简介:干旱是一种损失最大、影响人口最多的自然灾害。陆面过程中,白天水分通常从土壤输送到植被与大气中,夜间相反,水分又部分回流到土壤中。这种水分在土壤、植被和大气之间的流动可以看作是一个回路,而构成该回路的土壤、植被和大气3个部件通过水分的纽带作用构成了一个表象上的完整开放系统,称为回路系统。由此系统可以对气象干旱、农业干旱和水文干旱进行统一研究,干旱是该系统内在矛盾运动状况的外在反映。对该回路系统的分析表明,该系统主要通过内外2个过程与温度控制过程维持。基于含水量、水分流量和热量3个物理量,给出回路各部件与系统统一的水分热动力学方程组,并给出描述无旱涝过程的正态方程与描述旱涝过程的差量方程。最后,在含水量不变、流量不变、无植被的裸地、植被覆盖密集的地方以及水分运动停止等特殊情况下对干旱进行理论分析。结果表明:(1)对于干旱半干旱地区或无植被的裸地,干旱发生与否取决于水分源差量S'的符号;(2)对于湿润区或植被覆盖度很大的地区,干旱发生与否取决于S'和W'/t的符号,其中W'/t是含水量差量的时间偏导数。随后简单讨论了干旱检测的问题。总之,以回路系统和水分热动力学方程组可以对干旱进行系统和定量研究,这对于干旱的基础理论研究、干旱模式以及干旱的预测具有重要意义。
简介:在北京"7.18"强降水天气过程中,中尺度对流系统的启动、发展方式较为复杂,造成对流系统发展多样性特征的机制也存在差别。天气尺度动力条件和局地层结不稳定结构都表明,此次局地强天气的发生有良好的环境条件。通过高分辨率中尺度观测的分析表明,怀柔—密云地区存在孤立发展的对流系统,最终发展为多单体雷暴群;而在北京西南部线状对流的不连续传播发展特征十分显著。数值模拟结果表明,地面中尺度切变线的活动对北京东北部怀柔—密云地区对流系统的启动起了关键作用;在环境场与对流的相互作用机制下,北京西南部的中尺度对流系统的发展传播与重力波活动有密切关系。对流系统的表现形式和发展演变的多样性特征,体现了起支配作用的物理机制的差异。
简介:对云量的诊断方案作了深入的分析,证明了无论云量与其他变量的关系是离散型还是连续型,只要云量与其他变量的关系是由凸函数描述的,则云量会系统性地偏少;反之,如果云量与其他变量的关系是由凹函数来描述的,则云量会系统性地偏大。故Slingo型云量方案中,大尺度云量会系统性偏少,而积云对流所对应的云量会系统性地偏大。同时还证明了如果其他气象变量是高频振荡型的,则云量与该气象变量的关系在局地相关较好,而长期时间平均后则相关程度急剧下降;如果其他气象变量是稳定型变量,则云量与该气象变量的关系在局地相关长期平均好,但就短时间而言相关较差。故云量方案(含Slingo型)存在系统性误差,应被新的物理上更合理的方案所代替。
简介:应用非静力中尺度数值预报模式MM5,对2003年7月4~5日的江淮梅雨锋暴雨过程进行了24h模拟,结果较好地再现了中β尺度暴雨系统的发展过程.进而利用时空分辨率较高的模式输出资料,对与这次暴雨过程相伴随的中β尺度系统的结构、生消变化状况及其可能的形成机制进行了研究.研究结果表明,梅雨带上强烈发展并东移的多个中β尺度对流系统,是造成这次江淮暴雨最直接的影响系统.在对流系统发展初期,锋生强迫下的次级环流加强了锋生区附近大气低层的风向风速辐合,它与对流活动有正反馈作用.对称不稳定可能是中β尺度系统发生发展的一种重要机制,在中β尺度系统发生的弱对流不稳定区,湿位涡的斜压项mpv2起了主导作用.
简介:1.1近百余年东亚夏季风和中国东部夏季温度的年代际变化东亚夏季风和中国东部温度变化是中国气候研究的两个关键问题,但对于两者联系的认识尚存在不明确之处。IPCC(2007)报告的东亚夏季风指数自1920年代起有持续的减弱趋势,几乎无年代际波动,意味着过去百年对应于中国增暖的是夏季风减弱,但这有悖于大陆温度升高有利于海陆热力差异增大和季风增强的传统认识。研究过去百年间两者的对应关系发现,与IPCC(2007)报告不同,重新计算的东亚夏季风指数在1960年附近有峰值,在1920年代后表现出显著的年代际波动,而非单纯的减弱趋势(图1a)。夏季风和东部温度序列在过去百余年里的相关系数并不显著,但11年滑动相关显示出两者在多数时期存在年际正相关,这反映了大陆温度升高加剧海陆热力差异的副热带季风形成机理;同时滑动相关系数存在较大波动,说明两者的联系较为复杂(图1b)。进一步研究发现,过去百年里,东亚夏季风有3段减弱期和2段增强期,东部温度有2段增温期和1段降温期(图1c),两者的年代际趋势并无稳定对应,而是有多种配置,当夏季风和东部温度年代际趋势相同时,两者相关系数总是明显增大或为显著正值,反之则相关系数迅速减小或为负值,这解释了图1b中滑动相关系数的波动,说明年代际尺度上中国东部温度对夏季风的影响要弱于年际尺度,影响夏季风年代际变化的可能是更大时空尺度的热力变化(图1)。(林祥)