1987年第5期文章目次
1987(5):1-5.
摘要:
一、引言由于云的過程實質上是非線性的,所以,能直接影響大尺度環流的演變與維持。在對流參數化問題中,我們試圖用格點尺度的預報變量來定量地表示次格點尺度的積云的集體作用。但是,做到什么程度和如何做到這一點仍不清楚。特別是由于在云構成方面有中間尺度存在,即通常稱之為“中尺度”的存在,使積云對流參數化遇到一系列困難。這樣提出了一個重要的問題:最佳的截譜應取在何處?很顯然一種可能是能分辨個別云,
一、引言由于云的過程實質上是非線性的,所以,能直接影響大尺度環流的演變與維持。在對流參數化問題中,我們試圖用格點尺度的預報變量來定量地表示次格點尺度的積云的集體作用。但是,做到什么程度和如何做到這一點仍不清楚。特別是由于在云構成方面有中間尺度存在,即通常稱之為“中尺度”的存在,使積云對流參數化遇到一系列困難。這樣提出了一個重要的問題:最佳的截譜應取在何處?很顯然一種可能是能分辨個別云,
1987(5):6-13.
摘要:
雷達和衛星圖象的解釋是臨近預報的主要內容之一。在做提前幾小時的降水詳細預報時,需要借助于天氣尺度、中尺度現象和它們的機制對圖象進行仔細的解釋。本文綜述了一些概念模式,這些模式描繪了熱帶和中緯地區的中緯度氣旋、中尺度對流系統的各種表現。特別討論了下述現象: (ⅰ)暖輸送帶,包括在上滑和下滑冷鋒形勢中具有后傾上升和前傾上升的輸送帶;(ⅱ)暖鋒前的冷輸送帶;(ⅲ)出現在冷鋒前低空急流邊界層的與線對流相聯系的窄雨帶;(ⅳ)與對流層中層對流有關的中尺度寬雨帶;(ⅴ)熱帶和中緯度颮線;(ⅵ)熱帶和中緯度非颮線中尺度對流系統;(ⅶ)與冷旋渦相聯的次天氣尺度逗點云;(ⅷ)極槽輸送帶和即刻錮囚(instant occlusion)。
雷達和衛星圖象的解釋是臨近預報的主要內容之一。在做提前幾小時的降水詳細預報時,需要借助于天氣尺度、中尺度現象和它們的機制對圖象進行仔細的解釋。本文綜述了一些概念模式,這些模式描繪了熱帶和中緯地區的中緯度氣旋、中尺度對流系統的各種表現。特別討論了下述現象: (ⅰ)暖輸送帶,包括在上滑和下滑冷鋒形勢中具有后傾上升和前傾上升的輸送帶;(ⅱ)暖鋒前的冷輸送帶;(ⅲ)出現在冷鋒前低空急流邊界層的與線對流相聯系的窄雨帶;(ⅳ)與對流層中層對流有關的中尺度寬雨帶;(ⅴ)熱帶和中緯度颮線;(ⅵ)熱帶和中緯度非颮線中尺度對流系統;(ⅶ)與冷旋渦相聯的次天氣尺度逗點云;(ⅷ)極槽輸送帶和即刻錮囚(instant occlusion)。
1987(5):14-22.
摘要:
在氣象觀測值的分析和同化中,引入并討論了適用于解決帶約束的最小化問題的兩種一般算法。在這兩種算法中,原來的帶約束問題經適當修改轉化為一個無約束問題,或一系列無約束問題。這種做法的主要優點是新的無約束問題能夠用古典下降法求解,從而避免了需要直接求解原來帶約束問題的Euler-Lagrange方程。第一個算法寓于增廣Lagrange算子的算法中,它從古典的懲罰(penalty)算法和對偶算法中引出。第二個算法是基于一個共軛動力方程的適當應用,它由最優控制技術產生,并且似乎特別適應非定時觀測的同化。一些簡單的數值舉例證明這些算法能夠解決氣象上遇到的非線性最小化問題。本文還討論了它們用于更復雜情況的可能性,特別是考慮了它們的計算費用。
在氣象觀測值的分析和同化中,引入并討論了適用于解決帶約束的最小化問題的兩種一般算法。在這兩種算法中,原來的帶約束問題經適當修改轉化為一個無約束問題,或一系列無約束問題。這種做法的主要優點是新的無約束問題能夠用古典下降法求解,從而避免了需要直接求解原來帶約束問題的Euler-Lagrange方程。第一個算法寓于增廣Lagrange算子的算法中,它從古典的懲罰(penalty)算法和對偶算法中引出。第二個算法是基于一個共軛動力方程的適當應用,它由最優控制技術產生,并且似乎特別適應非定時觀測的同化。一些簡單的數值舉例證明這些算法能夠解決氣象上遇到的非線性最小化問題。本文還討論了它們用于更復雜情況的可能性,特別是考慮了它們的計算費用。
1987(5):23-26.
摘要:
一、前言在完成內插到均勻矩形網格的加權平均值后,可對氣象資料集進行客觀分析。最有名的方案是目前廣泛使用的Cressman方法(1959)和Barnes方法(1964)。一種與Barnes方法結果很接近的類似方法最近在威斯康星-麥迪遜大學的空間科學工程中心McIDAS系統基礎上研制出來,該方法能明顯節省計算機時間。特別是把臺站網點(NS)實測資料內插到網格點(NG)時,Barnes和Cressman方法計算所需機時與NS×NG成
一、前言在完成內插到均勻矩形網格的加權平均值后,可對氣象資料集進行客觀分析。最有名的方案是目前廣泛使用的Cressman方法(1959)和Barnes方法(1964)。一種與Barnes方法結果很接近的類似方法最近在威斯康星-麥迪遜大學的空間科學工程中心McIDAS系統基礎上研制出來,該方法能明顯節省計算機時間。特別是把臺站網點(NS)實測資料內插到網格點(NG)時,Barnes和Cressman方法計算所需機時與NS×NG成
1987(5):26-28.
摘要:
1.引言許多學者對與季風相關的大尺度大氣環流特征進行過廣泛的研究,對臭氧和氣溫的變化也作過精深的研究.但是,很少有人研究平流層和夏季風之間可能存在的關系。 Kung和Sharif研究了夏季風暴發和印度季風總雨量的統計預報模式。統計模式中包括了100百帕和200百帕的大氣溫度。其理論是西藏高原的受熱會對其上部空氣流動產生影響。1985年Sehra等報道過1972年3月在夏季風到達印度地區之前,隨著平流層溫度的小波動,中間層出現了出乎意料的增溫現象。本文目的在于根據TIROS-N衛星觀測,研究印度夏季風活動與上部對流層、平
1.引言許多學者對與季風相關的大尺度大氣環流特征進行過廣泛的研究,對臭氧和氣溫的變化也作過精深的研究.但是,很少有人研究平流層和夏季風之間可能存在的關系。 Kung和Sharif研究了夏季風暴發和印度季風總雨量的統計預報模式。統計模式中包括了100百帕和200百帕的大氣溫度。其理論是西藏高原的受熱會對其上部空氣流動產生影響。1985年Sehra等報道過1972年3月在夏季風到達印度地區之前,隨著平流層溫度的小波動,中間層出現了出乎意料的增溫現象。本文目的在于根據TIROS-N衛星觀測,研究印度夏季風活動與上部對流層、平
1987(5):29-34.
摘要:
本文研究了低緯度波狀擾動的穩定性問題。第一部分分析了波的相速度。第二部分經過估算通常被忽略的科里奧利第二參數,進一步精確了庫奧(Kyo)的穩定性問題。估算了這個小項,將會大大改變擾動波的穩定范圍。
本文研究了低緯度波狀擾動的穩定性問題。第一部分分析了波的相速度。第二部分經過估算通常被忽略的科里奧利第二參數,進一步精確了庫奧(Kyo)的穩定性問題。估算了這個小項,將會大大改變擾動波的穩定范圍。
1987(5):34-37.
摘要:
世界氣候研究計劃(簡稱WCRP)是由國際科協理事會(ICSU)和世界氣象組織(WMO)制定的,是一件要求世界各國都要參加計劃實施的國際合作事業。其目的是加深理解數周乃至數十年時間尺度的氣候變化的原因,以此打下1～2個月的氣候長期預報的物理基礎,同時要弄清楚每年波動的預測可能性以及因二氧化碳的增加等人類活動對長期氣候變化的影響。氣候的變化和短期的氣象變化不同,是
世界氣候研究計劃(簡稱WCRP)是由國際科協理事會(ICSU)和世界氣象組織(WMO)制定的,是一件要求世界各國都要參加計劃實施的國際合作事業。其目的是加深理解數周乃至數十年時間尺度的氣候變化的原因,以此打下1～2個月的氣候長期預報的物理基礎,同時要弄清楚每年波動的預測可能性以及因二氧化碳的增加等人類活動對長期氣候變化的影響。氣候的變化和短期的氣象變化不同,是
1987(5):37-41.
摘要:
每次火山噴發都會導致降溫,全球性降溫0.05℃,地區性降溫0.2℃,并且會持續到第二年,其后逐漸平息。但是,除此以外,數年后仍存有影響。這并不就是直接的陽傘效應,而是由于氣候系統中有自我調節機制,此機制因火山噴發而受刺激,引起變動,從而持續發生影響。另外,在火山活動的變動中,有70年左右的周期性,在氣溫長周期變動中也有這種反映。
每次火山噴發都會導致降溫,全球性降溫0.05℃,地區性降溫0.2℃,并且會持續到第二年,其后逐漸平息。但是,除此以外,數年后仍存有影響。這并不就是直接的陽傘效應,而是由于氣候系統中有自我調節機制,此機制因火山噴發而受刺激,引起變動,從而持續發生影響。另外,在火山活動的變動中,有70年左右的周期性,在氣溫長周期變動中也有這種反映。
1987(5):42-46.
摘要:
測試了三種干旱指標,并討論了它們在描述不同干旱強度的干旱期方面的性能,作了相互比較。這些指標是:雨量距平指標(RAI)、Bhalme和Mooley干旱指標(BMDI)、Palmer干旱指標(PDI)。用內布拉斯加州資料作為例子,結果表明,在檢測干旱期方面,這三種指標都是有效的。分析結果認為降水是影響氣象干旱的最重要的氣候因素。因此,可以得出結論:在進行單站分析時,用雨量這一簡單指標和比較復雜的干旱指標,在描述干旱期和干旱強度方面,效果是相同的。
測試了三種干旱指標,并討論了它們在描述不同干旱強度的干旱期方面的性能,作了相互比較。這些指標是:雨量距平指標(RAI)、Bhalme和Mooley干旱指標(BMDI)、Palmer干旱指標(PDI)。用內布拉斯加州資料作為例子,結果表明,在檢測干旱期方面,這三種指標都是有效的。分析結果認為降水是影響氣象干旱的最重要的氣候因素。因此,可以得出結論:在進行單站分析時,用雨量這一簡單指標和比較復雜的干旱指標,在描述干旱期和干旱強度方面,效果是相同的。
1987(5):47-53.
摘要:
本文從統計物理學角度分析了氣象學基本問題。指出氣象學中的大氣微團等元量可與統計物理中的基本研究對象粒子相對應。因而統計物理中的概念、方法和規律可以移植到氣象學中來。文中定義了大氣分布函數和大氣的H函數,還研究了大氣能量分布律和大氣熵。文中綜述了熵極值原理在氣象上的應用并提出大氣熵守恒猜想。最后指出如這一猜想被證實,則可以使中短期的數值天氣預告的準確率明顯提高。
本文從統計物理學角度分析了氣象學基本問題。指出氣象學中的大氣微團等元量可與統計物理中的基本研究對象粒子相對應。因而統計物理中的概念、方法和規律可以移植到氣象學中來。文中定義了大氣分布函數和大氣的H函數,還研究了大氣能量分布律和大氣熵。文中綜述了熵極值原理在氣象上的應用并提出大氣熵守恒猜想。最后指出如這一猜想被證實,則可以使中短期的數值天氣預告的準確率明顯提高。
11 合理采暖與氣象條件的應用
1987(5):54-58.
摘要:
引言集中熱水采暖是現代化城市采暖的發展方向。近年來,城市集中采暖規模發展很快,但目前國內熱水采暖管理水平卻很不適應,造成能源利用的較大浪費。據調查,震后唐山僅市區計劃供暖面積達1200萬m~2,集中采暖面積及規模居全國第二位。但采暖管理仍比較落后,大多數采暖系統處于不合理運行調節狀態。采暖期實際耗煤指標從33kg/m~2到70kg/m~2,相差懸殊。實測表明,室溫比設計溫度每偏高1℃多耗能5%。而由于運
引言集中熱水采暖是現代化城市采暖的發展方向。近年來,城市集中采暖規模發展很快,但目前國內熱水采暖管理水平卻很不適應,造成能源利用的較大浪費。據調查,震后唐山僅市區計劃供暖面積達1200萬m~2,集中采暖面積及規模居全國第二位。但采暖管理仍比較落后,大多數采暖系統處于不合理運行調節狀態。采暖期實際耗煤指標從33kg/m~2到70kg/m~2,相差懸殊。實測表明,室溫比設計溫度每偏高1℃多耗能5%。而由于運
1987(5):59-65.
摘要:
1.引言一個名為“云物理學與化學的實驗室研究和設備的前景”的技術研討會1985年3月20—22日在博爾德舉行。會議由國家海洋大氣管理局(NOAA)的環境研究院和國家大氣研究中心(NCAR)共同舉辦。研討會的起因是由于認識到實驗室研究作為云的外場研究與模式研究的基礎性支持的必要性;也由于這樣一種看法,即在過去20年中,這種室內研究已衰落到這樣一種程度,以致對發生在大氣中很多過程的了解的科學進程正在受到阻礙。
1.引言一個名為“云物理學與化學的實驗室研究和設備的前景”的技術研討會1985年3月20—22日在博爾德舉行。會議由國家海洋大氣管理局(NOAA)的環境研究院和國家大氣研究中心(NCAR)共同舉辦。研討會的起因是由于認識到實驗室研究作為云的外場研究與模式研究的基礎性支持的必要性;也由于這樣一種看法,即在過去20年中,這種室內研究已衰落到這樣一種程度,以致對發生在大氣中很多過程的了解的科學進程正在受到阻礙。
13 降水微物理學的新探索
1987(5):65-72.
摘要:
在雪暴期間,進行了降水率和雪晶通量的測量(H.Weickmann,1981)。降水率測量使用了一臺水珠計(dew scale),水珠計將降水粒子收集在細絲網上,連續地測量增加的重量并記錄在轉筒上。測到的最大降雪量是5g/100cm~2,等于500g/m~2,即相當于0.5mm深的水,用后要清洗掉收集器上的積雪,以備下一步測量。雪晶通量的測量使用一架手按照相機同步進行。通過描繪降水率和雪晶通量隨時間變化的曲線,獲得了風暴的生命史。使人驚奇的是,兩條曲線在某些范圍內是成比例的。換句話說,降水率增大(減小)時,雪晶通量也增大(減小)。有趣的是,我們發現佛羅里達和新澤西州的平均降雨情況也存在著類似的關系。這種分析是根據伊利諾斯州水勘局在五十年代和六十年代執行與美國陸軍簽訂的合同期間獲得的大量資料作出的。我們還研究了1975年法國消雹試驗期間收集的冰雹資料,也發現存在著這種關系。本文討論了這些發現對了解降水機制的重要意義。
在雪暴期間,進行了降水率和雪晶通量的測量(H.Weickmann,1981)。降水率測量使用了一臺水珠計(dew scale),水珠計將降水粒子收集在細絲網上,連續地測量增加的重量并記錄在轉筒上。測到的最大降雪量是5g/100cm~2,等于500g/m~2,即相當于0.5mm深的水,用后要清洗掉收集器上的積雪,以備下一步測量。雪晶通量的測量使用一架手按照相機同步進行。通過描繪降水率和雪晶通量隨時間變化的曲線,獲得了風暴的生命史。使人驚奇的是,兩條曲線在某些范圍內是成比例的。換句話說,降水率增大(減小)時,雪晶通量也增大(減小)。有趣的是,我們發現佛羅里達和新澤西州的平均降雨情況也存在著類似的關系。這種分析是根據伊利諾斯州水勘局在五十年代和六十年代執行與美國陸軍簽訂的合同期間獲得的大量資料作出的。我們還研究了1975年法國消雹試驗期間收集的冰雹資料,也發現存在著這種關系。本文討論了這些發現對了解降水機制的重要意義。
1987(5):73-75.
摘要:
當前,蘇聯國家水文氣象委員會系統,在為農業部門進行的農業氣象服務中,廣泛地運用農作物的群體特征進行生長狀況的鑒定。農作物狀況的一般評定是以等級來表示的目測鑒定,在這種情況下觀測員只能夠考慮2—3個參數,同時考慮農業技術人員等提供的情報。這種觀測形式所固有的最大缺點是主觀性。隨著獲取信息的遙感方法的發展,已經可以根據遙感觀測結果使作物狀況的鑒定建立在定量特征的基礎上。對農作物群體生長狀況的鑒定來說,利用遙感方法的物理學前提是以群體的能量亮度為基礎,它在很大程
當前,蘇聯國家水文氣象委員會系統,在為農業部門進行的農業氣象服務中,廣泛地運用農作物的群體特征進行生長狀況的鑒定。農作物狀況的一般評定是以等級來表示的目測鑒定,在這種情況下觀測員只能夠考慮2—3個參數,同時考慮農業技術人員等提供的情報。這種觀測形式所固有的最大缺點是主觀性。隨著獲取信息的遙感方法的發展,已經可以根據遙感觀測結果使作物狀況的鑒定建立在定量特征的基礎上。對農作物群體生長狀況的鑒定來說,利用遙感方法的物理學前提是以群體的能量亮度為基礎,它在很大程
1987(5):75-79.
摘要:
研究的構思和展望氣象條件與作物生長發育及產量的關系,以往主要是使用多重回歸等統計方法進行分析,并試圖予以預測。但這種方法存在著兩個問題,一個是如果超過了研制模式所用的資料范圍(地區、年代等),則模式就不能使用了;另一個是從時間上考慮作物的生長,即處理生長的動態是困難的。真正有效的模式必須是在可以掌握各時段作物生長的實況的同時,還能夠預測出其后的生長發育狀況以及獲得栽培管理上的必要情報。本項研究是在總結上述研究工作的問題后,在如圖1所示的構思和展望的基礎上,對氣象條件與作物生長發育及產量的關系予以
研究的構思和展望氣象條件與作物生長發育及產量的關系,以往主要是使用多重回歸等統計方法進行分析,并試圖予以預測。但這種方法存在著兩個問題,一個是如果超過了研制模式所用的資料范圍(地區、年代等),則模式就不能使用了;另一個是從時間上考慮作物的生長,即處理生長的動態是困難的。真正有效的模式必須是在可以掌握各時段作物生長的實況的同時,還能夠預測出其后的生長發育狀況以及獲得栽培管理上的必要情報。本項研究是在總結上述研究工作的問題后,在如圖1所示的構思和展望的基礎上,對氣象條件與作物生長發育及產量的關系予以
1987(5):79-82.
摘要:
測定綠色植物葉片中葉綠素含量和氮含量是植物生理學和農業化學的重要任務。目前已有多種化學測定方法,測定精度亦較高。但所有這些傳統的化學分析方法都具有共同的缺點,工作量大、每次測定都須破壞部分作物或葉片,并且需要配備專門人員和實驗室,在大范圍內進行測定時,則更顯得困難。而目前廣泛應用的測定作物受害和死亡面積的方法是統計抽樣法,它也需要大量人力,且精度低。鑒于傳統方法有不足之處,蘇聯研究
測定綠色植物葉片中葉綠素含量和氮含量是植物生理學和農業化學的重要任務。目前已有多種化學測定方法,測定精度亦較高。但所有這些傳統的化學分析方法都具有共同的缺點,工作量大、每次測定都須破壞部分作物或葉片,并且需要配備專門人員和實驗室,在大范圍內進行測定時,則更顯得困難。而目前廣泛應用的測定作物受害和死亡面積的方法是統計抽樣法,它也需要大量人力,且精度低。鑒于傳統方法有不足之處,蘇聯研究
1987(5):82-86.
摘要:
預報部預報科收集雷達的數字化回波資料,用于預報分析等方面。這種資料量相當大。為了在有限的磁盤容量中保存盡可能多的圖象,開發出了一種壓縮資料的有效方法。利用實際的雷達回波來調查資料壓縮特性,結果表明采用這種方法,可將原有的資料壓縮到二分之一至數十分之一。
預報部預報科收集雷達的數字化回波資料,用于預報分析等方面。這種資料量相當大。為了在有限的磁盤容量中保存盡可能多的圖象,開發出了一種壓縮資料的有效方法。利用實際的雷達回波來調查資料壓縮特性,結果表明采用這種方法,可將原有的資料壓縮到二分之一至數十分之一。
1987(5):86-93.
摘要:
用閾邏輯對非線性中值濾波器進行了改進,改進后的濾波器可以消除氣象數據集中的脈沖噪聲(尖峰)。產生于移動式中尺度站網通信的這種噪聲,其特點表現為隨機位噪聲。多數脈沖具有一定時間間隔的持續時間(本文情況下為一分鐘)。我們討論的濾波器無論對什么樣的噪聲脈沖發生頻率或者噪聲尖峰的幅度都是有效的。甚至當頻率增大到在幾個短較時間間隔內每隔一數據點即觀察到一脈沖時,亦可將其濾除。被濾除的脈沖幅度的大小可跨3個數量級。
用閾邏輯對非線性中值濾波器進行了改進,改進后的濾波器可以消除氣象數據集中的脈沖噪聲(尖峰)。產生于移動式中尺度站網通信的這種噪聲,其特點表現為隨機位噪聲。多數脈沖具有一定時間間隔的持續時間(本文情況下為一分鐘)。我們討論的濾波器無論對什么樣的噪聲脈沖發生頻率或者噪聲尖峰的幅度都是有效的。甚至當頻率增大到在幾個短較時間間隔內每隔一數據點即觀察到一脈沖時,亦可將其濾除。被濾除的脈沖幅度的大小可跨3個數量級。
1987(5):93-95.
摘要:
本文發表地球輻射平衡試驗(ERBE)第一批資料,這些資料包括射出的紅外輻射、反射率和估計的1984年11月15日的背景類型,以及“太陽常數”的測定結果。此外還給出了該日地球靜止業務環境衛星得出的圖象,以便與ERBE背景識別進行比較。就短時而論,云似乎比以往所記錄的更冷,反射也更強。該試驗資料將應用于云-輻射-氣候相互作用的一些關鍵性研究。
本文發表地球輻射平衡試驗(ERBE)第一批資料,這些資料包括射出的紅外輻射、反射率和估計的1984年11月15日的背景類型,以及“太陽常數”的測定結果。此外還給出了該日地球靜止業務環境衛星得出的圖象,以便與ERBE背景識別進行比較。就短時而論,云似乎比以往所記錄的更冷,反射也更強。該試驗資料將應用于云-輻射-氣候相互作用的一些關鍵性研究。
20 光傳導式雨雪量計
1987(5):96-96.
摘要:
本文介紹的是日本專利局(JP)1985年3月18日公開特許公報(A)中公開的一份專利發明,其專利號為昭60-49227。該發明提供一種無電源光傳導式雨雪量傳感器。目前氣象業務中使用的翻斗型雨量計(圖1),其上部是一個開口的金屬圓筒,當有降水進入承水口時,首先進入承水器(1),然后經第2承水器(10)進入翻斗。當翻斗(2)中的水達到一定量時就翻倒一次,將水排掉,翻斗(2)(圖中虛線位置)開始承接降水。如果繼
本文介紹的是日本專利局(JP)1985年3月18日公開特許公報(A)中公開的一份專利發明,其專利號為昭60-49227。該發明提供一種無電源光傳導式雨雪量傳感器。目前氣象業務中使用的翻斗型雨量計(圖1),其上部是一個開口的金屬圓筒,當有降水進入承水口時,首先進入承水器(1),然后經第2承水器(10)進入翻斗。當翻斗(2)中的水達到一定量時就翻倒一次,將水排掉,翻斗(2)(圖中虛線位置)開始承接降水。如果繼
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