两类大气热机对大气环流型影响的数值试验

本文使用简化全球大气环流模式,研究大气环流型季节特征的成因问题。模拟了两类不同热机在大地形强迫背景下形成的环流型的异同之处,分析了两类热机对大气环流型季节特征的影响程度及其形成机理,从而得到关于大气环流型成因的较为直观、清晰的物理图象。      

关于大气环流型季节特征形成的物理因子的数值试验

本文着重研究大气环流季节特征的成因问题。模式试验中将牛顿强迫项的平衡温度斜压结构作类似冬夏气候特征的变化,且加入南北半球大地形强迫作用,研究大气环流型对冬夏全球热力结构特征以及南北半球大地形强迫效应的响应。     

垂直低分辨率GCM模式大气平均经圈环流的诊断

以ＩＡＰ２－Ｌ ＧＣＭ为例，给出垂直低分辨率ＧＣＭ模式大气平均经圈环流质量流函数的一个计算方案，结果表明，模式大气的Ｈａｄｌｅｙ环流季节变化与实际大气相一致。Ｅｌ Ｎｉｎｏ年模式大气平均经圈环流中可分离出一个与Ｅｌ Ｎｉｎｏ型ＳＳＴ异常关系密切的异常经圈环流，它导致平均Ｈａｄｌｅｙ环流向北半球盛夏型转变的滞后。     

全球大气垂直环流间的相关分析

利用三维分解方案对全球大气环流进行分解,得到全球大气垂直环流分量,计算各大气垂直环流活动中心之间以及赤道中太平洋大气垂直环流与全球大气垂直环流的相关系数,分析表明,全球大气垂直环流活动中心的季节变化具有明显的一致性,南半球热带垂直环流和亚洲季风环流关系密切;赤道中太平洋地区纬向垂直环流与热带大气经向垂直环流有较强的同步变化特征,与青藏高原上空大气纬向环流关系密切     

大气环流的年代际变化 II.GCM数值模拟研究

类似大气环流模式比较计划（AMIP）的数值模拟,将实际观测的海表水温（SST）资料引入模式进行40多年的数值积分,得到长时间的大气环流模拟结果。分析数值模拟结果发现,无论是大气中的主要涛动和遥相关型,还是重要大气环流系统都极为清楚地存在着年代际变化特征,包括10～20年准周期振荡和可能的30年以上的准周期振荡;而且上述主要环流系统的形势及其年代际变化大都与实际观测资料所给出的结果相一致。顺便分析中国东部气候的模拟结果,年代际变化特征（包括60年代的气候突变）也很清楚,并同大气环流变化配合十分合理。结果也表明,同研究季节和年际变化一样,大气环流模式（AGCM）数值模拟也是研究大气环流和气候年代际变化的有效方法。     

东北地区降水与大气环流关系

利用Lamb-Jenkinson大气环流分型方法, 将1951—2004年逐日的海平面气压场分型, 得到27种不同的环流型, 研究了大气环流型与我国东北地区降水的关系。给出了8种出现频率最高的主要环流型出现的规律及它们平均的环流形势, 分析了8种主要环流型下东北地区降水异常分布状况, 并选出东北地区资料齐全、有代表性的9个站点进行了深入细致地分析, 成功地建立了降水与环流型出现频率的统计关系, 并用此重建了9个代表站54年的降水序列。结果表明:Lamb-Jenkinson大气环流分型方法可以很好地应用于我国东北地区, 由此划分的环流型符合实际情况; 8种主要环流型与降水的空间分布特征有很好的对应关系; 所建立的9个代表站降水距平回归方程能够解释近54年各站的大部分降水变化, 进一步证明了东北地区降水与大气环流之间的密切关系。     

东亚冬季风环流与大气加热场的联系

利用ECMWF／WMO客观分析网络点资料分析了1985年冬季东亚冬季风建立前后大气加热场的水平分布特征及其与经向环流的联系，结果表明东亚冬季风的建立及活动与大气加热场有密切的关系，冬季型加热场的建立标志着冬季风的建立，加热场的加强和减弱对应着冬季风环流的加强和减弱。最后探讨了大气加热场与大气环流之间的反馈关系。     

论大气环流的季节划分和季节突变 II. 个别年份的分析

根据本文第一部分提出的概念、理论和方法,利用ECMWF客观分析的几个特定等压面上的位势高度场和东西风场资料,计算和分析了个别年份（1981年）北半球大气环流的季节变化,尤其是对亚洲西太平洋地区季节突变进行了详细的研究。（1）首先给出了1981年大气环流各季的一些基本特征。减去年平均后,发现冬季和夏季环流型相反,而春、秋季环流型则与冬季环流型几乎正交。（2）计算了各候平均场偏差和典型的冬季偏差场F'w的相似性系数Rw(t),分析它们的特征并加以比较,结果是半球尺度的大气环流过渡季节（春、秋）虽然短些,但突变性不很明显。（3）为了研究与行星尺度相联系的南北向季节推移,本文给出了纬圈平均偏差场的Rw(t)分布,发现在大多数纬度中,对流层大气环流的季节变化都有突变性,纬度越低,春季来临越早,秋季来临越迟。（4）为了研究大气中行星波,东西向环流结构的季节变化及调整,本文给出了按经圈平均偏差场的Rw(t)分布,发现在低空和对流层高层及平流层低层季风区内季节突变十分显著,鲜明地反映了季风环流和季节变化的关系。（5）最后,本文计算了北半球各个20o×10o经纬距分区域中的Rw(t)分布,发现在许多分区域中,季节突变都很明显,尤其是在亚洲和西太平洋季风区里,但突变的早晚随高度和区域而变,即有时空四维结构。总之,本文第一部分所提出的参数Rw(t)及其他一些概念和方法确能很好地描述大气环流的季节变化及其突变性。     

中纬度北太平洋SST异常与大气环流的关系

在分析北太平洋（６０°Ｎ～２０°Ｓ）ＳＳＴ距平分布特征的基础上，确定出北太平洋海流区为中纬度北太平洋ＳＳＴ变化最活跃的海区。讨论了该海区ＳＳＴ异常与大气环流的相互关系，并与赤道中、东太平洋ＳＳＴ异常和大气环流的相互影响进行了对比分析，发现北太平洋海流区ＳＳＴ异常时，大气环流存在显著的ＰＮＡ型环流。本文还指出在中纬度北太平洋ＳＳＴ异常与北半球大气环流的相互作用中，大气环流是首先启动的方面。     

一模式大气参考状态的计算与特征

在实现计算T106L19模式大气参考状态的基础上,给出了两套有限区域模式大气参考状态,并对其数理特征进行了研究。讨论了可供计算的大气参考状态模式和实现了具体的模式大气参考状态。结果表明,有限区域大气参考状态其空气熵比较符合数学Γ概率密度函数分布,且其低层总存在一个逆温层,但都随季节及大气环流本身有着规律变化。     

极冰的冷源作用和季风

关于大气环流冷热源问题,已有很多论述。其中苏联舒列金提出大气中存在四类热机,这一理论是与现代系统分析的原理一致的。这四类热机是:极地和热带组成的第一类热机,海洋和大陆存在的第二类热机,水汽蒸发和凝结组成的第三类热机,平流层中臭氧等物质分布不均所形成的第四类热机。事实上,在他的研究中只考虑了前两类热机的作用。我们将前     

论大气环流的季节划分和季节突变：Ⅱ.个别年份的分析

根据本文第一部分提出的概念,理论和方法,利用ＥＣＭＷＦ客观分析的几个特定等压面上的位势高度场和东西风场资料,计算和分析了个别年份北半球大气环流的季节变化,尤其是对亚洲西太平洋地区季节突变进行了详细的研究。（１）首先给出了１９８１年大气环流各季的一些基本特征。减去年平均后,发现冬季和夏季环流型相反,而春,秋季环流型则与冬季环流型几乎正交。（２）计算了各候平均场偏差和典型的冬季偏差场ＦＷ的相似性系数Ｒ     

外强迫引起的夏季大气环流异常及其机制探讨

本文主要探讨了夏季模式大气对热带海温和高纬极冰异常的外强迫响应机制,结果表明,在大气环流模式长时间积分以后,不同的外强迫源均可在全球大气的一些关键性区域激发产生相同的环流异常型,即夏季大气主要异常型对外强迫源地理位置不敏感,很大程度上依赖于大气内部动力学过程.根据以上特点本文提出外强迫引起大气异常存在两类机制,其中外强迫和大气内部动力学过程相互作用机制是产生大气异常的重要动力学途径.     

南亚、东南亚地区大气环流季节突变的多年状况

在已有研究成果的基础上，本文利用ＦＧＧＥ－ＩＩＩＢ资料及欧洲中期天气预报中心１９８０年至１９８８年七层全球分析资料，分析了１９７９至１９８８年南亚东南亚地区由冬至夏大气环流季节突变的状况。利用与这一地区主要天气系统密切相关某些大气环流指标来描述该地区的季节突变，并根据这些指标的逐候演变，信噪比及候平均环流形热确定了突变发生的时段，在些基础上，本文讨论了季节突变的多年状况，用多年资料证实了南亚，东南     

夏季淮河流域大气环流型在降水趋势预测中的应用

采用NCEP/NCAR逐日海平面气压场资料,利用Lamb-Jenkinson大气环流分型方法对淮河流域夏季环流进行分型,并利用逐步回归方法建立了淮河流域夏季降水趋势的预测模型。结果表明:影响夏季淮河流域的主要环流型有南风型、西南风型、东南风型及气旋性环流,这些环流型都具有显著的年际和年代际变化特征,利用大气环流型建立的夏季淮河流域降水趋势预测模型具有一定的预报能力。     

高原季节转换时期大气环流变化特征

利用1961～ 2007年NCEP/NCAR的再分析逐日资料,分析高原主体上空大气环流的季节变化和受到高原影响的东亚大型环流系统的季节变化,以此证明本文得到的“高原普适性划分方法”的合理性.得到的初步结论概括如下：高原主体上空的位势高度、风场、高空温度、降水的季节变化和高原普适性季节划分方法划分的高原四季变化一致,高原南亚高压、副热带高压、副热带西风急流的三个特征指数季节变化和高原普适性季节划分方法划分的高原四季变化一致,这些结论都说明高原普适性季节划分方法划分的高原四季是合理的;风场季节率（500hPa、100hPa）显著区随高度升高向赤道靠近,风场季节率的变化主要和东亚季风的变化有关,大气环流系统季节率的显著说明了大气环流的季节变化,同时也证明了高原普适性季节划分方法的合理性.     

欧亚土壤湿度异常对北半球大气环流的显著影响

用44 a ERA40再分析资料的土壤湿度和大气环流变量场, 研究持续性的欧亚大陆土壤湿度异常对后期北半球大尺度大气环流的反馈作用。首先,运用经验正交函数分解去除ENSO遥相关及趋势影响后,分析了欧亚大陆中高纬度土壤湿度变率主要模态的季节变化特征,及相对应主分量时间序列显示的土壤湿度异常的衰减时间,结果表明土壤湿度异常的主要模态在全年都表现出很好的连续性。其次,对不同季节的连续3个月的月平均土壤湿度和500 hPa高度场进行滞后最大协方差分析,研究欧亚地区中高纬度土壤湿度异常与北半球大气环流异常之间的线性耦合。第一最大协方差模态的结果表明:全年的主导信号是大气强迫土壤湿度的变化,但在冬季和夏季,大气中类似于负位相北极涛动的环流型与之前月份(最长达4个月)土壤湿度的持续变化显著相关。最后,基于土壤湿度变率中心的回归分析也证实了秋季和春季欧亚土壤湿度,特别是北非副热带,欧亚内陆和西伯利亚地区的土壤湿度异常,分别与其后的冬季和夏季的大气环流显著相关。欧亚大陆土壤湿度异常超前大气环流的信号,将有助于改善冬季和夏季北半球季节气候预报能力。     

广西早春旱大气环流特征及其成因分析

研究了广西早春旱的大气环流特征和成因的物理原因。指出，澳大利亚高空的高压、副热带高压、热带对流活动及欧亚大陆高压脊等是影响广西早春旱的主要天气系统。早春旱年的南半球及中低纬度的环流系统主要是强澳大利亚高空高压、强副热带高压；中高纬是强高空西风急流，欧亚大陆高压脊偏西，冷空气活动路径偏东。     

大气环流：一个在不断演变的问题

本文回顾了十七世纪中叶到１９７０年间关于大气环流流行观点的演变过程，如以物理量羔代表我们对于那结已经意识到但学没有解释清楚的大气环流若干特征的程度的话，则分析Ｕ经历了四次明显的循环。１９７０年以后，再没有出现额外的循环，这一时期，大气环流研究的显著特征是它的多样性，为此，我们认为大气充研究本身是一种混沌过程，即在任何时候，即使能消除许多可能性，对大气环流研究未来的发展我法驾确切地预测的。     

基于大气环流的稻纵卷叶螟气象预测模型

基于1980-2016年全国稻纵卷叶螟逐年发生面积、产量损失资料、逐月74项大气环流特征量以及南方15省(区、市)地面气象资料,采用因子膨化处理技术、Pearson遥相关分析法和逐步回归分析法,筛选对中国稻纵卷叶螟发生面积率有显著影响的大气环流因子,构建中国稻纵卷叶螟发生面积率的多时相动态大气环流预测模型,探讨大气环流对中国稻纵卷叶螟发生的可能影响机制。结果表明:46项大气环流因子与稻纵卷叶螟发生关系密切,副热带高压类、极涡类环流因子是中国稻纵卷叶螟发生面积率的主导影响因子。建立的中国稻纵卷叶螟发生面积率年前、年后3-10月的月动态预测模型历史拟合较好,对2015年、2016年1月初及3-10月各月初外延预报两年平均准确率分别达86.6%,90.5%,91.8%,93.4%,93.4%,94.0%,94.0%,94.3%,95.4%。关键环流特征因子、当年气候年型和稻区5-9月气象条件对中国稻纵卷叶螟的发生程度具有较好的指示效应,稻纵卷叶螟发生面积率较大的年份主要出现在干暖年和湿暖年;干冷年型常导致稻纵卷叶螟发生面积率偏小。