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第四次全国大气科学前沿学科研讨会

第四次全国大气科学前沿学科研讨会

  • 召开年：2005
  • 召开地：北京
  • 出版时间： 2005-09-19

主办单位：中国气象局;教育部科学技术司;中国科学院

会议文集：第四次全国大气科学前沿学科研讨会论文集

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  • 摘要：随着全球城市化的发展，目前全世界已有将近一半的人口居住在城市里，城市化的发展正日益影响着区域及全球气候和环境，并对全球变化产生重要作用，已引起人们的高度重视。21世纪将是我国城市化高速发展时期，不但现有城市规模将扩大，还将建设一批城市群，在未来20～30年内将有数亿农村人口转移到各级大、中、小城市。城市化的迅速发展不仅使土地利用发生变化，还会使区域气候和生态环境恶化，将制约区域可持续性发展。研究城市化区域气候和大气环境演变的基本规律，并通过合理规划和设计，保持或改善城市气候和大气环境，保障城市的可持续发展，是大气科学前沿学科领域的研究内容和方向。城市化所导致的城市区域地表动力学和热力学特征的变化，直接影响着地表过程和大气边界层结构及其中尺度大气运动(城市热岛环流等)，是形成区域降水、环境和气候的重要机制，是大气边界层研究的重要内容、方向和前沿学科领域。本文就城市化对区域及全球气候和环境影响研究提出一些看法。
  • 摘要：本文对高原地表过程研究中的若干问题进行了研究，全球变化的局地响应是人们密切关注的科学问题。在关键区、气候变化的敏感区的气候响应更为人们所关注。研究已经指出，高海拔、高纬度地区是气候变暖响应较大的地区。青藏高原气象学是气象学家永久的课题。迄今为止的青藏高原研究主要包括点上的观测试验及资料分析、数值模拟和理论研究三个方面。鉴于卫星遥感的数据精度、内容和覆盖度的限制，NCEP再分析数据中的地表通量、能量收支、云和降水存在较大误差。数值模拟受到地形、云、辐射反馈、对流和陆面过程等参数化方案的制约。参考国际上正在开展的“全球能量和水循环试验(GEWEX)”，设计青藏高原陆面过程新试验，尽快产生一套时空连续的、有较好代表性的高原陆面观测、遥感模式的同化资料，也许是我们解决青藏高原气候研究的当务之急。
  • 摘要：南海夏季风越来越受到世界各国特别是南海周边国家和地区的气象学家们的高度重视，关于南海夏季风的爆发国内外已开展了一系列卓有成效的研究，也取得了许多富有重要科学意义和现实意义的成果。本文介绍了南海夏季风爆发机制的研究进展，并提出以下有待进一步研究的问题：南海夏季风爆发日期确定指数的选择；大气环流年代际变化背景的约束对于南海夏季风爆发的影响；北半球中高纬大气环流异常对南海夏季风爆发的影响。
  • 摘要：海-气相互作用是地球圈层相互作用的重要组成部分，其相互作用对海洋和大气系统都具有重要作用，也对气候系统乃至地球系统的演变具有重要作用。近二三十年来，许多国际组织围绕海-气相互作用设立了一些国际科学研究计划，这些科学计划从空间尺度上来看，有全球、区域和小尺度等多种尺度，针对的科学目标大多瞄准天气气候变化和海洋过程的变化等。随着这些科学计划的推动，海-气相互作用研究已逐渐成为当前地球科学中十分活跃的前沿学科方向之一，并已进入了快速发展阶段。本文介绍了国内外对海-气相互作用研究的概况及南海海-气相互作用的研究现状，指出为了解南海海洋和大气系统与外界的联系，应重点研究南海海洋和大气系统的动量、热量和能量的平衡；为深入认识南海海洋大气的动力和热力过程，应重点研究上层海洋动力学、大气边界层动力学和海-气边界层动力学。
  • 摘要：Matsuno1966提出的有关赤道β-平面的热带动力学理论，从动力学本质上指出了热带海洋和大气是相互耦合的系统，使得热带海洋-大气动力学研究进入到一个新的阶段。与全球气候年际变化密切相关的厄尔尼诺/南方涛动(ENSO)受到全世界的普遍关注，有关ENSO的机制和预报取得丰硕的研究成果，相比之下关于印度洋SST异常及其对大气环流和气候影响的研究还较少。但鉴于印度洋SST异常与季风、ENSO之间的密切联系及其对亚洲和中国气候的重要性，本文对印度洋SST异常变化以及海气耦合特点进行了简要回顾，在此基础上重点介绍印度洋SST异常与ENSO的关系及其对季风和我国气候影响的研究成果，分析印度洋影响我国气候和季风研究方面存在的科学问题以及今后的研究方向。
  • 摘要：大气准定常行星波是指波长与地球半径相当或大于地球半径的大尺度波动，通常为纬向波数1,2和3的波动。由于其空间尺度大，演变周期长，具有准定常性，因而它的形成和演变对于大气环流的演变和短期气候的变动(Variability)有十分重要的影响。因此，准定常行星波动力学一直是气候动力学中一个重要的前沿研究方向。本文就近几年来大气准定常行星波动力学的研究进展作一概要回顾，并就今后需进一步研究的问题进行讨论。
  • 摘要：大气是一个复杂的非线性系统，由于其存在内在随机性，它的预报时效有一定的范围，超出这个范围，预报将完全失去技巧。大气系统存在可预报性是其固有的属性，是客观存在的。确定和估计这种预报时效的大小、探索造成可预报期限的物理原因、研究误差增长和传播的规律、寻找延长模式可预报时效的途径等构成了可预报性理论研究的主要内容。自从Thompson和Lorenz开创确定性系统的可预报性研究以来，非线性确定性系统中存在可预报性的问题已经成为一个不能回避的事实。目前，这一领域已经成为当前国际上最重要的气候计划——气候变率和可预报性研究(CLIVAR)的主题之一，足见可预报性研究的重要性。目前国内外关于可预报性及其物理基础方面已取得了一些重要进展，大大加深和丰富了人们对可预报性问题的认识，也深化了人们对大气系统本身运动和演化规律的理解。然而，由于问题本身的难度和复杂性，关于可预报性仍有许多重要问题没有解决。本文对该研究领域中的一些研究与存在的与局限做一简单回顾，并对其未来发展给以展望。
  • 摘要：“气候系统”是20世纪70年代末80年代初提出的一个新概念，认为地球气候的形成和变化是气候系统各子系统(大气、海洋、陆地、冰雪、生物等)共同作用和影响的结果。这一新概念不仅丰富了气候及其变化的内涵，也将气候及其变化的研究推向了一个新阶段。本文就气候系统的研究及其趋势作一简要介绍，希望能对中国的气候研究工作有所帮助。
  • 摘要：大气科学人才队伍和科研项目状况集中体现了大气科学领域的基础能力建设情况，自身研究活跃程度以及社会支持状况反映了目前大气学科研究的水平和辐射能力。高层次人才状况、专业分布、人才培养及其变化趋势反映了学科领域与团队的发展；科学研究论文是科学研究和技术开发活动的重要表征形式，也是科技创新能力的主要指标。通过分析，可以看出大气科学领域经济资源、人力资源和科学条件等方面的基本状况。受国家自然科学基金委员会的委托，研究组在有关部门的大力支持下，组织了对中国气象局、中国科学院4个研究所,18所高校、7个有关行业部门和部队的调查，调研内容主要包括1991-2003年各机构大气科学人员队伍情况、承担大气科学科研项目数量、经费情况。在此基础上，本文结合我国大气科学科研论文产出的统计，初步揭示了找国大气科学发展状况，提出了发展的优先领域。
  • 摘要：由于社会的发展和人类与自然相互作用被重新认识等多方面的原因，20世纪末到21世纪初，在现代大气科学走过百年的时候，大气科学的定义有了内涵丰富及外延扩展。而大不列颠百科全书更是将大气科学定义为“系统研究地球大气成分、结构和动力过程的科学”。这意味着大气科学已经明确地包括了发生在大气中人类已知的多种过程并向更广泛空间的拓展。这样，大气科学已经成为地球环境系统中惟一联系所有其他圈层和人类活动等重要领域的关键学科，也因此成为研究地球环境和全球变化的核心及领头学科。本文介绍了国际大气科学发展现状和主要进展，提出了以下基本认识：大气科学已经被赋予了更加广阔的内涵和外延、与半个世纪以前相比，气象技术发生了巨大变化；全球气候变暖可能会给生态系统和社会经济带来难以承受的、不可逆转的和持久地严重影响；大气科学的发展的未来，将更多地为安全管理地球提供关键信息。
  • 摘要：2003年5月，世界气象组织(WMO)第十四次世界气象大会批准了“天气观测系统研究和预测试验”(THORPEX)计划，作为世界气象组织大气科学委员会(WMO/CAS)世界天气研究计划(WWRP)的重要内容。2004年3月，在世界气候研究计划(WCRP)联合科学委员会(JSC)第25届会议上，提出了“地球系统协调观测和预测研究”(COPES)计划。THORPEX计划针对高影响天气系统的观测和预测问题，主要包括可预报性与动力过程、观测系统、资料同化与观测战略以及社会与经济应用等研究内容。COPES计划针对气候和地球系统，涉及时间跨度从几周、季度、年、年代际一直到世纪尺度的气候预测、地球系统预测和预测的应用等问题的研究，涵盖了WCRP之下的四大研究计划，即“气候变异与可预测性”(CLIVAR)、“全球能量和水循环”(GEWEX)、“平流层大气及其在气候中的作用”(SPARC)和“气候与冰冻圈”(CLIC)。THORPEX和COPES这两个国际研究计划是世界大气科学研究中世界天气研究计划和实践气候研究计划的最新发展，是未来10-15年大气科学领域最重要的国际计划，分别代表了国际大气科学领域在天气和气候研究方面的发展方向。本文主要根据国际大气科学的发展以及结合这两个国际研究计划，对国际大气科学未来发展的一些特点进行归纳和总结。
  • 摘要：一个国家、一个单位要在本学科发展上有所作为，不仅要不断掌握这个学科当前的发展状态、特征和动向，而且要针对本国的经济和社会以及科技发展对本学科发展的需求，从而提出这个学科的一些前沿问题。为此，国家自然科学基金委员会地球科学部、中国科学院资源环境科学与技术局、教育部科学技术司、中国气象局科技发展司、中国科学院大气物理研究所和中国气象科学研究院联合组织并召开了第四次全国大气科学前沿学科研讨会。此前，我就20世纪大气科学的发展成就、特点和今后的发展动向做了一些调研。本文则对这些调研进行了总结，并且在此基础上，还就我国大气科学“十一五”学科发展战略和前沿科学问题提出一些看法。
  • 摘要：21世纪初国际大气科学发展趋势和前沿学科领域——在第四次全国大气科学前沿学科研讨会就21世纪初国内外大气科学发展现状、趋势、问题及我国的优势领域进行了深入的研讨;并就我国“十一五”及21世纪初大气科学优先发展领域及前沿科学问题开展了讨论;会议还就发展我国“十一五”大气科学的战略措施进行了初步而实事求是的讨论。本文就此次会议作一初步总结。
  • 摘要：地球系统科学的核心科学问题是不同圈层相互作用的过程和机制，以及人类活动施加影响的程度。地球系统中物理气候系统子系统主要涉及：大气物理/动力学、海洋动力学、地表的水汽和能量循环；生物地球化学循环子系统主要涉及：大气化学、海洋生物地球化学和陆地生态系统。大气化学过程是生物地球化学循环中重要的过程，也是地球系统动力学的核心过程，所以气候与环境变化中的大气化学研究成为国际地球系统科学和全球环境变化研究的重要前沿和热点研究领域。本文将根据大气化学国内外研究现状，从大气化学的主要科学问题以及观测、实验室和模式研究手段结合的角度出发，简要分析大气化学研究领域未来需要关注的一些主要科学问题。
  • 摘要：我国地域辽阔，雷暴和雷电现象复杂且与地域特征密切相关，而雷电研究又起步较晚，特别是现代防雷技术正处于发展时期，许多科学和技术问题亟待解决。因此，加强对雷电发生、发展物理过程和影响的理论与实验研究，揭示雷电的机理与成灾过程，不仅是科学研究发展的需要，更是越来越强烈的社会需求。本文介绍了雷电发生机理与成灾机制研究，对人工引发雷电的过程、原理及其应用进行了研究。由于全球雷电的长期观测容易实现，利用全球和区域性雷电资料来监测全球气温和气候的变化是一条新的途径。我国应重视这方面的观测和实验研究，结合星载和地面全球雷电探测，积累长时间的雷电监测资料，研究不同时间尺度上的雷电变化，揭示不同时间尺度上，全球或区域尺度的雷电活动对全球气候变化的指示和响应。总之，科学技术的飞速发展和国家的强烈需求，给大气电学的发展带来了新的机遇和挑战。立足于多种先进探测设备，并结合理论分析和模式研究，相信大气电学将会在可预见的时间里取得较大进展，并推动对雷暴机理更加全面的了解。
  • 摘要：可以肯定地说大气科学的发展将会继续从物理学理论和实验技术的发展中取得发展的支持。同样大气科学与技术的发展也会丰富物理学的成就和作用。纵观近代气象学的发展和现代大气科学的建立，社会需求是其最大的驱动力，而物理学理论(以及定量表达物理学规律的数学)和实验方法技术(以及定量分析实验结果的数学方法)是使气象学从传统的地理学独立出来并迅速发展，使大气科学形成严格的实验与理论学科分支的关键支柱。本文进行了简单的历史回顾，对新世纪的大气物理学与物理学的支持进行了讨论。总之，大气物理学的发展正在渗入大气科学与地球系统科学的多个方面，在渗入的过程中发挥基础与前沿的双重作用，并淡化着科学分支的界线。但从另外方面来讲，大气物理学中的许多基础分支仍迫切需要在理论与实验探测两个方面予以加强。充分汲取物理学理论、方法和技术的最新知识，深化对大气过程的认识并在重大应用中发挥作用，仍是大气物理学工作者的基本责任。为了走向学科前沿，对青年学者加强物理学相关的方法、理论和实验技术的教育训练，包括吸收具有深厚物理基础的科技人员参加大气科学研究队伍，应该是十分迫切的任务。
  • 摘要：本文介绍了大尺度大气动力学与次天气中尺度动力学的研究对象及主要方法，由于压、温、湿、风四大气象要素的变化及相互作用决定了不同尺度系统的运动，因此分别从这四大要素出发，对次天气中尺度动力学待研究的问题及可能解决的途径进行探讨。
  • 摘要：社会经济的可持续发展，对灾害天气与气候的预警预测提出了更高更细的要求，它涉及到工农业生产，公路和铁路运输，航空和航海，城市气象灾害，人民的生活与健康，以及军事和国防。因此，深入开展对灾害天气成因和机理的研究，更好的预测和减轻气象灾害是我们今后相当长一段时间所面临的一项很重要的任务。本文指出干旱、暴雨洪涝、台风、低温冷害以及沙尘暴等极端天气灾害发生频率之高是全球少有的几个国家之一。现列举其中几种为例简要介绍。为了发展和改进气象灾害的预报警报，有必要对灾害天气系统的发生发展机理有较深入的理解，同时对多种尺度系统以及它们之间的相互作用作更深入的研究。为此，主要应加强:热带气旋的发生发展机制研究、冬春季蒙古气旋的发展与沙尘暴的发生发展、江淮梅雨锋的中尺度对流系统与涡旋的发生发展研究、切断低压与东北冷涡的研究等。
  • 摘要：1971年Madden和Julian利用坎顿岛的纬向风资料进行谱分析，首先发现热带地区大气存在着40～50天振荡。这之后，热带季节内振荡受到了气象学家和海洋学家的广泛重视。三十多年来季节内震荡研究取得了很大的进展。Madden和Julian，李崇银，Zhang，以及蒋国荣等都对季节内振荡的研究现状，进展，存在问题和未来的研究方向等进行过评述。本文在前面评述的基础上，综合目前对热带季节内振荡的已有认识，指出一些尚未解决的问题和研究中尚存的问题并对今后研究的方向提出一些看法。
  • 摘要：本文对气候季节变化的可预报性研究进行回顾，指出可预报性研究从研究对象来讲，可分为基于实际大气的可预报性研究和基于模式大气的可预报性研究。对实际大气的可预报性研究，主要利用大气观测资料来认识大气，分析方法为经验性方法和统计方法;而基于模式大气的可预报性研究，主要利用大气运动的动力学方程式，在一定的假设条件下建立描述大气运动的动力数值模式，通过模式对实际大气的模拟来认识大气。所使用的数值模式根据研究对象和探讨问题的差异不同而分为简化模式、大气环流模式、海一气祸合模式等等。研究目标有ENSO、季风、大气环流、土壤湿度、降水、温度等等。通过上面的分析可知，由于使用的工具不同，进行可预报性分析的技术不同，对全球季节预测能力也不同。无论是对实际大气还是模式大气的分析，热带外地区仍然是可预报性偏低的地区，是气候预测改进的难点。由于季节尺度预测的特点，已有的初步结果表明利用海一气祸合模式(或气候系统模式)进行研究和应用是非常必要的，建议在该方面进一步加强科学研究。
  • 摘要：要想真正使中国的气候系统模式有长足的发展，就必须解决上述薄弱环节，必须致力于适合东亚区域物理过程参数化方案的研究以及具有自主知识产权的有效软件平台的开发。中国地球系统模式的发展，尤其需要先打好物理气候系统模式这一重要基础，这是决定中国地球系统模式前途的关键因素。本文介绍了发达国家在地球系统模式方面的重要进展，对我国地球系统模式的发展现状及问题进行了分析，指出发展我国自己的地球系统模式，除了需要解决与大气、海洋、生态等地学和生物学相关的关键科学问题外，还需要解决与高性能计算密切相关的科学问题和技术问题，并提出加快发展我国地球系统模式的对策建议。
  • 摘要：气候突变在过去10来年里始终是科学界研究的热门问题。对未来发生气候突变可能性的争论把这个问题引向了社会。本文的目的是综合分析几个与气候突变有关的问题。首先从发生气候突变的可能性讨论开始，然后介绍了对气候突变年代学，气候突变性的定量评估及气候突变形成的原因的研究结果。
  • 摘要：全球变化科学是从20世纪80年代发展起来的一个新兴科学领域。近20年来，全球变化的研究方向经历了重大调整。首先是从认识气候系统基本规律的纯基础研究为主，发展到与人类社会可持续发展密切相关的一系列生存环境实际问题的研究；其次是从研究人类活动对环境变化的影响，扩展到研究人类如何适应和减缓全球环境的变化。作为全球变化研究的核心问题和重要内容，气候变化研究在过去20年已经取得了重大进展，对一些关键的科学问题有了新的和更深入的认识。本文介绍了2001年前的主要研究成果以及近5年气候变化研究的新进展，对我国而言，如何更好地理解季风区气候变化对全球变化的响应及联系，如何更好地预估未来气候变化，如何应对气候变化，减缓气候变化对我国经济和社会发展的不利影响，制定和实施应对气候变化的国家战略已经成为一项紧迫任务。

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