气象塔高度_气象通量塔

1.气象要素的输送量

2.世界气象组织呼吁如何应对北极高温？

据2015年12月研究院信息显示，研究院有中国科学院院士2名，中国工程院院士2名；正研级科研人员54名，副研级科研人员99名。有博士和硕士学位的人员分别为122人和71人；45岁以下研究员占研究员总人数的71.4%。全院有52名科研人员享受特殊津贴，并拥有荣获国家杰出青年基金、国家百千万人才工程、中国气象局特聘专家等青年科技人才。

中国科学院院士：周秀骥、张人禾

中国工程院院士：陈联寿、徐祥德 据2015年12月研究院信息显示，研究院拥有6个研究所（中心）、1个国家重点开放实验室和3个中国气象局部门级重点开放实验室，中国气象局大气成分监测与服务中心以及中国气象局数值预报创新基地也设在该院，另有与北京师范大学、国家卫星气象中心联合共建的遥感与气候信息开放研究实验室，还设有遥感与气候信息开放研究实验室和雷电物理与防护工程实验室、风能太阳能实验室，以及和中国科学院青藏高原所、中国科学院寒旱所联合共建的冰冻圈与环境联合重点实验室。

国家重点开发实验室：灾害天气国家重点实验室

中国气象局部门级重点开放实验室：强风暴实验室、云雾物理实验室、大气化学实验室 信息系统建设 1.网络系统

建立了以CISCO6509为核心、CISCO3750为接入层的宽带局域网络系统，提供了气科院到中国气象局大院骨干网和Internet的网络连接。主干网上联带宽达到万兆，用户桌面带宽达到千兆。

2.存储系统

建立了以IBM DS8100和IBM XIV为主体的大容量数据存储系统，在线存储能力达到160TB。该系统保存的数据主要是历次科学试验外场观测数据、灾害性天气研究个例数据、大气成分观测数据、雷电数据、雷达数据、中尺度再分析数据、长序列NCEP预报和再分析数据、经整理后的业务观测数据、实时业务数据等。2012年将新增存储能力200TB。

3.计算系统

建立了以IBM P575服务器集群和IBM DS4800存储为主体的高性能计算机系统；以及以刀片服务器集群为技术架构建立的重点实验室临近和短时预报业务系统，总体计算能力达到3.98 Tflops。主要运行的系统和模式有大气化学数值预报系统、灾害天气国家重点实验室Grapes-meso、人工影响天气准业务模式、气科院气候系统模式等。

4.网络应用系统

网络应用系统是气科院科研、业务和行政办公不可缺少的组成部分。主要包括NOTES办公系统、Email邮件系统、内网安全系统、防系统、气科院外网网站等。

5.信息共享系统

为重大研究项目和重点实验室的灾害性天气研究建立专题数据库。包括前两个3项目、青藏高原外场试验、jica项目、科技部气象信息共享系统等。在数据收集整理的基础上建立了中国暴雨外场试验数据库；大气环境基础信息库和大气环境综合信息库；灾害天气个例数据库；气科院实时数据接收管理和共享系统等。

技术支持建设 1.技术开发

为了更好地支持重大研究项目和科研成果的业务转化，针对中尺度天气研究和预报特点，研究院开发了集数据收集、处理、分析、预报为一体的中尺度灾害天气分析与预报系统综合显示平台（Meso Weather Analysis and Forecasting System，MWAFS）。实现了实时数据收集处理、综合分析、中尺度产品快速生成、快速浏览、细分析、数据监视、产品保存、打印等多项功能。其主要技术特点：

基于WebGIS技术，开发了B/S和C/S两种技术架构的客户端应用，通过浏览器快速获取高时空分辨的中尺度信息，也可以进行本地细分析；

提供多种数据分析和显示工具，可方便地进行分析产品与观测数据和预报结果的叠加综合分析，为中尺度系统观测与预报互动提供了工具；

提供高精度的地理信息数据，通过用高效的存储管理策略、动态数据调度和优化的绘制算法实现了海量遥感信息的快速可视化。

2.技术服务

人工资料服务：平均每年的数据服务约100人次，数据量约1TB。

日常技术服务：帮助用户解决用户端各类软硬件问题，平均每年提供现场技术支持与服务约800多人次。

其他服务：院属各单位托管设备的管理与服务。 项目承担 据2015年12月研究院信息显示，研究院主持和承担了6项国家重点基础研究发展规划项目（3项目），7项国家科技攻关（支撑）项目、3项国家自然科学基金重大项目、1项国家自然科学基金创新群体项目，还承担多项国家自然科学基金重点项目、还承担几十项中央级科研院所修改专项、发改委重大专项、气象行业专项以及部委重大研究项目等，研究内容涉及到大气科学及相关学科的各个方面。

“十一、二五”期间，研究院组织实施了国家重点基础研究发展规划（3）项目“我国重大天气灾害形成机理与预测理论研究”、“首都北京及周边地区大气、水、土环境污染机理与调控原理”（大气部分）、“我国南方致洪暴雨监测和预测的理论和方法研究”“中国大气气溶胶及其气候效应的研究”、“气溶胶-云-辐射反馈过程及其与亚洲季风相互作用的研究”、“我国持续性重大天气异常形成机理与预测理论和方法研究”，组织实施国家科技攻关（支撑）项目“中国气象数值预报技术创新研究”、“人工影响天气关键技术与装备研发”、“农业重大气象灾害监测预警与调控技术研究”、“灾害天气精细数值预报系统及短期气候集合预测研究”、“农业重大气象灾害监测预警与调控技术研究”、“农林气象灾害监测预警与防控关键技术研究”等一批国家级重大科研项目。

还组织实施了基金重大项目“中国地区树轮及千年气候变化研究”和创新群体项目“东亚季风研究”。在气象科学的基础研究、应用基础研究和应用研究方面取得一大批重要研究成果，多次获得国家级奖励。 国家重点基础研究发展规划项目国家重点基础研究发展规划项目项目来源起止年份项目首席科学家我国持续性重大天气异常形成机理与预测理论和方法研究 科技部 2012～2016 翟盘茂 气溶胶-云-辐射反馈过程及其与亚洲季风相互作用的研究 科技部 2011～2015张小曳 中国大气气溶胶及其气候效应的研究 科技部 2006～2011张小曳 我国南方致洪暴雨监测与预测的理论和方法研究 科技部 2004～2009张人禾 首都北京及周边地区大气、水、土环境污染机理与调控原理 科技部 1999～2005徐祥德 我国重大天气灾害的形成机理和预测理论研究 科技部 1998～2003倪允琪 国家重大专项项目名称项目来源起止年份负责人机载云降水粒子谱仪与成像仪研制 国家科技部 2012～2015 郭学良 GPS高空探测系统研制 国家计委 1998～2000 郭亚田 雾探测器研制 国家计委 19～1999 曾书儿 新型催化剂研制 国家计委 1996～1999 游来光 0.8m风洞改造 国家科委专项 1993～19 张佩龙 以上表格内容资料来源： 成果获奖 据2015年12月研究院信息显示，近20年来，研究院获得国家级奖40多项。 获奖项目（部分）　　序号等级成果名称主持单位授奖单位主要完成人员获奖时间1 一等奖 我国短期气候预测系统的研究院 丁一汇 、王馥棠 等 2004 2 国家科技进步奖二等奖 我国梅雨锋暴雨遥感监测技术与数值预报模式系统 中国气象科学研究院 院 倪允琪（气科院）、宇如聪、张文建、胡志晋（气科院）、许健民、周秀骥（气科院）、程明虎、徐幼平、刘黎平（气科院）、卢乃锰 2006 3 国家科技进步奖二等奖 我国新一代多尺度气象数值预报系统 中国气象科学研究院 院 薛纪善（气科院），陈德辉（气科院），沈学顺（气科院），杨学胜（气科院），万齐林，端义宏，金之雁（气科院），胡江凯，胡江林（气科院），刘志权 2007 4 国家科技进步奖二等奖 人工增雨技术研发及集成应用 中国气象科学研究院 科技部 郑国光，郭学良（气科院），姚展予（气科院），肖 辉，王广河（气科院），洪延超，楼小凤，刘奇俊，房 文（气科院），马舒庆 2008 5 国家科技进步奖二等奖 中国陆地碳收支评估的生态系统碳通量联网观测与模型模拟系统 中国气象科学研究院（2） 院 于贵瑞，周广胜（气科院），黄 耀，陈泮勤，孙晓敏，赵新全，韩士杰，周国逸，何洪林，温学发 2010 6 国家科技进步奖二等奖（科普类） 《防雷避险手册》及《防雷避险常识》挂图 气象出版社 院 （4）张义军 2011 《应用气象学报》（双月刊），1986创刊，主办单位为气科院、气象中心、卫星中心、气候中心、信息中心、大探中心，反映国内外气象科技领域理论研究最新成果以及这些新理论与新技术在气象学中应用的研究论文及信息，内容涵盖大气科学各领域，被CBST 科学技术文献速报（日）（2009）、中国科学引文数据库（CSCD—2008）收录，为中文核心期刊。

《中国气象科学研究院年报》创刊于1986年（注册登记为英文版），由中国气象科学研究院主办。1986-1998年刊载纯英文科技论文，1998年改为目前的中英文对照版，并在内容上进行了调整。该刊综旨为报道气科院科研项目进展、科研成果、技术推广应用（6个所研究方向），及国内外科研合作、人才培养、学术交流等动态。

《气象科技合作动态》13年创刊，双月刊，16开本，32页，内部刊物；追踪报道国内外大气科学领域相关信息。内容包括：世界气象组织各项研究和规划、世界各国气象水文部门的组织结构、最新科研成果、业务体制发展情况、业务技术标准、科技政策与管理、气象教育与培训、国际会议与学术动态，以及中国气象局和国内相关科研单位与其他国家在大气科学领域的多边和双边合作及科技交流等情况。

气象要素的输送量

和箱法相比，微气象学法是一种开放式的测量方法，无论那种微气象法，它们的共同特点可归纳为以下几点：其一，所测气体通量值是较大范围内（一般为100～1000m）的平均值，减少了密闭系统样带来的误差，同时大大改善了观测结果的代表性。 其二，测量装置一般位于被测区域的下风方向处，因此，实验装置及观测活动基本不会干扰被测区域的自然环境状况。 其三，微气象学方法的观测一般持续较长时间，因此能得到被测区域微气象要素的时间变化，进而获得被测气体交换特征的时间变化。 基于微气象学方法的上述基本特征，该方法主要适用于较大尺度宏观均匀的区域。 在测量期间大气状况基本不变的情况下，在常通量层中某一高度上测得的气体通量可以认为能够代表地表的气体排放（吸收）通量。长期观测结果表明，常通量层的高度一般是测点上风方向水平均匀尺度的0.5％～1％（Dy-er，1963）。

应当特别指出，严格来讲，常通量层条件是微气象学方法（除质量平衡法外）测量气体通量的最基本条件。 在实际情况下，这一条件往往由于下述原因而得不到满足或不能得到完全满足。 这些原因是：其一，在测量高度和地表之间的气柱内发生与被测气体有关的化学反应；其二，在测量高度和地表之间的气柱内发生被测气体储量变化；其三，在测量高度和地表之间的气柱内存在被测气体浓度的水平梯度，并导致该气体的平流。 在气体通量测量中，微气象学法有效应用的一个关键问题是能否解决该方法本身所要求的高精度测量。 微气象学法一般要求测量常通量层中有关气象要素和被测气体浓度的垂直梯度。 对于温室气体通量观测来讲，这是一项很高的要求。 一方面这是因为温室气体的常通量层高度一般较低，按水平均匀下垫面的0.5％计算，尺度为500m的水平均匀区域的常通量层也仅为25m，在25m高的范围内选取两个高度进行测量，这就要求观测仪器能够感应较小高度差范围内的被测气体浓度变化。 另一方面，在近地表中，绝大多数温室气体浓度的垂直梯度是很小的，这要求测量仪器有较快的时间响应和较高的灵敏度。 由此可见，为保证微气象学法的有效性，观测场地的水平均匀尺度最好在500m以上。

综上所述，当前在温室气体排放（吸收）现场测量中主要使用的方法是箱法和各类微气象学方法。 箱法适用于小区域和过程研究，但与陆地的大面积、低强度面源的基本特征不相适应、因此在实际应用中只能要求进行多点、重复和长时间周期观测，并对观测资料进行合理的统计处理。 微气象学法避免了箱法工作原理上的局限性，可适用于较大尺度范围的测量，但它对地表均匀度，大气状态以及传感器的技术条件提出了更高的要求。 不仅如此，理论上讲，所有微气象学方法中只有涡度相关法是直接测量通量的方法，而其他方法或是利用相似性设，或是利用经验关系，使得测量结果的真实性受到影响。 可见，无论哪种方法都有其本身的局限性或技术难点，从这个意义上讲，陆地温室气体排放（吸收）的准确测定仍然是一个未解决的问题。

当前，在温室气体排放（吸收）的研究中，有两个基本事实值得注意。 其一，根据大气中主要温室气体浓度变化的实际观测结果，科学家们提出了甲烷已知源的排放通量估计方面也有很大的不确定性（第1章表1.1）。 其二，到目前为止，对全球温室气体排放量的估计几乎全部来自数量有限的箱法观测结果。 而这些箱法测量结果的准确度有多大，这是一个很难回答的问题，原因是由于温室气体排放的时空变异性以及箱子设计和操作的差异，很难对不同观测结果进行定量评价。一些观测结果表明，和微气象学法相比，箱法给出的观测结果似乎偏低。 但这一结论有很大的不确定性，并不能说明微气象学法的测量精度比箱法高。这一方面是由于不同微气象学法本身所给出的结果离散性较大，并且已有通量梯度法测量结果偏低的报告。 另一方面，由于箱法和微气象学法的工作原理不同，对二者的观测结果的比较应充分考虑到箱子的大小、箱法与微气象学法观测点位的相对位置、传感器所处的高度、地表的粗糙度、上风方向均匀地表的水平尺度、风速以及大气稳定度等一系列因素。 应当指出，随着技术的发展，微气象学法有希望在温室气体排放（吸收）测量中获得更广泛的应用。 但是，箱法在过程研究和多个小区域实验中所显示的优越性是无法用微气象学法代替的。

世界气象组织呼吁如何应对北极高温？

当空气以速度u作水平运动时，也就意味着垂直于气流的单位横截面内的空气在单位时间内移动了距离u。如果速度以m/s为单位，这也就表示横截面为1m2的空气在1秒钟内穿过的体积是u立方米。这就是关于空气运动速度（风速）的另外一种理解方式。在这种理解下，风速最大的高空急流附近，自然就是空气在单位时间穿过的空间体积最大的地方。由于空气是气体物质，我们把这理解为物质运动最快的地方，自然也是的准确的。

可是我们当分析“空气的输送量最大的地方”时，需要明确输送量不单单与空气的速度有关，还与当地的空气密度有关。而空气的输送量是风速和空气的密度的乘积表示的。由于空气的密度随高度迅速降低，于是空气流速最大的高空急流部位，不见得就是气象要素的输送量（流量、通量）最大的部位。

显然，气象要素（物理量）x在空气中的密度如果是ρx（即单位空气体积内该气象要素的数量），那么空气以风速u运动时，就在单位时间，通过单位截面积携带了ρxu这么多的该物理量，它也就是物理量x的通量Tx，我们也称为输送量。即一般有Tx=ρxu⑴

在对流层中，风速u一般是随高度而增加的，在对流层顶附近风速达到最大值。但是物理量的密度（如空气密度），如果随高度是减小的，那么物理量的最大输送量的所在的高度就可能与高空急流不重合。下面我们就用实际资料对不同的气象要素的水平输送量在不同上的分布情况做初步分析。 这里我们用哈尔滨，上海，广州，兰州，成都，乌鲁木齐，拉萨共七个点的1982年8月（北京时间08时）的平均探空资料做一些分析。根据公式⑴我们计算出不同高度层上的空气水平（不计方向）输送量和水汽输送量，并且绘在图上以显示它们的垂直变化。而这七个站点也大致代表了地居中纬度的中国的东西南北中、靠近海洋、内陆、高原、盆地等不同情况。它们对理解这个总问题有代表性。计算中利用提供的月平均的地面、850、700、500、400、300、250、200、150、100、70、50、30hPa的13层上的高度、温度、湿度（温度露点差）和风速资料作为原始数据。根据干空气的气体状态方程P=ρRT⑵

计算空气密度ρ。这里ρ是空气的密度，R是干空气的气体常数，R=0.287J/g.K（干空气）。于是得到ρ（千克/立方米）=（压力的百帕值）×0.3484/绝对温度值。用空气密度乘风速就得到空气质量在单位横截面、单位时间的通量。

对于水汽，它也应当用公式⑴计算，不过哪里的ρx表示水汽的密度。它应当是空气密度与比湿的乘积。本研究中的比湿我们是根据各个高度上的压力值、温度露点差值，用热力学图表查出来的。 中国上空的空气输送量的一般垂直分布特征是它们在海拔10公里附近有一个最大的输送层。但是上海的最大输送层出现在离地面2公里附近，而广州的最大输送层出现在10－12公里以及地面以上2公里附近。中国上空的水汽的一般垂直分布特征是它们都在地面以上2公里附近有个最大输送层，再向高层，水汽输送量迅速减小。在地面附近，由于风速小，输送量也小。而12公里以上的平流层里水汽的输送量已经小到可以忽略的程度。

我们综合出风速最大层、空气输送量最大层和水汽输送量最大层的所在位置，统一列于表1中。 站名 哈尔滨 上海 广州 兰州 成都 乌鲁木齐 拉萨 风速最大位置（海拔，公里） 10-12 12-14，24 24 10-12 12-14，24 12-13 24 空气输送量最大层位置（公里） 海拔10，2 海拔2，12 海拔2，10-12 海拔9-11 海拔8－11 海拔11-12 海拔11和离地面2 水汽输送量最大层位置 离地面两公里附近 离地面两公里附近 离地面两公里附近 离地面两公里附近 离地面两公里附近 离地面两公里附近 离地面两公里附近 根据计算数据、表1说明，风所输送的空气量（质量）的最大值一般出现在风速最大层以下的1－2公里的高度上。个别情况它也会出现在距离地面2公里的低空。而水汽的最大输送量基本都出现在离地面2公里的高度附近（无论的海滨的上海，还是高原的拉萨、内陆的乌鲁木齐）。

这些结果是合理的，因为输送量是风速与密度的乘积值，而空气密度肯定是随高度而迅速减少的，所以输送量的最大高度比风速的最大高度要低。水汽更是集中在大气低层，所以水汽的最大输送层就更低。

总之，从一般的理论分析和这些站点的空气和水汽数据分析都表明大气里存在着一个对特定的气象要素的最大的输送层，这个最大输送层的位置与高空急流并不重合，一般是在更低地位置，对空气质量的输送，它大约比高空急流低1－2公里，但是也可能在地面以上2公里附近，而水汽的最大输送层一般在距离地面2公里的高度附近。 风能

前面我们着重分析了空气质量和水汽质量的输送量和它们在垂直方向的最大输送层。把输送量的公式⑴再扩大到空气具有的能量等方面（风能、动量、潜热能、热能、位能）。风能输送量和它的最大层：动能是量与速度的平方的一半，对于单位质量的空气，它就是（1/2）×（风速）2，即。对于单位体积的动能，它自然应当是前者再乘以空气密度，即。把它作为公式⑴里的ρx，代入我们得到空气风能E的输送量TE公式，它的单位是单位时间、单位横截面的焦耳值（每平方米的瓦特数）。而它也就是风能计算中的著名的“风能密度”公式[4]。所以风能公式是公式⑴的特例。

根据这个分析，风能输送量最大层也就是动能输送量最大层。那么风能输送量在哪个高度上最大？根据这个公式看它固然有空气密度的因素，但是它与风速的立方成正比例，这说明风速的决定权更大一些，所以风能输送量的最大层在风速最大层（高空急流）和空气输送量最大层之间，而更靠近风速最大层（高空急流）。 根据前面的分析和公式⑴，只要知道某气象要素（如浮尘、污染物质）在各个高度上单位体积内的数值，就可以计算风对它在各个高度上的输送量。而根据我们已经分析的一些气象要素的情况看，这个输送量一般是具有一个或者两个最大值出现在对流层内。

在北极地区，最近几十年发生了被称之为“Unaami”的快速变化。“Unaami”在北极因纽特（yup'ik）语中的意思为“明天”，将北极气候环境的快速变化称之为“明天”有“不可预知”、“不可控制”、和“谜一样的明天”之意；正如当初用西班牙语言“圣婴”（El Nino）来命名南美西海岸东太平洋海水的异常增暖现象一样，引起了人们的广泛注意。在北极环境研究（SEARCH，2001）中，科学家将“Unaami”界定为：近期正在发生的十年尺度（30～50 年） 的，与北极及邻近地区错综复杂的环境变化有关的综合现象。这些变化主要表现为：北极陆地地面气温持续升高，在某些地区，20世纪最高变暖达5℃；海冰覆盖减少，海冰范围每10年减小3 %、厚度减少3%～5%；格陵兰冰盖边缘消融，尽管格陵兰岛中部高原地带由于固体降水的增大而导致冰盖增厚，但南部边缘的冰盖消融十分显著，每年以50km3的速度融化；大陆雪盖和冻土覆盖面积减小，30余年来欧亚雪盖减少10%，冻土消融；陆地淡水径流、雨量和融雪增加，海水盐度降低；海水增温：大西洋部分海域中层水温度增高1℃；北极气压下降，极涡加强，海平面气压降低，热量、湿度经向通量增加；由北极向亚北极的淡水通量增加等（图1）。“Unaami”与北极大气环流有关，是气候变化的重要组成部分，它通过海洋、陆地、海冰和大气的相互作用在气候变化中扮演重要角色，它的变化对北极的生态系统与人类社会产生很大的影响，是北极环境研究的主要内容。北极是全球增暖最显著的地区之一，对增暖反应非常敏感。近几十年来发生在北极地区大气、海洋、陆地领域中的各种重要的环境变化， 对北极环境的各个方面产生影响， 并正在影响生态系统、生物并反馈到人类社会， 进而影响区域的乃至北半球的经济活动。极地气候和大气环境变化对全球大气环流，特别是我国天气气候也会发生影响。我国位于北半球，北极冷空气对我国的影响早为人熟知，对我国造成灾害的旱、涝、风、雹等天气气候也大多与冷、暖空气及其活动异常有关。北极区域是我国冷空气的主要源地，来自北极地区的寒流，一般是经西北部、北部和东部三条路径进入我国境内；冷空气路径不同，对我国天气的影响也不同。例如，2008年春季，中国南方低温雨雪冰冻天气灾害，就与冷空气活动频繁、路径偏西，及青藏高原南侧和西太平洋的暖湿空气活跃等有关。北极地区战略地位特殊、潜力大，北冰洋海底蕴藏着巨大的油气和矿产，那里还有巨大的鱼群以及具有战略意义的重要航运通道。按目前北极海冰缩减速度（图2），北冰洋的 “西北航道”和“东北航道”有望在2030年完全开通，北冰洋航道将成为北美洲、北欧和东北亚国家之间最快捷的黄金通道。在北极冰冻圈中，封存了大量的碳，其中既有元素碳、有机碳，也有固态的天然气水合物（甲烷冰，可燃冰）和气态的天然气（石油天然气、煤层和泥炭层等）。北极气温升高，更有利于发酵菌和产甲烷微生物生存和繁殖；加之北极冻土消融、海冰融化带来的北极地区天然沼泽、湿地面积增加；北极苔原冰冻时间缩短；河流湖泊、海洋无冰面积增加等也都导致了北极地区甲烷气体释放的增加。此外，北极变暖加速了石油、煤矿开，北极航道开通及其他生产活动，也会增加了甲烷气体的释放。来源：知识就是力量