影响西太平洋和北大西洋热带气旋发生频数相关的大尺度环流分析

从近三十年西北太平洋台风和北大西洋飓风发生频数的资料中选取了四组最显著的年份,进行了大尺度环流的分析,发现两大洋热带气旋发生数的距平同时为正与同时为负的年份具有完全反相的长波型,并且高低纬的长波分布也趋于反向,在两大洋热带气旋发生数距平反号的两种情况下,热带和副热带长波型也是近于反相的,但高低纬长波分布近于同相.研究还揭示热带环流和海温场对于所选的对比年份也表现出不同的特征.     

西太平洋副热带高压中期进退的环流机制

在西太平洋副热带高压(以下简称西太副高)进退过程中,存在着副热带西南季风上升气流和北支高空热带东风下沉气流构成的副热带季风环流圈,它是联系西太副高进退的一支主要气流;高纬地区Ferrel环流的存在,把西风带气流和副高联系起来,但这支西风带气流是通过加强副热带季风环流圈对副高起作用的.     

2017年7-10月西北太平洋TC生成异常特征及成因分析

利用CMA-STI热带气旋最佳路径数据集和NCEP/DOE再分析资料,对2017年7—10月西北太平洋热带气旋(TC)生成异常特征及大尺度环流成因进行了分析。结果表明:(1)2017年7月西北太平洋TC生成个数异常偏多、生成时间集中,7—10月TC生成位置异常偏西;(2)西北太平洋副热带高压7月下旬持续减弱东退和20～60 d季节内振荡异常活跃是该时期西北太平洋TC频繁生成的重要原因;(3)西北太平洋上空大尺度环流异常造成了2017年7—10月西北太平洋TC生成位置偏西。西北太平洋中、东部海域为强盛副高控制,但在南海至菲律宾以东洋面季风槽活跃,该海域对流层低层形成气旋性涡旋、高空散度和低层涡度大、垂直风切变偏小、对流层中层湿度大。而西太平洋越赤道气流与西北太平洋上空大尺度环流一致变化,越赤道气流偏弱,仅有位于105°E的越赤道气流较强,使得西北太平洋上空利于TC生成的环流西移;(4)受La Nina事件发展影响,赤道太平洋出现东风异常以及Walker环流异常偏西,使得与TC生成有关的大尺度辐合中心西移,造成TC生成位置偏西。     

环境引导气流两类典型年际模态与西北太平洋热带气旋活动的联系

本文基于中国气象局上海台风研究所整编的热带气旋（Tropical Cyclone, TC）最佳路径资料及美国NCEP/NCAR月平均再分析资料,采用经验正交函数分解、合成分析、相关分析等统计方法,分析了1979-2016年7-9月西北太平洋地区海盆尺度大尺度环境引导气流的年际变化与热带气旋活动之间的联系。结果表明：（1）西北太平洋地区夏季大尺度环境引导气流在年际尺度上存在两个典型模态。其中第一典型模态大尺度环境引导气流呈现经向分布的偶极型环流型,该模态与东部型ENSO密切相关;第二典型模态大尺度环境引导气流呈明显的局地反气旋环流形态,其与中部型ENSO和热带大西洋海温异常紧密关联。（2）大尺度环境引导气流第一典型模态异常年份之间TC活动（生成位置、路径、强度和持续时间）具有显著差异,TC生成空间分布南北差异显著;TC路径尤其西北行和西行盛行路径也具有显著差异。（3）第二典型模态异常年份之间,TC生成位置和路径差异与第一模态呈现显著不同,TC生成位置呈现较为明显的东西向分布,在东南象限TC生成差异尤为显著,TC路径的差异主要体现在西北行和近海转向两类盛行路径。     

进入渤海的热带气旋路径特点分析

热带气旋是夏季影响渤海的灾害性天气系统之一。其影响路径主要有三类，各类路径在影响时前期中高纬500hPa高空环流形势及夏季西太平洋副热带高压特征指数有显著差异。     

2010年东亚季风月内尺度振荡特征及其与西南地区冬季气温的关系（英文）

利用NCEP/NCARR2逐日再分析资料和西南地区气象台站逐日气温资料,通过带通滤波、小波分析、相关分析和合成分析等统计方法,研究了2010年东亚冬季风月内尺度振荡特征及其与西南李区冬季气温的联系。结果表明,2010年东亚冬季风在月内时间尺度上主要存在7天左右、12天左右以及30天左右为主要振荡周期的低频振荡。东亚冬季风月内尺度,准1周、准2周时间尺度内的振荡特征可以很好指示出同期西南地区较强的低温过程,且在准2周尺度比准1周尺度对西南地区冬季低温的影响更明显。月内尺度、准1周、准2周尺度上东亚冬季风正、负位相时,无论是对流层高层、中层、低层环流场分布形势均有显著差别,当东亚冬季风正位相时对流层从高层到低层环流场形势均有利于西南地区科季低温,而负位相时环流形势相反,不利于西南地区低温。     

西风急流对一次华南早春极端暴雨影响的分析

利用MICAPS站点降水数据和NCEP再分析资料对2014年3月30-31日发生在广东的一次极端降水过程进行了分析。结果表明,副热带北大西洋东部上空200hPa扰动在南支西风急流中的传播对本次极端降水的触发具有重要影响。降水发生前,副热带北大西洋东部高空不稳定槽发展,扰动信号进入南支西风急流并沿其向下游传播。阿拉伯海上空暖平流使印度上空的脊得到加强,脊前冷平流导致脊前位于华南上空的槽加深,从而导致降水区上空急流最大风速中心断裂,形成有利于极端降水发生的高层大气环流形势——急流入口区的右侧,涡度平流随高度增加和强的辐散中心引发强烈的上升运动,配合低层气旋式切变与充分的水汽供应,导致了此次极端降水的发生。     

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。     

亚洲南部地区海陆分布对亚洲冬季风影响的数值试验

利用美国国家大气研究中心研制的第三代公共气候模式CCM3/NCAR,设计了一系列数值试验,研究非洲大陆、印度半岛、中南半岛与其周围的阿拉伯海、印度洋和孟加拉湾及南海海陆交叉分布对亚洲冬季风环流形成的重要作用.试验结果表明:亚洲南部地区的阿拉伯海、孟加拉湾和南海冬季风及其越赤道气流的存在与非洲大陆-阿拉伯海-印度半岛-孟加拉湾-中南半岛-南海的海陆热力差异有关;并且冬季热带地区北风分量的产生也与次行星尺度海陆热力差有关,同时这些次行星尺度海陆热力差也对副热带和高纬度冬季风形成有明显作用.试验结果也表明中南半岛不仅对临近的冬季风有局地的影响,对冬季风的传播也有重要的作用,中南半岛的存在减弱了流向孟加拉湾和印度的冬季偏东风气流,使部分气流在南海转向,形成了南海冬季风;另外,非洲陆地、印度半岛和中南半岛的存在都能对其高空的副热带急流产生重要的影响,尤其是印度半岛和中南半岛的存在对高原南支副热带急流的维持有重要的作用;另外也讨论了这些陆地与海洋间的热力差对冬季地面气温和降水的影响.     

2011年春夏长江中下游旱涝急转特征及原因分析

利用NCEP再分析资料,分析了影响2011年春夏季长江南部中下游地区发生旱涝急转的异常大气环流特征及影响因素。发现:长江南部中下游地区旱涝急转发生与西北太平洋副热带高压的变化有密切关系。副热带高压由弱到强的变化为降水提供了水汽条件,高空急流的变化则为降水提供了上升运动条件。进一步分析表明,西太平洋副热带高压西伸加强的原因与副热带高压加强前一候时间内孟加拉湾地区的异常对流加强有密切的关系。急流的变化则与陆地气温的季节变化和中纬度西太平洋强经向海表面温度(SST)梯度异常存在密切的联系。本文的研究表明:2011春夏季长江中下游地区旱涝急转现象的发生,是局地大气环流变化,南北半球大气相互影响以及海洋对大气环流影响的共同作用造成。     

南印度洋偶极子及其影响研究进展

回顾了对南印度洋副热带海气相互作用的研究,总结了南印度洋偶极子事件背景下的气候变化。印度洋海表温度的方差表明南印度洋是整个印度洋海温变率最强的区域,年际海温变化最显著的特征就是海温呈现西南—东北向的偶极子型分布,被称为南印度洋偶极子(Southern Indian Ocean Dipole, SIOD)。南印度洋海温偶极子的形成主要是受大尺度大气环流调整的影响。南印度洋副热带反气旋环流异常引起了印度洋热带东风异常和副热带西风异常的变化,影响了潜热通量、上升流和Ekman热输送,进而引起了海温变化。SIOD对热带和热带外大气环流也有影响,尤其会影响亚洲夏季风降水异常,例如我国的降水异常和南印度洋偶极子海温异常具有显著相关关系。此外,SIOD模态所引起的经向环流异常与南海、菲律宾地区的反气旋环流异常也有紧密联系。     

AMSR2微波成像资料同化对飓风“桑迪”预报的影响研究

以2012年大西洋飓风季第18号飓风"桑迪"("Sandy")为例,在WRFDA同化系统中结合新拓展的AMSR2同化模块,通过同化AMSR2微波成像仪资料并进一步考察其对飓风"桑迪"的结构、强度、路径分析和预报的影响。研究结果表明:与没有同化AMSR2微波成像仪资料的控制试验相比,加入AMSR2微波成像仪资料的同化试验对飓风"桑迪"的风场、海平面气压场的分析效果有所提高,飓风气旋性环流加强。并进一步改进了对飓风"桑迪"的路径、最小海平面气压和最大风速的预报。平均路径误差、最小海平面误差和最大风速误差分别相对控制试验中的相应误差降低了约25 km、2 mb和2 m/s。     

佛罗里达：新飓风季来临前的社会现实

台风和飓风都属于北半球的热带气旋,它们产生于不同的海域,在不同国家被冠以不同的称谓。在北半球,国际日期变更线以东到格林尼治子午线的海洋洋面上生成的气旋称之为飓风,而在国际日期变更线以西的海洋上生成的热带气旋称之为台风。一般来说,人们将在大西洋上生成的热带气旋称作飓风,而把在太平洋上生成的热带气旋称作台风。飓风形成需要三个条件:温暖的水域;潮湿的大气;海洋洋面上的风能够将空气变成向内旋转流动。在多数风暴结构中,空气会变得越来越暖并且会越升越高,最后流向外界大气。如果在这些较高层次中的风比较轻,那么这种风暴结构就会维持并且发展。在飓风眼(即飓风中心)中相对来说天空比较平静。最猛烈的天气现象发生在靠近飓风眼的周围大气中,称之为(飓风)眼墙。     

低层大气季节变化及与黄海雾季的关系

根据2005～2006年青岛气象台逐日L波段探空雷达资料和地面观测资料,计算、分析了低层大气湍流混合高度、湍流混合强度和温度层结的季节变化,并分析了其与黄海海雾季节变化的关系.结果表明:温度层结、湍流强度和高度均有明显的季节变化,这些变化与海雾的季节变化密切关联.春、夏季节湍流强度较强,湍流混合高度相对较低,有利于近海面的凝结水汽在低空聚集而形成雾.雾季典型的层结结构是"上稳下湍",即:近地(海)面至150 m左右为条件性不稳定,其上方为大约400 m厚的稳定层.盛雾期稳定层的稳定性减弱,湍流强度加强.另外,黄海雾季由7月最盛到8月突然结束,与东海雾季逐渐结束明显不同.8月黄海终雾期迅速的原因与风向的突然转变有关.偏东风为整个黄海带来较冷的空气,使条件性不稳定发展,雾季终止.风向的突然转变与区域性海陆热性质差异和大尺度背景环流的调整有关.     

21世纪格陵兰冰川不同的融化季节对海平面变化的影响

利用三维海洋环流模式(parallel ocean program,POP),探讨典型浓度路径(representative concentration pathway,RCP)情景下21世纪格陵兰冰川不同的融化季节对海平面变化的影响。结果表明:在RCP4.5情景下,当格陵兰冰川以7%×a~(-1)的加速度快速融化时,相比于只在夏半年融化,全年融化会导致动力海平面在北冰洋、北大西洋副极地海域加速上升,而在欧洲西北部和北大西洋副热带海域加速下降;比容海平面在北美沿岸加速上升,热带大西洋和南大西洋副热带海域也有所上升,北冰洋、欧洲西北部和北大西洋副热带则显著下降。格陵兰冰川不同的融化季节对海平面变化影响的不同,主要是由于相比于只在夏半年融化,格陵兰冰川全年融化会造成大量较冷较淡的融冰水被滞留在格陵兰岛南部海域,在冬半年,会导致上层海洋层化加强和大西洋经向翻转流进一步减弱,一方面造成大量海水在北大西洋副极地海域堆积;另一方面导致向北的热盐输运减弱,从而造成了北冰洋、北大西洋副极地和副热带海域东部的热比容海平面显著下降和盐比容海平面加速上升。     

0908号台风“莫拉克”异常路径及其对台湾海峡两岸强降水的影响

应用常规资料,结合雷达、卫星云图和其他观测资料,分析了0908号台风＂莫拉克＂异常路径及其对台湾海峡两岸强降水的影响.结果表明：（1）500 hPa欧亚中高纬度为两槽一脊的形势和东北区域大范围的正变高使副热带高压加强西伸,以及0909号热带气旋＂艾涛＂前身低压阻挡了副热带高压南落的共同作用,使＂莫拉克＂台风前期向偏西方向移动.（2）高空冷涡提供了有利于热带低压维持和发展的动力条件,热带低压的维持又对＂莫拉克＂的移动造成影响.（3）冷空气持续南下造成副热带高压减弱,并且在＂莫拉克＂台风北侧形成稳定低能区;高空冷涡引起其北侧中高层高度下降和东风引导气流减弱;在弱环流和多热带气旋的环境场下,以及热带风暴＂天鹅＂（0907号）、＂艾涛＂对＂莫拉克＂台风的反方向作用力等因素的综合作用,是＂莫拉克＂台风在台湾海峡移速异常缓慢的原因.（4）＂莫拉克＂台风在台湾海峡滞留时间长,其北侧强偏东风和南侧强西南风带来充沛的水汽,及迎风坡辐合抬升所产生的中小尺度系统是造成闽北、浙南和台湾岛南部强降水持续时间长、累计雨量大的重要原因.     

第十九次南极考察期间的航线天气及预报

本文介绍了在第19次南极考察航线天气预报保障中,如何综合利用南半球500hPa高空和地面天气图、船载气象自动观测记录、海冰常规观测记录并结合天气、气候平均资料提供可信的预报服务,特别是卫星云图、数值预报产品在关键时刻所起到的重要作用。此外,应用天气学、统计学方法分析研究了航渡期间南大洋航线的天气,指出虽然极地气旋是影响南极地区的主要天气系统,但太平洋副热带高压脊、大西洋副热带高压脊和印度洋副热带高压脊的南伸北收过程及极地高压北移南退过程则是制约极地气旋活动的重要环流背景,而极地区地理环境的不同又是造成区域性气候特征各异的重要因素。     

北太平洋副热带海洋环流强度异常对长江中下游夏季降水的影响

利用SODA资料和ECCO资料计算得到的北太平洋副热带海洋环流强度,和国家气候中心整编的中国160站逐月降水资料,结合NCEP/NCAR再分析资料和Hadley中心海表面温度资料,分析了1970－2007年海洋环流强度异常同期的大尺度大气环流异常特征及对中国东部夏季降水的影响。结果表明:海洋环流强度变化与长江中下游地区降水存在密切的反相关。环流强度异常可以通过影响西太平洋副热带高压的南北位置异常进而影响长江中下游降水。海洋环流偏弱时,副高位置偏南,长江中下游地区受气旋性环流异常影响,来自副高西北侧的强西南水汽输送至此,在该地区形成强水汽辐合中心,同时伴随上升运动加强和对流的加强,进一步导致该地区降水偏多;当海洋环流偏强时,西太平洋副高位置偏北,长江中下游地区受反气旋性环流异常影响,伴随辐散下沉及水汽辐散,导致该地区降水偏少;海洋环流强度异常导致的中纬度海区海表面温度异常,可能是导致副高南北位置异常的主要原因。     

冬季中纬度海气相互作用与长江中下游汛期旱涝预测

中纬度海洋的热力状况对大气环流的维持和变化起着重要的作用,尤其在冬季。汛期的研究表明,冬季黑潮海域海表面水温(SST)与长江中下游和华北平原汛期降水有密切的关系(中国科学院大气物理研究所长期预报组,1978),夏季阿留申海域的SST异常与北太平洋上空大气环流场和后期秋季美国的气温和降水亦存在有意义的关系(Namias,1976)。赵永平(1986a;赵永平, McBean,1996)和Zhao and McBean(1989)曾用北太平洋海洋对大气加热场资料详细地分析了其时空分布特征,揭露了黑潮及邻近海域海洋异常加热对同期和后期半年至一年北半球大气环流的影响事实,并提出用海洋异常加热对同期和后期大气环流作用的反相性假说来进行解释。以上研究表明,冬季中纬度海洋异常加热与大气环流的异常和我国汛期旱涝之间存在一定的联系。 冬季黑潮和湾流海域是中纬度海洋的两个巨大热源,它们对同期和后期大气环流有重要影响。本文研究了冬季中纬度黑潮和湾流海域海洋异常加热对夏季副热带高压和中高纬度西风环流的影响,讨论了长江中下游汛期旱涝前期冬季和同期大气环流型。结果表明,冬季东亚和北美冷空气都强时,黑潮和湾流海域对大气异常多加热,夏季西太副热带高压、乌山和鄂海阻塞高压多趋减弱,中纬环流平直,形成长江中下游偏旱的环流形势；反之,西太副热带高压、乌山和鄂海阻塞高压多趋加强,中纬槽脊系统明显,形成长江中下游偏涝的环流场。本文还对可能的物理过程进行了讨论。     

2022年夏季中国高温的环流异常特征

基于美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)全球范围扩展重建海面温度资料第5版本(Extended Reconstructed Sea Surface Temperature version 5,ERSSTv5),以及美国国家环境预报中心和国家大气研究中心NCEP(National Centers for Environmental Prediction)/NCAR(National Center for Atmospheric Research)逐月全球再分析资料,采用相关、回归、合成及物理量诊断等方法,对2022年夏季中国大范围高温相关环流异常的可能成因进行了分析。结果表明:(1)2022年夏季南亚高压偏强并分别向东、西方向扩展,西太平洋副热带高压(以下简称“副高”)异常偏强西伸。2022夏季为拉尼娜(La Niña)年,但热带大西洋垂直上升环流相对西太平洋更强,且热带印度洋到西太平洋热带垂直上升环流异常也偏强。(2)2022年热带大西洋、印度洋到西太平洋上空垂直环流异常和La Niña共同作用,使得夏季南亚高压和西太平洋副高极端异常。La Niña和印度洋到西太平洋垂直环流异常有利于南亚高压和西太平洋副高的偏强西伸;热带大西洋环流异常则既有利于南亚高压的加强及东扩,也有利于西太平洋副高偏强西伸。(3)印度洋到西太平洋垂直环流主要通过局地经向哈得来(Hadley)环流影响青藏高原到中国东部的环流异常,表现为青藏高原到中国东部中低层为显著的辐散异常;热带大西洋则通过引起纬向风异常(急流异常),激发遥相关波列并向下游传播,进而影响青藏高原到中国东部地区的环流异常。