2008年 第66卷 第6期
摘要：
在调研国际国内气候系统模式的基础上，给出了地球系统模式的定义和它的3个发展阶段：物理气候系统模式、地球气候系统模式和地球系统模式，阐述了未来的地球系统模式发展的战略意义，介绍了国际国内围绕地球系统模式的发展所提出的科学研究计划，并基于政府间气候变化委员会第四次评估报告的参评模式，回顾了国内外地球系统模式发展现状与动态，展望了未来的可能发展方向，希望能对国内的地球气候系统模式发展有所帮助。
在调研国际国内气候系统模式的基础上，给出了地球系统模式的定义和它的3个发展阶段：物理气候系统模式、地球气候系统模式和地球系统模式，阐述了未来的地球系统模式发展的战略意义，介绍了国际国内围绕地球系统模式的发展所提出的科学研究计划，并基于政府间气候变化委员会第四次评估报告的参评模式，回顾了国内外地球系统模式发展现状与动态，展望了未来的可能发展方向，希望能对国内的地球气候系统模式发展有所帮助。
摘要：
Rossby波是旋转大气和海洋中的一类重要波动，在天气和气候演变中起有重要的作用。该文介绍了北半球中纬度地区的两类重要Rossby波——斜压不稳定波和准定常行星波，在最近20余年来取得的一些重要研究进展。文中涉及的主要研究领域有：斜压不稳定波包动力学、湿斜压过程对斜压不稳定波的作用、北半球风暴轴动力学、斜压波包与高影响天气的预报、准定常行星波的形成机理、准定常行星波的水平传播与能量频散、准定常行星波的垂直传播与能量频散、三维准定常行星波的传播与能量频散。
Rossby波是旋转大气和海洋中的一类重要波动，在天气和气候演变中起有重要的作用。该文介绍了北半球中纬度地区的两类重要Rossby波——斜压不稳定波和准定常行星波，在最近20余年来取得的一些重要研究进展。文中涉及的主要研究领域有：斜压不稳定波包动力学、湿斜压过程对斜压不稳定波的作用、北半球风暴轴动力学、斜压波包与高影响天气的预报、准定常行星波的形成机理、准定常行星波的水平传播与能量频散、准定常行星波的垂直传播与能量频散、三维准定常行星波的传播与能量频散。
摘要：
温室气体增加和可能的臭氧恢复将是影响21世纪平流层温度变化的两个主要因素。温室气体增加的辐射效应将导致平流层变冷，而臭氧恢复将导致平流层变暖。为探讨平流层温度在这两种相反因素作用下的变化趋势，研究中使用了观测的臭氧和温度资料以及4个有代表性的IPCCAR4海气耦合的全球环流模式的模拟结果（GISS-ER、GFDL CM20、NCAR CCSM3和UKMO-HadCM3）。观测分析结果表明，在近10年来臭氧柱含量和平流层低层温度均有升高的趋势，平流层中层温度仍然延续20世纪后20年的变冷趋势。IPCC-AR4的模拟结果表明，单纯温室气体增加将造成平流层变冷。可是，在同时考虑温室气体增加和臭氧层恢复的情况下，模拟结果表明平流层中上层仍将维持变冷的趋势，而下层则存在变暖的趋势，但几个模式给出的变暖趋势有差别。UKMO-HadCM3给出的模拟结果是在3种温室气体排放情况下平流层低层均呈现较强的变暖趋势，变暖的层次可达40 hPa；GFDL-CM20和NCAR-CCSM3给出的变暖趋势较弱一些，并且变暖主要位于60 hPa以下的层次。
温室气体增加和可能的臭氧恢复将是影响21世纪平流层温度变化的两个主要因素。温室气体增加的辐射效应将导致平流层变冷，而臭氧恢复将导致平流层变暖。为探讨平流层温度在这两种相反因素作用下的变化趋势，研究中使用了观测的臭氧和温度资料以及4个有代表性的IPCCAR4海气耦合的全球环流模式的模拟结果（GISS-ER、GFDL CM20、NCAR CCSM3和UKMO-HadCM3）。观测分析结果表明，在近10年来臭氧柱含量和平流层低层温度均有升高的趋势，平流层中层温度仍然延续20世纪后20年的变冷趋势。IPCC-AR4的模拟结果表明，单纯温室气体增加将造成平流层变冷。可是，在同时考虑温室气体增加和臭氧层恢复的情况下，模拟结果表明平流层中上层仍将维持变冷的趋势，而下层则存在变暖的趋势，但几个模式给出的变暖趋势有差别。UKMO-HadCM3给出的模拟结果是在3种温室气体排放情况下平流层低层均呈现较强的变暖趋势，变暖的层次可达40 hPa；GFDL-CM20和NCAR-CCSM3给出的变暖趋势较弱一些，并且变暖主要位于60 hPa以下的层次。
2008, (6): 892-905.
DOI: 10.11676/qxxb2008.081
摘要：
近年来，全球气候变暖及其对世界经济的影响已经引起了社会各界的关注和重视，判断当前全球的温度变化趋势，已经成为研究气候变化的一个至关重要的问题。进一步发展新的气候变化检测技术以适应全球增暖的新特征则显得尤为重要。因此，结合（1）气候突变和转折检测技术、（2）观测数据信息的分离和提取、（3）气候系统内在复杂性、（4）气候系统动力学结构特征的识别、（5）极端气候事件定义及其检测等方面的气候变化检测技术研究，分别介绍了中国近期气候变化检测技术的研究进展及部分研究成果，主要侧重于新检测技术和方法的介绍。最后，就当前气候变化检测技术方面的一些焦点和难点问题做了简单的讨论。
近年来，全球气候变暖及其对世界经济的影响已经引起了社会各界的关注和重视，判断当前全球的温度变化趋势，已经成为研究气候变化的一个至关重要的问题。进一步发展新的气候变化检测技术以适应全球增暖的新特征则显得尤为重要。因此，结合（1）气候突变和转折检测技术、（2）观测数据信息的分离和提取、（3）气候系统内在复杂性、（4）气候系统动力学结构特征的识别、（5）极端气候事件定义及其检测等方面的气候变化检测技术研究，分别介绍了中国近期气候变化检测技术的研究进展及部分研究成果，主要侧重于新检测技术和方法的介绍。最后，就当前气候变化检测技术方面的一些焦点和难点问题做了简单的讨论。
摘要：
综述了闪电活动与气候和气候变化相关研究的一系列最新进展。这些研究表明全球闪电活动可以通过卫星光学方法、地面的单站舒曼共振法以及低频多站时差法进行观测，其结果指出全球闪电密度高值区主要分布在海岸地区、山地地区、中尺度气旋多发地区以及热带辐合带的辐合区内，大陆、海岛、沿海地区所发生的闪电占全球的88%，全球3个闪电密度极大值依次出现在赤道地区的非洲刚果、南美洲大陆和东南亚。大量的研究结果表明全球闪电活动是与气候和气候变化相关的，在日、5 d、季、半年、年、ENSO、10 a多个时间尺度上，闪电活动对温度做出了一定的正响应，但在更长时间尺度上这种敏感性似乎是减弱的。闪电活动因易于被持续监测而可以作为监测气候一些重要参数变化的有利工具。闪电活动是氮氧化物（NOx）的重要产生源，这与臭氧等温室气体以及地球辐射之间存在密切关系。在短时间尺度上，对流层上层水汽和全球闪电活动之间存在非常好的相关性。气溶胶对雷暴以及闪电活动的影响还不明确。气候变化与雷暴和闪电活动之间的相互耦合机制还有待于更多的观测和深入的研究。
综述了闪电活动与气候和气候变化相关研究的一系列最新进展。这些研究表明全球闪电活动可以通过卫星光学方法、地面的单站舒曼共振法以及低频多站时差法进行观测，其结果指出全球闪电密度高值区主要分布在海岸地区、山地地区、中尺度气旋多发地区以及热带辐合带的辐合区内，大陆、海岛、沿海地区所发生的闪电占全球的88%，全球3个闪电密度极大值依次出现在赤道地区的非洲刚果、南美洲大陆和东南亚。大量的研究结果表明全球闪电活动是与气候和气候变化相关的，在日、5 d、季、半年、年、ENSO、10 a多个时间尺度上，闪电活动对温度做出了一定的正响应，但在更长时间尺度上这种敏感性似乎是减弱的。闪电活动因易于被持续监测而可以作为监测气候一些重要参数变化的有利工具。闪电活动是氮氧化物（NOx）的重要产生源，这与臭氧等温室气体以及地球辐射之间存在密切关系。在短时间尺度上，对流层上层水汽和全球闪电活动之间存在非常好的相关性。气溶胶对雷暴以及闪电活动的影响还不明确。气候变化与雷暴和闪电活动之间的相互耦合机制还有待于更多的观测和深入的研究。
2008, (6): 916-925.
DOI: 10.11676/qxxb2008.083
摘要：
利用台站探空观测资料和卫星观测资料，分析了1979—2002年青藏高原上空温度的变化趋势。结果表明：高原地区上空平流层低层和对流层上层的温度与对流层中低层具有反相变化趋势。平流层低层和对流层上层降温，温度出现降低趋势，降温幅度无论是年平均还是季节平均都比全球平均降温幅度更大。高原上空对流层中低层增温，温度显示出增加的趋势，并且比同纬度中国东部非高原地区有更强的增温趋势。对1979—2002年卫星臭氧资料的分析表明，青藏高原上空臭氧总量在每个季节都呈现出明显的下降趋势，并且比同纬度带其他地区下降得更快。由于青藏高原上空臭氧有更大幅度的减少，造成高原平流层对太阳紫外辐射吸收比其他地区更少，使进入对流层的辐射更多，从而导致高原上空平流层低层和对流层上层降温比其他地区更强，而对流层中低层增温更大。因此，高原上空比其他地区更大幅度的臭氧总量减少可能是造成青藏高原上空与同纬度其他地区温度变化趋势差异的一个重要原因。
利用台站探空观测资料和卫星观测资料，分析了1979—2002年青藏高原上空温度的变化趋势。结果表明：高原地区上空平流层低层和对流层上层的温度与对流层中低层具有反相变化趋势。平流层低层和对流层上层降温，温度出现降低趋势，降温幅度无论是年平均还是季节平均都比全球平均降温幅度更大。高原上空对流层中低层增温，温度显示出增加的趋势，并且比同纬度中国东部非高原地区有更强的增温趋势。对1979—2002年卫星臭氧资料的分析表明，青藏高原上空臭氧总量在每个季节都呈现出明显的下降趋势，并且比同纬度带其他地区下降得更快。由于青藏高原上空臭氧有更大幅度的减少，造成高原平流层对太阳紫外辐射吸收比其他地区更少，使进入对流层的辐射更多，从而导致高原上空平流层低层和对流层上层降温比其他地区更强，而对流层中低层增温更大。因此，高原上空比其他地区更大幅度的臭氧总量减少可能是造成青藏高原上空与同纬度其他地区温度变化趋势差异的一个重要原因。
2008, (6): 926-939.
DOI: 10.11676/qxxb2008.084
摘要：
利用1979—2006年多年平均逐日NCEP/NCAR再分析资料、NOAA的OLR和逐候CAMP降水资料，从气候学角度探讨了晚春初夏季节转换时期，西太平洋副热带高压（副高）脊线位置变化及其与亚洲夏季风爆发的关系。发现晚春初夏时期西太平洋副高在向北移动过程中存在一次显著的南撤过程，之后西太平洋副高发生第一次北跳，南撤主要发生在对流层高层和低层，南撤生命期可达2周，且高层的南撤过程结束时间比低层的南撤过程开始时间早约1旬，这为预测低层副高南撤及其第一次北跳提供了有意义的前期信号。低层西太平洋副高南撤的同时伴随着一次显著东退过程。在低层副高南撤结束后（约5月底），由于气温经向梯度的变化使副高脊轴倾斜发生反转。 晚春初夏的西太平洋副高南撤过程与亚州夏季风爆发、强对流活动和降雨带的移动变化关系密切。在对流层高层西太平洋副高南撤过程的中后期（约4月底），夏季风在安达曼海和临近孟加拉湾爆发。在对流层低层西太平洋副高南撤过程开始后，南海夏季风开始爆发（5月14—15日）；南撤过程结束后（6月初），印度夏季风爆发；在副高脊线返回日后（6月中），东亚夏季风爆发。西太平洋副高南撤过程不同阶段的建立时间为预知亚洲不同地区夏季风的爆发时间提供了非常有用的信息。 此外，在西太平洋副高主体南北两侧存在两支强的雨带，与副高主体控制的少雨带构成一个典型的“湿干湿”三明治雨型，这个雨型的变化与西太平洋副高脊线移动有关。
利用1979—2006年多年平均逐日NCEP/NCAR再分析资料、NOAA的OLR和逐候CAMP降水资料，从气候学角度探讨了晚春初夏季节转换时期，西太平洋副热带高压（副高）脊线位置变化及其与亚洲夏季风爆发的关系。发现晚春初夏时期西太平洋副高在向北移动过程中存在一次显著的南撤过程，之后西太平洋副高发生第一次北跳，南撤主要发生在对流层高层和低层，南撤生命期可达2周，且高层的南撤过程结束时间比低层的南撤过程开始时间早约1旬，这为预测低层副高南撤及其第一次北跳提供了有意义的前期信号。低层西太平洋副高南撤的同时伴随着一次显著东退过程。在低层副高南撤结束后（约5月底），由于气温经向梯度的变化使副高脊轴倾斜发生反转。 晚春初夏的西太平洋副高南撤过程与亚州夏季风爆发、强对流活动和降雨带的移动变化关系密切。在对流层高层西太平洋副高南撤过程的中后期（约4月底），夏季风在安达曼海和临近孟加拉湾爆发。在对流层低层西太平洋副高南撤过程开始后，南海夏季风开始爆发（5月14—15日）；南撤过程结束后（6月初），印度夏季风爆发；在副高脊线返回日后（6月中），东亚夏季风爆发。西太平洋副高南撤过程不同阶段的建立时间为预知亚洲不同地区夏季风的爆发时间提供了非常有用的信息。 此外，在西太平洋副高主体南北两侧存在两支强的雨带，与副高主体控制的少雨带构成一个典型的“湿干湿”三明治雨型，这个雨型的变化与西太平洋副高脊线移动有关。
2008, (6): 940-954.
DOI: 10.11676/qxxb2008.085
摘要：
利用1981—2000年候平均NCEP/NCAR再分析资料和CMAP全球降水资料，分析了从中国东部大陆到西太平洋副热带地区季风和降水季节变化的特征及其与热带季风降水的关系，探讨了季风建立和加强的原因。夏季东亚—西太平洋盛行的西南风开始于江南和西太平洋副热带的春初，并向北扩展到中纬度，热带西南风范围向北扩展的迹象不明显。从冬到夏，中国西部和西太平洋副热带的表面加热季节变化可以使副热带对流层向西的温度梯度反转比热带早，使西南季风在副热带最早开始；从大气环流看，青藏高原东侧低压槽的加强和向东延伸，以及西太平洋副热带高压的加强和向西移动，都影响着副热带西南季风的开始和发展；初夏江南的南风向北扩展与副热带高压向北移动有关，随着高原东侧低压槽向南延伸，槽前的偏南风范围向南扩展。随着副热带季风建立和向北扩展，其最大风速中心前方的低层空气质量辐合和水汽辐合以及上升运动也加强和向北移动，导致降水加强和雨带向北移动。热带季风雨季开始晚，主要维持在热带而没有明显进入副热带，江淮梅雨不是由热带季风雨带直接向北移动而致，而是由春季江南雨带北移而致。在热带季风爆发前，副热带季风区水汽输送主要来自中南半岛北部和中国华南沿海，而在热带季风爆发后，水汽输送来自孟加拉湾和热带西太平洋。
利用1981—2000年候平均NCEP/NCAR再分析资料和CMAP全球降水资料，分析了从中国东部大陆到西太平洋副热带地区季风和降水季节变化的特征及其与热带季风降水的关系，探讨了季风建立和加强的原因。夏季东亚—西太平洋盛行的西南风开始于江南和西太平洋副热带的春初，并向北扩展到中纬度，热带西南风范围向北扩展的迹象不明显。从冬到夏，中国西部和西太平洋副热带的表面加热季节变化可以使副热带对流层向西的温度梯度反转比热带早，使西南季风在副热带最早开始；从大气环流看，青藏高原东侧低压槽的加强和向东延伸，以及西太平洋副热带高压的加强和向西移动，都影响着副热带西南季风的开始和发展；初夏江南的南风向北扩展与副热带高压向北移动有关，随着高原东侧低压槽向南延伸，槽前的偏南风范围向南扩展。随着副热带季风建立和向北扩展，其最大风速中心前方的低层空气质量辐合和水汽辐合以及上升运动也加强和向北移动，导致降水加强和雨带向北移动。热带季风雨季开始晚，主要维持在热带而没有明显进入副热带，江淮梅雨不是由热带季风雨带直接向北移动而致，而是由春季江南雨带北移而致。在热带季风爆发前，副热带季风区水汽输送主要来自中南半岛北部和中国华南沿海，而在热带季风爆发后，水汽输送来自孟加拉湾和热带西太平洋。
2008, (6): 955-967.
DOI: 10.11676/qxxb2008.086
摘要：
Regional-Eta-Coordinate-Model（REM）中尺度模式对中国区域性降水显示出公认的较高预报能力，建立其四维变分资料同化系统是完善该模式，进一步提高其预报效果的重要工作。本研究编写了REM模式的切线性模式和伴随模式，介绍了建立REM模式伴随系统的过程，并利用实际天气个例资料，分别对REM模式的切线性模式、伴随模式及定义的目标函数梯度进行了正确性检验，检验结果表明对REM模式的切线性模式及伴随模式编写是成功的。利用REM模式的伴随系统，对1998年06月08日00时到09日00时和2000年08月01日00时到02日00时两个实际天气个例进行了四维变分资料同化试验。从数值试验的结果分析可以看到，进行四维变分资料同化后，两个天气个例在预报结束时刻其预报结果对风场和湿度场的预报都有明显改善，对温度场和高度场的预报也有所改善。对于累积降水的预报，两个个例利用四维变分资料同化后得到的初始场进行的预报结果则有较大不同，在个例1中，变分同化后对降水中心的位置和降水强度的预报都有明显改善，预报结果更接近于观测场；个例2中，变分同化后对降水中心位置和强度的预报则没有改善，产生这种现象的原因可能是由于定义的目标函数中没有加进背景场项，也可能是由于采用的观测资料时次比较少，还需要进一步进行研究和试验。
Regional-Eta-Coordinate-Model（REM）中尺度模式对中国区域性降水显示出公认的较高预报能力，建立其四维变分资料同化系统是完善该模式，进一步提高其预报效果的重要工作。本研究编写了REM模式的切线性模式和伴随模式，介绍了建立REM模式伴随系统的过程，并利用实际天气个例资料，分别对REM模式的切线性模式、伴随模式及定义的目标函数梯度进行了正确性检验，检验结果表明对REM模式的切线性模式及伴随模式编写是成功的。利用REM模式的伴随系统，对1998年06月08日00时到09日00时和2000年08月01日00时到02日00时两个实际天气个例进行了四维变分资料同化试验。从数值试验的结果分析可以看到，进行四维变分资料同化后，两个天气个例在预报结束时刻其预报结果对风场和湿度场的预报都有明显改善，对温度场和高度场的预报也有所改善。对于累积降水的预报，两个个例利用四维变分资料同化后得到的初始场进行的预报结果则有较大不同，在个例1中，变分同化后对降水中心的位置和降水强度的预报都有明显改善，预报结果更接近于观测场；个例2中，变分同化后对降水中心位置和强度的预报则没有改善，产生这种现象的原因可能是由于定义的目标函数中没有加进背景场项，也可能是由于采用的观测资料时次比较少，还需要进一步进行研究和试验。
2008, (6): 968-981.
DOI: 10.11676/qxxb2008.087
摘要：
文中评估了中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室（LASG/IAP）新一代耦合气候模式Fgoals-s1.1对热带降水年循环模态的模拟能力。通过与观测表层海温（SST）强迫的大气模式SAMIL试验结果比较，分析了海气耦合过程对年循环模态模拟效果的影响。结果表明Fgoals-s1.1能合理再现热带地区降水年循环模态的基本特征。Fgoals-s1.1模拟出了年平均降水场中的主要降水中心，但模拟的赤道和南太平洋降水偏多，而北太平洋降水则偏少。Fgoals-s1.1的季风模态降水呈现与观测一致的关于赤道反对称的特征，其模拟偏差大部分来自大气分量，尤其是在赤道外。Fgoals-s1.1的主要缺陷在于它对春秋非对称模态模拟能力低于单独大气模式，这主要是由于耦合模式模拟的SST距平的年循环位相与观测相反。SST纬向梯度的位相偏差使得太平洋沃克环流和印度洋的反沃克环流在春季强于秋季，最终导致模拟的春秋非对称模态的偏差。Fgoals-s1.1模拟的季风区范围接近观测，存在的问题在于模拟的西北太平洋季风区、东亚季风区都偏小。本文结果表明，大气模式偏差仅是Fgoals-s1.1在降水年循环模态模拟上的偏差的部分来源，改进模式模拟的SST，特别是赤道地区SST季节循环，是今后Fgoals-s1.1发展过程中急需解决的问题。
文中评估了中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室（LASG/IAP）新一代耦合气候模式Fgoals-s1.1对热带降水年循环模态的模拟能力。通过与观测表层海温（SST）强迫的大气模式SAMIL试验结果比较，分析了海气耦合过程对年循环模态模拟效果的影响。结果表明Fgoals-s1.1能合理再现热带地区降水年循环模态的基本特征。Fgoals-s1.1模拟出了年平均降水场中的主要降水中心，但模拟的赤道和南太平洋降水偏多，而北太平洋降水则偏少。Fgoals-s1.1的季风模态降水呈现与观测一致的关于赤道反对称的特征，其模拟偏差大部分来自大气分量，尤其是在赤道外。Fgoals-s1.1的主要缺陷在于它对春秋非对称模态模拟能力低于单独大气模式，这主要是由于耦合模式模拟的SST距平的年循环位相与观测相反。SST纬向梯度的位相偏差使得太平洋沃克环流和印度洋的反沃克环流在春季强于秋季，最终导致模拟的春秋非对称模态的偏差。Fgoals-s1.1模拟的季风区范围接近观测，存在的问题在于模拟的西北太平洋季风区、东亚季风区都偏小。本文结果表明，大气模式偏差仅是Fgoals-s1.1在降水年循环模态模拟上的偏差的部分来源，改进模式模拟的SST，特别是赤道地区SST季节循环，是今后Fgoals-s1.1发展过程中急需解决的问题。
摘要：
利用10年NCEP/NCAR逐日再分析资料和GPCP-1DD降水资料，依据频次分析，研究了季节尺度副热带高压（副高）中心内降水分布的特点。研究结果表明：副高中心内四季均存在降水，其中夏季副高中心降水频次为40%—80%，而其他季节副高中心降水频次不超过50%；季平均副高中心降水率冬季约1—2 mm/d、夏季不超过4 mm/d，它对局地总降水的贡献变化在30%—90%，其中，夏季的贡献基本为50%—90%，其他季节的多数区域贡献一般不超过40%。统计表明，夏季副高中心上升运动频次变化范围为25%—75%，其他季节上升运动频次在25%以下。研究结果还发现夏季西太平洋副高中心频次约30%出现在中国东部大陆，相应的降水频次及上升运动频次分别为25%和15%，从而形成夏季中国东部一种独特的降水天气形势，即500 hPa副高控制下的降水。另外，文中还指出副高中心内降水有一半以上出现在500 hPa存在上升运动的情况下，而半数以下的降水出现时，500 hPa存在下沉运动，前者降水可能为深厚性质，而后者则可能表明为浅薄降水。
利用10年NCEP/NCAR逐日再分析资料和GPCP-1DD降水资料，依据频次分析，研究了季节尺度副热带高压（副高）中心内降水分布的特点。研究结果表明：副高中心内四季均存在降水，其中夏季副高中心降水频次为40%—80%，而其他季节副高中心降水频次不超过50%；季平均副高中心降水率冬季约1—2 mm/d、夏季不超过4 mm/d，它对局地总降水的贡献变化在30%—90%，其中，夏季的贡献基本为50%—90%，其他季节的多数区域贡献一般不超过40%。统计表明，夏季副高中心上升运动频次变化范围为25%—75%，其他季节上升运动频次在25%以下。研究结果还发现夏季西太平洋副高中心频次约30%出现在中国东部大陆，相应的降水频次及上升运动频次分别为25%和15%，从而形成夏季中国东部一种独特的降水天气形势，即500 hPa副高控制下的降水。另外，文中还指出副高中心内降水有一半以上出现在500 hPa存在上升运动的情况下，而半数以下的降水出现时，500 hPa存在下沉运动，前者降水可能为深厚性质，而后者则可能表明为浅薄降水。
2008, (6): 993-1004.
DOI: 10.11676/qxxb2008.089
摘要：
评估了参加政府间气候变化委员会第4次评估报告(IPCC AR4)的耦合模式对南极涛动和北极涛动的模拟能力。分析了24个模式对1970—1999年南极涛动和北极涛动的模拟效能，并与两套再分析资料ERA-40和NCEP-1进行了对比分析。结果表明，模式的模拟能力具有一定的季节依赖性，冬季模拟能力最好。大多数模式对南极涛动空间结构和时间序列趋势的模拟好于北极涛动。根据Taylor图选出具有较好模拟能力的模式并做集合分析，发现经过选取的模式集合可以明显改善模式的模拟能力。分析SRES A1B情景下的南极涛动和北极涛动的模拟、预估结果表明：1970—2099年，南极涛动和北极涛动指数均呈持续上升趋势，北极涛动指数增长略显平稳。相对于1970—1999年、2060—2089年两半球的海平面气压场均呈现极区气压降低、中纬度气压升高的形态，同样表明南、北极涛动在后一时段更强。因此，在气候变暖背景下，南、北极涛动将持续增强，21世纪中期的臭氧恢复可能不会显著影响这种趋势。
评估了参加政府间气候变化委员会第4次评估报告(IPCC AR4)的耦合模式对南极涛动和北极涛动的模拟能力。分析了24个模式对1970—1999年南极涛动和北极涛动的模拟效能，并与两套再分析资料ERA-40和NCEP-1进行了对比分析。结果表明，模式的模拟能力具有一定的季节依赖性，冬季模拟能力最好。大多数模式对南极涛动空间结构和时间序列趋势的模拟好于北极涛动。根据Taylor图选出具有较好模拟能力的模式并做集合分析，发现经过选取的模式集合可以明显改善模式的模拟能力。分析SRES A1B情景下的南极涛动和北极涛动的模拟、预估结果表明：1970—2099年，南极涛动和北极涛动指数均呈持续上升趋势，北极涛动指数增长略显平稳。相对于1970—1999年、2060—2089年两半球的海平面气压场均呈现极区气压降低、中纬度气压升高的形态，同样表明南、北极涛动在后一时段更强。因此，在气候变暖背景下，南、北极涛动将持续增强，21世纪中期的臭氧恢复可能不会显著影响这种趋势。
2008, (6): 1005-1019.
DOI: 10.11676/qxxb2008.090
摘要：
ISCCP卫星资料（1983-2006年)的结果显示：青藏高原地区是高云的高值中心；而以四川为中心直到同纬度的中国东南沿海地区是中云的高值区，同时，青藏高原地区是中云的低值中心。利用全球气候模式CCM3嵌套区域模式MM5模拟了现代和LGM时的气候。通过MM5模拟的结果与ISCCP的卫星资料对比表明：模拟结果再现了中国地区高云和中云分布的主要特征。这暗示云分布的气候特征可能主要由相对湿度决定。同时，通过MM5的结果与NCEP资料的对比也说明，模式结果可以较好地模拟水汽和温度的垂直分布。在此基础上，研究了LGM时水循环因子的变化。模式结果显示：LGM时夏季对流层的温度降低，在对流层中上层存在温度降低的中心；而在冬季在南方的对流层中层存在减温中心，在北方的对流层的中上层温度增加。大气中水汽含量与温度变化有很好的正相关，除了冬季北方对流层中上层水汽增加外，水汽含量一般减少，而且在近地层减少的最多，随高度增高水汽变化逐渐变小。但是，水汽的相对变化在对流层上层存在减少的高值中心。相对湿度存在变化，最大的变化超过15%，而且有增加，也有减少。在区域尺度相对湿度不是保守的。相对湿度变化与中云和低云的变化一致。在LGM，中国地区高云量减少，除中国西南地区外，中云和低云量减少，低云量减少的最多。降水的变化与中云和低云的变化相对应，云量增加降水增加，云量减少降水也减少。从相对湿度和有效降水可以看到在西南地区在LGM时变得潮湿，在夏季西北地区也变得潮湿。
ISCCP卫星资料（1983-2006年)的结果显示：青藏高原地区是高云的高值中心；而以四川为中心直到同纬度的中国东南沿海地区是中云的高值区，同时，青藏高原地区是中云的低值中心。利用全球气候模式CCM3嵌套区域模式MM5模拟了现代和LGM时的气候。通过MM5模拟的结果与ISCCP的卫星资料对比表明：模拟结果再现了中国地区高云和中云分布的主要特征。这暗示云分布的气候特征可能主要由相对湿度决定。同时，通过MM5的结果与NCEP资料的对比也说明，模式结果可以较好地模拟水汽和温度的垂直分布。在此基础上，研究了LGM时水循环因子的变化。模式结果显示：LGM时夏季对流层的温度降低，在对流层中上层存在温度降低的中心；而在冬季在南方的对流层中层存在减温中心，在北方的对流层的中上层温度增加。大气中水汽含量与温度变化有很好的正相关，除了冬季北方对流层中上层水汽增加外，水汽含量一般减少，而且在近地层减少的最多，随高度增高水汽变化逐渐变小。但是，水汽的相对变化在对流层上层存在减少的高值中心。相对湿度存在变化，最大的变化超过15%，而且有增加，也有减少。在区域尺度相对湿度不是保守的。相对湿度变化与中云和低云的变化一致。在LGM，中国地区高云量减少，除中国西南地区外，中云和低云量减少，低云量减少的最多。降水的变化与中云和低云的变化相对应，云量增加降水增加，云量减少降水也减少。从相对湿度和有效降水可以看到在西南地区在LGM时变得潮湿，在夏季西北地区也变得潮湿。
2008, (6): 1020-1031.
DOI: 10.11676/qxxb2008.091
摘要：
文中从中期过程的角度探讨了Rossby波活动在华南前汛期东亚-太平洋遥相关型事件的形成、成熟和衰减过程中的作用，并得出如下结果：（1）正负东亚-太平洋遥相关型事件的形成过程有相似之处：在对流层中上层，源自东北大西洋或欧洲的Rossby波在欧亚大陆中高纬弱波导区中不断地向下游频散，最终在东亚地区形成东亚-太平洋遥相关型事件的3个异常中心。在东亚-太平洋遥相关型事件的3个异常中心之间，Rossby波能量从高纬度向中纬度和副热带地区频散。东亚太平洋遥相关型事件副热带异常中心的形成归因于东亚副热带急流波导的存在以及上游中高纬度地区Rossby波能量的注入。在对流层低层，Rossby波则从亚洲副热带地区向东亚中纬度地区频散。（2）东亚-太平洋遥相关型事件的3个异常中心在对流层中上层中，西太平洋副热带地区异常中心最后形成。（3）正负东亚-太平洋遥相关型事件也并不是简单的反位相演变过程：在对流层中上层，在正事件成熟阶段，斯堪的纳维亚半岛上的正异常环流基本维持了其中心强度和位置，它不断地向下游东亚地区频散能量，使正事件的持续时间较长；在负事件中，由于中高纬度盛行纬向型环流，波能量的频散较快，因而负事件成熟阶段的持续时间比正事件短。（4）在这一时期，东亚-太平洋遥相关型事件对中国长江以南地区的降水形势具有显著的影响。正（负）东亚-太平洋遥相关型事件易引起长江以南降水异常偏多（少）。
文中从中期过程的角度探讨了Rossby波活动在华南前汛期东亚-太平洋遥相关型事件的形成、成熟和衰减过程中的作用，并得出如下结果：（1）正负东亚-太平洋遥相关型事件的形成过程有相似之处：在对流层中上层，源自东北大西洋或欧洲的Rossby波在欧亚大陆中高纬弱波导区中不断地向下游频散，最终在东亚地区形成东亚-太平洋遥相关型事件的3个异常中心。在东亚-太平洋遥相关型事件的3个异常中心之间，Rossby波能量从高纬度向中纬度和副热带地区频散。东亚太平洋遥相关型事件副热带异常中心的形成归因于东亚副热带急流波导的存在以及上游中高纬度地区Rossby波能量的注入。在对流层低层，Rossby波则从亚洲副热带地区向东亚中纬度地区频散。（2）东亚-太平洋遥相关型事件的3个异常中心在对流层中上层中，西太平洋副热带地区异常中心最后形成。（3）正负东亚-太平洋遥相关型事件也并不是简单的反位相演变过程：在对流层中上层，在正事件成熟阶段，斯堪的纳维亚半岛上的正异常环流基本维持了其中心强度和位置，它不断地向下游东亚地区频散能量，使正事件的持续时间较长；在负事件中，由于中高纬度盛行纬向型环流，波能量的频散较快，因而负事件成熟阶段的持续时间比正事件短。（4）在这一时期，东亚-太平洋遥相关型事件对中国长江以南地区的降水形势具有显著的影响。正（负）东亚-太平洋遥相关型事件易引起长江以南降水异常偏多（少）。
2008, (6): 1032-1042.
DOI: 10.11676/qxxb2008.092
摘要：
中国气象局酸雨站网始建于1989年，最初仅有22个。1993—2005年，一直维持在85至88个，经2006和2007年两次扩建达到294个站。考虑到资料的连续性，本文是以80多个酸雨观测站有系统观测以来（即近14年）的酸雨观测资料为基础，经过客观统计分析，得出中国酸雨的时空变化特征。总的来说，中国酸雨区主体位于长江以南的广大地区，北方也存在小范围的酸雨区。从全国来看，酸雨发生范围总体上呈扩大趋势，北方酸雨发生范围扩大明显，南方基本保持不变；而且，酸雨污染重灾区由西南逐步转移至华中和华南中部。就酸雨强度而言，1993—1998年是最强阶段，1999—2002年强度有所降低，2003—2006年酸雨强度重又持续加强，到2006年已达到1993—1998年的平均水平；另一个显著特点是北方酸雨强度加强非常明显。对于中国区域降水酸度变化的成因，本文利用中国SO2排放量的变化和大气成分本底站降水化学的监测资料进行了分析和阐述。
中国气象局酸雨站网始建于1989年，最初仅有22个。1993—2005年，一直维持在85至88个，经2006和2007年两次扩建达到294个站。考虑到资料的连续性，本文是以80多个酸雨观测站有系统观测以来（即近14年）的酸雨观测资料为基础，经过客观统计分析，得出中国酸雨的时空变化特征。总的来说，中国酸雨区主体位于长江以南的广大地区，北方也存在小范围的酸雨区。从全国来看，酸雨发生范围总体上呈扩大趋势，北方酸雨发生范围扩大明显，南方基本保持不变；而且，酸雨污染重灾区由西南逐步转移至华中和华南中部。就酸雨强度而言，1993—1998年是最强阶段，1999—2002年强度有所降低，2003—2006年酸雨强度重又持续加强，到2006年已达到1993—1998年的平均水平；另一个显著特点是北方酸雨强度加强非常明显。对于中国区域降水酸度变化的成因，本文利用中国SO2排放量的变化和大气成分本底站降水化学的监测资料进行了分析和阐述。
2008, (6): 1043-1052.
DOI: 10.11676/qxxb2008.093
摘要：
2008年初，中国南方发生了大范围、持续性低温冰冻雨雪天气，冻雨、暴雪灾害历史罕见，许多地方打破50年记录。文中主要从3种降水类型，特别是冻雨的地域分布和促使其形成的温度场层结及地面温度分布特征方面讨论了1月25日到2月2日冰冻雨雪灾害最为严重的过程阶段。分析表明，降雨、冻雨和降雪3种类型降水物的自南向北分布特征是由对流层中低层向北后倾的锋区在南北不同区域上的层结特征和地面温度条件决定的；在倾斜锋区存在背景下，在对流层中低层形成了产生冻雨的大气逆温特征和较低的地面（表）温度条件。逆温区大于0 ℃的暖层应具有合适的强度、厚度和高度，既不能太厚太低，也不能太薄太高。如果太厚太低，降水将会以雨的类型降落地面，如果太薄太高，降水则会以雪或冰粒子的类型出现。这次过程中0—6 ℃的暖层在650—850 hPa,其下为低于0 ℃的次冻层，在次冻层温度较低的情况下，即使地面（表）温度在0—1 ℃，也可能形成冻雨或冰冻灾害。此外，在没有适宜逆温区存在的条件下，较低的地面（表）温度也能使“冰包水”物质、过冷却水滴降落到地面或雪融化成水后迅速凝冻成冰，或使冰冻维持而至灾。
2008年初，中国南方发生了大范围、持续性低温冰冻雨雪天气，冻雨、暴雪灾害历史罕见，许多地方打破50年记录。文中主要从3种降水类型，特别是冻雨的地域分布和促使其形成的温度场层结及地面温度分布特征方面讨论了1月25日到2月2日冰冻雨雪灾害最为严重的过程阶段。分析表明，降雨、冻雨和降雪3种类型降水物的自南向北分布特征是由对流层中低层向北后倾的锋区在南北不同区域上的层结特征和地面温度条件决定的；在倾斜锋区存在背景下，在对流层中低层形成了产生冻雨的大气逆温特征和较低的地面（表）温度条件。逆温区大于0 ℃的暖层应具有合适的强度、厚度和高度，既不能太厚太低，也不能太薄太高。如果太厚太低，降水将会以雨的类型降落地面，如果太薄太高，降水则会以雪或冰粒子的类型出现。这次过程中0—6 ℃的暖层在650—850 hPa,其下为低于0 ℃的次冻层，在次冻层温度较低的情况下，即使地面（表）温度在0—1 ℃，也可能形成冻雨或冰冻灾害。此外，在没有适宜逆温区存在的条件下，较低的地面（表）温度也能使“冰包水”物质、过冷却水滴降落到地面或雪融化成水后迅速凝冻成冰，或使冰冻维持而至灾。
摘要：
1 引言 近百年全球变暖已是不争的事实。 其原因有不同说法， 但绝大多数科学家认为和人类活动有关。 例如， 建立在各国研究成果基础上的政府间气候工作组评估报告认为， 近代全球变暖主要是人类活动排放大量二氧化碳等大气温室气体所造成的（IPCC，2007）。观测证据显示，目前人类活动排放及大气温室气体的增长趋势仍在持续。由于大气中二氧化碳具有较长存在寿命以及海洋系统的热惯性等原因，即使现在就停止各种排放活动， 导致全球变暖的强迫力仍将在未来相当长时期内持续下去。因此，全球变暖作为一个事实已成为越来越多决策者必须考虑的问题。 近年来频繁地出现在G8和G20等国家[CM(22]首脑会议的议程中的一个议题就是： 应对全球[CM)]变暖。 由于涉及各国经济发展利益，如何应对全球变暖已不是一个单纯的科学问题。目前很多国家 已开始重视减排以及清洁能源的发展和利用问题，因而有了联合国主持的巴厘岛会议。这是象征各国政府共同意识到必须协调全球人类活动的一次重要会议。然而，即使仅从科学研究角度提出如何适应全球变暖问题，目前科学界却并无明确的解决思路。 工业革命以来，人类在经济利益驱动下的大规模而无序的生产活动，导致大量大气温室气体排放促成当前的全球变暖。这可被视为人类历史上一次大规模无序活动影响全球气候系统的例证（叶笃正等，2001）。全球变暖已对各地产生了重大影响，就如何适应全球变暖而言，现在我们面临潜在的又一波无序的人类活动，即各国以维护本国利益为主导来展开适应全球变暖的行动。显然，各国都会尽量利用其正面影响，想方设法减轻或消除其负面影响。直接后果是导致各国当地经济和气候环境变化。然而，没有一个国家是封闭的，它的经济发展必然和其他地区有关。气候环境更是如此，一地的气候变化会影响到其他地区。因而，各国各行其是的后果是否导致人类整体利益的更大损害，不得而知。为避免新的一波人类无序活动所可能产生的不利影响，开展相应的科学研究，并在此基础上协调各国以形成全球有序适应，是有益的。 在此，我们提出构建全球有序适应的一个思路。 首先，需要开展更为全面的地球系统科学模拟研究，把人类活动作为地球系统中一个相互作用的组成部分，研究全球气候环境的演变（叶笃正，季劲钧，1998；叶笃正等,2009）。目前很多国家及一些国际科学计划已在开展关于全球变暖对各地经济发展的影响和适应研究，部分地反映在IPCC系列报告中。进而有必要在此研究基础上，发展模型模拟各种虚拟的适应方案，和由此导致的各种进一步的气候环境变化，及其对于各地社会和经济的反馈影响。这个虚拟试验研究应该由有关国际组织（如世界气象组织WMO）来组织实施，通过比较分析各种试验结果，总结出最有利于全球各地整体利益的几个最佳适应方案。这就是理想的全球有序适应方案。 对于某些国家来说， 全球有序适应方案也可能会导致某些经济利益的损失。诚如此言，就涉及科学层面以外的国家利益问题了。 因此， 全球有序适应的实施必须通过有关国际机构（如联合国）来调控。 如果某些国家因参与全球有序适应而受到利益损失， 可以由其他国家（通过联合国某种基金的形式）来给予补偿。 目前国际社会在应对全球变暖问题方面尚缺乏整体措施， 亟待各国科学家以及其他[CM(22]有关力量协作，在国际层面达成共识并尽快付诸行动。 需要指出，全球有序适应（adaptation）并不排斥减排措施（mitigation）。在执行各种国际减排公约的同时，各国应有序适应全球变暖。即要强调全球整体的发展和可持续性，达到整体利益的最佳，而非某个国家或地区局部的最佳。
1 引言 近百年全球变暖已是不争的事实。 其原因有不同说法， 但绝大多数科学家认为和人类活动有关。 例如， 建立在各国研究成果基础上的政府间气候工作组评估报告认为， 近代全球变暖主要是人类活动排放大量二氧化碳等大气温室气体所造成的（IPCC，2007）。观测证据显示，目前人类活动排放及大气温室气体的增长趋势仍在持续。由于大气中二氧化碳具有较长存在寿命以及海洋系统的热惯性等原因，即使现在就停止各种排放活动， 导致全球变暖的强迫力仍将在未来相当长时期内持续下去。因此，全球变暖作为一个事实已成为越来越多决策者必须考虑的问题。 近年来频繁地出现在G8和G20等国家[CM(22]首脑会议的议程中的一个议题就是： 应对全球[CM)]变暖。 由于涉及各国经济发展利益，如何应对全球变暖已不是一个单纯的科学问题。目前很多国家 已开始重视减排以及清洁能源的发展和利用问题，因而有了联合国主持的巴厘岛会议。这是象征各国政府共同意识到必须协调全球人类活动的一次重要会议。然而，即使仅从科学研究角度提出如何适应全球变暖问题，目前科学界却并无明确的解决思路。 工业革命以来，人类在经济利益驱动下的大规模而无序的生产活动，导致大量大气温室气体排放促成当前的全球变暖。这可被视为人类历史上一次大规模无序活动影响全球气候系统的例证（叶笃正等，2001）。全球变暖已对各地产生了重大影响，就如何适应全球变暖而言，现在我们面临潜在的又一波无序的人类活动，即各国以维护本国利益为主导来展开适应全球变暖的行动。显然，各国都会尽量利用其正面影响，想方设法减轻或消除其负面影响。直接后果是导致各国当地经济和气候环境变化。然而，没有一个国家是封闭的，它的经济发展必然和其他地区有关。气候环境更是如此，一地的气候变化会影响到其他地区。因而，各国各行其是的后果是否导致人类整体利益的更大损害，不得而知。为避免新的一波人类无序活动所可能产生的不利影响，开展相应的科学研究，并在此基础上协调各国以形成全球有序适应，是有益的。 在此，我们提出构建全球有序适应的一个思路。 首先，需要开展更为全面的地球系统科学模拟研究，把人类活动作为地球系统中一个相互作用的组成部分，研究全球气候环境的演变（叶笃正，季劲钧，1998；叶笃正等,2009）。目前很多国家及一些国际科学计划已在开展关于全球变暖对各地经济发展的影响和适应研究，部分地反映在IPCC系列报告中。进而有必要在此研究基础上，发展模型模拟各种虚拟的适应方案，和由此导致的各种进一步的气候环境变化，及其对于各地社会和经济的反馈影响。这个虚拟试验研究应该由有关国际组织（如世界气象组织WMO）来组织实施，通过比较分析各种试验结果，总结出最有利于全球各地整体利益的几个最佳适应方案。这就是理想的全球有序适应方案。 对于某些国家来说， 全球有序适应方案也可能会导致某些经济利益的损失。诚如此言，就涉及科学层面以外的国家利益问题了。 因此， 全球有序适应的实施必须通过有关国际机构（如联合国）来调控。 如果某些国家因参与全球有序适应而受到利益损失， 可以由其他国家（通过联合国某种基金的形式）来给予补偿。 目前国际社会在应对全球变暖问题方面尚缺乏整体措施， 亟待各国科学家以及其他[CM(22]有关力量协作，在国际层面达成共识并尽快付诸行动。 需要指出，全球有序适应（adaptation）并不排斥减排措施（mitigation）。在执行各种国际减排公约的同时，各国应有序适应全球变暖。即要强调全球整体的发展和可持续性，达到整体利益的最佳，而非某个国家或地区局部的最佳。
