO对流的生成过程是MJO研究中公认的最薄弱的环节,文中从MJO的研究背景出发,对MJO对流生成的有关研究工作及其进展进行了回顾与总结,主要包括MJO对流生成的前期信号、MJO对流的数值模拟、MJO对流生成的动力学机制.最后对MJO对流生成研究中还有待解决的问题进行了分析与讨论.     

非光滑区域上椭圆型特征值问题的间断有限元方法应用

本文针对非光滑区域上椭圆特征值特征值问题利用间断有限元方法（DG）近似．利用大量的数值算例发现,DG方法对非光滑区域（凹角,裂缝等问题）上Laplace特征值问题的近似比协调有限元、非协调元（如C—R元）,甚至比有限元校正格式有着更好的效果．     

厄尔尼诺-南方涛动海-气振子系统的同伦映射解

厄尔尼诺-南方涛动是一个涉及赤道太平洋海-气交互作用的年际现象.本文的目的是创建一个求解厄尔尼诺-南方涛动模型非线性系统的渐近方法.首先利用线性齐次常微分系统的特征值理论得到了对应初值问题的解,并以此解为原系统的零次近似解,然后利用同伦映射关系式依次构造原系统的各次迭代解,最后在这基础上借助同伦映射方法研究了厄尔尼诺南方涛动系统海-气振子对应问题的渐近解,并证明了得到的渐近解的一致有效性.从得到的结果看出,同伦映射方法能够用于分析厄尔尼诺-南方涛动系统在赤道东太平洋中的海表温度异常和海-气振子的温跃层深度异常.