能量学诊断模型在新疆中期预报中的应用

前言从1983年起,我室开始建立新疆中强以上冷空气活动预报的能量学统计模型.这一方法,对我们制作半个月左右的中期预报有着重要意义.它把3～5天对新疆大型天气过程认识的预报经验,及5～10天对超长波、极地系统、西风指数、100hpa环流分型等天气统计方法的预报经验贯串起来,加之欧洲中心数值预报产品的引进,使我们中期预报方法走上了天气统计、物理统计和数值预     

梅汛期南亚高压活动的谱特征分析——波能密度谱

本文是应用100hPa北半球高度场格点资料,选取2003-2005年6-7月南亚高压季节性东进、北移的15个过程,其中包括这3年中在入、出梅期间500 hPa副热带高压有响应的季节性北移个例.计算了40 °N的波谱物理量-1～7波的方差比和波能密度,分析其西风带长波-超长波的调整和南亚高压的东进、北移的相关,并从波能密度的演变特征来识别何种长波波动对南亚高压的季节性变化具有最大的贡献.从而得出100hPa 40 °N的超长波的调整是南亚高压季节性东进、北移的环流背景,而西风带4～6波的长波槽波能密度的激增是诱发南亚高压季节性演变的最大贡献者.     

季节转换期间北半球大气超长波与长波的演变

自1958年伯格(Burger)第一次提出超长波具有与长波不同的力学体系的看法以来,关于超长波的研究受到广泛重视,特别是超长波活动与中长期天气过程之间所存在的密切关系,使人们感到有可能开始摆脱一直沿用短期预报延伸外推的办法来制作中长期预报的做法。我们认为:任何一次中长期天气过程,都必然会受到行星尺度环流的制约。正如《超长波活     

球谐函数展开在寒潮中期预报上的应用

寒潮天气过程的中期预报首先要着眼于大尺度环流系统的演变。本文对一九七六年十二月一次属于绕极涡旋断裂、横糟转向类型的寒潮过程,应用富氏谐波、球面谐波函数展开的方法,研究了北半球100毫巴上超长波各分波振幅的时变特征,和超长波的调整过程。并就100毫巴超长波活动与500毫巴的环流调整相此较,得到了一些有意义的结果。可供实际寒潮中期预报业务参考。     

不同纬度大气谐波的相互作用和寒潮天气

通过利用500毫巴波谱资料及超长波、长波合成波资料,分析了1980年3月21—27日我国江南地区一次寒潮天气的波谱演变过程。结果表明:这是一次北半球中高纬波数为3的超长波的急速增幅过程,而3波的发展主要是极区1波向南活动的影响。在寒潮后期连阴雨持续期间,中纬度以2波占优势;同时在低纬地区维持5波流型,形成高原南支西风波槽稳定的背景。 中高纬和极区超长波变化 分析这次大尺度环流过程,可以看出超长波的相互作用不仅发生在同一纬度带内,而且与不同纬度带间波动能量的侧向交换有密切关系,这种作用造成这次超长波形势的转换和调整,引起寒潮的爆发。下面将重点讨论1980年3月中、下旬超长波的波谱演变过     

大气超长波的垂直传播

一、引言大气运动从时间上来说是多频的,从空间上来说是多尺度的。人们从天气分析的实践中,已经发现超长波是一种不同于大气长波的波动,它的活动与中长期的大气环流有着密切的关系。对于大气超长波的动力学性质,许多气象工作者有过研究,并取得了显著的进展。但他们大都限于采用“分层模式”来研究的,其优点是能反映出大气基本气流的斜压性对超长波动力学性质的影响,但对大气超长波本身的垂直结构却未能很好地反映出来。本文则采用无热源和无地形的线性 Burger 模式,先给出大气超长波的垂直结构方程,然后讨论超长波的垂直传播条件。     

超长波的多年振动

我们对1871—1975年冬（1月）和夏（7月）60°N和30°N纬圈的海平面气压距平资料作谐波分析，讨论第1—3波的超长波的多年振动。其主要结果有:1. 超长波的第1波的近百年变化表现为向西的行波型振动。它的超长波槽有3次影响东亚，造成东亚地区降水量的36年左右周期。2. 第2、3波的变化是属于驻波型的振动，这种振动是由两个气候变化阶段来完成的。1921—1926年以前为第一阶段，超长波槽的位置偏东；1921—1926年以后为第二阶段，超长波槽偏西。超长波的阶段变化导致了大气活动中心的阶段变化，引起相关系数的不稳定。3. 超长波的阶段变化与海温距平的阶段变化有密切关系。超长波槽的变化与海温负距平的变化相适应。     

热力、地形强迫作用的空间尺度效应与超长波的动力特性

本文通过对包含强迫作用的动力方程组的尺度分析,指出热力和地形的强迫作用具有一种空间尺度效应。在超长波尺度时强迫作用起着不可忽略的控制作用,以至于超长波的动力特性与长波有很大差异。本文还讨论了在不同强度的强迫作用下适用的超长波动力学方程。对超长波的动力特性与强迫作用的关系进行了一些定性的探讨,其中包括强迫作用与超长波的垂直结构,准常定特性、维持的能源以及其演变及突变的关系。     

春季北京球中高纬度超长波与陕西多少、少雨的关系

我们在实际工作中体会到,正如许多分析研究工作所指出的:天气过程具有一定的阶段性。在同一阶段内往往重复出现相似的天气过程,天气过程的这个特点,除了与直接控制和影响天气的环流系统有关之外,往往与整个北半球环流背最的稳定维持相联系.有人从超长波逐日演变情况,分析这些天气过程的承替关系。本文讨论春季超长波的活动,根据其演变特点,提出多雨时段中期预报的背景.     

超长波特征与梅雨

根据1972—1980年500mb候平均高度谐波分析资料,分析了长江中下游梅雨期间1、2、3波振幅和位相的特征。发现:60°N 1—3波的振幅与极锋急流的活动有关;高中纬超长波的位相主要影响冷空气的路径及强度,低纬超长波的位相与南方海洋的水汽输送有关,并进一步分析了梅雨前期的超长波特征,找出了梅雨量预报的线索,并对1981—1983年的梅雨做了预报检验;预报与实况基本相符。 梅雨的分析和预报一直是人们重视的课题,前人做过许多工作。为了进一步揭示大尺度系统的作用,了解梅雨过程的大尺度环流背景,本文引用500mb候平均高度谐波分析资料,从超长波的振幅和位相上,对长江中下游梅雨期的特征进行讨论。在前面的基础上,进一步分析了梅雨前期的超长波特征,并从中找出了梅雨量的预报线索。最后,对1981—1983年的梅雨做了预报检验。     

南亚高压在长、中、短期天气预报中的应用

一、前言 100毫巴平均图上,夏季北半球中低纬度是一个2波超长波系统,超长波脊位于两个大陆上空,超长波槽位于两个大洋上空。其中,亚洲南部上空,以青藏高原为活动舞台的高空反气旋,我们称之为南亚高压。它是夏季北半球上空一个强大而稳定的系统,具有独特的温压结构和垂直环流,是夏季对流层上部的一个大气活动中心。它的活动与北半球的环流形势,特别是副热带地区流型的调整有联系,也与东亚地区的天气有密切关系。南亚高压的分析研究工作,在我国开始于1964年。1973年四川省成都中心气象台的工作,在推广应用南亚高压科研成果上起了很重要的作用。自1973年后,南亚高压的分析研究工作一直是     

新疆冬春季‘水’旱长期过程与北半球中高纬度超长波演变的关系

木文分析新疆‘水’旱年度前冬11月至当年6月间北半球中高纬度500毫巴月平均环流波型及逐日超长波的演变特征。在新疆冬春干旱少雨(雪)月份,500毫巴中高纬度环流波型与北疆气候上降水量最少的元月份的平均波型相似,即半球内盛行大西洋东部,西西伯利亚和东北太平洋三个波脊。而多雨(雪)月份,往往相似于北疆气候上相对多雨的11月和5月份的平均波型,半球内盛行欧洲(偏西或偏东)和美洲西岸两个波脊。这种平均槽脊主要是各超长波的稳定及其演变的综合结果。造成新疆季节性‘水’旱异常的长期天气过程,分别表现在欧洲(对应多雨)和乌拉尔—西西伯利亚(对应少雨)两地区,有数次(通常为2～4次)准静止的超长波脊接连替换的过程,造成亚欧环流长时期的相对稳定。 在研究上述准静止超长波脊替换过程的演变时,我们又注意到500毫巴极地高压的活动情况,发现上述欧亚准静止超长波建立和替换的过程,大致可归纳为“北太平洋高压分裂单体西退并入型”、“大西洋高压分裂单体东移并入型”和“上游效应型”三种基本类型。并且提出,前两类基本过程,可能是欧亚准静止超长波脊建立或替换,亦即异常环流长期稳定的一种天气学判据。     

新疆冬春季‘水’旱长期过程与北半球中高纬度超长波演变的关系

木文分析新疆‘水’旱年度前冬11月至当年6月间北半球中高纬度500毫巴月平均环流波型及逐日超长波的演变特征。在新疆冬春干旱少雨(雪)月份,500毫巴中高纬度环流波型与北疆气候上降水量最少的元月份的平均波型相似,即半球内盛行大西洋东部,西西伯利亚和东北太平洋三个波脊。而多雨(雪)月份,往往相似于北疆气候上相对多雨的11月和5月份的平均波型,半球内盛行欧洲(偏西或偏东)和美洲西岸两个波脊。这种平均槽脊主要是各超长波的稳定及其演变的综合结果。造成新疆季节性‘水’旱异常的长期天气过程,分别表现在欧洲(对应多雨)和乌拉尔—西西伯利亚(对应少雨)两地区,有数次(通常为2～4次)准静止的超长波脊接连替换的过程,造成亚欧环流长时期的相对稳定。 在研究上述准静止超长波脊替换过程的演变时,我们又注意到500毫巴极地高压的活动情况,发现上述欧亚准静止超长波建立和替换的过程,大致可归纳为“北太平洋高压分裂单体西退并入型”、“大西洋高压分裂单体东移并入型”和“上游效应型”三种基本类型。并且提出,前两类基本过程,可能是欧亚准静止超长波脊建立或替换,亦即异常环流长期稳定的一种天气学判据。     

超长波活动若干问题的分析

超长波和Rossby长波的动力学特征不同。许多作者采用沿纬圈方向分离出波数为1,2,3波的波动进行研究超长波的特征,得到有一定实践意义的结论。在理论分析上,章基嘉从Burger模式出发,首次得到超长波活动很有意义的动力学特性。实际大气运动中,各种尺度的波动总是重叠在一起,彼此作用,互为影响。但超长波受地形、热源及比它更小的波能量反馈控制的,是一个被动系统。因此在准地转近似下,有可能将超长波单独处理。     

长波曲线演变图在中期降水预报中的应用

春末夏初,当乌拉尔山、贝加尔湖、鄂霍次克海、青藏高原等地区的环流形势,演变成为某种特定的类型时,常常导致我国大部分地区出现一次较大的降水过程。因此,寻找表征上述地区环流形势演变的工具,对中期降水预报是有帮助的。章淹用波谱分析方法计算出的超长波和长波合成波形势图,比通常的天气图简明清晰,大型环流相当光滑。相对于气旋、反气旋等短波系统来说,槽脊的波长与振幅比较大,而位置、强度的逐日变化比较小,环流形势的演变相对稳定。毕慕莹将500毫巴上实际大气的波动分解为超长波及长波,用超长波、长波的时间分布图,更形象、直观     

“4.12“强沙尘暴天气中期分析

从中期预报的角度,对2000年4月12日甘肃河西中东部强沙尘暴天气过程的环流演变特征、波谱特征以及冷空气活动等方面,进行了初步分析.分析结果表明,这次强沙尘暴天气是在2波转1波的环流调整中生成长波槽,其后又在1波转2波,3波增幅的情况下,由长波槽调整造成的.     

100毫巴长波、超长波的演变特征与一九八二年,倒春寒天气过程的中期预报思路

县站传真机的推广使用,为县站预报提供了更多的信息,是提高县站预报的有效途径。也是气象站预报现代化的一个标志。本文就是使用县站传真机收到的北半球100毫巴 0时分析图(图号 301),用谐波分析方法,展开40°N和60°N两个纬圈的高度值,滤出长波和超长波,分析它们在一九八二年三月二十五日到二十九日,倒春寒天气过程中的演变特征,得出几点对中期预报有用的结论。 100毫巴位于平流层的下部,多数情况下,比对流层中部的500毫巴,具有更长的预报时效,对中期预报更有参考意义。由于文献已对这次过程其他层次的环流特征,作了专门的论述,本文不再重复。这里仅分析100毫巴层次,长波、超长波的演变特征。     

春季中期天气过程MOS预报方法

一、前言本文应用谐波分析方法,将 ECMWF 输出的500hpa 高度预报值分解成纬圈谱。以波参数谱、物理量谱和超长波、长波、合成波高度为预报因子,对春季连阴雨天气过程、强降温天气过程及逐日晴雨天气过程,用逐步回归的方法,建立 MOS 预报方程。预报方程在1986年3—4月投入业务使用,波谱因子在时间尺度与空间尺度上与中期天气过程一致,有较明确的天气学意义,因此,其组成的预报方程对中期天气过程有一定的预报能     

冬季500毫巴层超长波的特征

利用冬季500毫巴层的资料,考查了频率范围内超长波的谱密度。结果表明,纬向波数K=1～3的谱密度近似地与频率的负二次幂成正比。根据这个结果,作为一种稳定随机过程考查了超长波振幅的逐日变化。为了说明超长波和斜压波两者间不同的特征,也考查了纬向波数K=6的谱密度。就斜压波(K=6)来说,谱密度的最大值出现在短周期时段上。     

(四)中期天气过程预报(续)

寒潮是我国冬半年一种主要的灾害性天气,寒潮爆发时天气出现急剧变化,气象服务工作中迫切需要准确的寒潮中期预报。寒潮天气过程的一个重要特征,是它与大型环流的急剧变化有关,特别是同西风指数及长波、超长波的变化有密切联系。因此,要做好寒潮中期预报,很关键的一步就是要掌握好与指数循环相联系的大型环流变化过程,尤其是要做好长波、超长波突变的预报。关于这方面的问题,在第三讲中已有所讨论。这里,仅就寒潮中期过程及预报方法,作进一步的讨论。