厄尔尼诺年和反厄尔尼诺年北半球500hPa非绝热热流量场的特征

本文应用谱方法,诊断、计算了1964—1985年间,6个厄尔尼诺年和6个反厄尔尼诺年北半球月、季大气非绝热热流量距平场。结果表明:厄尔尼诺现象对大气非绝热热流量距平场具有显著影响,大气的响应表现为低纬和中高纬非绝热热流量正负距平中心有组织的优势排列,其位相或强度存在低频振荡,并且差值中心表现为双月周期。反厄尔尼诺年,大气具有分布不变,但距平中心基本上为反位相的响应形式。最后,通过海气相关分析,指出了海温异常是决定大气非绝热热流量异常的最重要的原因。     

川东盛夏伏旱非绝热热流量场特征

本文分析了川东伏旱与大气非绝热热流量的关系，结果表明：与四川“西涝东旱”气候特征相关的川东伏旱与北半球大范围非绝热热流量异常相联系。夏季月平均非绝热热流量距平场，亚欧范围内差异显著。重旱年极地维持1波，无旱年维持２波，90—120°E、20—40°N关键区，重旱年北正南负、东正西负；轻旱年东正西负；无旱年北负南正、东负西正。川东重旱年、轻旱年为负距平区，无旱年为正距平区。并且，青藏高原加热作用，通过影响东亚大气环流系统而对川东伏旱形成有重要影响。最后，提出了根据冬-夏地气遥相关事实，应用参数化方法，建立川     

我国东部夏季降水季节内振荡与低频大气环流演变特征分析

利用1979—2017年夏季逐日气象数据,使用经验正交函数（Empirical Orthogonal Function,EOF）分解和超前滞后回归方法分析了我国东部地区夏季降水季节内振荡（Intra-seasonal Oscillation,ISO）的时空特征及其与低纬和北太平洋中高纬度低频大气环流的联系。结果表明：EOF分解的第一模态表现为我国东南部地区ISO降水显著偏多,而我国北方地区偏少的空间型,相应的低频向外长波辐射（Outgoing Long wave Radiation,OLR）场表现为我国东南部地区低频对流异常活跃,而北方地区异常不活跃的南北偶极子型分布。位于南海至副热带西太平洋上空的低频对流异常活跃区与低频上升气流和低频水汽辐合带协同北传和西北传,在我国东南部地区ISO降水异常偏多位相峰值之前一周抵达华南上空,我国东部地区ISO降水开始呈现出南北偶极子空间型;与此同时,200 hPa低频经向风在北太平洋中高纬度表现为一个纬向低频波列形式,并向西传播,当低频波列中的低频南风异常西传到东亚—日本岛上空时,与低纬北传的高层异常北风形成经向对比,造成我国东南部地区上空出现强的低频散度异常。以上低纬度低频信号西北传与北太平洋中高纬度低频波列西传的协同作用,使得异常活跃的对流活动、水汽异常辐合区、异常上升运动和高层异常辐散区均锚定在我国东南部上空,形成该地区ISO降水异常偏多位相。     

川东盛夏伏旱非绝热热流量场特性

本文分析了川东伏旱与大气非绝热热流量的关系，结果表明：与四川“西涝东旱”气候特征相关的川东伏旱与北半球大范围非绝热热流量异常相联系。夏季月平均非绝热热流量距平场，亚欧范围内差异显著。重旱年极地维持１波，无旱年维持２波，９０－１２０°Ｅ，２０－４０°Ｎ关键区，重旱年北正南负，东正西负；轻旱年东正西负；无旱年北负南正，东负西正。川东重旱年，轻旱年为负距平区，无旱年为正距平区。并且，青藏高原加热作用，通     

近50a河套地区东部≥10℃积温的演变特征及成因分析

利用河套地区东部宁夏22个气象台站4～10月逐日平均气温资料,统计分析了该区域≥10℃积温的时空演变及初日、终日的变化特征,采用复Morlet小波分析方法和Mann—Kendall突变检测方法,揭示了河套地区东部不同区域≥10℃积温的周期及突变特征,并初步探讨了演变成因。结果表明：近50a河套地区东部≥10℃的积温均呈增加趋势,初终日间隔明显延长;≥10℃积温在1997年出现由少到多的突变,在周期上存在3a和9a左右的长周期,主要原因是气候变暖前后大气环流在1997年前后出现了明显的长周期调整。1997年前,500hPa高度场上中高纬度地区,特别是巴尔喀什湖附近易形成低槽,有利于极地冷空气南下影响河套地区东部,造成气温偏低,≥10℃的积温偏小;1997年后,500hPa环流场发生了显著变化,中高纬度地区经向环流减弱,纬向环流增强,不利于槽区的形成和发展,极地南下冷空气活动次数减少,下游大范围区域内的气温升高,≥10℃积温增加。     

地球大气纬向风系、副热带高压和太阳较差自转的形成机制

利用N S(Navier Stokes)方程和一个基本假设推导出星体大气平均纬向风和平均气压公式,根据公式讨论了地球大气纬向风系和平均气压以及副热带高压的成因并进行了数值模拟。结果发现,地球大气纬向风是大气微团密度与基准大气密度存在差异而形成的,大气微团的密度大于（小于）基准密度,则为西风（东风）;密度的差距越大,风速越强。在中高纬度地区大气微团吸收的太阳辐射少而向空间辐射多,导致其密度变大,因此在中高纬度盛行西风;而在低纬度地区,因为吸收的太阳辐射多使大气微团密度变小而盛行东风。夏季（冬季）太阳辐射增强（减弱）使得大气微团密度变小（增大）,进而导致中高纬度地区西风减弱（增强）和低纬度地区的东风加强（减弱）。风速的大小还与纬度的余弦成正比,这就使得最大西风带位于中纬度地区而不是大气微团密度最大的极地附近;也使得最大的东风不是发生在太阳直射点附近而是靠近赤道一侧。根据气压公式和大气密度的经向差异可以得出中高纬度区域气压随纬度的升高而减小的分布特征,而太阳辐射所造成低纬地区密度的减小是该区域气压大于中高纬度的主要原因;在赤道上纬度的正弦为零,使得气压在赤道上存在极小值,导致了赤道槽和副热带高压的形成,且太阳辐射越强、副热带高压越强。因为纬度正弦因子的存在,使得副高脊线总是位于太阳直射点的向极一侧。在假定太阳大气为理想气体的情况下,由N S方程推导出太阳大气自转角速度随纬度的变化公式,由此解释了太阳较差自转的成因在于低纬地区的大气微团密度大于高纬度,并且在赤道上大气微团的密度最大。该公式与观测得到的经验公式在略去高阶小项后一致。由此认为,太阳大气的运动在形成机制上与地球大气没有区别,不同的是在太阳表面没有象地球表面那样受太阳辐射的影响,N S方程是所有星体（包括恒星、行星）大气共同遵守的动力方程。     

月内尺度南半球环状模对应的大气环流异常传播特征

本文利用NCEP/NCAR逐日再分析资料, 分析了南半球环状模 (Southern Hemisphere Annular Mode, 简称SAM) 在月内时间尺度 (sub-monthly timescales, 5～30天)上相关环流的垂直和水平传播特征。结果表明, 月内SAM对应的纬向风异常和温度异常具有明显自南极地区向南半球中纬度地区水平传播特征; 在垂直方向上, 纬向风异常为明显上传特征, 温度异常则具有在极地和高纬度地区明显上升、低纬度地区下沉的特点。月内SAM对应的南半球中高纬度地区上传信号表明, 在较短的月内时间尺度上, 对流层信号可以突破对流层顶, 上传达到平流层; 而月内SAM对应的整层南传信号表明, 南极地区环流变化超前于中高纬度地区, 因此在1～3周的月内时间尺度上, 极区信号可能对中高纬地区信号具有指示意义。     

冬夏季节热带副热带OLR场的遥相关分析

本文利用NOAA13年月平均格点资料分析了冬夏热带副热带射出长波辐射(OLR)的气候特征及其遥相关结构。结果表明,OLR场的高低值带有明显的季节变动,低值带中心从冬至夏由赤道西太平洋地区向西北移至孟加拉湾,高值带从冬至夏北移约10—15个纬度,但东南太平洋高值区的位置无明显季节变动。 遥相关结构分析表明,冬夏季节OLR场分别有8个遥相关关键区,它们之间存在着较强的同时性遥相关联系。冬季遥相关型主要由位于赤道低纬度“印度洋—西太平洋—东太平洋—大西洋”的纬向2波式遥相关和在太平洋中部、东亚地区,南北半球副热带与赤道地区的经向负遥相关型组成。夏季OLR遥相关关键区主要分布在孟加拉湾至赤道西太平洋、东太平洋与低纬度大西洋和中纬度东亚沿海与北美大陆,构成低纬度和中纬度两类纬向正遥相关型。进一步分析发现,冬夏OLR遥相关型的年际变化较好地揭示了OLR场异常与ENSO、低纬度Walker、Hadley环流等海—气系统异常的整体联系。      

华北夏季旱涝的前期环流异常及其与北太平洋海温的关系

文章分析了华北地区夏季旱涝的前期春季大气环流和北太平洋海温异常（ＳＳＴＡ）分布特征，探讨ＳＳＴＡ与异常环流的关系，并用ＯＳＵ－ＡＧＣＭ进行黑潮地区热源异常强迫的数值试验．结果表明，当春季北极低涡明显减弱，欧亚大陆中高纬度地区纬向环流加强，西太平洋副高位置偏北偏西，且存在负ＰＮＡ型异常环流时，华北地区夏季多雨涝；反之则少雨干旱．此时，西北太平洋和赤道东太平洋ＳＳＴ分别存在较大的正、负异常，它们与春季环流异常密切相关，黑潮区ＳＳＴＡ对北半球副热带及其以北的大气环流产生显著影响，正的ＳＳＴＡ是造成华北夏涝年的前期春季异常环流形势的重要因素．     

两类中太平洋El Nio特征的对比分析

利用1979—2012年逐月Hadley中心海表温度、欧洲中期天气预报中心次表层海温、NCEP/NCAR风场再分析资料,对两类中太平洋(CP)El Nio及耦合的大气环流特征进行分析。结果表明,第一类CP El Nio(CP-ⅠEl Nio)增暖中心位于Nio4区且关于赤道对称;第二类CP El Nio(CP-ⅡEl Nio)的Nio4区与热带东北太平洋区域(NEP,130~110°W、15~25°N)同位相变化,冬季成熟后形成关于赤道非对称的带状增暖结构。进一步的研究表明,两类CP El Nio次表层结构存在差异:CP-ⅠEl Nio冬季次表层海温异常(SOTA)在中东太平洋与西太平洋呈显著偶极分布;CP-ⅡEl Nio在中、西太平洋位相相反但东太平洋异常较弱,且经向异常主要在赤道及其以北。两类CP El Nio耦合的大气环流特征不同:CP-ⅠEl Nio冬季异常Walker环流上升中心位于赤道上空,经向风向赤道辐合,低纬地区Hadley环流加强;CP-ⅡEl Nio冬季低层向北越赤道气流加强,Walker环流上升中心移到赤道以北,低纬地区Hadley环流减弱。     

赤道东太平洋热力状况对西太平洋台风发生频率的影响

根据1949—1979年逐月资料,指出赤道东太平洋海表温度与西太平洋台风发生频率之间存在明显的时滞遥相关。通过个例对比与长期资料验证,揭露了当赤道东太平洋海表温度较正常为冷(暖)时,西太平洋低纬地区低空东西风辐合区两边的两个反方向的纬圈环流加强(减弱),辐合区两边的东西风加强(减弱),在菲律宾以东台风发生源地上的赤道辐合带(ITCZ)出现频繁(不活跃),因而台风生成偏多(偏少)。     

低纬大尺度大气水平运动的稳定性与季风活动

本文从赤道β平面近似下的水平运动方程组出发,在简化条件下研究了赤道低纬地区大尺度大气水平运动的稳定性及其分岔和突变的特征,并讨论了某些条件下运动的解析解及其流型特征,且利用所得到的结果对季风的活跃、中断及振荡特征作了简单的分析和讨论,得到了一些有意义的结论。      

2006年北半球大气环流及对中国气候异常的影响

2006年，赤道中东太平洋经历了一次从La Nina状态到El-Nino事件的过程。500hPa高度场上，欧亚中高纬度地区前冬为经向型环流，后冬亚洲地区盛行纬向环流；夏、秋季，亚洲高纬度地区为经向型环流而中纬度为纬向环流，这种环流形势不利于冷空气南下，导致我国2006年的夏、秋季变得异常暖。2006年西太平洋副热带高压面积偏大、强度偏强且西伸脊点异常偏西。夏季没有出现持续性的较强的阻塞形势，从而使长江中下游地区降水较常年同期偏少，梅雨较弱。东亚夏季风异常偏强。2005／2006年冬季，青藏高原温度异常偏高，各季的高度场也较常年同期偏高，这有利于副高的加强西伸，而7-8月、10月太平洋暖池区对流活动强盛，为热带气旋的生成发展提供了有利的动力条件，并在副高的引导下多为西行路径。     

亚洲西风急流纬向非均匀性变化成因及其对东亚夏季气候的影响

利用美国NOAA（National Oceanic and Atmospheric Administration）的CMAP（Climate Prediction Center (CPC) Merged Analysis of Precipitation）月平均降水资料、NCEP/DOE（National Centers for Environmental Prediction/Design of Experiments）II的月平均再分析资料和中国气象局国家信息中心提供的中国160站逐月降水和平均气温资料,通过定义一个亚洲急流纬向非均匀性指数（I_Aja）,分析了1979～2019年夏季亚洲西风急流纬向非均匀性的年际变化特征,揭示了夏季亚洲急流纬向非均匀性变化异常的成因及其对东亚夏季降水和气温的影响。结果表明:夏季亚洲西风急流纬向非均匀性具有显著的年际变化特征,并存在6～8年和2年左右的振荡周期。当急流纬向非均匀性典型偏强（弱）年,东亚东部地区从低纬到高纬,降水异常主要呈现出偏多—偏少—偏多（偏少—偏多—偏少）的经向分布;气温则在中国西部地区和日本北部偏高（低）,贝加尔湖地区偏低（高）。引起夏季亚洲急流纬向非均匀性异常的可能原因如下:由大气非绝热加热异常而引起的热带和中纬度地区辐合/辐散运动造成的涡度源强迫,和来自西风带中波扰动能量的注入,两者共同作用形成并维持了与急流纬向非均匀性强弱变化相联系的异常环流,从而使亚洲急流东、西段强度差异增强（减弱）,进而有利于急流纬向非均匀性异常偏强（偏弱）。而上述西风带中波扰动能量的东传可能与北大西洋海表面温度异常有关。这对于深刻理解夏季亚洲急流纬向非均匀性异常的形成机理提供了有用的线索。     

北半球大气环流的纬向对称模态

运用自然正交分解方法（EOF）提取了北半球冬季热带外地区标准化纬向平均纬向风场的前两个模态。第1模态（方差贡献为34%）表现为中高纬带的西风（东风）异常和中纬带的东风（西风）异常,与之相联系的海平面气压场的异常表现为极区与中高纬度地区海平面气压场的反位相变化,即北极涛动（AO）;第2模态（方差贡献为21%）表现为中纬带的西风（东风）异常和中低纬带的东风（西风）异常,与之相联系的海平面气压场的异常表现为副极地地区与副热带地区海平面气压场的反位相变化,即副热带涛动STO（sub-tropical oscillation）。副热带涛动的水平结构表现出较强的纬向对称性,垂直方向上表现出相当正压性;与副热带涛动正位相相联系的纬向平均温度场表现为中高纬度地区负异常和副热带地区正异常,而且费雷尔环流加强南移。副热带涛动不仅在冬季有所表现,而且在整个冬半年（11月—翌年4月）都有所表现,但在夏半年则不存在。     

河北省旱涝的变化特征及其相关的海气异常型分析

利用河北省及邻近区域73个气象站1961—2009年逐年降水资料,同期NCEP/NCAR再分析资料,NOAA太平洋海温等资料,分析了河北省干旱的时空变化特征,并应用奇异值分解、合成分析等方法,研究了河北省典型旱涝年份与同期太平洋海温场和环流场的异常特征.结果表明：河北省旱涝异常的空间型分布主要有2种,这些空间型的时间变化除了具有明显的年际变化外,还存在显著的年代际变化.SVD（奇异值分解）分析揭示的河北省旱涝和海气异常的关系表明,当赤道东太平洋年平均海温异常偏低,北太平洋海盆中部年平均海温异常偏高的年份,河北省大部分地区容易偏涝,反之,易干旱.典型干旱年,500 hPa平均高度场上贝加尔湖西南部以及极地500 hPa年平均高度场为正异常,阿留申地区南部为负异常;亚洲中高纬地区环流从西到东呈现-+-的环流异常纬向分布.而典型雨涝年500 hPa平均高度场上贝加尔湖西南部以及极地500 hPa年平均高度场为负异常,阿留申地区南部为正异常;亚洲中高纬地区环流从西到东呈现-+的环流异常纬向分布.     

四川盆地盛夏旱涝非绝热热流量场分析

利用１９６４—１９８５年北半球５００ｈＰａ月平均非绝热热流量距平诊断资料，分析了四川盆地盛夏典型旱涝年份的热力特征及其形成的可能原因。发现四川盆地”西涝东旱”年和“西旱东涝”年非绝热热流量左异显著，呈反位相关系。提出夏季青藏高原非绝热加热异常，是影响四川盆地盛夏旱涝形成的重要原因。     

冬季500hpa平均环流与阿克苏春夏季气温、降水的相关分析

一、前言从500hpa元月份历史平均环流图(图略)上可看出;元月份极地为低压,中高纬西风带上有三个平均槽,分别位于亚洲大陆东岸、北美大陆东岸和乌拉尔山附近的欧洲上空.三个平均脊分别位于阿拉斯加、西欧沿岸和西伯利亚地区上空. 冬季极涡和平均槽脊的强弱、位置对其后期的长期天气变化有一定的影响.本文主要从统计学角度分析元月份极地和中高纬度平均槽脊线附近的平均高度与阿克苏春夏季气温、降水的相关关系,力图寻找长期天气预报指标和预报方程.     

全球大气季节平均热源的三维分布——非绝热加热与瞬变加热之对比

利用1958—2001年ERA40逐日大气再分析资料,使用热力学方程剩余项法计算和对比分析了全球大气季节平均非绝热加热和瞬变加热的四季气候平均三维分布。结果表明,全球大气非绝热加热主要为热带强大深厚对流性热源、中纬度浅薄热源以及副热带和高纬度的深厚性热汇,热带热源总是向夏半球偏移,但中纬度热源和高纬度热汇在冬半球偏强。全球大气瞬变加热的三维分布主要表现为:副热带热汇-中高纬度热源的南北偶极型和中纬度低层热汇-高层热源的高低层偶极型,该分布型导致瞬变热源具有从高纬度低层向中纬度高层的倾斜结构。瞬变加热与风暴路径密切相关,冬半球风暴路径的瞬变活动强,因而其瞬变热源和热汇也强,而夏半球则相对弱。瞬变加热在北半球具有位于大陆东部和大洋西部的区域性特征,而在南半球具有纬向带状分布,尤其在冷季时南太平洋瞬变热汇和热源带出现分离现象。瞬变加热在全球大部分区域对非绝热加热起减弱抵消作用,但在中纬度对流层中高层起支配性作用。因此,大气瞬变活动帮助高纬度和中纬度中高层大气获得更多的热量,从而对非绝热加热造成的大气热量进行空间上的重新分配。     

2003—2004年冬季北半球平流层极涡在等熵位涡坐标下的动力分析

利用欧洲中尺度天气预报中心(ECMWF)逐日的60层模式资料构建了半拉格朗日的二维θ-PVLAT坐标,在新坐标中对2003-2004年冬季北半球平流层极涡的活动过程进行诊断分析.通过对位涡距平场在新坐标下的EOF分析得到极涡扰动指数,由该指数出发对风场、温度场进行超前/滞后回归分析.得到极涡活动过程中平、对流层大气的环流输送特征.结果表明:(1)θ-PVLAT坐标有很好的物质性,它能够较好地反映出空气物质的输送特征,尤其在北半球冬季的高纬度地区它能更加真实的表达出大气环流风场、温度场的变化;(2)在极涡活动过程中平流层里存在着一对向极、向下的传播模态,不同符号的纬向风和温度异常的信号沿着这两个模态传播,而对流层中也有一向赤道的传播模态;(3)平流层中向极、向下的传播模态和对流层中向赤道的传播模态在时间上存在着一定的联系,当纬向风异常在高层传播到达极区时,低层开始向赤道传播;(4)整个极涡活动过程可以用一个非绝热加热作用和斜压波动作用共同驱动的经圈质量环流解释,这一环流造成了中低纬度地区的暖空气和极地区域的冷空气在平流层一对流层之间交换,对整层大气的热力、动力结构进行了重新组合.