東亞區(qū)域氣候模擬研究初探

前言

目前全球氣候正經(jīng)歷以增暖為主要特征的顯著變化，這種變暖是由自然氣候振蕩和人類活動(dòng)共同引起的。全球氣候變化對(duì)人類生存環(huán)境產(chǎn)生了巨大影響，使人類面臨一系列重大全球性環(huán)境問題。為迎接地球的可居住性這一全球重大環(huán)境問題的挑戰(zhàn)，國(guó)際科學(xué)界組織了空前規(guī)模的合作研究計(jì)劃一一“全球變化”，并提出了許多重大科學(xué)問題，通過對(duì)這些科學(xué)問題的研究，大大增進(jìn)了人們對(duì)復(fù)雜地球系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和理解。針對(duì)這些重大科學(xué)問題，目前采用的研究手段主要包括：觀測(cè)和分析、氣候模擬研究、理論解釋。氣候模擬因其可試驗(yàn)性，已成為研究氣候變化機(jī)制與預(yù)測(cè)氣候變化的有力工具。而東亞復(fù)雜的地貌和季風(fēng)氣候系統(tǒng)是驗(yàn)證氣候模擬的理想地區(qū)，同時(shí)，大量的水文環(huán)境及氣候變化的證據(jù)也有待于通過氣候模擬來進(jìn)行動(dòng)力學(xué)機(jī)制解釋。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間尺度的氣候變化目前大多采用全球氣候模式來進(jìn)行研究，多數(shù)全球氣候模式的空間分辨率仍比較低，對(duì)降水變化區(qū)域分布詳細(xì)特征的描述能力不足；同時(shí)，模式本身也往往不能很好地刻畫對(duì)降水有重要影響的中尺度強(qiáng)迫過程，因而對(duì)區(qū)域氣候的模擬能力較為有限，用來研究東亞區(qū)域氣候仍有一定的局限性。而亞洲季風(fēng)是全球最為復(fù)雜的季風(fēng)系統(tǒng)，它包括兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立、性質(zhì)各異的子系統(tǒng)——南亞季風(fēng)系統(tǒng)和東亞季風(fēng)系統(tǒng)，受這兩個(gè)季風(fēng)系統(tǒng)的不同影響及自然地理環(huán)境的差異，東亞的氣候變化具有明顯地域性特點(diǎn)，要對(duì)其歷史演變情況進(jìn)行細(xì)致研究，必須充分考慮下墊面變化等中、小尺度強(qiáng)迫的氣候效應(yīng)。而區(qū)域氣候模式能夠較好地刻畫出區(qū)域氣候的變化特征，模擬出降水、氣溫等氣候要素的小范圍變化情況，得到更為精細(xì)的氣候演變圖像，因而已成為研究區(qū)域氣候變化的重要手段。

內(nèi)容概要

　　《東亞區(qū)域氣候模擬研究初探》共分為十一章。第1章總結(jié)介紹了氣候?qū)W、氣候系統(tǒng)研究的特點(diǎn)和現(xiàn)狀及氣候模式的發(fā)展。說明了東亞生存環(huán)境的基本特點(diǎn)和變化，以及東亞氣候系統(tǒng)的復(fù)雜性。第2章重點(diǎn)介紹了區(qū)域氣候模式（RegCM）系列的發(fā)展及對(duì)其性能檢驗(yàn)的模擬實(shí)驗(yàn)，通過相關(guān)的敏感性試驗(yàn)提高模式模擬的準(zhǔn)確性。第3章的主要工作是研究湍流動(dòng)能閉合對(duì)區(qū)域氣候模擬效果的影響及其機(jī)理分析。第4章研究的內(nèi)容是青藏高原積雪對(duì)中國(guó)夏季風(fēng)氣候的影響。第5和第6章主要研究了土壤溫、濕擾動(dòng)、植被變化等邊界條件對(duì)區(qū)域氣候的影響。第7章的內(nèi)容是海溫變化對(duì)東南沿海地區(qū)降水的影響研究。第8章研究了地球軌道參數(shù)變化對(duì)東亞季風(fēng)氣候模擬的影響。第9章的主要內(nèi)容是工業(yè)化進(jìn)程對(duì)東亞區(qū)域氣候的影響。第10和第11章主要內(nèi)容是區(qū)域氣候模式對(duì)中全新世及末次盛冰期東亞季風(fēng)氣候的模擬研究。　　《東亞區(qū)域氣候模擬研究初探》內(nèi)容主要運(yùn)用區(qū)域氣候模式（RegCM）對(duì)東亞氣候模擬，涵蓋的內(nèi)容比較豐富?？梢宰鳛檠芯繓|亞氣候模擬的學(xué)習(xí)材料，對(duì)初學(xué)者和深入學(xué)習(xí)者也有一定的指導(dǎo)作用。

書籍目錄

前言第1章 緒論1.1 當(dāng)代氣候?qū)W研究的特點(diǎn)及現(xiàn)狀1.1.1 氣候系統(tǒng)的組成及演化1.1.2 全球氣候變化及當(dāng)前面臨的重大環(huán)境問題1.1.3 全球變化的科學(xué)問題及主要研究手段1.2 氣候模式發(fā)展現(xiàn)狀1.3 氣候系統(tǒng)各圈層相互作用研究1.3.1 海氣相互作用研究1.3 .2 陸面過程的氣候效應(yīng)研究1.4 東亞生存環(huán)境的基本特點(diǎn)和變化1.4 .1 東亞生存環(huán)境的基本特點(diǎn)1.4 .2 東亞生存環(huán)境的變化參考文獻(xiàn)第2章 區(qū)域氣候模式（RegCM）簡(jiǎn)介及性能檢驗(yàn)2.1 引言2.2 區(qū)域氣候模式簡(jiǎn)介2.2.1 區(qū)域氣候模式RegCM2簡(jiǎn)介2.2.2 區(qū)域氣候模式RegCM3簡(jiǎn)介2.3 RegCM2模擬性能檢驗(yàn)2.3.1 降水季節(jié)變化的模擬2.3.2 環(huán)流形勢(shì)的模擬2.3 .3 區(qū)域氣候模式對(duì)不同季節(jié)初始場(chǎng)的敏感性2.3 .4 不同側(cè)邊界嵌套方案的模擬差異分析2.4 小結(jié)參考文獻(xiàn)第3章 湍流動(dòng)能閉合對(duì)區(qū)域氣候模擬效果的影響及其機(jī)理分析3.1 引言3.2 模式和試驗(yàn)方案3.3 湍流動(dòng)能閉合（方法及一維試驗(yàn)）3.4 利用1991年月氣候場(chǎng)資料進(jìn)行的初步氣候試驗(yàn)3.5 利用1998年夏季逐日資料進(jìn)行的機(jī)理分析3.5 .1 1998年夏季的降水與形勢(shì)場(chǎng)模擬3.5 .2 邊界層量的模擬3.5 .3 地表通量的模擬3.6小結(jié)參考文獻(xiàn)第4章 青藏高原積雪對(duì)中國(guó)夏季風(fēng)氣候的影響4.1 引言4.2 冬春高原積雪與春夏中國(guó)降水的診斷分析4.3 數(shù)值試驗(yàn)的模式、方案及資料-'4.4 模擬結(jié)果4.4 .1 CN模擬結(jié)果4.4 .2 積雪增減及環(huán)境場(chǎng)改變對(duì)降水模擬的影響4.4 .3 積雪增減及環(huán)境場(chǎng)改變對(duì)形勢(shì)場(chǎng)模擬的影響4.5 機(jī)理分析4.5 .1 DL試驗(yàn)對(duì)地氣系統(tǒng)影響的機(jī)理4.5 .2 CL、DL2與DL試驗(yàn)結(jié)果差異的原因4.6小結(jié)參考文獻(xiàn)第5章 土壤溫、濕擾動(dòng)的氣候響應(yīng)5.1 引言5.2 模式、方案及資料5.3 模擬結(jié)果5.3 .1 土壤溫、濕狀況改變對(duì)降水模擬的影響5.3 .2 土壤溫、濕擾動(dòng)的持續(xù)性5.3 .3 土壤溫、濕擾動(dòng)對(duì)環(huán)流形勢(shì)的影響5.4 機(jī)理分析5.4 .1 土壤溫、濕擾動(dòng)對(duì)地氣系統(tǒng)能量平衡的影響5.4 .2 土壤溫、濕擾動(dòng)對(duì)水分平衡的影響5.4 .3 土壤溫、濕擾動(dòng)影響降水的機(jī)理5.5 小結(jié)參考文獻(xiàn)第6章 植被變化對(duì)區(qū)域氣候的影響6.1 引言6.2 模式、方案及資料6.3 模擬結(jié)果6.3 .1 下墊面植被改變對(duì)降水模擬的影響6.3 .2 下墊面植被改變對(duì)環(huán)流形勢(shì)的影響6.4 機(jī)理分析6.4 .1 植被變化對(duì)地氣系統(tǒng)能量平衡的影響6.4 .2 植被變化對(duì)地氣系統(tǒng)水分平衡的影響6.4 .3 不同試驗(yàn)對(duì)降水及環(huán)流影響差異的原因6.5 小結(jié)參考文獻(xiàn)第7章 海溫變化對(duì)東南沿海地區(qū)降水的影響研究7.1 引言7.2 海溫對(duì)東南沿海地區(qū)降水變化影響的診斷分析7.2 .1 資料和方法7.2 .2 同期海溫對(duì)東南沿海地區(qū)降水變化的影響7.3 南海和北印度洋海溫對(duì)東南沿海地區(qū)降水變化影響的數(shù)值模擬7.3 .1 試驗(yàn)方案7.3 .2 試驗(yàn)結(jié)果7.4 東南印度洋海溫變化對(duì)降水的影響7.4 .1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)7.4 .2 結(jié)果分析7.5 小結(jié)參考文獻(xiàn)第8章 地球軌道參數(shù)變化對(duì)東亞季風(fēng)氣候模擬的影響8.1 引言8.2 模式及地球軌道計(jì)算方案8.3 模擬結(jié)果8.3 .1 降水8.3 .2 大氣溫、濕狀況及環(huán)流8.3 .3 地表水、熱平衡8.4 討論與結(jié)論參考文獻(xiàn)第9章 工業(yè)化進(jìn)程對(duì)東亞區(qū)域氣候的影響9.1 引言9.2 模式及試驗(yàn)方案9.3 模擬結(jié)果9.3 .1 地表溫度及氣溫9.3 .2 降水9.3 .3 大氣環(huán)流及濕度狀況9.3 .4 積雪和土壤水含量9.4 討論與結(jié)論參考文獻(xiàn)第10章 區(qū)域氣候模式對(duì)中全新世東亞季風(fēng)氣候的模擬研究10.1 引言10.2 模式及試驗(yàn)方案10.3 模擬結(jié)果10.3 .1 地表溫度及氣溫10.3 .2 降水（P）及有效降水（P-E）10.3 .3 大氣環(huán)流及濕度10.3 .4 積雪和土壤水含量10.4 機(jī)理分析10.5 討論與結(jié)論參考文獻(xiàn)第11章 區(qū)域氣候模式對(duì)末次盛冰期東亞季風(fēng)氣候的模擬研究11.1 引言11.2 模式及試驗(yàn)方案11.3 模擬結(jié)果11.3 .1 地表溫度（Tg）及氣溫（T2）11.3 .2 降水（P）及有效降水（P-E）11.3 .3 大氣濕度及環(huán)流形勢(shì)11.3 .4 積雪和土壤水含量11.4 機(jī)理分析11.4 .1 各組試驗(yàn)的地表能量收支變化11.4 .2 各組試驗(yàn)的大氣水汽輸送狀況的變化11.5 討論與結(jié)論參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：水體是氣、液、固三態(tài)H2O的總稱，是地球生物圈生存的必要條件，也是人類環(huán)境系統(tǒng)里活動(dòng)性僅次于大氣的一個(gè)子系統(tǒng)。對(duì)人類生存環(huán)境來說，水體起著“庫(kù)”和載體（輸運(yùn)介質(zhì)）的雙重作用。由于其極大的熱容，水體（主要是海洋）是一個(gè)巨大的能量庫(kù)，對(duì)生存環(huán)境系統(tǒng)內(nèi)部的能量過程起著很大的調(diào)節(jié)作用。而水體和大氣之間的相互作用，尤其是海氣相互作用，在氣候物理過程中是至關(guān)重要的；另一方面，水體（主要是海洋）又是C、N、S、P庫(kù)，也是CO2等微量氣體的匯，而C、N、s、P等化學(xué)元素的循環(huán)大都以水為載體。因此，水循環(huán)實(shí)際上是聯(lián)結(jié)氣候物理過程和地球生物化學(xué)循環(huán)過程的中心環(huán)節(jié)，在人類生存環(huán)境的演變過程中占有舉足輕重的地位。由于大氣的活動(dòng)性很強(qiáng)，在10～100年的時(shí)間尺度上，大氣事件往往具有全球性，同時(shí)，也因?yàn)榇髿庀到y(tǒng)的易變性高、“慣性”小，故其狀態(tài)的變化對(duì)于邊界條件（比如說地形、地貌、地理位置等）十分敏感。因此，大氣圈狀態(tài)變化的空間差異是十分顯著的。全球氣候的變化，可以說是各個(gè)具有區(qū)域特性的子系統(tǒng)狀態(tài)演變的綜合。各個(gè)區(qū)域的植被、土壤、水體作為全球植物圈、巖土圈和水體的一部分而作用于整個(gè)大氣系統(tǒng)，參與全球氣候物理過程和生物地球化學(xué)循環(huán)，以及它們之間的相互作用。而全球的、空間非均勻（具有區(qū)域特性）的氣候變化，又作用于各地的植被、土壤和水體系統(tǒng)，從而導(dǎo)致當(dāng)?shù)厣姝h(huán)境的整體變化。

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《東亞區(qū)域氣候模擬研究初探》由氣象出版社出版。

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