南亚高压对青藏高原臭氧谷的动力作用

利用臭氧观测光谱仪/太阳紫外线后向散射仪(TOMS/SBUV)的臭氧总量资料和SAGEⅡ臭氧廓线资料计算了青藏高原区纬向偏差(一个量减去该量的纬圈平均值,定义为该量的纬向偏差)臭氧总量的逐月变化和高原区150-50 hPa高度纬向偏差臭氧量的变化,二者相关显著,相关系数为0.977.由于在150-50 hPa高度,夏季青藏高原臭氧谷最强,南亚高压最活跃,因此,青藏高原臭氧谷与南亚高压可能存在联系.在运行WACCM3模式时,将青藏高原地形高度削减至1500 m,在150-50 hPa高度南亚高压和青藏高原臭氧谷仍存在;该高度上南亚高压强度变小,青藏高原臭氧谷也减弱;南亚高压季节移动发生改变,青藏高原臭氧谷季节变化也随之改变.因此,推测南亚高压可能对青藏高原臭氧谷有重要作用.接着分析了模式输出的青藏高原区经向、纬向和垂直方向的臭氧输送.在南亚高压季节变化的不同阶段和不同方向上,环流对青藏高原臭氧谷的作用明显不同.150-50 hPa,南亚高压上高原时,纬(经)向输送使青藏高原臭氧谷加深(变浅),垂直输送在低(高)层使青藏高原臭氧谷加深(变浅),总的动力作用使青藏高原臭氧谷减弱;南亚高压稳定在高原上空时,纬(经)向输送使青藏高原臭氧谷变浅(加深),垂直输送在中(底和顶)层使青藏高原臭氧谷加深(变浅),总的动力作用使青藏高原臭氧谷加深;在南亚高压从高原撤退时,纬(经)向作用使青藏高原臭氧谷加深(变浅),垂直作用使青藏高原臭氧谷变浅,总的动力作用使青藏高原臭氧谷中(底和顶)层加深;当南亚高压移至热带太平洋时,南亚高压对高原区臭氧影响较弱.     

季风指数及其年际变化I·环流强度指数

季风环流可以分解为经向环流和纬向环流。使用NCEP和ECMWF再分析资料,计算亚洲季风区的经向动量环流和纬向动量环流强度的季节内和年际变化,结果表明:对于南亚夏季风和东南亚-西太平洋夏季风,其各自的经向环流和纬向环流的季节内变化和年际变化存在着相当的联系,尤其东南亚-西太平洋夏季风。但南亚夏季风的经向环流和纬向环流的年际变化在不同月份有着不同的关系。对于东亚夏季风,经向环流和纬向环流变化之间的相关在季节内尺度上是线性独立的,而在年际尺度上存在一定的联系。作者指出:这种大尺度上的联系是通过科里奥利力发生作用,并且受热源调节的。同时局地的对流和辐射相互作用则在某种程度上削弱这种联系,导致在不同月份相关程度有所不同。从各季风系统的经向环流之间或纬向环流之间的线性相关看,南亚夏季风,东亚夏季风和东南亚-西太平洋夏季风是相互独立的系统。计算表明,Webster-Yang和Wang-Fan分别提出的南亚夏季风指数在描述纬向环流年际变化上较好,而在经向上勉强令人满意。Wang-Fan提出的描述东南亚-西太平洋夏季风指数,则较好地表示了该区域的经向和纬向环流的年际变化。Goswami提出的季风Hadley环流指数,以及郭其蕴、施能等提出的东亚夏季风指数则较好地描述了相应区域的经向环流圈年际变化,却无法描述相应的纬向环流圈的年际变化。通过计算还表明,NCEP再分析资料和ECMWF再分析资料在1968年以前的南亚季风区和东亚季风区存在着较大的差异。用NCEP再分析资料计算东亚季风区和南亚季风区经向动量环流圈的变率在20世纪60年代较ECMWF的偏大。用NCEP再分析资料计算施能等定义的东亚季风区指数,也较使用ECMWF再分析资料、UCAR的DS010.1及CRU的北半球海平面气压资料计算的偏大。     

季风指数及其年际变化Ⅰ.环流强度指数

季风环流可以分解为经向环流和纬向环流.使用NCEP和ECMWF再分析资料,计算亚洲季风区的经向动量环流和纬向动量环流强度的季节内和年际变化,结果表明:对于南亚夏季风和东南亚-西太平洋夏季风,其各自的经向环流和纬向环流的季节内变化和年际变化存在着相当的联系,尤其东南亚-西太平洋夏季风.但南亚夏季风的经向环流和纬向环流的年际变化在不同月份有着不同的关系.对于东亚夏季风,经向环流和纬向环流变化之间的相关在季节内尺度上是线性独立的,而在年际尺度上存在一定的联系.作者指出:这种大尺度上的联系是通过科里奥利力发生作用,并且受热源调节的.同时局地的对流和辐射相互作用则在某种程度上削弱这种联系,导致在不同月份相关程度有所不同.从各季风系统的经向环流之间或纬向环流之间的线性相关看,南亚夏季风,东亚夏季风和东南亚-西太平洋夏季风是相互独立的系统.计算表明,Webster-Yang和Wang-Fan分别提出的南亚夏季风指数在描述纬向环流年际变化上较好,而在经向上勉强令人满意.Wang-Fan提出的描述东南亚-西太平洋夏季风指数,则较好地表示了该区域的经向和纬向环流的年际变化.Goswami提出的季风Hadley环流指数,以及郭其蕴、施能等提出的东亚夏季风指数则较好地描述了相应区域的经向环流圈年际变化,却无法描述相应的纬向环流圈的年际变化.通过计算还表明,NCEP再分析资料和ECMWF再分析资料在1968年以前的南亚季风区和东亚季风区存在着较大的差异.用NCEP再分析资料计算东亚季风区和南亚季风区经向动量环流圈的变率在20世纪60年代较ECMWF的偏大.用NCEP再分析资料计算施能等定义的东亚季风区指数,也较使用ECMWF再分析资料、UCAR的DS010.1及CRU的北半球海平面气压资料计算的偏大.     

索马里急流与南亚高压年代际变化的可能联系

索马里急流是北半球夏季最为强盛的越赤道气流,南亚高压则是出现在对流层高层、平流层低层最大最稳定的反气旋环流系统,基于近60年NECP/NCAR再分析资料,本文研究了年代际尺度上夏季索马里急流与南亚高压的联系。研究结果表明:年代际尺度上,索马里急流与南亚高压存在显著的正相关关系,当索马里急流偏弱(强)时,夏季南亚高压偏弱西退(偏强东进)。对不同年代际背景下南亚高压东西部的经向垂直环流的分析发现,当索马里急流处于偏弱位相时,南亚高压西半部(20°~70°E)经向垂直环流偏强,而其东半部(75°~120°E)经向垂直环流减弱;反之亦然。南亚高压南北两侧的纬向垂直环流的变化也有差异,索马里急流偏弱(强)时,北部南亚高压(27.5°~35°N)的青藏高原上空纬向垂直环流显著减弱(增强),而南部南亚高压(20°~27.5°N)的伊朗高原上空纬向垂直环流减弱(增强)明显。进一步的研究发现,年代际尺度上索马里急流与南亚高压的联系受到PDO(Pacific Decadal Oscillation)年代际变化的调制。PDO正负位相的转折,首先改变了对流层高层副热带西风急流的强弱变化,从而使得位于其南部的南亚高压强度和热带东风急流发生相应的改变,热带东风急流的变化又通过热带印度洋上空的局地纬向垂直环流将异常信号传递到对流低层,改变热带地区索马里急流的强弱变化。     

“2010.09.21”罕见冷式切变线暴雨的异常环流特征

利用常规气象观测资料、数值预报产品,对2010年9月21日发生在内蒙古中西部的罕见冷式切变线区域性暴雨过程的异常环流特征进行了分析。分析表明:本次暴雨的发生与大气环流异常有关。欧亚中高纬西风带持续呈两槽一脊形势,亚洲中高纬度盛行纬向西风气流;东亚中低纬西太平洋副热带高压和南亚高压偏北偏强,热带低纬超强台风凡亚比在我国登陆,因此不同纬度环流系统的整体异常及其相互作用是本次暴雨发生的关键。     

1997年北半球大气环流特征及其影响

１９９７年北半球主要环流特征为：５００ｈＰａ西太平洋副热带高压盛夏由弱转强、西伸明显、脊线位置偏北;亚洲中纬度经、纬向环流交替出现,纬向环流盛行,春、秋季经向环流加强,冬、夏季冷空气异常偏弱;盛夏南海季风增强,印度季风偏弱;赤道辐合带偏弱。北半球１００ｈＰａ中低纬度位势高度持续偏高,南亚高压东扩明显;热带海洋出现异常,一次新的厄尔尼诺事件发生,强度大、发展快。在ＥＮＳＯ和大气环流的共同影响下我国天     

瞬时经圈环流与西风带环流变化的关系

用一九七六年冬半年八个个例,对纬圈平均非热成风,瞬时经圈环流和西风带环流变化的关系进行了个例分析和统计分析。指出。当纬圈平均非热成风产生率为较大的负值时,出现逆瞬时经圈环流,并有利于长波的阻尼和纬向环流的维持或加强;反之,当为正值时,出现正瞬时经圈环流,并有利于长波的发展和纬向环流的减弱或崩溃。对于上述关系,本文还从物理上进行了初步的讨论。     

初夏南亚高压转型与季风垂直环流的关系

本文通过对1979年6月21日至7月7日期间100毫巴南亚高压转型与李风垂直环流关系的分析,指出:当南亚高压为西部型时,我国东部季风流管呈近东西走向,110°—130°E季风流管轴位于25°N附近,强度偏强,这时雨带明显,分布在30°N附近;当转为东部型后,120°E附近的季风流管轴移至27.5°N,西端未动,季风流管转为东北—西南走向,强度减弱,相应的雨带也北抬减弱。同时指出在西部型转东部型过程中,在南亚高压环流控制期间,在对流层下部存在着一个纬向涡旋,与高压中心位置对应,它随着南亚高压东移而东移,对李凤垂直环流强度有直接的影响。因此在考虑季风垂直环流演变时,不仅要研究100毫巴南亚高压的演变,而且还要注意从高原东移的纬向涡旋对季风垂直环流的影响。     

1979年东亚夏季风环流建立过程的分析

本文用1979年5—7月低纬地区的格点风资料,对东亚季风地区的逐日平均经圈环流进行了分析,发现东亚夏季风环流的建立过程和印度季风有很大不同。东亚夏季风环流建立时间较早,它是由副热带季风环流和南海热带季风环流组成的。副热带季风环流与源于南亚副热带地区的偏南风,北支高空东风相联系;而南海热带季风环流与源于澳大利亚的跨赤道气流,南支高空东风相联系。印度夏季风环流建立时间较晚,它与索马里低空急流,北支高空东风急流相联系。在季风环流的结构上,两者也是不同的,东亚季风环流是一个准经向环流圈,而印度季风环流则是一个准纬      

夏季南亚高压与西太平洋副热带高压的相关性分析

利用1951—2010年NCEP/NCAR再分析月平均资料研究夏季南亚高压与西太平洋副热带高压(简称西太副高)的相关性。结果发现,夏季南亚高压与西太副高的联系密切,年际尺度上强度指数之间的显著正相关关系相对稳定,两者同时偏强(简称同强)与同时偏弱(简称同弱)的模态超过70%。当南亚高压与西太副高同强(同弱)时,西风急流偏强(偏弱),高纬度地区大气环流呈经向(纬向)型,太平洋EAP遥相关为正(负)位相。贯穿对流层中上层的中纬度纬向西风与高压强度异常有密切的联系,西风急流可作为中纬度地区连接两者作用的纽带。青藏高原与太平洋地区对流层的温度差异分布对当地的环流系统造成很大影响,高原热力异常和海温异常联系着高压系统的演变。南亚高压、西太副高的异常影响了整体东亚大气环流的配置,是了解不同纬度系统相互作用的又一着眼点。     

热带太平洋-印度洋海温异常综合模对南亚高压的影响

从综合考虑热带太平洋和印度洋海温异常特征出发,研究了热带太平洋-印度洋海温异常综合模对南亚高压的影响.当热带太平洋-印度洋海温异常综合模为正位相(西印度洋和东太平洋海温距平为正,东印度洋-西太平洋海温距平为负),南亚高压偏弱,位置偏东偏南;当热带太平洋-印度洋海温异常综合模为负位相(西印度洋和东太平洋海温距平为负,东印度洋-西太平洋海温距平为正),南亚高压偏强,位置偏西偏北.热带太平洋-印度洋海温异常综合模影响南亚高压主要通过三种机制:一是通过影响亚洲季风从而影响了降水潜热形成的大气加热场分布,在正(负)位相年,青藏高原大气热源为负(正)异常,因此青藏高原上空空气上升减弱(加强),南亚高压偏弱(偏强);南海季风和热带辐合带加强(减弱),菲律宾附近的大气热源加强(减弱),有利于上空青藏高原东南侧反气旋(气旋)式的距平环流,因此南亚高压偏东偏南(偏西偏北).二是热带太平洋-印度洋海温的纬向热力对比引起赤道纬向垂直(Walker)环流异常,必将引起高空纬向风异常,在正(负)位相年,南亚高压南部的印度洋高空会出现西(东)风异常,导致南亚高压偏弱(偏强).三是综合模的正(负)异常加强(减小)西印度洋经度范围的区域Hadley环流,其北侧伊朗高原上的异常下沉(上升)支,造成南亚高压偏弱(偏强),位置偏东偏南(偏西偏北).     

春季高原南侧低层前季风经圈环流特征分析

使用美国NCEP/NCAR再分析Ⅱ提供的风场资料,分析了春季青藏高原南侧大气低层前季风经圈环流的气候特征、年际变化和存在的原因及其与季风环流、夏季500 hPa环流形势之间的联系和物理机制。结果表明:前季风经圈环流是青藏高原与低纬地区之间从冬季Hadley环流型到夏季季风环流型转换的一种过渡形势;它的建立、结束时间及强度都有明显的年际变化,这种变化与其后季风环流出现的时间有密切的联系:当前季风经圈环流结束偏早时,往往预示着季风环流会提早建立;前季风经圈环流的异常与随后夏季环流形势也有一定的关系:当前季风经圈环流建立偏晚时,夏季500hPa西太平洋副热带高压面积偏大、强度偏强,且西伸更为明显;它们之间的这种联系实际上反映了前冬、春季青藏高原积雪对两者的共同影响。     

南亚高压建立早晚与亚洲热带夏季风及中国中东部夏季降水的关系

利用1979—2008年NCEP/NCAR逐日再分析资料、全国753个测站的逐日降水资料和向外长波辐射(OLR)资料讨论了4—5月南亚高压在中南半岛上空建立的早晚与后期亚洲热带夏季风的建立及中国中东部夏季降水的关系。发现南亚高压建立偏早(晚)年,亚洲热带地区纬向风垂直切变转向和对流爆发早(晚),对流层低层赤道印度洋地区为反气旋式(气旋式)距平环流。相应地,亚洲热带夏季风建立早（晚）。此外,南亚高压建立早晚年,夏季6—8月期间亚洲区域的大气环流形势及水汽输送状况也存在显著差异:偏早(晚)年,南亚高压和西太副高偏弱(强),中高纬环流形势有(不)利于冷空气南下,长江以南地区上升运动偏强(弱),长江以北地区则上升运动偏弱(强),我国中东部至西太平洋地区为气旋式(反气旋式)水汽通量距平环流控制,导致中国中东部夏季降水在南亚高压建立早晚年大致呈现反相分布。因此南亚高压在中南半岛上空建立的早晚可以作为高层先兆信号,对后期亚洲热带夏季风的建立及中国中东部夏季降水分布起到较好的指示作用。      

南亚高压异常与平流层环流的春季转变

本文利用综合指数对夏季南亚高压作了强、弱划分,着重研究了相应前期的平流层30、50百帕月平均环流特点,结果表明:南亚高压(及其南侧热带东风带)异常强(弱)年春季,高纬平流层环流存在明显差异。如:阿留申高压进入极地早(迟),早春高纬纬向风异常弱(强),4月纬向2波振幅异常弱(强)等,实际上说明平流层中、下部环流春季转变早(迟)与夏季南亚高压强(弱)基本对应。文中还简要讨论了变化的可能过程。     

南海西行北翘路径热带气旋合成分析

合成对比分析了1979—2013年南海热带气旋(TC)发生西行北翘路径(RT)和西行不转向路径(ST)样本的环流形势及其差异。结果表明:RT样本对应的西风槽距离TC中心较近,南亚高压反气旋环流纬向跨度和经向跨度相对较小,样本中心南侧西南风加强,与副热带高压(副高)逐渐减弱东退南落,以及低层样本中心东南侧存在弱的反气旋环流有关;ST样本对应的南亚高压反气旋环流纬向跨度和经向跨度相对较大,副高呈东西向带状稳定少动。上述差异通过了置信度0.05的显著性检验。环流形势变化使得TC高层流出增强以及对流结构变化,引起与TC移向有关的位涡倾向1波正异常分布调整,是TC发生RT的重要原因。应用经验正交函数分解分析表明200 hPa风场合成结果对于样本的高层环流形势具有良好的代表性。      

春夏季节转换中西太平洋副热带高压东移与大尺度环流和温度场变化关系

分析了由春向夏的季节转换过程中西太平洋副热带高压与大尺度环流和温度场之间的变化关系.结果表明:4月份,西太平洋副热带高压开始表现出向东移动特征,6月份它与向西移动的北美副高在东太平洋120～160 (W区域合并.这一期间,沿15～20 (N之间的纬圈环流同时表现出向东移动特征,该纬圈环流的上升支位于南海-西太平洋暖池一带,下沉支主要位于东太平洋180 (～120 (W区域.伴随上述变化,位于北半球太平洋的局地Hadley环流在纬向随时间表现出东强西弱变化特点.西太平洋副高向东移动与15～20 (N之间的纬圈环流和130 (W东太平洋局地Hadley环流在15～25 (N上空交汇、下沉密切相关.在由春向夏季节转换中,大气和海表温度关于赤道季节转换速率沿纬向表现出东慢西快差异,上述变化为西太平洋副热带高压的向东移动提供了有利的气候背景.     

1995年北半球主要环流特征及其影响

１９９５年北半球大气环流的主要特征是：５００ｈＰａ西太平洋副热带高压异常偏强，初夏脊线位置偏南，盛夏偏北；亚洲西风带，春季经向环流发展，初夏东亚阻塞形势稳定，盛夏纬向环流盛行；５００ｈＰａ青藏高原位势高度夏半年偏高，冬半年偏低；北半球１００ｈＰａ位势高度低纬度持续偏高，中高纬度持续偏低，南亚高压偏强；１９９４年开始的厄尔尼诺事件于１９９５年３月结束。     

中国东部旱涝与东亚“纬向驻波”环流型相关关系的数值试验

亚洲是世界著名的季风区,我国降水分布特征与东亚行星尺度环流型背景以及大地形结构有密切关系。本文采用p-σ坐标原始方程模式,着眼于西太平洋副热带高压与大陆热低压系统强度及其相互配置关系,即相应于东亚夏季风不同强度,与东亚海陆热状况密切相关的“纬向驻波”特征,研究夏季风流型与中国东部降水分布的相关。本文数值试验研究了东亚夏季风基本气流汇合特征与海陆纬向驻波环流型的相关;夏季暖湿区分布,暖湿舌形成与中国东部降水关系。还研究了我国东部雨带形成的高、低层流场的动力结构以及南亚高压活动特点。     

100hPa高压环流和东风气流的季节、年际和年代际变化

利用NCEP／NCAR再分析资料，分析了中低纬地区100hPa高压环流和东风气流的季节、年际和年代际变化，并与南亚高压的相应变化进行对比分析。结果表明，100hPa高压环流中心有明显的季节分布特征，其中心经度的主频区与100hPa南亚高压中心经度的主频区位置较为一致。南亚高压和东风气流的部分特征参数有明显的年际和年代际变化。南亚高压参数有明显的10年和大于20年的振荡周期。东风气流的面积有2～5年的振荡周期，其强度则有4年和15年的振荡周期。     

赤道海温异常与大气的垂直环流圈

本文用实测风资料计算了赤道海面大范围异常增暖和冷却时期太平洋地区的平均径圈环流和赤道附近的平均纬圈环流。结果表明,赤道东太平洋的海面温度变化对这两种垂直环流圈有着显著的影响,并且通过这两种环流圈的相互作用,影响北太平洋付热带高压的长期变化。