El Nio事件发生对南北半球大气环流异常的对称及非对称性影响及其机理分析

利用合成分析方法,分析了1971~2003年间7个El Nio事件发生时南、北半球大气环流异常的对称与反对称特性。分析结果表明,El Nio事件发生期间,在热带地区15°S~15°N大气环流异常以对称性为主,但也有一定的反对称分量:高度场异常和纬向风异常的对称性较强,而经向风异常的反对称较强;同时在El Nio事件演变的各阶段,高度场异常和纬向风异常的变化较明显,而经向风的变化较小,高度场和风场异常在低层(700hPa)和高层(200 hPa)呈明显的反位相分布。并且,为探讨El Nio事件对南、北半球大气环流异常的非对称性影响的机理,本研究进一步利用ERA-40逐日资料,应用Hough函数分析了El Nio事件发生期间这些赤道波动的演变特征。结果表明,El Nio事件发生期间,热带地区大气环流异常对称性较强的主要原因是对称性Rossby波异常较强,而Rossby重力混合波异常对经向风场的反对称分量有重要作用;并且,研究结果还表明,在ElNio事件发生期间,热带东太平洋的海温正异常能够激发由对称性Rossby波和Kelvin波组成的Gill型环流异常。此外,分析表明Hough函数在分析热带大气波...     

北太平洋次表层海温异常对中国夏季降水影响的可能途径

利用Godas月平均次表层海温资料, 分析了冬、春季和夏季北太平洋次表层海温层际相似性特征, 据此对次表层海温进行分层。在此基础上研究了500 hPa位势高度场、北太平洋次表层海温、中国夏季降水三者之间的时滞相关关系, 发现春季北太平洋次表层海温场是联系前、后期大气环流的关键因素。前期冬季大气环流对春季北太平洋次表层海温场影响最显著, 春季北太平洋次表层海温场又持续影响同期及后期夏季大气环流异常。异常的夏季大气环流与同期表层、次表层海温相互作用, 共同造成夏季长江流域与华北、华南降水出现相反异常的分布型式。     

盛夏副高脊线异常变化对我国气温影响及海气背景分析

利用1951—2006年全国160站盛夏（7—8月）气温资料、北半球500hPa高度场和北太平洋海温场资料,分析了盛夏西太平洋副高脊线位置异常变化对我国气温的影响及其与500hPa大气环流和北太平洋海温的关系,结果发现：盛夏副高脊线异常偏北年主要集中出现在上世纪60年代和90年代,副高脊线异常偏南年则主要集中出现在上世纪80年代;盛夏副高脊线位置与长江流域及其以北至黄河中下游以南的我国中东部广大地区气温存在着很好的正相关关系;盛夏副高脊线位置异常变化与东亚中纬度500hPa上空西风环流强弱变化密切相关,前期3月白令海至阿拉斯加地区500hPa高度场异常变化对盛夏副高脊线位置变动有着较好的指示性,前期北太平洋海温距平分布型,尤其是前期3月北亚热带海区关键区海温、加利福尼亚海区关键区海温和关键区综合海温指数对盛夏副高脊线位置异常变化具有很好的指示意义。     

盛夏副高脊线异常变化对我国气温影响及海气背景分析

利用1951—2006年全国160站盛夏（7—8月）气温资料、北半球500hPa高度场和北太平洋海温场资料,分析了盛夏西太平洋副高脊线位置异常变化对我国气温的影响及其与500hPa大气环流和北太平洋海温的关系,结果发现：盛夏副高脊线异常偏北年主要集中出现在上世纪60年代和90年代,副高脊线异常偏南年则主要集中出现在上世纪80年代;盛夏副高脊线位置与长江流域及其以北至黄河中下游以南的我国中东部广大地区气温存在着很好的正相关关系;盛夏副高脊线位置异常变化与东亚中纬度500hPa上空西风环流强弱变化密切相关,前期3月白令海至阿拉斯加地区500hPa高度场异常变化对盛夏副高脊线位置变动有着较好的指示性,前期北太平洋海温距平分布型,尤其是前期3月北亚热带海区关键区海温、加利福尼亚海区关键区海温和关键区综合海温指数对盛夏副高脊线位置异常变化具有很好的指示意义。     

春夏季赤道中东太平洋海温异常变化与东亚夏季风关系的研究

利用1951—2003年的Ni?o1+2, 3, 4和3.4区的海温异常指数, 分析了各个海区3—8月海温异常随时间的变化与我国夏季降水的关系。研究发现4个海区海温异常变化与我国长江流域、江南地区、华北地区以及西北东部地区的夏季降水都有较高的相关性。合成分析表明:在海温异常随时间变化为正的年份, 上述地区的夏季降水偏少; 在海温异常随时间变化为负的年份, 情况正好相反。在此基础上, 分析了Ni?o3.4区的海温异常变化和高低空纬向风垂直切变之间的关系, 发现海温异常变化与东亚夏季风的环流场之间也有很好的关系。由合成分析结果发现, 在海温异常变化分别为正和负的年份, 500 hPa高度距平场、850 hPa纬向风距平场、850 hPa流场距平场, 200 hPa纬向风距平场及高低空纬向风距平切变均具有显著的差异, 尤其是在长江流域以南、南海及我国的东北地区都呈相反的分布形势。因此, Ni?o3.4区的海温异常随时间的变化可以为东亚夏季风和我国夏季降水的预报提供一定的依据。     

奇异值分解和奇异交叉谱分析方法在华北夏季降水诊断中的应用

利用1965~2000年华北5省市及相邻省73个地面观测站逐月平均降水场及北半球500 hPa高度场、北太平洋海温场资料, 采用奇异值分解 (SVD)、奇异交叉谱 (SCSA) 分析方法, 将华北夏季降水场分别与1月北半球500 hPa高度场、冬季北太平洋海温场进行了诊断分析, 得出奇异向量分布型及相互作用的耦合周期信号。在对前4对奇异向量的分析中发现, 华北夏季降水全区域为正距平时与1月北半球500 hPa高度场PNA遥相关型关系非常密切。ENSO对华北夏季降水的影响确实存在, 但华北夏季降水全区域为正距平时与冬季北太平洋ENSO关系并不明显。同时还找出了华北降水与北半球500 hPa高度、北太平洋海温场相互作用的关键区。在华北各型降水与高度场、海温场关键区相互作用的耦合周期中, 前者以准2~7年振荡为主; 后者则周期较长, 最短周期仍为准2年振荡, 最长周期为准10~11年振荡。以上结论为进一步研究华北夏季降水短期气候预测方法, 提供了参考依据。     

长江下游夏季降水、气温和北半球500hPa高度场的遥相关分析

本文用1971—1990年长江下游夏季(6—8月)降水量、水温资料和北半球500hPa的逐日高度场资料,分析了长江下游夏季降水、气温与北半球大气环流的遥相关特征,结果表明长江下游夏季降水、气温与前期、同期和后期大气环流有显著的波列状的遥相关结构,同时时滞分析也表明在120°E环流圈上,长江下游夏季气温与北半球500hPa高度场的相关系数可以有规则地向极地传播。     

El Nio事件对其衰减阶段夏季中国降水季节内演变的影响及其机理

利用1979—2007年NOAA重建海温逐月资料和中国160站夏季降水资料,使用扩展奇异值分解(extended singular value decomposition,ESVD)方法,研究了冬季热带太平洋海温异常与次年夏季中国降水异常季节内演变型之间的关系,指出前冬El Nio事件是与次年夏季中国降水季节内变化相联系的最重要的热带太平洋海温异常模态。相应的降水异常季节内变化情况为:6月在长江以南为正异常,江淮流域有负异常;7月在华南沿海有负降水异常,而正异常北进到长江流域,华北地区也出现正降水异常;8月在长江南北分别为少雨和多雨。进一步研究前冬El Nio事件与次年春夏印度洋、太平洋海温异常、对流层低层风场异常以及副热带高压等的联系,结果表明:El Nio事件发生的次年春夏,热带西太平洋周边存在东负西正的海温异常分布;西太平洋反气旋异常较强;副高在6月、7月偏西偏北,但在8月迅速南退。虽然与El Nio事件相联系的6月与7月、8月的降水型不同,但是西太平洋反气旋异常带来的充沛水汽造成7月长江流域雨季多雨,8月副高迅速南退带来的又一次长江流域降水,造成了El Nio事件发生次年夏季长江流域涝而华南...     

2015/2016和1997/1998超强El Nio衰减年我国夏季降水异常的比较

El Nio可通过海—气相互作用遥相关型影响东亚季风,进而影响中国气候,是中国短期气候最重要的预测指标之一。典型的El Nio事件通常在春、夏季开始,在秋、冬季成熟,在下一年的春、夏季消退,考虑到海—气作用的滞后效应,El Nio事件甚至可以在消退时期对东亚大气环流系统造成影响。因此,利用中国160站的逐月降水资料、NCEP/NCAR再分析资料以及美国NOAA提供的全球海温数据,对比分析了2015/2016年和1997/1998年典型El Nio衰减年我国夏季降水和东亚环流特征的差异,并讨论了造成差异的可能原因。结果表明:1)2016年和2008年夏季降水都大范围偏多,2016年夏季降水异常更为集中,但降水强度不及1998年。2)2016年降水的季节推进特征不明显。1998年6—8月的降水逐渐从南向北推进,与传统的季风降水演变进程较为一致。3)2016年和2008年我国夏季降水的差异与副热带高压的变化有直接的关系。1998年6—7月副热带高压较2016年同期偏西偏南,而2016年8月副热带高压更为偏西并明显比气候平均偏北。4)1997/1998年El Nio事件中的赤道西太平洋异常冷海温比较强盛,而2015/2016年基本表现为偏暖,可能是造成1998年6—7月副热带高压较2016年同期偏西偏南的原因。     

El Niño事件发生对南北半球大气环流异常的对称及非对称性影响及其机理分析

利用合成分析方法, 分析了1971～2003年间7个El Niño事件发生时南、北半球大气环流异常的对称与反对称特性。分析结果表明, El Niño事件发生期间, 在热带地区15°S～15°N大气环流异常以对称性为主, 但也有一定的反对称分量: 高度场异常和纬向风异常的对称性较强, 而经向风异常的反对称较强; 同时在El Niño事件演变的各阶段, 高度场异常和纬向风异常的变化较明显, 而经向风的变化较小, 高度场和风场异常在低层 (700 hPa) 和高层 (200 hPa) 呈明显的反位相分布。并且, 为探讨El Niño事件对南、北半球大气环流异常的非对称性影响的机理, 本研究进一步利用ERA－40逐日资料, 应用Hough函数分析了El Niño事件发生期间这些赤道波动的演变特征。结果表明, El Niño事件发生期间, 热带地区大气环流异常对称性较强的主要原因是对称性Rossby波异常较强, 而Rossby重力混合波异常对经向风场的反对称分量有重要作用; 并且, 研究结果还表明, 在El Niño事件发生期间, 热带东太平洋的海温正异常能够激发由对称性Rossby波和Kelvin波组成的Gill型环流异常。此外, 分析表明Hough函数在分析热带大气波动的对称性及反对称性上具有明显的优越性。     

1998年长江流域夏季降水异常的一个物理机制

2005年春末夏初云南出现了55年来最严重的高温干旱天气。通过诊断分析发现,造成此异常气候主要原因是中高层大气环流季节转换滞后,冷空气活动偏北;南海夏季风爆发偏晚;热带对流偏弱;西太平洋副高偏南、偏强、偏西。     

欧洲地区夏季热浪的特征及其与阻塞环流的联系

选取了一个热浪指数,利用地面2 m气温场和500 h Pa位势高度场的美国环境预报中心和国家大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析资料,通过聚类分析发现欧洲大陆容易产生6类热浪:西欧型(WE)、俄罗斯型(RU)、东欧型(EE)、斯堪的纳维亚半岛型(SC)、北海型(NS)、伊比利亚半岛型(IB);这些热浪事件都与欧洲大陆阻塞的位置有关。同时我们发现这6类热浪发生的频率出现明显的年代际变化,特别在20世纪80年代以后欧洲大陆热浪发生频率明显的增多趋势可能与欧洲大陆增暖背景有关,而欧洲大陆热浪发生频率的年代际变化可能是夏季北大西洋涛动(NAO)的年代际变化的结果。夏季NAO偶极子通过欧洲地区的阻塞异常对欧洲大陆气温有重要的调制作用。当夏季NAO指数处于正位相阶段时,欧洲大陆容易产生高纬度热浪,反之则容易产生低纬度热浪,并且欧洲大陆增暖趋势并不影响NAO对欧洲气温的调制作用。同时还发现:大西洋夏季NAO事件可以是欧洲热浪发生的前期条件,欧洲大陆阻塞异常落后于NAO事件1~5 d,其中IB型和WE型与NAO同期相关,其余4类型热浪对应阻塞落后于NAO 4~5 d。另外,也发现大西洋—欧洲大陆定常波列正距平的位置通过对欧洲阻塞的影响,而影响欧洲热浪发生的频率和位置。     

Experimental study of the relationship between the wave groupiness and wave height

It is demonstrated that the greatest influence of the variations in the groupiness of storm waves in the Baltic Sea concerns the highest waves. The variations in the height of less high waves are defined by wind speed. It is revealed that the height of 3% of the highest waves depends on their bandwidth: higher and lower waves are characterized by the larger and smaller set of frequencies, respectively. The significant wave height does not almost depend on the bandwidth. It is found that the spectrum of storm waves in the southwestern part of the Baltic Sea has a multi-peak structure which reflects the complex structure of waves consisting of several wave systems. Envelopes and individual waves of different frequency ranges superimpose, and extreme waves are generated. The probability of occurrence of extreme waves is maximum at the moments of the maximum development of wave groupiness.     

夏季青藏高原低涡的切向流场及波动特征分析

从大气动力学原理出发,将高原低涡视为受热源强迫的边界层内涡旋,建立了柱坐标下满足梯度风平衡的低涡控制方程组,分析高原低涡切向流场的基本特征.在此基础上,通过求解线性化涡旋模式,得出高原低涡中各类波动的频散关系及其特征,同时定性讨论了热力作用对混合波动的影响以及混合波动与高原低涡流场特征的联系.使用中尺度数值模式WRF分...     

Extreme waves in the North Atlantic

Analyzed are the reasons of extreme waves with the height of more than 14 m formed in the North Atlantic in 2002–2011 and the evolution of atmospheric processes causing the extreme waves. It is revealed that the extreme waves in the North Atlantic during that period were mainly (in 81% of cases) formed under the influence of “explosive” cyclones. The height of waves in these cyclones can reach 20 m and more.     

A synoptic and dynamical characterization of wave-train and blocking cold surge over East Asia

Through an agglomerative hierarchical clustering method, cold surges over East Asia are classified into two distinct types based on the spatial pattern of the geopotential height anomalies at 300 hPa. One is the wave-train type that is associated with developing large-scale waves across the Eurasian continent. The other is the blocking type whose occurrence accompanies subarctic blocking. During the wave-train cold surge, growing baroclinic waves induce a southeastward expansion of the Siberian High and strong northerly winds over East Asia. Blocking cold surge, on the other hand, is associated with a southward expansion of the Siberian High and northeasterly winds inherent to a height dipole consisting of the subarctic blocking and the East Asian coastal trough. The blocking cold surge tends to be more intense and last longer compared to the wave-train type. The wave-train cold surge is associated with the formation of a negative upper tropospheric height anomaly southeast of Greenland approximately 12 days before the surge occurrence. Further analysis of isentropic potential vorticity reveals that this height anomaly could originate from the lower stratosphere over the North Atlantic. Cold surge of the blocking type occurs with an amplifying positive geopotential and a negative potential vorticity anomaly over the Arctic and the northern Eurasia in stratosphere. These anomalies resemble the stratospheric signature of a negative phase of the Arctic Oscillation. This stratospheric feature is further demonstrated by the observation that the blocking type cold surge occurs more often when the Arctic Oscillation is in its negative phase.     

THE MESOSCALE WAVES AND THE FORMATION OF POLYGONAL EYE WALL IN TYPHOONS

Mesoscale waves in typhoons were diagnosed by using a simulated typhoon data in this paper. Through analyzing the structure of the waves in typhoons, we found that the waves possess the mixed features of gravity inertial waves and vortex Rossby waves. On the one hand, positive geopotential height perturbation is corresponding to negative vorticity perturbation and anticyclonic circulation. At the same time, negative geopotential height perturbation is corresponding to positive vorticity perturbation and cyclonic circulation. The maximum perturbation occurs near the radius of the maximum wind in the typhoon. On the other hand, the mesoscale waves possess the features of strong convergence and divergence and ageostrophic wind. Finally, the authors presented a concept model to explain a linkage mechanism between the mesoscale waves and the formation of polygonal eye wall in the typhoon.     

台风内部的中尺度波动与多边形眼墙的形成

用小波变换分析了1948～2003年南海夏季风强度指数序列振荡特征,并研究了Lanczos滤波器滤出的不同时间尺度上南海夏季风强度与SODA资料提供的海洋热力条件的关系。结果表明,南海夏季风强度变化存在准4年的年际变化、约9年周期的十年际变化和38年左右周期的年代际变化。年际变化最强,年代际变化最弱。不同尺度上的南海夏季风强度变化与海洋热力条件的显著相关区有很大的地域差异。南海夏季风强度的年际变化主要与近赤道地区的热带海洋变化有关,相关关系呈准2年变化。若前一年秋冬季节的赤道东印度洋、赤道西太平洋出现海温和温跃层深度正异常和赤道西印度洋、赤道中东太平洋出现海温和温跃层深度负异常时,对应于当年的年际尺度上的南海夏季风加强;反之则减弱。南海夏季风强度与后期海温的对应关系为:南海夏季风加强,秋季时,南海周边海区和澳大利亚东部海区海温显著负相关;冬季时,热带西印度洋、赤道中东太平洋和赤道大西洋海温出现显著的正相关。南海夏季风强度的年代变化受PDO的调制。年代际尺度上南海夏季风强度的变化即与全球变暖有关,也与PDO有关。     

An ocean wind-wave climatology for the Southern Brazilian Shelf. Part I: Problem presentation and model validation

Geomorphological features and sparse visual wave measurements, presented in previous works, point out to the possible existence of alongshore wave energy gradients over the Southern Brazilian Shelf (SBS). After describing the two numerical models utilized and the model grids and settings, the present study evaluated the proposed validation of the basin-scale results against orbital altimetry and the regional-scale results against the two available wave-buoy data, discussing the extent to which the model reproduced local reality. The basin-scale model results of significant wave height could be considered as in good agreement with observations, presenting remarkable similarities with observed altimetry. Regarding the regional-scale modeling, both significant wave height and peak wave periods were considered as in good agreement with observations. The peak wave directions, however, were classified as in poor agreement, once the ESE waves were erroneously reproduced as E. Increased spatial resolution certainly played a role, but it was the lowering of bottom friction that represented the major improvement in the coastal grid simulations.     

大地形对行星波空间结构及其移速影响的数值试验

本文采用p-σ混合坐标十二层初始方程模式，研究了青藏高原与东亚实际地形对于行星波空间结构影响效应问题。本文数值试验表明:青藏高原动力效应与大地形结构特征显著相关；大地形因素的影响可以导致行星波在移动过程中其空间结构呈复杂变化，即引起行星波在大地形南北坡的位相差、系统的变速现象及结构的形变等特征。