1991年第1期文章目次
1991(1).
摘要:
本文借助于科技情報學方法對80年代世界大氣科學文獻狀況進行綜合普查,從宏觀學術動態的觀點全面論述近十年來(1980～1989年)世界大氣科學研究的進展,并對照我國大氣科學文獻現狀探討我國與世界大氣科學研究的差距和異同點。縱觀世界大氣科學文獻概況,評價我國及世界大氣科學未來發展戰略。
本文借助于科技情報學方法對80年代世界大氣科學文獻狀況進行綜合普查,從宏觀學術動態的觀點全面論述近十年來(1980～1989年)世界大氣科學研究的進展,并對照我國大氣科學文獻現狀探討我國與世界大氣科學研究的差距和異同點。縱觀世界大氣科學文獻概況,評價我國及世界大氣科學未來發展戰略。
1991(1).
摘要:
中層大氣(Middle Atmosphere)是近十多年來廣泛使用的一個新名詞。它是指從對流層頂到湍流層頂約100km之間的大氣層。它由平流層、中間層(Mesosphere)與熱層下層所組成,占據著大氣總量約20％左右。中層大氣與對流層大氣不同,它沒有水蒸汽的凝結,不與海洋及地表直接進行交換,不直接受到地形的作用,因此,就會產生中層大氣固有的大氣環流。但是,由于中層大氣位于對流層之上,這樣在對流層產生的波動有些會傳播到中間層,如在對流層由于大尺度地形和海陸緯向分布的不均勻性所產生的行星波可以傳播到平流層與中間層;并且,由于波在傳播中,它的能量密度是守恒的,
中層大氣(Middle Atmosphere)是近十多年來廣泛使用的一個新名詞。它是指從對流層頂到湍流層頂約100km之間的大氣層。它由平流層、中間層(Mesosphere)與熱層下層所組成,占據著大氣總量約20％左右。中層大氣與對流層大氣不同,它沒有水蒸汽的凝結,不與海洋及地表直接進行交換,不直接受到地形的作用,因此,就會產生中層大氣固有的大氣環流。但是,由于中層大氣位于對流層之上,這樣在對流層產生的波動有些會傳播到中間層,如在對流層由于大尺度地形和海陸緯向分布的不均勻性所產生的行星波可以傳播到平流層與中間層;并且,由于波在傳播中,它的能量密度是守恒的,
1991(1).
摘要:
巨型計算機又稱超高速計算機或超級計算機(Super Computer)。它是當代計算機中規模最大、功能最強、運算速度最快、存儲容量最大、通道速率最高的計算機。巨型計算機的出現使以前無法完成的復雜計算(如熱核聚變反應的模擬,油井最佳位置的確定,天體運動的模擬,人體結構及運動的模擬,氣象觀測數據的處理和天氣、海浪預報等)成為可能,促進了當代科學技術的發展。同時隨著科學技術的進步,人們又對巨型計算機提出了越來越高的要求,進一步促進了巨型計算機的發展。自巨型計算機問世以來,在短短的二十多年里,巨型計算機的機器周期已由40ns降到4ns,處理速度由10~7flops提高到10~(10)flops。性能價格比也有較大提高。應用范圍不斷擴大。裝機數已達400臺左右,廣泛地應用于科研、教學、防務、空間技術、能源和環境等部門。隨著
巨型計算機又稱超高速計算機或超級計算機(Super Computer)。它是當代計算機中規模最大、功能最強、運算速度最快、存儲容量最大、通道速率最高的計算機。巨型計算機的出現使以前無法完成的復雜計算(如熱核聚變反應的模擬,油井最佳位置的確定,天體運動的模擬,人體結構及運動的模擬,氣象觀測數據的處理和天氣、海浪預報等)成為可能,促進了當代科學技術的發展。同時隨著科學技術的進步,人們又對巨型計算機提出了越來越高的要求,進一步促進了巨型計算機的發展。自巨型計算機問世以來,在短短的二十多年里,巨型計算機的機器周期已由40ns降到4ns,處理速度由10~7flops提高到10~(10)flops。性能價格比也有較大提高。應用范圍不斷擴大。裝機數已達400臺左右,廣泛地應用于科研、教學、防務、空間技術、能源和環境等部門。隨著
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摘要:
本文提出一個積云對流對大尺度動量場和渦度場的相互協調的參數化數理框架。解決協調的辦法是約定:當云被考慮為享有同一大尺度環境場的弧立對流單體對,在渦度收支中小于大尺度動力模型空間分辨率的云的渦度動力作用可以忽略,根據Ooyama積云參數化理論,本文用這種簡化方法來得到一對相互協調的大尺度動量方程和渦度方程。我們的研究是把注意力集中在使人們更容易理解夾卷過程以及云與環境之間壓力的相互作用方面。
本文提出一個積云對流對大尺度動量場和渦度場的相互協調的參數化數理框架。解決協調的辦法是約定:當云被考慮為享有同一大尺度環境場的弧立對流單體對,在渦度收支中小于大尺度動力模型空間分辨率的云的渦度動力作用可以忽略,根據Ooyama積云參數化理論,本文用這種簡化方法來得到一對相互協調的大尺度動量方程和渦度方程。我們的研究是把注意力集中在使人們更容易理解夾卷過程以及云與環境之間壓力的相互作用方面。
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摘要:
把用半拉格朗日方法處理水平平流與用半隱式方法處理重力波動結合起來可以取比半隱式歐拉方法允許的更長的時間步長。這樣,時間步長就受對垂直平流作顯式處理的穩定性的限制。為了消除這種穩定性約束,我們提出既用于水平平流又用于垂直平流的半拉格朗日平流方案。這方面工作已在加拿大區域有限元天氣預報模式中進行,此模式包含了對大多數有關的次網格尺度過程的參數化。模式結果表明,即使取遠超過歐拉模式穩定性限制的時間步長,三維半拉格朗日方案仍然可以作出穩定、精確的積分。
把用半拉格朗日方法處理水平平流與用半隱式方法處理重力波動結合起來可以取比半隱式歐拉方法允許的更長的時間步長。這樣,時間步長就受對垂直平流作顯式處理的穩定性的限制。為了消除這種穩定性約束,我們提出既用于水平平流又用于垂直平流的半拉格朗日平流方案。這方面工作已在加拿大區域有限元天氣預報模式中進行,此模式包含了對大多數有關的次網格尺度過程的參數化。模式結果表明,即使取遠超過歐拉模式穩定性限制的時間步長,三維半拉格朗日方案仍然可以作出穩定、精確的積分。
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摘要:
本文用二維氣候模式研究了非洲氣候的生物地球物理學反饋作用。利用氣候-植被耦合模式做了兩個數值試驗,一個是撒哈拉沙漠消失;另一個則將撒哈拉沙漠擴展。試驗結果表明地面狀況的變化對氣候系統產生重要的反饋作用。在考慮撒哈拉沙漠時模擬出的溫度和緯向風同非洲干旱年份的氣候資料相一致。
本文用二維氣候模式研究了非洲氣候的生物地球物理學反饋作用。利用氣候-植被耦合模式做了兩個數值試驗,一個是撒哈拉沙漠消失;另一個則將撒哈拉沙漠擴展。試驗結果表明地面狀況的變化對氣候系統產生重要的反饋作用。在考慮撒哈拉沙漠時模擬出的溫度和緯向風同非洲干旱年份的氣候資料相一致。
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摘要:
本文概述賓州/NCAR中尺度模式最近對世界一些地區的大氣現象研究情況。其中包括北太平洋和北大西洋的爆炸性氣旋生成,在阿爾卑斯山區氣象試驗(ALPEX)期間歐洲的氣旋生成及與此有關的臭氧輸送,賓州和中國的暴雨和山洪爆發事件,中國的“高原”和“西南”低渦,美國的強風暴,中尺度對流復合體,抬升的混合層和“蓋”,澳大利亞的南寒風,冬季期間美國阿巴拉契亞山脈以東的冷空氣在低空受攔阻,城市熱島效應以及區域酸性沉積情況。本文也評述觀測系統模擬試驗(OSSEs)若干敏感性研究,供區域研究用的在全球氣候模式內中尺度模式嵌套問題,以及最近由賓州大學作出的一些實時預報研究。上述和早期的一些研究工作得到重要的結論是:一個普通的中尺度模式,它具有真實處理的邊界條件和物理過程,以及有較好的大尺度條件的初值化,它就能夠模擬和預報世界不同地方各種天氣和中尺度現象。而且從模式的模擬結果還可得到高分辨率的、動力協調的資料,從而有助于我們認識復雜的中尺度系統的物理機制。
本文概述賓州/NCAR中尺度模式最近對世界一些地區的大氣現象研究情況。其中包括北太平洋和北大西洋的爆炸性氣旋生成,在阿爾卑斯山區氣象試驗(ALPEX)期間歐洲的氣旋生成及與此有關的臭氧輸送,賓州和中國的暴雨和山洪爆發事件,中國的“高原”和“西南”低渦,美國的強風暴,中尺度對流復合體,抬升的混合層和“蓋”,澳大利亞的南寒風,冬季期間美國阿巴拉契亞山脈以東的冷空氣在低空受攔阻,城市熱島效應以及區域酸性沉積情況。本文也評述觀測系統模擬試驗(OSSEs)若干敏感性研究,供區域研究用的在全球氣候模式內中尺度模式嵌套問題,以及最近由賓州大學作出的一些實時預報研究。上述和早期的一些研究工作得到重要的結論是:一個普通的中尺度模式,它具有真實處理的邊界條件和物理過程,以及有較好的大尺度條件的初值化,它就能夠模擬和預報世界不同地方各種天氣和中尺度現象。而且從模式的模擬結果還可得到高分辨率的、動力協調的資料,從而有助于我們認識復雜的中尺度系統的物理機制。
8 海洋與氣候
1991(1).
摘要:
不用提醒,在座諸位都知道氣候變化已成為當今的一個熱門論題,就象灰姑娘突然間成了王后一樣,氣候學突然成了人們的注意中心。這場熱潮的導火索是由callender點燃的,他于1938年首先證實大氣中的CO_2正在增加這一事實。數十年之后,一系列極端的、災難性的氣候異常(也許與CO_2或氣候變化無關)以及人們對于由人口壓力與經濟發展造成的大范圍環境退化的日益了解激發了人們關于CO_2增加問題的想象力。大氣正在變暖或海平面正在升高的信號很少超出噪聲水平,尚需對其進行切實的監
不用提醒,在座諸位都知道氣候變化已成為當今的一個熱門論題,就象灰姑娘突然間成了王后一樣,氣候學突然成了人們的注意中心。這場熱潮的導火索是由callender點燃的,他于1938年首先證實大氣中的CO_2正在增加這一事實。數十年之后,一系列極端的、災難性的氣候異常(也許與CO_2或氣候變化無關)以及人們對于由人口壓力與經濟發展造成的大范圍環境退化的日益了解激發了人們關于CO_2增加問題的想象力。大氣正在變暖或海平面正在升高的信號很少超出噪聲水平,尚需對其進行切實的監
1991(1).
摘要:
雖然目前有關因大氣中CO_2和痕量氣體的累積而引起所謂“溫室效應”的論據尚不充足,但人們對這一問題正日益關注。大多數科學家似乎同意現在每年燃燒礦物燃料釋放的碳量約為50—52億噸,熱帶土地使用的變化是至少4—16億噸碳的凈來源(森林砍伐占3—13億噸,土地有機質的減少占1—3億噸)。可能有1億噸碳是從石灰窯內釋放的,0—1億噸是因非熱帶生態系統中土地使用的變化釋放的。這表明每年碳的排放總量可能達55—70億噸。結果,大氣中的CO_2濃度已從前工業期(約1750年)的280 ppmv(百萬分體積比)按指數增加到1958年的約315 ppmv和1985年的約346 ppmv。一個有關碳釋放量上限的構想提出,到下個世紀中葉CO_2濃度可能達到前工業期水平的2倍,而一個有關
雖然目前有關因大氣中CO_2和痕量氣體的累積而引起所謂“溫室效應”的論據尚不充足,但人們對這一問題正日益關注。大多數科學家似乎同意現在每年燃燒礦物燃料釋放的碳量約為50—52億噸,熱帶土地使用的變化是至少4—16億噸碳的凈來源(森林砍伐占3—13億噸,土地有機質的減少占1—3億噸)。可能有1億噸碳是從石灰窯內釋放的,0—1億噸是因非熱帶生態系統中土地使用的變化釋放的。這表明每年碳的排放總量可能達55—70億噸。結果,大氣中的CO_2濃度已從前工業期(約1750年)的280 ppmv(百萬分體積比)按指數增加到1958年的約315 ppmv和1985年的約346 ppmv。一個有關碳釋放量上限的構想提出,到下個世紀中葉CO_2濃度可能達到前工業期水平的2倍,而一個有關
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摘要:
本文是一個個例研究,討論內華達山脈中部冬季地形云的空中催化效應,用AgI催化,即在丙酮中燃燒AgI,NH_4I、NH_4ClO_4的混合物。在催化后90多分鐘,觀測到在催化線下風方100公里處仍有持續效應。研究飛機的冰核計數器可確定此AgI線源的位置,并進行跟蹤。由催化引起的高冰晶濃度在催化后一個多小時才明顯。部分原因可能是自然冰晶濃度較高,但事后分析表明,在催化后第一個小時所做的絕大多數采樣飛行,位于被碘化銀催化的體積之下。冰核測量結果證實在催化后1—1.5小時對催化線進行了采樣,伴隨有冰晶濃度的增加。催化劑在外場的效率比實驗室測量值要高。
本文是一個個例研究,討論內華達山脈中部冬季地形云的空中催化效應,用AgI催化,即在丙酮中燃燒AgI,NH_4I、NH_4ClO_4的混合物。在催化后90多分鐘,觀測到在催化線下風方100公里處仍有持續效應。研究飛機的冰核計數器可確定此AgI線源的位置,并進行跟蹤。由催化引起的高冰晶濃度在催化后一個多小時才明顯。部分原因可能是自然冰晶濃度較高,但事后分析表明,在催化后第一個小時所做的絕大多數采樣飛行,位于被碘化銀催化的體積之下。冰核測量結果證實在催化后1—1.5小時對催化線進行了采樣,伴隨有冰晶濃度的增加。催化劑在外場的效率比實驗室測量值要高。
11 氣象試劑研究的一些結果
1991(1).
摘要:
南斯拉夫的消雹系統使用裝有0.4公斤焰火劑混合物的火箭,通過燃燒過程產生以碘化銀為主要成分的氣溶膠。在幾種類型的冷室中對這樣獲得的氣溶膠的活性進行了測量。本文提供的關于焰火劑混合物R-32(1981年到1988年期間使用)、VTG-8(1986年到1988年使用)、MKM-10(1989年使用)和AJ(將在1989年使用)的結果是在薩格勒布的克羅地亞水文氣象研究所(HIC)得到的。氣溶膠活性取決于幾個參數,即燃燒類型和流出、氣象條件和氣溶膠在云中滯留時間。而且,活性還取決于焰火劑混合物的生產技術過程。 MKM-10和AJ焰火劑混合物在閾溫到-10℃的溫度間隔范圍內,即暖云區證明比R-32和VTG-8的活性高。
南斯拉夫的消雹系統使用裝有0.4公斤焰火劑混合物的火箭,通過燃燒過程產生以碘化銀為主要成分的氣溶膠。在幾種類型的冷室中對這樣獲得的氣溶膠的活性進行了測量。本文提供的關于焰火劑混合物R-32(1981年到1988年期間使用)、VTG-8(1986年到1988年使用)、MKM-10(1989年使用)和AJ(將在1989年使用)的結果是在薩格勒布的克羅地亞水文氣象研究所(HIC)得到的。氣溶膠活性取決于幾個參數,即燃燒類型和流出、氣象條件和氣溶膠在云中滯留時間。而且,活性還取決于焰火劑混合物的生產技術過程。 MKM-10和AJ焰火劑混合物在閾溫到-10℃的溫度間隔范圍內,即暖云區證明比R-32和VTG-8的活性高。
12 關于南極臭氧洞理論
1991(1).
摘要:
本文探討能夠綜合說明南極臭氧洞觀測事實的理論。其基本問題是,造成臭氧空洞的原因究竟是化學過程還是運動過程。如果是前者,也就會出現氯氟碳化合物影響的可能性,如果是后者,就可以否定其可能性。正如圖1中看到的那樣,臭氧洞出現時,平流層下部的臭氧減少了大部分。在這個領域里,我們首先看到了運動效應占優勢。與圖2中各緯度的臭氧分布比較可知,這種分布與赤道地區的分布極其相似。在赤道地區的平流層下部臭氧之所以少,原因在于借助上升氣流進入了臭氧少的對流層空氣,而原在該區的臭氧則通過由赤道向中緯度的大氣環流運動被輸送了出去。根據這種情況,最初
本文探討能夠綜合說明南極臭氧洞觀測事實的理論。其基本問題是,造成臭氧空洞的原因究竟是化學過程還是運動過程。如果是前者,也就會出現氯氟碳化合物影響的可能性,如果是后者,就可以否定其可能性。正如圖1中看到的那樣,臭氧洞出現時,平流層下部的臭氧減少了大部分。在這個領域里,我們首先看到了運動效應占優勢。與圖2中各緯度的臭氧分布比較可知,這種分布與赤道地區的分布極其相似。在赤道地區的平流層下部臭氧之所以少,原因在于借助上升氣流進入了臭氧少的對流層空氣,而原在該區的臭氧則通過由赤道向中緯度的大氣環流運動被輸送了出去。根據這種情況,最初
1991(1).
摘要:
作者以懷疑的眼光回顧了有關大氣中CO_2增加引起的可能氣候效應的爭論。對一般認為的十種謬誤或未經證實的論點進行了討論,它們是: 1.模式比數據好; 2.政府認可即等于科學證實; 3.氣候變化將表現出不連續性; 4.隨氣候變率氣候變化的增加; 5.過去100年的變暖趨勢清楚證明CO_2增加引起氣候變暖正在來臨; 6.破記錄的高溫表明CO_2增加引起升溫,破記錄的低溫表明臨近一個冰期; 7.CO_2的間接的氣候效應比直接效應更重要; 8.即使許多模式建立者不能預測下一年度的氣候,農民制定農業生產計劃時仍使用氣候變暖的預測; 9.由于樹的生長期很長,森林尤其易受氣候變暖的危害; 10.砍伐森林相當于使土地沙漠化。
作者以懷疑的眼光回顧了有關大氣中CO_2增加引起的可能氣候效應的爭論。對一般認為的十種謬誤或未經證實的論點進行了討論,它們是: 1.模式比數據好; 2.政府認可即等于科學證實; 3.氣候變化將表現出不連續性; 4.隨氣候變率氣候變化的增加; 5.過去100年的變暖趨勢清楚證明CO_2增加引起氣候變暖正在來臨; 6.破記錄的高溫表明CO_2增加引起升溫,破記錄的低溫表明臨近一個冰期; 7.CO_2的間接的氣候效應比直接效應更重要; 8.即使許多模式建立者不能預測下一年度的氣候,農民制定農業生產計劃時仍使用氣候變暖的預測; 9.由于樹的生長期很長,森林尤其易受氣候變暖的危害; 10.砍伐森林相當于使土地沙漠化。
1991(1).
摘要:
設計并在NASA的一架ER-2高空飛機上安裝了一套氣象測量系統(MMS)。MMS提供自由流氣壓(±0.3 hPa)、溫度(±0.3℃)和風矢量(±1m~(-1))的現場測量結果。它包括一個專為科學應用設計的高分辨率慣性導航系統(INS)、一個用于測量氣流角的整流罩壓差系統和一個用于采樣、處理和在磁帶和磁盤上存儲45種變量的計算機控制的小型數據獲取系統。描述了MMS的硬件和軟件,討論了儀器的分辨率和準確度。定制的軟件方便了飛行前的系統檢查、飛行中的數據獲取和飛行后的快速數據卸載。它適應各種形式的MMS數據:模擬和數字數據、串行和并行數據,以及同步和非同步數據。
設計并在NASA的一架ER-2高空飛機上安裝了一套氣象測量系統(MMS)。MMS提供自由流氣壓(±0.3 hPa)、溫度(±0.3℃)和風矢量(±1m~(-1))的現場測量結果。它包括一個專為科學應用設計的高分辨率慣性導航系統(INS)、一個用于測量氣流角的整流罩壓差系統和一個用于采樣、處理和在磁帶和磁盤上存儲45種變量的計算機控制的小型數據獲取系統。描述了MMS的硬件和軟件,討論了儀器的分辨率和準確度。定制的軟件方便了飛行前的系統檢查、飛行中的數據獲取和飛行后的快速數據卸載。它適應各種形式的MMS數據:模擬和數字數據、串行和并行數據,以及同步和非同步數據。
1991(1).
摘要:
1.引言為了準確地測定氣溫,必須把傳感器放到兼有防輻射罩功能的通風筒內,并要保持足夠的通風速度,當傳感器與氣溫達到平衡狀態以后才能進行讀數?；木?1967,1969)和近藤(1982)在理論上探討了對傳感器的照射輻射量和通風速度與氣溫測定誤差的關系。細野等(1988)又就防輻射罩-通風筒的種類及形狀與測溫誤差的關系進行了研究。如果是在能夠取得電源的地方,用馬達和風扇便可以通風。但在山區等沒有電源的地方,通風則很成問題。如果使用干電池等則用量太大,因而不適于進行長期觀測。于是我們制作了節約電池的簡易定時器,這種定時器比較便宜,并只在需要通風的短時間內驅動通風扇。
1.引言為了準確地測定氣溫,必須把傳感器放到兼有防輻射罩功能的通風筒內,并要保持足夠的通風速度,當傳感器與氣溫達到平衡狀態以后才能進行讀數?；木?1967,1969)和近藤(1982)在理論上探討了對傳感器的照射輻射量和通風速度與氣溫測定誤差的關系。細野等(1988)又就防輻射罩-通風筒的種類及形狀與測溫誤差的關系進行了研究。如果是在能夠取得電源的地方,用馬達和風扇便可以通風。但在山區等沒有電源的地方,通風則很成問題。如果使用干電池等則用量太大,因而不適于進行長期觀測。于是我們制作了節約電池的簡易定時器,這種定時器比較便宜,并只在需要通風的短時間內驅動通風扇。
1991(1).
摘要:
國際TOGA學術會議于1990年7月16—20日在夏威夷的檀香山召開,今年恰是TOGA計劃進行到一半之時,總結前期工作,展望后半期任務,因此本次會議對完成TOGA計劃(1985—94)具有承前啟后的意義。會議由世界氣象組織(WMO),海洋研究科學委員會(SCOR),政府間海洋委員會(IOC)和國際科聯(ICSU)四大國際科技組織聯合主持召開。北京氣象學院史久恩和筆者有幸一同參加了此次會議,下面對這次會議和TOGA今后的工作作一簡要報道。 TOGA的主要任務是研究熱帶海洋和全球大氣的相互作用,作好氣候預報。為此需要建立復雜的熱帶海洋-大氣探測系統并收集、整理大量資料,開展一系列海-氣作用的數值試驗研究并發展耦合數值預報模式。會
國際TOGA學術會議于1990年7月16—20日在夏威夷的檀香山召開,今年恰是TOGA計劃進行到一半之時,總結前期工作,展望后半期任務,因此本次會議對完成TOGA計劃(1985—94)具有承前啟后的意義。會議由世界氣象組織(WMO),海洋研究科學委員會(SCOR),政府間海洋委員會(IOC)和國際科聯(ICSU)四大國際科技組織聯合主持召開。北京氣象學院史久恩和筆者有幸一同參加了此次會議,下面對這次會議和TOGA今后的工作作一簡要報道。 TOGA的主要任務是研究熱帶海洋和全球大氣的相互作用,作好氣候預報。為此需要建立復雜的熱帶海洋-大氣探測系統并收集、整理大量資料,開展一系列海-氣作用的數值試驗研究并發展耦合數值預報模式。會
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技術支持：北京勤云科技發展有限公司
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