检索结果-内蒙古大学图书馆

气候变化研究进展 2019年第4期15卷 343-351页

作者：季涤非刘利李立娟孙超于馨竹李锐喆张诚王斌清华大学地球系统科学系北京100084 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北京100029

模式内部变率是模拟结果不确定性的重要来源,然而它对于1.5℃和2℃升温阈值出现时间不确定性的影响尚不清楚。因此,基于耦合模式比较计划第五阶段(CMIP5)的多模式数据研究了模式内部变率对1.5℃和2℃升温阈值出现时间不确定性的影响以... 详细信息

模式内部变率是模拟结果不确定性的重要来源,然而它对于1.5℃和2℃升温阈值出现时间不确定性的影响尚不清楚。因此,基于耦合模式比较计划第五阶段(CMIP5)的多模式数据研究了模式内部变率对1.5℃和2℃升温阈值出现时间不确定性的影响以及对未来排放情景的敏感性。结果表明,模式内部变率对升温阈值出现时间模拟的影响与外强迫的影响相当,单个模式内部不同成员达到全球平均1.5℃或2℃增温的年份相差2 ~ 12 年;其影响具有明显的空间差异,影响极大值出现在欧亚大陆以北洋面、白令海峡周围区域、北美东北部及其与格陵兰岛之间的海域、南半球高纬地区等;低排放情景下模式内部变率的影响大于高排放情景。

关键词： CMIP5 1.5℃和2℃升温出现时间模式内部变率

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中国燃煤电厂大气污染物排放的健康影响特征

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环境科学 2018年第12期39卷 5289-5295页

作者：秦雨张强李鑫赵红艳同丹郑逸璇耿冠楠贺克斌清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100084 清华大学地球系统科学系地球系统数值模拟教育部重点实验室北京100084

基于全国高分辨率燃煤电厂排放数据库,利用全球-区域嵌套的大气化学伴随模式GEOS-Chem Adjoint,分析了全国各电网区域不同类型燃煤机组对PM_(2.5)污染相关健康影响的贡献.结果发现,2010年中国燃煤电厂大气污染物排放产生的PM_(2.5)污染... 详细信息

基于全国高分辨率燃煤电厂排放数据库,利用全球-区域嵌套的大气化学伴随模式GEOS-Chem Adjoint,分析了全国各电网区域不同类型燃煤机组对PM_(2.5)污染相关健康影响的贡献.结果发现,2010年中国燃煤电厂大气污染物排放产生的PM_(2.5)污染导致10. 6万人(95%CI:6. 8~13. 2万人)过早死亡,占全国人为源PM_(2.5)污染相关过早死亡人数的9. 8%.其中,小型机组和老旧机组的健康损失强度(定义为单位发电量导致的过早死亡人数)显著高于大型机组和新建机组.装机容量小于100 MW机组的健康损失强度达到62人·(TW·h)^(-1),是装机容量600 MW以上机组的2. 8倍.类似地,投运年限超过30 a的老旧机组的健康损失强度为58人·(TW·h)^(-1),是投运年限5 a以内新机组的2. 1倍.在电网层面,华中电网的健康损失强度较大,达到77人·(TW·h)^(-1).进一步分析跨电网区域电力输送隐含的健康损失发现,2010年跨电网输电导致燃煤电厂健康损失较无跨电网输电情景增加过早死亡680人.本研究结果表明我国应当加快小型机组和老旧机组的淘汰步伐,降低燃煤电厂的污染健康影响,同时通过优化区域间输电结构,减少整体污染健康损失水平.

关键词：燃煤电厂大气污染过早死亡伴随模式高分辨率电网区域

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基于PMIP3和CMIP5模拟结果的过去千年特征时段北极涛动的变率特征及成因分析

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气候与环境研究 2020年第4期25卷 429-442页

作者：陈可凡宁亮孙炜毅覃燕敏薛姣刘健严蜜南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室/江苏省地理环境演化国家重点实验室培育建设点/江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心/地理科学学院南京210023 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋—气候—同位素模拟开放工作室山东青岛266237 马萨诸塞大学地理科学学院地球科学系气候系统研究中心阿姆赫斯特01003美国中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室西安710063 江苏省大规模复杂系统数值模拟重点实验室/南京师范大学数学科学学院南京210023

利用参与第三次古气候模式评估比较计划(Paleoclimate Modelling Intercomparison Project Phase Ⅲ,PMIP3)过去千年气候模拟试验以及参与第五次耦合模式评估比较计划(Paleoclimate Model Intercomparison Project Phase 5,CMIP5)全强迫历史情景试验的9个地球系统模式模拟试验结果,对过去千年3个特征时段(中世纪气候异常期、小冰期和现代暖期)北极涛动(Arctic Oscillation, AO)的变率及成因进行了分析。通过与NCEP再分析资料的对比发现,模式能够较好地模拟出AO的空间模态及年际变化周期,且大部分模式能够模拟出过去50年AO的增强趋势。过去千年3个特征时段中,不同模式对中世纪气候异常期AO位相的模拟并不一致,但大部分模式显示小冰期AO基本呈现负位相,而现代暖期则表现为显著的正位相,与重建结果一致。基于多模式集合平均的机制分析表明,中世纪气候异常期北极地区海平面气压变化不显著,小冰期北极地区海平面气压显著偏正,现代暖期海平面气压显著偏负,这与现代暖期北极温度偏高而小冰期北极温度偏低有关。过去千年中,小冰期和现代暖期的AO变率分别受自然外强迫和人为外强迫的影响。

关键词：北极涛动 PMIP3 计划 CMIP5 计划过去千年特征时段

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海洋混合层深度时空分布及其与风、浪参数的相关性分析

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海洋学报 2019年第5期41卷 12-22页

作者：张扬李宏丁扬余为许建平自然资源部第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室浙江杭州310012 上海海洋大学海洋科学学院上海201306 清华大学地球系统科学系地球系统数值模拟教育部重点实验室北京100084 中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室山东青岛266100

本文应用一个经验证的全球尺度FVCOM海浪模型,模拟了2012年全球海洋海浪场的分布和演变,分析了海表面风场、海浪场与混合层深度的全球尺度分布及相关性。综合观测资料和模型结果显示,海表面10 m风速、有效波高与混合层深度的全球尺度分... 详细信息

本文应用一个经验证的全球尺度FVCOM海浪模型,模拟了2012年全球海洋海浪场的分布和演变,分析了海表面风场、海浪场与混合层深度的全球尺度分布及相关性。综合观测资料和模型结果显示,海表面10 m风速、有效波高与混合层深度的全球尺度分布随季节发生显著的变化,并且其分布态势存在明显的相似性。从相关系数的全球分布来看,海表面10 m风速在印度洋低纬度海区(纬度0°～20°)与混合层深度间有较强的相关性,相关系数大于0.5;有效波高与混合层深度间相关系数大于0.5的网格分布在北半球高纬度海区和印度洋北部。谱峰周期与混合层深度间在部分海区存在负相关关系,这些网格主要分布在低纬度海区(纬度0°～30°)。统计结果显示,有效波高、海表面10 m风速和谱峰周期与混合层深度间的平均相关系数分别为0.31、0.25和0.12。综合以上结果表明,有效波高较谱峰周期能更有效地表征波浪能对海洋上层混合的影响;相比于海表面风速,有效波高与混合层深度间存在更强的相关关系,其变化对海洋上层混合有更显著的影响。

关键词： FVCOM 海浪海表面风场混合层深度相关分析

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基于信息流理论的因果分析在辨析大西洋多年代际振荡物理机制中的应用

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大气科学 2019年第5期43卷 1081-1094页

作者：宫湛秋孙诚李建平冯娟谢飞杨韵薛佳庆北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室和全球变化与地球系统科学研究院北京100875 青岛海洋科学与技术国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室青岛266237 中国科学院大气物理研究所北京100029

大西洋多年代际振荡(AMO)是指发生在北大西洋的海表温度(SST)冷暖异常多年代际(50~80年)振荡的现象。通常AMO被认为是受大西洋经向翻转环流(AMOC)及其对应的海洋动力过程(经向热量输运)的影响。近年来有观点认为,AMO是大气随机热力强迫... 详细信息

大西洋多年代际振荡(AMO)是指发生在北大西洋的海表温度(SST)冷暖异常多年代际(50~80年)振荡的现象。通常AMO被认为是受大西洋经向翻转环流(AMOC)及其对应的海洋动力过程(经向热量输运)的影响。近年来有观点认为,AMO是大气随机热力强迫的产物,大气主导了海气间的热量交换进而影响AMO。弄清AMO和北大西洋海表热通量的因果关系是辨析AMO动力和热力驱动机制的关键。本文利用基于信息流理论的因果分析方法,研究了1880年以来观测的AMO与北大西洋海表热通量间的因果关系。结果表明,在多年代际尺度上,从AMO到海表热通量的信息流要远大于二者相反方向的信息流,这说明AMO是北大西洋海表热通量异常的因,海洋主导了海气间的热量交换。大气随机热力强迫机制无法解释AMO与热通量两者因果分析的结果。对泛大西洋地区的陆地气温和AMO指数进行分析,进一步表明由于海洋主导了海气热量交换,AMO的海温异常加热/冷却控制了绝大多数地区气温的多年代际变化。利用海温驱动的大气环流模式的模拟结果验证了AMO的海温异常对周边陆地气温强迫作用。本文的结果为辨析AMO的动力和热力驱动机制提供了新线索,进一步表明AMO并非是大气随机热力强迫的产物,海洋环流可能是AMO的主要驱动因子。

关键词： AMO(大西洋多年代际振荡) 信息流因果关系热通量陆地气温距平

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高阶Runge-Kutta-Li算法对二维线性平流方程的计算检验

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气候与环境研究 2019年第4期24卷 417-429页

作者：王鹏飞李建平黄刚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北京100029 中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心北京100190 中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室山东青岛266003 青岛海洋科学与技术国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237

利用高阶Li空间微分方案(Li,2005),实现了时间积分为3~6阶Runge-Kutta-Li(RKL)格式的求解算法。二维线性平流方程的试验结果表明:在计算稳定的条件下,各阶算法的计算误差随时间的推移基本上是线性增加的。非转动背景场的平流算例中(高... 详细信息

利用高阶Li空间微分方案(Li,2005),实现了时间积分为3~6阶Runge-Kutta-Li(RKL)格式的求解算法。二维线性平流方程的试验结果表明:在计算稳定的条件下,各阶算法的计算误差随时间的推移基本上是线性增加的。非转动背景场的平流算例中(高斯型的初值),高阶RKL算法可以取得较好的计算效果。与3、4、5、6阶RK算法配合的Li空间差分方案有效阶数可以达到5、7、9、10阶。RK算法的阶数为5(6)阶时,总误差控制在10-7(10-8)以内。随RK阶数增加Li微分的有效阶数有增加趋势,且总误差逐渐减小。定常转速的背景场算例中(偏心的高斯型初值),当RK阶数为3时,最优空间差分阶数为10;相应的阶数为4、5、6时对应的空间最优阶为16,22,22,总计算误差可以控制在10^-15~10^-16。随着精度的提高,误差的绝对值减小很迅速,说明算法是非常有效的。对于圆锥型初值(定常转速的背景场),4、5、6阶RK算法和3阶算法的效果差不多。高阶算法对此类具有导数不连续点的算例,效果不如高斯初始场好,结果不能保持正定,有些地方误差出现下冲和上翘。随着空间差分精度的提高,非正定的解数量和数值减小,误差的绝对值减小,说明了算法在一定程度上是有效的,但并不适合追求极高的算法阶数。这与谱方法中的导数不连续问题有些相似,误差的产生主要源于导数的不连续性,差分类方法仅能获得与导数连续性阶数相当的算法精度。各种算例中,采用恰当的边界条件是必要的,例如旋转背景场算例,比较适合使用无穷远边界条件,否则会出现计算不稳定或无法将计算误差控制到较小的范围内。

关键词： Runge-Kutta-Li格式高阶算法二维平流方程

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高精度格式、高阶精度格式和高自由度格式

高精度格式、高阶精度格式和高自由度格式

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第十一届全国流体力学学术会议

作者：蔡庆东北京大学湍流与复杂系统国家重点实验室北京大学工学院力学与工程科学系北京大学应用物理与技术研究中心&高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室

数值模拟在湍流研究中的地位非常重要,其优势是可以提供空间和时间全面的流动信息。以谱方法和紧致格式为代表的高精度数值方法,在湍流模拟中得到越来越广泛的应用。考虑到数值模拟总是在有限的机器精度下进行的,传统的以二阶格式为代... 详细信息

数值模拟在湍流研究中的地位非常重要,其优势是可以提供空间和时间全面的流动信息。以谱方法和紧致格式为代表的高精度数值方法,在湍流模拟中得到越来越广泛的应用。考虑到数值模拟总是在有限的机器精度下进行的,传统的以二阶格式为代表的数值方法,在通常的网格分辨率下,其计算精度还远没有达到机器精度。当采用高阶格式,并同时采用超级计算机进行大规模计算时,计算精度和机器精度相当或者小于机器精度的情况就会出现,此时,高阶格式会面临新的问题。通过严格辨析高精度格式、高阶精度格式和高自由度格式这三个基本概念,以及关于节点量和平均量的严格区分对待,指出在大规模数值模拟中必须面对的关于误差控制的几个问题。如果这些问题处理不当,计算结果的可靠性将大打折扣,基于这种计算结果总结出的规律也将是不可靠的。

关键词：高精度格式高阶精度格式有限体积方法平均值

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基于Landsat数据的1975—2015年中国海岸线时空变化分析（英文）

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北京师范大学学报（自然科学版） 2019年第1期55卷 83-100页

作者：王冰洁梁璐惠凤鸣程晓宫鹏陈卓奇黄华兵北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院遥感科学国家重点实验室北京100875 中国高校极地联合研究中心北京100875 北德克萨斯大学地理与环境系德克萨斯州丹顿市76203 北京师范大学全球变化联合研究中心北京100875 清华大学地球系统科学系地球系统数值模拟教育部重点实验室北京100084 中国科学院遥感与数字地球研究所遥感科学国家重点实验室北京100101

海岸线是表征陆地和海洋边界的最重要的地理要素,具有独特的地理、形态和动力学特征,海岸带是人类经济活动最活跃和集中的区域之一.在经济发展进程的影响之下,中国海岸线发生了巨大的变化.本研究基于Landsat遥感影像数据,采用改进的归... 详细信息

海岸线是表征陆地和海洋边界的最重要的地理要素,具有独特的地理、形态和动力学特征,海岸带是人类经济活动最活跃和集中的区域之一.在经济发展进程的影响之下,中国海岸线发生了巨大的变化.本研究基于Landsat遥感影像数据,采用改进的归一化差异水体指数,提取了1975—2015年共5期中国海岸线长度及海岸带面积的时空变化信息.结果显示,1975、1990、2000、2010、2015年期中国海岸线的长度分别为15 945.7、17 045.8、17 234.2、17 377.7以及17 364.9km,各期海岸带面积相较于上一期分别增加了4 336.5、1 510.4、3 447.2、3 100.4km2.总体来说,中国海岸线呈现出人工岸线取代自然岸线的趋势.该研究结果可以为沿海区域的资源管理以及海岸规划提供参考.

关键词：海岸线时空变化陆地卫星(Landsat) 遥感

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LPJ-WHyMe模型对1997～2010年中国东北地区潜在植被分布和碳循环的模拟研究

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气候与环境研究 2019年第6期24卷 678-692页

作者：岳丹丹张军辉孙国栋韩士杰中国科学院沈阳应用生态研究所森林生态与管理重点实验室沈阳110016 中国科学院大学北京100049 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北京100029

利用一套高分辨率的气候驱动场和全球动态植被模型LPJ-WHyMe(Lund-Potsdam-Jena-Wetland Hydrology and Methane),模拟了中国东北地区潜在植被分布,并对中国东北地区1997~2010年平均净初级生产力(Net Primary Production, NPP)、净生态系统生产力(Net Ecosystem Production, NEP)、燃烧面积、火灾碳排放、土壤温度和土壤湿度进行了估算。LPJ-WHyMe的特点在于能够描述冻融的物理过程以及土壤中多层的湿度和温度。数值结果表明,在LPJ-WHyMe模型提供的植被功能类型(Plant Function Type, PFT)划分的条件下,中国东北地区主要分布了5种植被功能类型,即温带夏绿阔叶林带、北方常绿针叶林带、北方夏绿针叶林带、北方夏绿阔叶林带和温带草本植物。在研究时间段内,中国东北地区NPP的年平均值为376 g(C) m^-2,变化范围在324.15~424.86 g(C) m^-2之间。火灾机制的引入使得LPJ-WHyMe模型对NEP的模拟能力进一步提高,即NEP年平均值为42.36 g(C) m^-2,表明中国东北地区陆地生态系统总体表现为"碳汇"。中国东北地区年平均燃烧面积分数为0.84%,火灾碳排放量为42.41 g(C) m^-2,整体上模型高估了燃烧面积值和火灾碳排放量,模型对东北地区火灾的模拟仍然存在一定的局限性。中国东北地区土壤温度与气温呈正相关关系,且各层土壤温度与气温的相关性随着深度的增加而减弱。中国东北地区土壤湿度与降水呈正相关关系,土壤湿度与气温呈反相关关系。上述结果表明LPJ-WHyMe模型模拟中国东北地区潜在植被分布和碳循环是有效的。

关键词： LPJ-WHyMe模型植被功能类型净初级生产力净生态系统生产力火灾土壤温度土壤湿度

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中部型ENSO和平流层准两年振荡对冬季北半球平流层臭氧的联合调制作用

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气象学报 2019年第3期77卷 456-474页

作者：李小婷田文寿谢飞张如华雒佳丽梁靖琳兰州大学半干旱气候变化教育部重点实验室兰州30000 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北京100029 北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院北京100875

利用观测和再分析资料通过合成分析方法,研究了中部型ENSO和平流层准两年振荡(QBO)对冬季北半球平流层臭氧的独立影响和联合调制作用。研究表明,北半球平流层臭氧在中部型厄尔尼诺年增加,而在中部型拉尼娜年减少;准两年振荡东风位相年份... 详细信息

利用观测和再分析资料通过合成分析方法,研究了中部型ENSO和平流层准两年振荡(QBO)对冬季北半球平流层臭氧的独立影响和联合调制作用。研究表明,北半球平流层臭氧在中部型厄尔尼诺年增加,而在中部型拉尼娜年减少;准两年振荡东风位相年份,北半球平流层臭氧增加,准两年振荡西风位相结果则相反。相比之下,北半球中、高纬度平流层臭氧异常对准两年振荡活动的响应明显小于其对ENSO活动的响应。进一步研究发现,准两年振荡东风位相会加强中部型厄尔尼诺事件引起的北半球平流层臭氧的增加,而减弱中部型拉尼娜事件造成的平流层臭氧的减少。在准两年振荡西风位相下,中部型厄尔尼诺事件仅导致北半球平流层臭氧含量少量升高,而中部型拉尼娜事件期间臭氧会大幅度减少。因此,准两年振荡东风位相会加强中部型厄尔尼诺事件对北半球平流层臭氧的影响,而减弱中部型拉尼娜事件对北半球平流层臭氧的影响。准两年振荡西风位相会减弱中部型厄尔尼诺而加强中部型拉尼娜事件对北半球平流层臭氧的影响。

关键词：中部型ENSO 平流层准两年振荡(QBO) 北半球平流层臭氧联合调制作用

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