大气环流的一个数值试验

考虑地形及加热作用,建立了一个大气环流数值试验准地转二层模式。在辐射加热中考虑了云对长短波辐射的影响,而假定云的出现与否仅依赖于垂直速度。在模式中放置了北半球实际的地形及海陆分布,而下垫面的温度由求解下垫面热传导方程得出。把方程组化成非线性常微分方程组,用Runge-Kutta方法在电子计算机上求解。 在不计扰动的情况下,在具有年周期的太阳短波辐射的作用下,逐渐建立起下垫面纬圈平均温度梯度及基本气流。下垫面温度具有很清楚的季节变化,位相落后于太阳短波辐射一个月,求得的冬夏季的下垫面温度值与实际的气候值相当。基本气流也有明显的季节变化,夏季风速减弱,急流向北移,冬季风速增强,急流向南移,位相落后于太阳短波辐射一个多月。 北半球实际的海陆分市的热力特性,在冬季能使亚洲及太平洋上空变冷,并能使大西洋及欧洲上空变暖。在非绝热加热和地形的共同作用下,在冬季出现了随时间变化着的东亚大槽和北美大槽,以及冷空气活动过程。这种冷空气活动有其偏爱地区:起源于苏联新地岛上空,并向东南方向移动。     

热力强迫对澳洲北部越赤道气流强弱变化的影响

采用1980-2004年NCEP／NCAR再分析资料,从影响越赤道气流的大气内、外强迫因子（主要指大气凝结潜热释放及下垫面热力差异）出发,结合诊断分析和数值试验,探讨了强迫因子对澳洲北部由南向北越赤道气流强弱变化的影响。结果表明,冷澳洲大陆有利于强澳高或频繁冷空气活动的形成,通道南部弱下垫面加热有利于弱Walker环流的形成,南海一中南半岛较强海陆热力差异或菲律宾强对流加热有利于通道北部强辐合带的形成,它们都对应澳洲北部由南向北强越赤道气流的形成。弱越赤道气流对应的强迫因子及环流因子的特征则与上述情况相反。     

西藏高原对于大气环流影响的季节变化

海陆分布对於大气环流的影响有两方面,一方面是由於热力的,冬季大陆上的气温低於海洋,夏季反之,与这种温度的分布有关系的气象上的现象,我们可以观察到很多,例如西伯利亚的冬季高压就是因为当地的低温所致,再如东亚夏季的东南季风也是因为大陆上的高温结果。Bleeker对於冷热在大气变化中的作用,特别强调。著者对於海陆温度的分布和大气环流亦会稍加讨论,本文不拟对此再多伸述。     

凝结加热对对称不稳定影响的数值研究

将对流凝结加热引入到一准两维的非静力数值模式中，然后用该模式研究了凝结加热对对称不稳定的影响。试验结果表明：加入对流凝结加热后，可使基本状态是对称稳定的扰动得以发展，并产生向暖区移动的不稳定扰动。而加热振幅及加热廓线的垂直分布对不稳定扰动的发展、演变、移动及结构都有显著的影响。     

不同尺度波动的非线性相互作用和大气的指数循环过程

本文用两层准地转截谱模式,考虑基本气流、超长波和长波之间的非线性相互作用,得出了大气环流指数循环这种准周期振荡过程,其周期为8—15天.数值计算表明:非线性相互作用可以产生大气行星波螺旋状槽线倾斜的谐振、不同尺度波动的振幅谐振以及大型环流波数变化的准周期振荡.     

东亚海陆热力差指数及其与环流和降水的年际变化关系

利用 196 1～ 1999年海温和地温月平均资料 ,定义了一个海陆热力差指数 ,来表示东亚季风环流的纬向和经向海陆热力差异的变化强度 ,研究了夏季指数与东亚夏季风环流场和中国东部夏季降水的年际变化关系。结果表明 :(1)海陆热力差指数可用来表示东亚夏季风的强弱变化。强指数年东亚季风区低空西南夏季风气流和高层的东风气流明显偏强 ,表明这一年夏季风偏强 ,弱指数年反之。 (2 )海陆热力差指数能较好地反映东部季风区夏季降水的异常状况。强指数年 ,雨带偏北 ,江淮流域和长江中下游明显干旱 ,华南、华北降水偏多 ,弱指数年反之。这一降水异常特征可以从强弱海陆热力差指数年的环流场得到解释。 (3)海陆热力差指数所反映的东亚夏季风具有明显的准 2a和 3～ 6a周期的年际振荡 ,但其振幅和周期具有显著的年代际异常     

斜压大气中基本气流与扰动的若干制约过程

将涡度方程及绝热方程分离变量,化成非线性常微分方程组,以Runge-Kutta法在电子计算机上进行数值积分。从所得的结果中看出:基本气流与扰动是相互制约的,基本气流的变化有准周期性,具有10—13天不等的周期,在各个循环中,基本气流增长及减弱的速率也很不一样。波数为6的扰动,变化周期为11—13天,振幅变化近于正弦曲线;波数为4的扰动,其振幅变化较复杂;波数为2的扰动,变化周期为3天。波数为6的扰动,上下层同时发展或同时阻尼,但波数为4及2的扰动,上下层的变化趋势刚好相反。 最后从所得的结果中看到:对于非线性方程,如果初值不同,那么解的平均周期也不同。     

北半球大气环流季节突变的诊断与模拟

本文根据扰动与纬向平均气流相互作用的EP理论,着重诊断了扰动在北半球大气环流季节突变中所起的作用,并使用一个二维数值模式分别计算了扰动、加热和耗散等因子对于环流变化的贡献。诊断分析表明,源于中纬度低层的斜压扰动能量向副热带对流层顶的输送与西风急流位置和强度的季节变化紧密相关。纬向气流对扰动的强迫作用的响应在“六月突变”中十分迅速显著,而在“十月突变”中不大明显。数值计算也表明,扰动强迫作用总是有利于在急流位置以北维持西风加速。数值计算还表明,无论是六月还是十月,加热场季节变化对于环流变化都十分重要,垂直湍流扩散对于十月环流变化的作用比较明显。     

北半球季节内振荡经向分布及异常的分析

通过诊断分析研究了北半球中高纬大气低频振荡随纬度的变化特征,利用1950-2005年北半球20—75°N逐日500hPa位势高度场资料分析了功率谱。结果表明,（1）大气低频周期随纬度变化,夏季低频周期在45°N有最大值,为52．6d,在低纬和高纬低频周期较小;冬季低频周期最大值位于35°N,为49．9d,最小值位于60°N。（2）无论E1Nino年还是LaNina年,低频周期随纬度变化幅度在夏季都较正常年剧烈,最大振幅达到30d,而对冬季影响不大。原本位于35°N的最长低频周期在LaNina年移至65°N。（3）E1Nino年和LaNina年,低频周期随纬度平均值在冬、夏季差异不大;而在正常年份和所有年份,低频周期随纬度平均值在冬、夏季差异明显。（4）就北半球平均而言,无论ElNino年、LaNina年、正常年还是所有年,夏季低频周期都要小于冬季;ElNino（LaNina）事件在冬、夏季都有使大气低频周期缩短（延长）的趋势。     

中国东部地区人为气溶胶对东亚冬、夏季风的影响—— 一个高分辨率大气环流模式的模拟研究

使用一个高分辨率的公用大气环流模式（CAM5.1）研究了我国东部地区人为气溶胶对东亚冬、夏季风的影响。结果表明,人为气溶胶中的黑碳和硫酸盐气溶胶含量的季节性变化在冬、夏季节对大气表现出不同的热力效应,并且可能是影响我国东部地区上空大气温度长期变化的重要因素。人为气溶胶引起的东亚季风区夏季降温可达对流层中高层造成东亚地区海平面气压升高、海陆气压梯度减小,减弱夏季低层的偏南风分量和高层的南亚高压。东亚人为气溶胶可使东亚地区冬季近地面层温度普遍降低、对流层中高层明显增温,导致东亚东部地区海平面气压下降,减弱东亚地区冬季低层的偏北风分量,阻止中层的东亚长波槽南伸,并削弱高层西风急流的强度。      

中国地—气系统长波射出辐射（OLR）的气候特征

根据ERBE和ISCCP资料讨论了云对地—气系统长波射出辐射（OLR）的强迫作用及纬度、大气温度等因子的影响。分析了OLR场与500hPa及地表有效辐射场的相似问题。阐述了OLR在全国的分布特征，指出冬季OLR场大致呈纬向型．夏季为一不对称的鞍形场。年分布与1月的相似。最后还就各区域的OLR年变化特征进行了讨论．     

1997/1998年青藏高原西部地区辐射平衡各分量变化特征

利用中日亚洲季风机制研究计划1997年9月~1998年10月在青藏高原西部改则和狮泉河2个站点自动气象站辐射平衡的观测资料,分析了高原西部2个地区辐射平衡各分量在不同季节的季节平均日变化和年变化特征,并且还与1979年5~8月第一次青藏高原气象科学实验的辐射观测资料和1982,1983年青藏高原辐射平衡观测实验的结果进行了比较分析。结果发现:高原西部辐射平衡各分量的变化不仅有季节之间和年际的差异,高原西部的不同地区之间的变化也有较大的差异:(1)总辐射在春夏两季相差很小,改则春季(3~5月平均)日变化的极大值甚至比夏季(6~8月平均)还大;(2)地表反照率的年际变化及两地之间的差异均可能较大;(3)大气逆辐射日变化、年变化特征与其他辐射分量明显不同,其日变化、年变化的位相均晚于其他分量;(4)两地之间地面辐射平衡的年变化似乎有一个位相差,改则的月平均最大值和最小值均较狮泉河晚了约1个月,因此从冬季到夏季的大部分时间里,改则的地面辐射平衡是小于狮泉河的,而在从夏季到冬季的大部分时间里,改则是大于狮泉河的。     

CLIMATIC CHARACTERISTICS OF EARTH-ATMOSPHERE OUTGOING LONGWAVE RADIATION OVER CHINA

ERBE and ISCCP data are used to investigate the cloud forcing and latitude and atmospheric temperature effectson outgoing longwave radiation(OLR)in the earth-atmosphere system,and the similarity of OLR field to 500 hPa andsurface effective radiation fields.Also,discussion is taken up of the OLR distribution on a nationwide basis,indicatingthat the winter(summer)OLR pattern is roughly a zonal type(asymmetrical saddle)with the annual pattern analogousto the January one.In the end the yearly OLR variation features are addressed on a regional basis.     

格尔木太阳辐射与气温的多年变化

利用格尔木１９５６～１９９４年的气温和太阳总辐射资料，分析了该地区太阳总辐射和气温的多年变化特征及其相关关系，结果表明，３０多年中该地区太阳总辐射滑明显的减少趋势；年平均气温６０年代的为低值，７０年代迅速上升，比东部平原地区提前，且呈现“冬暖夏凉”的变化趋势，７０年代至９０年代平均气温与太阳总辐射呈现滞后一年的正相和季气温与同期太阳总辐射有很好的正相关，但冬季的气温变化则与太阳总辐射呈相负相关。     

EFFECTS OF THE ATMOSPHERIC COLD SOURCE OVER THE TIBETAN PLATEAU ON THE QUASI 4-YEAR OSCILLATION OF OCEAN-ATMOSPHERIC-LAND INTERACTION

Using correlation analyses, composite analyses, and singular value decomposition, the relationship between the atmospheric cold source over the eastern Tibetan Plateau and atmospheric/ocean circulation is discussed. In winter, the anomaly of the strong (weak) atmospheric cold source over the eastern plateau causes low-level anomalous north (south) winds to appear in eastern China and low-level anomaly zonal west (east) winds to prevail in the equatorial Pacific from spring to autumn. This contributes to the anomalous warm (cold) sea surface temperature the following autumn and winter. In addition, the anomalous variation of sea surface temperature over the equatorial middle and eastern Pacific in winter can influence the snow depth and intensity of the cold source over the plateau in the following winter due to variation of the summer west Pacific subtropical high.     

大气环流模式CAM中土壤冻融过程改进对东亚气候模拟的影响

本文在改进了大气环流模式NCAR CAM3.1中的土壤冻融过程参数化的基础上,模拟研究了改进的冻土过程对东亚气候模拟的影响.模拟结果分析表明,改进冻融过程参数化后,冬季欧亚大陆上大部分地区大气对地表的加热偏强,而夏季地表对大气的加热偏强,尤其是青藏高原对大气的加热作用显著增强.东亚气候对冻土过程参数化方案非常敏感,冬、...     

中国地－气系统净辐射的气候特征

根据ＥＲＢＥ和ＩＳＣＣＰ资料讨论了总云量等因子对地－气系统净辐射的影响，分析了地－气系统净辐射与其各分量及地表净辐射的相关联系。发现行星反射率和地气短波吸收辐射对地－气净辐射的影响最大，而云和纬度的作用主要通过该两因子变化表现出来，ＯＬＲ的作用则相对较弱。地－气净辐射与地表净辐射的相关性也较明显。文中还就地－气净辐射在全国的地理分布作了分析。各地区地－气净辐射的年变曲线均为简单的夏大冬小型，云等因素的影响主要造成最大值出现月份的推移。     

地球自轉速率年变化的一个可能進一步的解釋

把大气和地球看成一个孤立的系统,则此系统之总角动量不改变。从冬到夏地球本身的角动量增加,则同一时期大气的总角动量减少,但是低层大气(从地面到800毫巴)的平均西风环流夏季反而强於冬季,因此作者认为:从冬到夏近地面西风环流的这种加强,可能就是同一期间地转角速加快的原因;同时也可能是夏季大气角动量消耗率较高的原因。     

PRELIMINARY NUMERICAL STUDY OF TOPOGRAPHIC EFFECTS OF THE TIBETAN PLATEAU ON SURFACE DIRECT RADIATION

To improve the simulating ability of a model,this paper presents a scheme of calculatingdirect radiation at land surface with topography in the model.A numerical study is conducted forthe topographic effects of the Tibetan Plateau on the direct radiation using NCEP terrain data.Results show that,after taking account into the topographic radiation effect,the regional averageof the radiation over the Plateau obviously increases in the local early morning and late afternoon,but changes less around noon.The effect is stronger in winter than that in summer.Andheterogeneous topography has also affected the distribution of the radiation in this area.A simplenumerical experiment shows that considering the effect will lead ground temperature to increase onthe slope having more sunshine,and vice versa.