春季华南在冷空气垫上空南支西风中低压槽东移时的天气过程分析

春季,冷空气进入华南以后,青藏高原以东往往在低空出现一层较薄的冷空气垫。在高空平直的西风环流下,沿南支西风急流带,有低压槽在冷空气垫之上东移,地面高气压区域中常有低压槽和锋生出现。本文查考了1958—1962年3—5月华南地区这类天气过程,并讨论了这类天气形势下的降水和雷暴的短期预报。     

中国北方春季沙尘暴活动与高空西风急流变化的联系

利用1954-2007年中国国家气象信息中心提供的强沙尘暴序列数据集和美国国家环境预报中心与国家大气研究中心(NCEP/NCAR)提供的再分析资料,分析了30°N以北的中国北方沙尘暴活动与东亚高空西风急流变化的联系。结果表明,中国北方春季沙尘暴出现频数与亚洲大陆对流层高层200 hPa中纬度西风急流的位置和强度变化存在着密切的联系。这种关系在年际和年代际时间尺度上均得到体现,在多(少)沙尘暴活动年,急流轴位置比正常年偏北(南)。在研究时段内,沙尘暴活动呈现减少的趋势,同时高空西风急流表现出系统性南移趋势。这种相关性存在内在的联系,反映了高空西风急流轴位置变化对地面沙尘暴活动的影响:当春季200 hPa高空西风急流轴位置比正常偏南时,中国北边界至蒙古国一带的一个关键区(70°E-120°E,42.5°N-52.5°N)对流层高层西风显著减弱,该区高空急流减弱一方面通过动量下传造成沙尘源区低层西风减小,削弱沙尘暴产生所需的动力条件,另一方面使风切变和斜压性减小,不利于地面气旋的生成,从而使沙尘暴活动减少。     

一次对流层异常臭氧次峰的观测研究及其动力输送过程的分析

文中分析了 1996年 8月 1日发生在西宁 (36 .4 3°N ,10 1.4 5°E ,海拔 :2 2 96m)地区对流层异常臭氧次峰现象。观测资料揭示了高空低压槽东移是臭氧次峰的主要天气特征。三维后向轨迹计算表明 ,尽管代表臭氧次峰的气团可以追溯到中亚地区 ,但是明显的气团向下输送则发生在新疆、青海间的高空低压槽内。中尺度模拟进一步确认了对流层顶折叠和平流层向下输送是臭氧次峰出现的动力机制。臭氧次峰在对流层高度位置与准无辐散层有关     

东亚夏季风活动与东亚高空西风急流位置北跳关系的研究

利用美国NCEP/NCAR再分析资料(1980～1999年)探讨了东亚夏季风活动的两个重要事件,即南海夏季风爆发和江淮流域梅雨起始,与东亚高空西风急流位置北跳的关系.系统的分析研究表明,东亚高空西风急流在由冬向夏的转变过程中一般存在着两次向北突跳现象,并与东亚夏季风活动有密切关系.第一次东亚高空急流的北跳(由25～28°N跳到30°N以北)平均发生在5月8日左右,比南海夏季风爆发日期(平均为5月15日)早7天左右;高空急流位置的北跳是中高纬度大气环流系统减弱北退的表现,它为热带环流和系统的向北推进提供了条件,从而有利于南海夏季风的爆发.第二次东亚高空急流的北跳(由32°N左右北跳到35°N以北)平均发生在6月7日左右,先于江淮流域梅雨起始时间(平均在6月18日左右)10天左右,它是梅雨起始的前期征兆.高空西风急流的两次北跳分别与亚洲大陆南部地区对流层中上层(500～200 hPa)经向温度梯度的两次逆转(反向)有关,在由冬到夏的季节转换中,由于大陆加热较快,导致对流层中上层大气在5～25°N间的经向温度梯度发生反向(逆转),通过地转适应使流场向气压场(温度场)调整,从而高空急流位置北跳.数据分析还发现,东亚高空急流位置的第一次北跳有时也受到南半球副热带高空急流位置北移和加强的影响.     

一次典型蒙古气旋沙尘暴的对流层顶演变及沙尘垂直输送特征

利用高分辨率中尺度数值模拟结果,对一次蒙古气旋沙尘暴过程的对流层顶折叠和沙尘对流层-平流层输送特征进行分析研究。结果发现:本次过程蒙古气旋的发展由对流层中低层斜压强迫引发,对流层中高层高空位涡下传是蒙古气旋发展的另一影响因素。蒙古气旋发展阶段,对流层中高层为低压槽,对流层顶折叠呈漏斗状;随着蒙古气旋的成熟及高空切断低涡的形成,对流层顶折叠变为双漏斗状,位置偏于低涡区南侧,分别位于低槽槽线中段和低涡中心附近。之后的气旋减弱阶段,对流层顶折叠逐渐与低涡区趋于重合。高空急流位于漏斗状对流层顶折叠区南支附近,当对流层顶折叠加强时,高空急流核向下拉伸,反之,高空急流核则趋于水平。对流层顶折叠呈漏斗状的气旋发展阶段,对流层-平流层输送气流位于漏斗东侧、北侧,即气旋暖区螺旋上升气流,位置越偏东、偏北,输送气流的强度和范围越大;气旋成熟阶段,对流层顶折叠呈双漏斗状(经向)和平直带状(纬向),低涡中心附近的准垂直上升气流、低涡中心以东的低涡区偏南上升气流、以及低涡前部槽前强上升气流均产生明显的对流层-平流层输送。气旋减弱阶段,偏南上升气流、准垂直上升气流导致的对流层-平流层输送明显减弱,低涡东北象限偏东气流则能够形成不可逆的对流层-平流层输送。     

夏季东亚高空西风急流气候特征分析

利用NCEP/NCAR全球再分析风场资料定义了西风急流强度指数和位置指数,然后利用EOF方法对西风急流进行了进一步的分析,分析了高空西风急流的空间分布特征,从强度和位置两方面分析了西风急流与东亚环流及其与海温的关系。分析表明： EOF第一模态反映了东亚高空急流的位置指数,第二模态反映了高空急流的强度指数。东亚高空急流与对流层大气环流包括南亚高压,西太平洋副热带高压,东亚夏季风存在着密切关系,其气候变化与热带副热带东太平洋、印度洋海温密切相关。     

夏季青藏高原附近云顶分布和对流层顶高度的关系（英文）

以CALIPSO卫星观测的云顶高于对流层顶事件为参考,亚洲夏季风区该事件的发生率占北半球的49%,进一步通过对大尺度连续方程的诊断估计,在该区域上升气流的作用下,亚洲季风区在北半球夏季对流层向平流层物质输送总量中贡献远大于50%。南亚高压反气旋对云顶高度的影响体现在:在南侧的高空东风急流核附近(约16.5 km),云顶出现的概率最大,垂直方向达到了10%每500米;北侧的高空西风急流下方,云顶垂直概率大于3%每500米的区域被抑制在11 km以下,远离热力学对流层顶但接近动力学对流层顶。     

不同天气形势下山东半岛南部沿海大风特征及其成因

以山东半岛南部沿海为例,利用旋转T模态主成分分析方法和欧洲中期天气预报中心第5代大气再分析资料(ERA5)对大风的环流形势和成因进行研究。结果表明：(1)形成大风的天气型有5种,按大风日数从多到少依次为西北路冷高压型、低压槽后型、低压槽前型、江淮气旋型和北路冷高压型,与不同天气型下大风发生的概率大小顺序一致。(2)冷高压型(包括西北路冷高压型和北路冷高压型)的冬季大风最多,低压槽型(包括低压槽前型和低压槽后型)的春季大风最多,江淮气旋型的春、秋季大风最多。(3)高空冷平流、地面冷高压和动量下传是西北路冷高压型大风的成因;高空冷平流和地面冷高压是北路冷高压型大风的成因;高空暖平流、入海高压和东北低压是低压槽前型大风的成因;高空冷平流、地面冷高压和东北低压是低压槽后型大风的成因;受高空正涡度平流和暖平流影响,气旋发展并向东北方向移动在半岛南部形成大的气压梯度是江淮气旋型大风的成因。     

寒潮期间高空波动与东亚急流的相互作用

本文分析了东亚寒潮爆发过程中,高空波动和高空急流的相互作用,得出如下结果:(1)高空波动的动量和热通量输送,使高空急流迅速加速并同时导致急流入口区质量环流的加强.(2)质量环流引起中高纬度对流层顶下沉并使高空锋区加强.(3)对流层顶下沉和高空锋区的加强促使平流层下层的气流沿对流层顶折叠处下伸进入对流层,造成对流层中、上部层结及位涡分布的改变.(4)位涡分布的改变制约了斜压波发展的能量源,致使高空波动减弱.     

3种再分析资料的高空温度与中国探空温度资料的对比:年平均特征

利用中国105站的探空资料以及NCEP/NCAR、ERA和JRA 3种再分析资料,采用线性趋势、标准差、相关系数、EOF分析等多种统计分析方法,对再分析资料年平均的高空温度在中国区域的可信度进行了分析.研究表明:在数值上,3种再分析资料的高空温度均小于探空资料的高空温度,NCEP/NCAR资料在对流层上层更接近于探空资料,ERA和JRA资料则在对流层中下层与探空资料更为接近;在描述年际变化和长期变化趋势方面,ERA资料在我国北方的对流层上层的再现能力较好,NCEP/NCAR资料在我国南方的对流层上层的再现能力较好,而3种再分析资料在对流层中下层的再现能力相当;在时空变化特征方面,NCEP/NCAR和ERA资料能较好地表现高空温度的年代际变化特征,而ERA和JRA资料则能较好地表现年际变化特征.     

冬季青藏高原对其周围地区流场影响的模拟实验

本文应用转盘模拟实验的方法,模拟了冬季青藏高原及其邻近地区流场的状况,通过实验看到: 冬季东亚大槽的形成和强弱,不仅与海陆分布及高原的动力作用有关,而且高原的热力作用也很重要;高原及其邻近地区上空的大气作为冷源,对其南北两侧的垂直环流的形成也有直接关系。此外,我们看到冷高原可使南支气流产生小槽东移的现象。 在实验中,我们分别用中性高原模型,冷性高原模型和部分加热高原模型作了对比实验,揭示了高原的一系列动力作用和热力作用。     

青藏高原气温的年际变率与大气环状波动模

基于1961年3月至2002年2月间青藏高原地区64个台站的地面气温观测资料和ERA40再分析数据集,研究了青藏高原上空气温的年际变率及其与大尺度环流的关系。结果表明除夏季外,高原地面气温与整个北半球副热带、极地对流层的温度和位势高度有显著的同位相变化关系,而与中高纬度对流层有显著的反位相变化关系。其中北半球副热带还有5个分别位于青藏高原、西太平洋、北美西部、大西洋中部、北非到阿拉伯半岛的活动中心。这3条环状活动带和5个副热带活动中心共同组成了一种北半球大气环状波动模,其纬向特征为异常偏强的中纬度西风气流以及热带和高纬度东风气流,并伴有中纬度大气长波槽脊的减弱;经向基本特征为异常偏强的Hadley和Ferrel环流以及副热带下沉气流和中纬度上升气流,垂直方向呈相当正压结构。当这种环状波动模处于正位相时,异常增强的绝热下沉增温效应和减弱的冷空气活动共同使得高原上空对流层中、低层气温异常偏暖。     

青藏高原对1998年长江流域天气异常的影响

利用NCEP再分析资料分析了青藏高原对 1998年夏季长江流域洪涝及天气异常的影响 ,并讨论了第 2段梅雨期的暴雨与长江流域洪涝灾害的关系。研究结果表明 :由于青藏高原的热力作用 ,夏季高原东北部斜压性强 ,多短波槽活动。 1998年长江流域两段梅雨期间 ,高原东移的短波槽加强了梅雨锋 ,并引起梅雨锋上强暴雨。 1998年长江流域的 8次洪峰均与高原东侧短波槽东移有关。由于梅雨期前面几场暴雨已使得土壤水份饱和 ,沿江各支流及湖泊水位很高 ,梅雨期的最后一场暴雨的大量雨水往往作为径流流入江河或湖泊 ,与长江洪峰汇合后易造成洪涝灾害     

COMPARATIVE ANALYSIS OF THE INTENSIFYING AND WEAKENING LANDFALL TROPICAL CYCLONES DURING EXTRATROPICAL TRANSITION OVER CHINA

Based on the Tropical Cyclone(TC) Yearbooks data and JRA-25 reanalysis data from the Japan Meteorological Agency(JMA) during 1979-2008, dynamic composite analysis and computation of kinetic energy budget are used to study the intensifying and weakening TCs during Extratropical Transition over China. The TCI shows strong upper-level divergence, strengthened low-level convergence and significantly enhanced upward motion under the influence of strong upper-level troughs and high-level jets. The TCI is correspondingly intensified after Extratropical Transition(ET); TCW exhibits strong upper-level divergence, subdued low-level convergence and slightly enhanced upward motion under the influence of weak upper-level troughs and high-level jets. It then weakens after ET. The increase(decrease) of the generation of kinetic energy by divergence wind in TCI(TCW) at low level is one of the major reasons for TCI’s intensification(TCW’s weakening) after transformation. The generation of kinetic energy by divergence wind is closely related to the development of a low-level baroclinic frontal zone. The growth of the generation of kinetic energy by rotational wind in TCI at upper level is favorable for TCI’s maintenance, which is affected by strong upper-level troughs. The dissipation of the generation of kinetic energy by rotational wind in TCW at upper level is unfavorable for TCW’s maintenance, which is affected by weak upper-level troughs.     

OLR资料所揭示的青藏高原地区中期振荡过程

本文利用1979年卫星观测的OLR资料和功率谱、滤波等方法,着重分析了青藏高原地区的中期振荡特征,并将所得结果与1979年青藏高原科学实验结果进行对比。分析结果表明,高原的地形对于OLR场长期平均的空间分布有很大影响;在夏季,OLR的时间变化则与降水过程有密切联系。准8天振荡是高原地区的主要中期过程,它主要反映了高原低涡的活动,这种振荡很可能是高原天气尺度系统与大尺度环流之间的联系者。      

1956年1月到3月上旬亚洲上空大气环流的结构

根据1956年1月到3月上旬亚洲地区高空资料,对亚洲大陆上空的大气环流进行了探讨。作者得出了下列的事实: 1)在上述时间期限内的平均情况表明,亚洲大陆上空存在着二支急流。这二支急流在东经140°经度上已经汇合。 2)二支急流在东亚部分都表现有向东加速的现象。南支急流自东经75°就开始明显地向东加速。而北支急流的加速自东经100°附近才开始。 3)东亚大陆上大气的斜压性主要是集中在高原的附近。 另外对上述现象也作了一些初步的研究。作者认为西藏高原的存在对大气环流有下列三方面的影响: 1)高原加强了大气的斜压性,并且在高原南方形成垂直环流。因而强烈的加速了南支急流。 2)高原的存在使得南北二支急流在其东侧互相接近,显然地影响了急流的加速。 3)高原保证了南支急流强大而且稳定,这就是说每天每年同季的变化都小。     

华北夏季旱涝的环流特征分析

本文运用月降水量、500hPa、100hPa月平均高度场和海平面气压场，在对50a华北夏季旱涝等级重新评定的基础上，分析了与华北夏季旱涝年对应的环流异常特征。结果表明华北旱涝年，对应整个北半球上各层都存在显著的环流异常变化。旱年500hPa环流异常使得极涡偏心，相应乌拉尔山和北美的气候槽偏强；中纬度位于华北的平均槽东移到朝鲜日本一带，而西部脊东移控制华北；低纬西太平洋副高偏东，印度低压槽偏弱。涝年则相反。在海平面气压场上，除了在与高层对应的显著异常区有相应变化外，在我国东部大陆大部及赤道中东太平洋上也有一显著的异常区，证实夏季风和KNSO与华北旱涝存在密切的联系。在100hPa高度场旱涝年环流差异主要表现为南亚高压南北界的位置变化。     

高原低涡移出高原的观测事实分析

应用天气学、统计学原理,结合TRMM资料,分析了1998—2004年5—9月移出高原的低涡的活动特征。结果指出:6—8月是高原低涡移出高原影响中国东部天气的主要时段,它与高原低涡在高原上的活动特征及西南低涡移出高原特征均不同;移出高原的高原低涡的涡源主要在曲麻莱附近、德格附近,这与高原上产生低涡的涡源不同;移出高原的高原低涡的移动路径多数是随低槽的活动而向东、向东南移动,这与高原低涡在高原上多数是沿切变线移向东北不同,高原低涡移出高原后,不仅影响中国的范围广,还可能影响到朝鲜半岛、日本;高原低涡移出高原后涡的强度、性质会有变化,在高原以东活动时间长(≥36 h)的高原低涡,移出高原前多数为暖性低涡,移出高原后多数为斜压性低涡,低涡加强、多数可产生暴雨、大暴雨;高原低涡移出高原后移到海洋上,往往因下垫面不同而变化,出海后都有降水加强、多数位势高度下降的现象;移出高原后的高原低涡因东面海上热带气旋活动而少动,与其南面热带气旋活动相向而行,因季风低压少动而少动的现象。     

西藏高原及其附近的流场结构和对流层大气的热量平衡

本文利用1954—1956年的高空及地面记录,作出了平均流场,并计算了垂直速度、冷暖平流及辐射等,得出下面几点结论:1)冬季在1.5千米及3千米的西风,在高原西边有明显的分支,东边有明显的会合,且在东西两边各有一“死水区”(风速很小),在高原北面形成了高压脊,而在其南面形成了低槽,到了6千米除了二个“死水区”消失以外,其余基本上没有变化。2)夏季1.5千米及3千米在高原附近的流线,绕高原作气旋性旋转,而到了6千米则相反而呈反气旋性旋转,其中心在高原西南部分,且随高度增加而向西偏。3)夏季在高原上基本上是上升运动,可能达到9千米;冬季在高原上估计可能是下沉运动(除西南角有部分上升运动)。4)夏季可以肯定高原是一个热源,而冬季除了西南角有—部分是热源外,其他地区可能是一冷源。     

RESEARCH ON THE INTERANNUAL AND INTERDECADAL VARIABILITIES OF THE MONSOON TROUGH AND THEIR IMPACTS ON TROPICAL CYCLONE GENESIS OVER THE WESTERN NORTH PACIFIC OCEAN

In this paper, we mainly summarize and review the progresses in recent climatological studies (by CMSR, IAP/CAS and some associated domestic and international institutions) on the interannual and interdecadal variabilities of monsoon troughs and their impacts on tropical cyclones and typhoons (TCs) geneses over the western North Pacific Ocean. The climatological characteristics of monsoon troughs and four types of circulation patterns favorable to TCs genesis over the western North Pacific Ocean in summer and autumn are given in this paper. It is also shown in this paper that the monsoon trough over the western North Pacific Ocean has obvious interannual and interdecadal variabilities. Especially, it is revealed in this paper that the interannual and interdecadal variabilities of the monsoon trough over the western North Pacific Ocean influence the TCs genesis not only through the impact on distributions of the vorticity in the lower troposphere and the divergence in the upper troposphere, the water vapor in the mid- and lower troposphere and the vertical shear of wind fields between the upper and lower troposphere over the western North Pacific Ocean, but also through the dynamical effects of the transition between convectively coupled tropical waves and providing disturbance energy. Besides, some climatological problems associated with TCs activity over the western North Pacific Ocean that need to be studied further are also pointed out in this paper.