多年月平均500毫巴图上60°N和30°N纬圈的波谱分析

本文对北半球多年月平均500毫巴图上60°N和30°N纬圈的高度和纬圈平均的经向运动动能进行了波谱分析,探讨了前3个波幅和位相角的季节变化,以及在高低纬度之间的差异。主要结果如下: 1 位势场的高度主要贡献,集中在准静止长波范围内,并具有明显的季节变化。 2 波数为1的波在高低纬度性质有显著的不同,其分界线大约在50°—60°N之间。此外,准静止的长波愈向低纬度去逐渐有向西偏移的现象。例如,在30°N上准静止的长波比60°N上要偏西(1/4)—(1/2)波长。 3 60°N纬圈平均的经向运动动能主要部分亦集中在准静止长波范围内。虽然峰值有明显的季节变化,但最大的极值都出现在波数n=2—4之间。30°N纬圈平均的经向运动动能谱有着明显的季节变化,大致可分成如下3个类型: (1)冬季型:纬圈平均的经向运动动能谱存在着两个极值,最大的极值稳定于准静止长波范围内(n=3附近),次极植位于移动性行星波范围内(n=5—8)。 (2)夏季型:纬圈平均的经向运动动能谱只有一个极值,稳定于波数为6—7的波内。 (3)过渡型:纬圈平均的经向运动动能谱分布较平坦,没有稳定的极值存在。     

北半球月平均100毫巴超长波的气候特征

北半球100毫巴月平均图实质上是超长波(驻波)合成图,绝大部分纬圈的1、2波占绝对优势;100毫巴超长波随季节调整的范围是准常定的,而超长波在中高纬度调整的方向与中低纬相反;在中高纬与中低纬之间有一个狭窄的过渡带。沿纬圈的100毫巴位势高度廓线的季节变化与该纬圈近似的拔海高度廓线的配合很一致。     

北半球低纬度经圈环流特征及其与臭氧场的变化

本文通过分析北半球低纬度对流层上部多年平均实测风的经向分量,粗略地揭示了低纬度经圈环流沿纬图方向的分布及其季节变化特征;用统计分析的方法讨论了低纬度经圈环流强度和沿纬向分布的季节变化与中高纬度臭氧场含量和经纬向分布的季节变化关系;揭示了秋冬季低纬度海洋加热场与冬春季中高纬度臭氧加热场的相互联系和作用过程。     

东经140°剖面上的风场与温度场

本文作出了一月,四月,七月,十月,沿东经140°平均剖面.讨论了平均风场平均温度场和平均对流层顶,并和西经80°的结果相比较.     

500hPa波谱分析与江苏省入、出梅中期预报

本文重点分析了1975、1980年500hPa中纬度0—7波、0—3波合成波的调整、超长波和长波角动量输送值与江苏省入、出梅的关系。同时对1971—1981年进行普查分析,得出了中、高纬度超长波(1、2、3波)I_k指数演变特征及振幅极值的变化以及25°N、35°N纬圈角动量的南北输送与江苏省入、出梅的对应关系。且以波谱分析中诸特征量作因子,建立了入、出梅中期预报方程。在1982—1984年的反查中拟合较好,预报时效平均存7天左右。     

中高纬瞬变涡旋活动对我国东部夏季降水的影响

基于1981—2020年日本气象厅(Japanese Meteorological Agency,JMA)再分析资料JRA-55(Japanese 55-year Reanalysis)以及美国国家气候中心(Climate Prediction Center,CPC)卫星降水资料,分析了瞬变涡旋活动特征及其对我国东部夏季降水异常的影响,并对其可能机制展开讨论。研究表明,蒙古国至我国东北和华北地区既是瞬变涡旋活动的活跃区域,也是其输送的大值区域,其中瞬变涡旋对热量和水汽的经向输送占主导地位,是中高纬热量和水汽的重要来源。根据瞬变涡旋经向热量和水汽输送变率的强度确定了瞬变热量和水汽输送的关键区域,分别为(45°~60°N,100°~130°E)和(35°~50°N,100°~120°E),并定义了瞬变热量和水汽指数,其与我国东部夏季降水异常的回归结果表明,瞬变涡旋活动对我国东部夏季降水存在显著影响。中高纬天气尺度瞬变涡旋对热量、水汽和动量的输送异常,通过波流相互作用过程,对平均流形成了反馈,导致季节平均环流、水汽分布和水汽输送的异常,从而在热力、动力和水汽条件的共同作用下引起降水异常。     

1996年江苏梅雨期暴雨与500hPa高度场波谱特征分析

本文利用EC北半球500hPa5* 5网格点资料,计算了1996年梅雨期80°N-25°N各纬度带上波谱参数Ik、平均纬向动能Eu(k)、平均经向动能Ev(k)和角动量输送Jk。结果表明,梅雨期内中高纬度超长波向长波调整,且这种调整涉及到较低纬度上发生长波调整或长波增长,江苏就有一次暴雨过程发生。这种波的调整在动能场上表现为长波经、纬向动能迅速增长,扰动加强。另外,副热带角动量南北输送的转换和向南输送的明显增长,对暴雨发生有重要作用。     

100毫巴准常定扰动对角动量输送的长期变化的初步分析

本文采用1956--1976年100毫巴月平均高度资料计算了各个季中月各个纬度带准常定扰动对角动量输送的谱,研究其季节变化和周期变化。计算表明,100毫巴等压面上准常定扰动对角动量的输送几乎全部由波数1—3的超长波完成的。各波输送在各个季节以及在高纬和低纬都呈现不同的特点。功率谱分析表明,在低纬(35°N以南)盛行13—14个月,28—29个月和57个月的周期。指出准两年振荡可能与1波输送和3波输送的相互作用有某种联系。     

低纬度超长波的统计特征

本文用1951年1月—1980年12月、20°N、500hPa高度距平资料,对频率域内的超长波谱密度作了计算。结果表明超长波的功率谱在40个月周期附近出现极值,特别是波数1。为了对比超长波和长波间的不同特征,对纬向波k=5-8的谱密度也作了计算,纬向波数k=5-8的谱密度是属白噪音时间序列随机过程。      

多年月平均100毫巴图上副热带及西风带地区波谱的季节变化

本文研究了多年月平均100毫巴图上波谱的季节变化。分析表明,西风带及副热带地区等压面高度的振幅位相谱都有着鲜明的季节变化,但它们差异甚大,这种超长波的不连续带约在40°N附近。 扰动动能谱逐月情况的分析表明,副热带地区纬向扰动动能谱及其前12个波分量之和的季节变化较为清楚。 文中还分析了角动量、感热南北输送谱及动俄转换率谱。发现它们的前12个波分量之和的季节变化,在副热带地区相对要较西风带清楚。并且,在副热带地区这些输送谱或转换率谱中,起主要作用的是一波,三、二波次之;而在西风带中,起主要作用的是二波,一、三波次之。     

东亚季风区冬季经向风的季节内变化及其可能机理

利用1979—2013年ERA-interim再分析资料,通过均方差分析、功率谱分析、带通滤波及合成分析等统计方法系统地分析了东亚季风区冬季经向风的季节内变化及其可能机理。结果表明,东亚季风区冬季经向风异常在我国华南一带变化显著,振荡周期为10~20 d(准双周振荡)。在准双周尺度上,水平方向上,850 h Pa异常北风主要呈现从高纬向低纬传播的特点,60°N附近异常经向风向东南方向传播,副热带30°N附近弱的异常经向风向东传播,二者在华南汇合,随后分为两支中心,分别向南和向东继续传播,我国华南一带存在基本气流向准双周尺度波动的能量转换,因此异常经向风在华南会显著增强;垂直方向上,对流层上层、中层、下层的经向风呈现强—弱—强的异常中心特征,对流层下层850 h Pa和上层200~300 h Pa均存在经向风大值中心;我国东部上空300 h Pa上,副热带地区波动比850 h Pa更明显,60°N附近波动向东南方向移动,同样在我国东部地区合并,波动辐合导致波动能量增强。     

1977年1月500mb的大气环流及动能转换关系

1977年1月是北半球中纬大陆地区近年来最严寒的一个月。利用500 mb逐日资料,进行了天气学和能量学的研究,所得结果如下: (1)这个月极区经常出现高压,而且阿拉斯加高压脊特别强而稳定。由于极区高压,高纬西风动量大量地往中纬输送,造成高纬强东风。 (2)对于这个月月平均基本气流,进行正压不稳定度判据的检定,发现存在接近正压不稳定的条件。同时,有供给涡动发展的能量。 (3)这个月涡动中,最活跃的是n=3波,寒潮爆发主要是同3波盛行期相联系。3波之所以异常活跃,是由于从2波接受异常多的能量。 (4)2波输出能量较往年多一倍以上,主要输送给3波,对3波发展起着重要作用。 对这些结果进行了物理上的联系和讨论。     

2007年夏季江淮强降水过程中10~30d低频变化及其与对流层上层波包活动的联系

利用NCEP/NCAR再分析和全国740站逐日降水资料,运用一点滞后相关等方法,对2007年夏季江淮流域强降水期间低频振荡的波动活动特征及其与降水低频变化的联系进行了分析。结果表明,在2007年夏季降水中,降水低频分量起着重要作用。降水的低频振荡主周期为10~30d,降水距平时间序列与10~30d低频分量具有较好的对应关系。低频扰动在对流层上层和低层都呈现波列状分布,且在降水活跃位相时,低频环流在高、低层具有斜压结构。在对流层上层,低频扰动有缓慢的东移倾向,相速度为每天2~3个经度。西风带中存在多次移动性波列向下游的传播,且在120°E以西以每天14经度的群速度向下游频散能量,表明10~30d低频波动具有明显的下游发展特征。在强降水开始5d前,低频波动与能量可起源于高纬的乌拉尔山附近,沿着西北-东南向的路径向下游传播。下游发展的低频波动为江淮流域带来了能量,为强降水的发生提供了条件。这些结果加深了人们对低频波动在江淮流域强降水过程中所起作用的认识,可为寻找江淮流域强降水过程预报线索提供科学依据。     

北半球夏季中低纬地区的平均垂直环流与大气中冷热源分布的关系

本文应用中央气象局出版的“北半球高空气候图集”中的风场资料,计算了45°N以南、北半球范围、7月份850 mb—100 mb各标准等压面层上的平均垂直运动。分析了不同区域经向和纬向垂直环流的特点,并将它与大气中冷热源进行对照。指出:夏季北半球低纬度平均是个Hadley环流,其北是个道环流。形成这种环流形势的主要贡献地区在两个大洋上,这主要与低纬度大气是个热源、共北是个冷源的分布有关。另外,由纬向环流看到,夏季北半球中低纬主要上升运动区和下沉运动区各有两个,这两对上升气流区和下沉气流区构成了夏季北半球中低纬地区垂直环流的大形势。此外,本文还指出夏季青藏高原上空的上升气流向四周流出后所影响的地理区域。     

Seasonal variations of gravity waves revealed in rawinsonde data at Pohang,Korea

Summary Seasonal variations of gravity wave characteristics are investigated using rawinsonde data observed at Pohang observatory, Korea (36°2′N, 129°23′E) during the one-year period of 1998. Analysis is carried out for two atmospheric layers representing the troposphere (2–9 km) and stratosphere (17–30 km). There exist clear seasonal variations in amplitudes of temperature and wind perturbations and wave energy in the stratosphere, with their maxima in wintertime and minima in summertime. A strong correlation is found between the wave activity and the strength of the jet stream, but there is no clear correlation between the wave activity and the vertical gradient of static stability. The intrinsic frequency and vertical and horizontal wavelengths of gravity waves in the stratosphere are 2f–3f, where f is the Coriolis parameter, and 2–3 km and 300–500 km, respectively. The intrinsic phase velocity directs westward in January and northeastward in July. The vertical flux of the stratospheric zonal momentum is mostly negative except in summertime with a maximum magnitude in January. Topography seems to be a major source of stratospheric gravity waves in wintertime. Convection can be a source of gravity waves in summertime, but it is required to know convective sources at nearby stations, due to their intermittency and locations relative to floating balloons.     

从海平面气压场的波谱分析比较南、北半球大气环流的变化

本文应用沿纬圈的谐波分析,对1951—1960年各年逐月南、北半球海平面气压进行分解,对比两个半球的副热带(30°N,30°S)及中纬度(50°N,50°S)的超长波活动发现:(1)南、北两个半球月平均大气环流都存在有性质不同的两类变化,即季节性变化与非季节性变化。在海陆对比明显的北半球,不论西风带还是副热带季节性变化都比较清楚。而南半球仅副热带季节性变化明显,西风带则是非季节性变化占优势。(2)南、北两个半球大气环流的季节变化,都有明显的年际差异。通常,北半球夏季建立(南半球是夏季结束)的年际差异大,北半球夏季结束(南半球是夏季建立)的年际差别较小。(3)超长波位置的年际变化与海陆分布有密切关系。陆地面积大的地区,占优势的超长波位置比较稳定,在几乎全为海洋的50°S,则超长波无论占优势与否,波槽位置的年际变化都较大。     

The effects of topography on the summer atmospheric energetics of the Northern Hemisphere in a low-resolution global spectral model

An analysis is made of the effects of topography on the summer atmospheric energetics of the Northern Hemisphere in a low-resolution global spectral model. The numerical mode! is a global, spectral, primitive equation model with five equally spaced sigma levels in the vertical and triangular truncation at wavenumber 10 in the horizontal. The model includes comparatively full physical processes. Each term of the energy budget equations is calculated in four specific latitudinal belts (81.11°S–11.53°S; 11.53°S–11.53°N; 11.53°N–46.24°N; 46.24°N–81.11°N) from a five-year simulation with mountains and a one-year simulation without mountains, respectively. Differences between them are compared and statistically tested. The results show that synoptical scale waves transport available potential energy and kinetic energy to long waves and increase conversion from available potential energy of the zonal flow to eddy's and from the eddy kinetic energy to the zonal kinetic energy in region 3 (11.53°N-46.24°N) due to mountains; topography intensifies the atmospheric baroclinity in region 3, consequently the baroclinic conversion of atmosphere energy is increased. The seasonal characteristics associated with the summer atmospheric energy source in region 3 are caused by seasonal variation of the solar radiation and the land-ocean contrasts and independent of topographic effects. The mechanism of topographic effects on the increase of long wave kinetic energy is also discussed.     

The structure of low frequency phenomena in the tropics and its interaction with the extratropics

The structure of planetary scale low frequency phenomena in the tropics is studied, and an attempt is made to de-termine its influence and interactions with phenomena at higher latitudes.In the tropics, it is found that the majority of the variance in the zonal wind structure is made up in wave num-bers 1 and 2. During warm events in the Pacific Ocean, when the Southern Oscillation Index is negative, almost all of the variance resides in the gravest mode which undergoes a 40o eastward phase shift. Meanwhile, the second logitudinal mode almost disappears. On the other hand, the meridional wind field possesses maximum amplitude at higher wave numbers. However, near the equator, the amplitude is small with extreme values occurring in the subtropics. The difference in scale and the location of extrema of the meridional and zonal wind components indicate that the tropical atmosphere is responding to two different driving mechanisms,Correlation analyses between variations of the zonal wind at reference points along the equator with variations of component elsewhere show that there are strong logitudinal connections. The strongest correlations between the tropics and higher latitudes exist in the region of the equatorial westerlies. In fact, stronger correlations occur between variations in U anywhere along the equator and the middle latitudes to the north and south of the equatorial wester-lies than to the latitudes immediately to the north and south of the reference points. We interpret this “remote” corre-lation pattern as indicating a two-stage teleconnection process which emphasizes the importance of the equatorial tropical westerlies of the Pacific Ocean as a “corridor” of communication between the low and high latitudes. The regionality of the correlations confirms, to some extent, recent theoretical development regarding trapped equatorial modes. Finally, time lagged correlations from plus and minus six months between variations of U and OLR indicate that the interactions between the extratropics and low latitudes possess an organized sequence. The extratropical in-fluence appears to propagate into the tropics followed by an eastward propagation along the equator. Finally, a propagation from the tropics to the extratropics in the upper troposphere occurs in the eastern Pacific Ocean. The time-lagged correlation sequence does not appear to be symmetric about the equator.     

热带500百帕动能的基本特征与季节变化——南、北半球的比较

本文利用1980—1988年30°S—30°N的风场资料,计算了逐日的平均动能,涡动动能及相互转换和波数域动能;并分析了南、北半球热带对流层中层动能的演变特征,季节调整规律,指出了热带与中高纬动能的差异。