火山活动对于北大西洋涛动的激发作用

为了探索北大西洋涛动形成的大尺度大气物理场背景条件和外部强迫因子,通过对比分析、相关分析和环流系统温压场垂直结构分析得到:(1)强火山活动指数距平与冰岛低压和亚速尔高压海平面气压场(SLP)距平总体相关函数符号相反,强火山活动指数与冰岛低压SLP为反相关,与亚速尔高压SLP为正相关,就是说火山活动指数异常引起了高纬度冰岛低压和中低纬度亚速尔高压海平面气压场相反的变化趋势,形成高低纬之间海平面气压场反相振荡;(2)夏季7月亚速尔高压对流层中下层至海平面,温度距平中心和位势高度距平中心距平符号大致正正相对负负相对,说明夏季亚速尔高压为深厚暖性系统,低层温度升高亚速尔高压加强,低层温度降低亚速尔高压减弱,所以火山活动指数与亚速尔高压SLP均呈反相关关系;冬季1月对流层中下层至海平面,温度距平和位势高度距平符号大致正负相对,说明冬季亚速尔高压为浅薄系统,低层温度升高亚速尔高压减弱,低层温度降低亚速尔高压加强,所以火山活动指数与亚速尔高压SLP均呈正相关关系;(3)冬季1月冰岛低压对流层中下层至海平面,温度距平中心和位势高度距平中心距平符号大致正正相对负负相对,说明冬季冰岛低压为深厚冷性系统,低层温度升高冰岛低压减弱,低层温度降低冰岛低压加深,所以火山活动指数与冰岛低压SLP均呈反相关关系;夏季7月对流层中下层至海平面,温度距平和位势高度距平符号大致正负相对,说明夏季冰岛低压为浅薄系统,低层温度升高冰岛低压减弱,低层温度降低冰岛低压加深,所以火山活动指数与冰岛低压SLP均呈正相关关系;(4).由于对流层中下层至海平面冰岛低压和亚速尔高压冬、夏季温压场结构特点基本相反,火山活动指数异常在两个环流系统中引起了相反响应,导致高低纬之间海平面气压场反相振荡,形成了影响广泛的著名的北大西洋涛动现象。     

大西洋热盐环流年代际变化机制研究Ⅲ.北大西洋海气要素对热盐环流年代际振荡的影响

基于该系列文章前文研究中构建的海气耦合气候模式和所揭示的北大西洋热盐环流年代际振荡机制,针对海气要素对该振荡机制的影响问题进行了重点的探讨。为细致准确的研究北大西洋海洋要素同北大西洋热盐环流年代际振荡的关系,有针对性的定义了副极地海区表层密度指数和北大西洋暖流强度指数并对模式结果进行了全面分析。分析结果表明副极地海区表层密度变化领先大西洋径向翻转环流(MOC)变化7 a,北大西洋暖流的变化领先 MOC变化4 a,格陵兰－苏格兰海脊溢流水强度(包括丹麦海峡溢流水和法鲁海峡溢流水,是北大西洋深层水的重要来源)的变化领先 MOC的变化3 a;北大西洋大气要素变化对北大西洋热盐环流年代际振荡有非常重要的调制作用,当副极地流环和北大西洋暖流(NAC)达到最强的2 a之前,高纬度地区大气为气旋式环流异常,中纬度地区大气为反气旋式环流异常,海表热通量在大西洋副极地海区是负异常,这都有利于副极地流环和NAC的加强,更多高盐度的北大西洋水进入格陵兰-冰岛-挪威海(GIN)海域,由此可以导致GIN海域表层密度上升,使水体的层结稳定性减弱,有利于深层对流的发生,同时大气变化通过风应力旋度和海表热通量也直接影响GIN海域深层水的生成,进而导致格陵兰－苏格兰海脊溢流水的强度增加。     

影响北大西洋飓风形成的大尺度环流条件

本文对多飓风月(或季)和少飓风月(或季)的大尺度环流系统进行了对比分析,得到大西洋飓风形成频率与下列大尺度环流条件有关的结论: 在多飓风月或季,副热带高压有明显发展并向北移,冰岛低压加深,极地涡旋较强并且有一深的长波槽沿美国东岸南伸;在美国和加拿大西部有一强高压脊发展,相应的高空急流移向北;在200毫巴,在副热带大西洋上盛行异常反气旋环流;高空东风气流较强和海面温度为正距平.而少飓风季的情况在许多主要方面与上述情况相反.统计检验表明,这种差异从统计上是显著的.最后,我们比较了大西洋和西太平洋有利于飓风或台风形成条件的差异.     

北半球海温对中期天气影响的数值研究

本文利用一个能考虑包括地形和海温作用,边界层作用,潜热、云和辐射作用,以及积云对流等在内的较完整物理过程的五层的水平截断42个波的较高分辨率的改进的T_42L5谱模式,以1982年7月1日12时(GMT)的客观分析场为初始场,采用三种不同的海表温度取值方案(A)、(B)和(C),分别进行5天中期数值预报试验,以研究不同的海温取值以及海温增暖对初夏北半球大气环流的影响。方案(A)和(C)分别为模式海温取多年平均的7月海温和多年平均的年平均海温,方案(B)是在大西洋取多年平均的年平均海温而在太平洋取多年平均的7月海温。结果表明:(1)海温对北半球大气环流有重要作用,随着预报时效的增长而增加,方案(A)和方案(C)的r值(模式预报的倾向和对应的实况倾向之间相关系数)之差,在预报的第2天和第5天分别可达到2%和7%以上。方案(A)的r值保持着比方案(C)高,模式用较真实海温,能改进预报结果。(2)初夏北半球海温增暖,会在北半球的里海至乌拉尔地区,青藏高原北部至贝加尔湖一带,北美大陆西北部等在中期内形成明显的等压面高度增高区,其中300hPa高度可增高100m,也明显有利于北半球海洋副高加强,对这一时段内北半球季节性转换有重要影响。(3)北太平洋海温的初夏增暖过程,短期内在北太平洋两岸的北美洲的西北部和亚洲的东北部以及北太平洋先产生影响.5天之内,在青藏高原北部至贝加尔湖地区,北美大陆的西北部造成明显的增高区,在300hPa的增高中心可达80m以上.北大西洋海温的初夏增暖在预报的第2天内,首先在乌拉尔一带及北大西洋一些地区的等压面高度增高,5天之内,里海至乌拉尔一带的300hPa高度场可增高80 m以上,也有利两大洋的副高增强,以及北大西洋东南部及日本海低压加深.(4)北半球海温增暖有利于加强北半球的经向环流,特别是在中低纬地区.     

500百帕候平均流场中长期预报初探

候平均环流场的预报对于要素及天气过程,特别是大型天气过程预报有重要参考价值。本文利用30年北半球500hPa候平均高度资料,按照大气环流年际变化规律,确定大气活动关键区,然后对这些关键区域的平均高度进行自然正交分解,并对主要成分进行分析研究,建立预报主成分的迥归方程,用以对未来3至5候的环流场进行试验性预报。     

北大西洋秋季“三极子”海温结构对冬季大气环流场的影响

利用NCEP再分析资料、Hadley中心的海表面温度(SST)资料等,从北大西洋秋季海表面温度异常(SSTA)变化入手,对其影响后期冬季大气环流场的机制进行了分析。研究结果如下:(1)北大西洋SST异常与大气环流异常之间存在着相互作用;(2)秋季北大西洋SSTA具有较好的持续性,"正负正"海温异常空间分布导致12月巴伦支海上空500hPa位势高度异常偏高;(3)异常环流形势对应的海表面风异常场(SSWA)通过阶段性风-蒸发-SST异常反馈机制(WES机制)利于海温异常分布的持续及对上空异常大气环流的反馈;(4)三极子海温结构中负异常海温自10月份开始有自西向东的移动,风作用下蒸发加大,伴随上升运动自欧洲西部爱尔兰群岛出现自西向东移动的降水正异常区,潜热释放有利于冬季巴伦支海上空的异常高压脊发展。研究表明,北大西洋秋季SSTA通过阶段性海气相互作用机制影响海洋温度分布和大气环流异常,对后期冬季中国东北部的气候变化产生影响。     

2005年7月北极地区大气环流特征的数值研究

利用一个极地中尺度数值模式(Polar MM5)对北极地区大气环流进行了2005年7月17-19日48 h的中尺度数值模拟研究。数值分析表明,2005年7月19日500 hPa高度上,北冰洋上空北极点以东由一个冷低压控制,在极点以西则是一个暖性高压系统,在地面图上对应的则是一个气旋性环流和反气旋性环流;整个极区呈现出高(反气旋)-低(气旋)-低(气旋)-高(反气旋)的波动分布型态。选择了5个北极地区探空站与相应温度场和风场的数值模拟结果进行了对比;气象变量统计分析和垂直分布表明了数值模式很好地再现了观测大气特征,表现为小的模式偏差和较高的相关系数。在Barrow站2 m处空气温度,感热通量和潜热通量具有明显的日变化特征,PolarMM5还有效地反映出此处极地逆温层和下降风的垂直结构特征。     

太平洋低纬地区垂直环流圈与海温的长期变化(二)

本文通过统计学相关分析,讨论了西太平洋低纬地区经圈环流强度、西北太平洋副热带高压的长期变化与赤道太平洋东部海温场、热带太平洋西部—南海海温场之间的耦合关系。 结果表明,赤道太平洋东部海温异常是西太平洋低纬地区经圈环流强度长期变化的主要原因之一。赤道太平洋东部海温的异常,通过西太平洋低纬地区经圈环流强度的异常响应,影响西北太平洋500hPa副高以及南海海温的长期变化。很有可能,东北太平洋中高纬度西风带西风强度与赤道海温的遥相关,是通过西太平洋低纬地区哈特莱环流向北的角动量和热量输送而实现的。     

春季西北太平洋热带气旋与海温场和大气环流的关系

本文利用1951～1987年286个网格点太平洋月平均海温场及500hPa月平均位势高度场,分析了春季西北太平洋（不含南海）热带气旋与海温场和大气环流的关系。结果表明:前期太平洋海温场与春季热带气旋生成数有显著的相关,并以前一年夏季和前期冬季更为明显。影响春季热带气旋生成的太平洋海温场主要有两个关键区,一个位于赤道东太平洋,为负相关:一个位于北太平洋中部,为正相关。文中还从海温对大气环流影响的角度出发,分析了春季热带气旋活动特多年与特少年前期及同期500hPa大气环流的特征及两者之间的差异。最后利用逐步回归方法作了春季西北太平洋热带气旋长期趋势预报。     

一个具有下垫面温度耦合的大气环流的统计—动力模式

本文从动力学定律出发,推导了一个线性的、具有下垫面温度耦合的大气环流的统计—动力模式,并用该模式对500hPa高度场及1000hPa温度场作1～30天的平均预报试验。模式的预报结果大大优于惯性预报,但耦合与不耦合的结果差别不大。     

环流场及结构变化对1214热带气旋“天秤”西折路径影响

利用NCEP全球数据同化系统(GDAS)1°×1°分析资料,对1214号热带气旋"天秤"台风移动路径西折原因进行了分析。结果表明,500hPa中高纬度环流调整后转为纬向环流,环境场由弱转强是"天秤"台风北上过程中移动路径西折的根本原因;300hPa等压面上青藏高压的变化对"天秤"台风移动路径有一定的影响,当300hPa等压面上青藏高压中心偏西、东亚维持低值系统时,"天秤"台风移动路径偏北,青藏高压加强东伸,"天秤"台风移动路径西折;"天秤"台风在500hPa等压面上等位势高度梯度场从北上过程的基本对称结构转为不对称结构,对预报"天秤"台风移动路径西折有重要指示作用。     

太平洋低纬地区垂直环流圈与海温的季节变化

本文对西太平洋低纬地区科罗尔等五个测站200百帕与850百帕高度风场资料作了分析。结果表明,西太平洋低纬地区经向垂直环流圈的季节变化与所在经度范围内的南北向海温梯度的季节变化一致。而纬向垂直环流圈的季节变化则与印度洋——太平洋低纬地区东西向海温梯度的季节变化一致,并且落后于海温梯度一个月。这一现象表明,赤道太平洋东部与热带印度洋西部的海温变化均与太平洋低纬地区纬向环流的变化有密切的关系。单单强调赤道太平洋东部海温的热力作用是不够的。     

赤道西太平洋暖池形成原因探讨

通过大洋赤道海域SST场差异及其原因分析,提出赤道大西洋、西印度洋及东太平洋表层水温低的可能原因。较详细地讨论了西太平洋暖池形成原因,这是由于西太暖池决定了Walker环流的产生,而Walker环流的移动和演变同样会对暖池区变化产生重要影响。     

7月北极海冰与翌年1月大气环流及亚洲中、高纬地区气温趋势的关系

本文主要通过相关统计分析,研究了7月各海区海冰与同期上空500hPa高度场的关系及其与后期翌年1月北半球500hPa大气环流的联系,对翌年1月亚洲中高纬地区气温趋势的可能影响在此也作了讨论。结果表明:7月北极海冰与其同期上空500hPa高度存在着较好的负相关关系。其中,尤以Ⅰ、Ⅱ海区负相关关系更好。在北极各海区中,以7月第Ⅲ海区海冰与后期翌年1月北半球500hPa大气环流联系较为密切。主要表现为,7月Ⅱ海区海冰M指数高(即冰情重)时,翌年1月北欧低槽及东亚大槽偏弱,并多伴随着乌拉尔山阻塞形势的破坏过程。7月Ⅱ海区海冰M指数低(即冰情轻)时,翌年1月北欧低槽及东亚大槽偏强,多伴随着乌拉尔山阻塞形势的建立过程。7月Ⅱ海区冰情重时,亚洲中、高纬地区1月气温多偏低,反之多偏高。     

台风“摩羯”(1814)的路径特点与预报分析

2018年8月13—16日台风"摩羯"(1814)及其残余低压环流影响山东,造成区域性暴雨或大暴雨。利用常规气象观测资料和区域自动气象站、天气雷达、气象卫星等资料及数值天气预报产品对此过程进行分析,总结了"摩羯"的路径特点。此次台风"摩羯"路径特殊,并出现突变。通过对"摩羯"的路径预报仔细分析,得出台风路径预报着眼点和部分有指示意义的预报指标。环流形势分析是预报台风路径的一个重要前提,大陆高压显著增强是环流形势调整的一个信号,是预报"摩羯"路径的一个关键因素;台风前进方向的对流层温度脊线和500 h Pa正涡度轴线对台风未来路径有良好的指示作用。分析结果能够为提高山东台风路径预报的准确率提供参考。     

利用数值预报产品作冷空气活动中期预报

本文以天气学理论为基础,选取波谱参数和关键区组合高度等具有一定意义的物理量为因子,根据500百帕逐日实况资料建立预报方程,而在作预报时,将欧州中心的数值预报产品作为实况资料代入方程作冷空气过程的中期预报,效果较好。     

北大西洋海温异常与南亚夏季风的关系

本文通过计算分析发现,北大西洋北部海温变化与后期南亚500hPa高度场变化有密切关系,文中着重分析了它们之间相互联系的物理过程及其对南亚夏季风的影响.     

21世纪格陵兰冰川融化速率对海平面变化的影响

本文利用大洋环流模式POP研究RCP4.5情景下21世纪格陵兰冰川不同的融化速率对全球及区域海平面变化的影响。结果显示:当格陵兰冰川的融化速率以每年1%增加时,全球大部分海域的动力和比容海平面变化基本不变,主要是由于格陵兰冰川在低速融化时并不会导致大西洋经向翻转流减弱。当格陵兰冰川的融化速率以每年3%和每年7%增加时,动力海平面在北大西洋副极地、大西洋热带、南大西洋副热带和北冰洋海域呈现出显著的上升趋势,这是因为格陵兰冰川快速融化导致大量的淡水输入附近海域,造成该上层海洋层化加强和深对流减弱,导致大西洋经向翻转流显著减弱;与此同时,热比容海平面在北冰洋、格陵兰岛南部海域和大西洋副热带海域显著下降,而在热带大西洋和湾流海域明显上升;此时盐比容海平面的变化与热比容海平面是反相的,这是由于大量的低温低盐水的输入,造成北大西洋副极地海域变冷变淡、大西洋经向翻转流和热盐环流显著减弱,引起了太平洋向北冰洋的热通量和淡水通量减少,导致了北冰洋海水变冷变淡,同时热带大西洋滞留了更多的高温高盐水,随着湾流被带到北大西洋,北大西洋副极地海域低温低盐的海水,被风生环流输运到副热带海域。     

东北大西洋的粒度和Sr—Nd同位素组成对古底流强度的指示意义

大西洋北部温盐环流的显著特征是呈南向流动的底层环流，是全球热交换“传送带”的源头．这一冷水体的一个分支便是冰岛一苏格兰溢流（ISOW），它向南流过冰岛一法罗（Faeroe）山进入大西洋东部，同时沿其主要环流通道搬运岩屑颗粒，然后以等深流沉积的形式沉淀下来．由于底层流对这些漂积物具有主要的控制作用，因此它们是记录底层水特征的最佳物质．岩屑粒径特征可以作为标定深层水循环的直接物理参数、许多作者研究后提出用粉砂组分（10－63urn）的中值粒径反映水流的相对流动强度。但是这种方法在北大西洋受到了限制，主要原因是这里…     

大洋在大西洋气候变化中的作用

冰期剧烈的气候变化与大西洋环流的变化有关。在过去 1 0ｋａ间 ,气候较为稳定 ,百年级波动相对温和。目前 ,全球年复一年的气候变化主要由太平洋厄尔尼诺—南方涛动所引起。太平洋的赤道宽度是大西洋的 3倍 ,但不致于影响全球气候 ;大西洋的影响范围虽小 ,然而却非常明显 ,尤其是在环流改变时 ,国际研究项目 (气候变化与可预见性 )将对大西洋气候变化机制和可预见性做深入的探讨。热带大西洋地区大气 海洋相互作用 ,在春季 (3— 5月 )引起巴西至加勒比海的南美东海岸、在秋季 (8— 9月 )引起非洲亚撒哈拉西部年际降雨量和时间的明显变化。…