西藏高原对于大气环流影响的季节变化

海陆分布对於大气环流的影响有两方面,一方面是由於热力的,冬季大陆上的气温低於海洋,夏季反之,与这种温度的分布有关系的气象上的现象,我们可以观察到很多,例如西伯利亚的冬季高压就是因为当地的低温所致,再如东亚夏季的东南季风也是因为大陆上的高温结果。Bleeker对於冷热在大气变化中的作用,特别强调。著者对於海陆温度的分布和大气环流亦会稍加讨论,本文不拟对此再多伸述。     

赤道印度洋海表温度纬向异常及其对季风环流的影响

引言印度季风是热带环流最突出的特征,它的建立与维持决定于大尺度季节性的海陆温差。夏季,季风向暖的大陆辐合,并在大陆上升经高层对流层返回海洋。冬季,温度场反过来,环流亦反过来,在暖的洋面上空气上升,在冷的大陆上空气下沉。然而由经向温度差控制的这种平均环流,可以大大地被由大陆或海洋的纬向温度异常所修改。皮叶克尼斯(Bjerknes 1966,     

从对流层的温度分析来探讨我国上空冬半年西风环流

过去凡讨论我国天气的气象文献里,均认为控制中国天气的因素不外乎太平洋高压、西伯利亚高压、印度洋高压、阿留申低压和印度低压。这五个因素、因季节的转变而相互消长,进而控制我国大陆的天气。这种忽略西藏高原在我国大气环流中和天气里所发生的作用:一方面固然由於缺乏高空记录,因而无从了解我国上空的大气环流情况;另一方面则由於过去一般气象工作者,过於重视海陆分布在天气上所发生的影响。涂长望和张丙辰二同志在分析中国气团时,因讨论热带     

非绝热加热及地形动力作用下的大气环流长期演变过程

本文建立了一个理想的大气环流数值试验模式,其中简单地考虑了辐射、湍流、凝结加热及地形的动力作用。模式中放了两个陆地和两个海洋,海陆的影响由给定的下垫面温度表现出来。把方程组化成常微分方程组后,用Runge-Kutta方法在电子计算机上求数值解。 首先,在非绝热加热的作用下,由静止大气开始经过40天就建立起基本气流。其次,在具有年周期的太阳辐射、下垫面温度及凝结加热的作用下,基本气流以年周期变化。扰动也有明显的年周期,夏季扰动振幅变小,冬季扰动振幅变大,而且海陆温度的季节变化能控制波数为2的超长波的进退。夏季温度槽位于海洋东部,冬季位于大陆东部。 最后,在数值试验中看到初始场的影响只有100天左右。     

南北半球大气环流与东亚季风

本文用谐波分析,对南北半球多年平均逐月海平面气压场进行了分析,结果表明:海陆的大小和分布不同,是南北半球大气环流差异的主要原因。大陆的作用随纬度和季节而改变;夏季低纬度大陆的作用更明显,高纬度则是冬季明显。欧亚非大陆,在东亚季风形成中起了主要作用。     

印度半岛热力变化对亚洲季风环流异常的影响

海陆热力差异的季节性变化是季风产生的原始驱动力,因此海洋和大陆任何一方的变化必然会影响季风环流出现异常。本文探讨了欧亚大陆高、低层气温、南亚大陆和印度洋之间海陆热力差异的变化特征,发现南亚大陆的印度半岛区域下垫面的季节性增暖出现最早,其增暖从春季就开始出现,比对流层上层增暖偏早约两个月,相应的低层经向海陆温度梯度由冬季型转为夏季型最早的区域出现在80°E附近。进一步分析了印度半岛下垫面热力异常的变化特征及其与季风环流异常的关系,初步揭示了南亚区域高、低层气温变化的相互联系,发现印度半岛下垫面的迅速增温引起了大气的强感热加热,进而影响高、低层季风环流的异常变化。结果表明,春末夏初印度半岛暖下垫面的加热作用有利于亚洲夏季型季风环流建立偏早,同时也有利于亚洲夏季季风环流的加强,而冷下垫面的作用则相反。     

冬季西太平洋和海洋性大陆热源变化特征及其影响

利用ERA-interim再分析资料、中国地面降水资料、全球海温(SST)和降水资料研究了冬季西太平洋和海洋性大陆大气热源变化特征及其对区域气候的影响。结果表明:冬季西太平洋和海洋性大陆热源具有显著的年际变化,海洋性大陆热源同时存在明显的年代际变化。冬季西太平洋热源强年相较弱年,东亚副热带急流轴线偏北3~4 °,东亚冬季风显著加强;热源强度与中国东部大部分地区冬春季降水呈显著负相关。由于西太平洋热源与ENSO事件密切相关,去除ENSO影响后,西太平洋热源对急流和冬季风的影响明显减弱,且与华东南部和华南地区降水无显著相关,但仍与华东中北部和华北地区呈显著负相关,相关关系仍可从同期冬季持续到后期春季。海洋性大陆热源在1993年左右发生显著突变,突变后海洋性大陆附近SST显著升高,海平面气压显著降低。进一步分析表明,海洋性大陆地区大气热源与Walker环流在年代际尺度上存在很好的对应关系,海洋性大陆岛屿整体增暖趋势快于周围海洋,导致海陆热力差异增大,这可能是触发局地热源和Walker环流长期变化的主要原因,进而影响太平洋SST分布和全球增暖的进程。      

近40年来东亚冬季风的年代际时空变化趋势

利用经验正交函数－奇异值分解（EOF－SVD）综合分析方法和1961～2000年NCEP/NCAR月平均再分析资料对近40年来东亚冬季风和冬季表面气温的年代际变化特征及其相关关系进行了分析。研究结果表明, EOF得到的冬季海平面气压场主成分空间结构（第一特征向量）及其时间系数可以较好地反映出东亚冬季风的变化, 而且可以同时得到东亚冬季风强度和南扩程度的变化, 具有一定的优越性。通过对冬季海平面气压和表面气温年代际分量的EOF－SVD综合分析, 发现了东亚冬季风强度减弱、南扩加强的年代际变化趋势, 冬季表面气温则表现出中高纬地区海陆热力差异减弱、低纬地区海陆热力差异加强的年代际变化特征, 两者之间存在很好的对应关系。另外, 大陆冬季表面气温与海平面气压的年代际对应关系比海洋的更加显著, 表明对温室效应的区域气候响应与东亚冬季风的年代际变化之间可能存在较为密切的联系。     

冬季亚洲大陆的热力差异和中国气候的关系

最近的一些研究发现,除了海陆之间的热力差异外,大陆内部也存在热力差异。通过合成及t检验方法分析了亚洲大陆内部区域热力差异的变化特征,探讨了年代际尺度上大陆热力状况的季节变化与东亚初夏和夏季环流、季风活动、中国降水变化的关系。结果表明:正指数年代,在经向上从冬至夏东亚大陆由冷变暖,25°N以北中高纬度对流层高层有气温正距平下传,纬向上高原东侧我国大陆地区春夏季迅速增温。相比之下,海洋上的热力变化不明显,一直维持负距平,海陆热力差异偏大,东亚初夏季风建立偏早,夏季风强度偏强,相应地长江流域初夏降水偏多,夏季降水偏少,华北和西南部分地区夏季降水偏多。相反地,负指数年代海陆热力差异的变化将会减弱海陆之间的热力对比,不利于初夏季风的建立和夏季风加强,上述地区降水的变化大致与正指数年代相反。     

从全球地表平均温度时间序列中识别自然气候变率信号

全球表面平均温度受到自然变率和人为强迫两方面影响。本文研究有关1900年1月—2009年3月全球平均温度时间序列即自然气候变率中的信号鉴别和剔除问题,研发了一系列简单的、基于物理学的方法,并将其应用于区分厄尔尼诺—南方涛动(ENSO),高纬度大陆冬季海洋气团平流变化和由火山爆发导致的大量气溶胶进入平流层这三种自然现象对气候的影响。在ENSO和高纬度温度平流的作用从全球平均温度的记录中剔除之后,显示于仪表的火山爆发及其变化的信号变得更加显而易见。随后火山爆发的影响就从记录中过滤掉,而剩下的时间序列则显示出自1950年以来全球气温几乎是一个单调的递增模式。结果还揭示,年际时间尺度海陆耦合的影响超过了ENSO和火山爆发。一般而言,全球陆地和海洋平均温度的情况紧密地同海洋气团主导陆地的那2~3个月相关。大西洋海面温度大振幅的扰动使这些耦合波动呈现为一个复杂的空间信号。     

西北太平洋盛夏台风频数与大尺度环流条件的关系

本文根据14年的测风资料及9年的南半球高空资料的分析,发现在南半球冬季,当南太平洋上长波槽位置偏西(170°E附近)时,澳洲东岸高空平均西风风速大;同时亚洲东岸北纬40°附近高空西风带弱或位置偏北时,相应西北太平洋上盛夏多台风活动。反之,当南太平洋上的长波槽位置偏东(155°W附近)时,澳洲东岸高空平均西风风速小;而亚洲东岸中纬地区高空西风带强或位置偏南时,西北太平洋上盛夏台风活动则比较少。      

两层正压准平衡海洋模型的中纬度定常风场强迫解

建立了风场强迫下考虑瑞利摩擦的水平二维两层正压准平衡海洋模型,并在中纬度大尺度理想风场强迫的情况下,进行了解析求解。结果表明,在西风急流强迫下,在理想海洋的西海岸以东的上层流场上,在西风急流处会出现较强的东向流;在接近β通道侧壁处则有西向逆流出现;在近西海岸处,在上述东向流的两侧有气旋性曲率与反气旋性曲率的流动;而下层流场的强度与上层流场大致相同,但流向大体相反。由理想西风急流异常强迫出的流场异常的分布形式与以上结果类似。与实际风场异常强迫下的北太平洋上层流场异常进行比较后可知,模型得到上层海洋的结果与实际情况有相像之处。最终,该海洋模型的解趋于风场强迫特解。     

冬季北大西洋风暴轴的东西变化及其能量诊断

利用NCEP/NCAR再分析资料,定义一个风暴轴经度指数,基于这个指数做合成分析,对冬季北大西洋风暴轴63 a(1948-2010年)的东西变化特征及其能量平衡差异进行了诊断。主要结论如下:(1)北大西洋风暴轴存在明显地东扩和西退。当风暴轴向东扩展时,天气尺度瞬变波可以向下游发展至乌拉尔山以东的亚洲上空;风暴轴西退时,天气尺度瞬变波活动范围向西收缩到15°W以西的大洋上空。(2)能量诊断表明,当风暴轴向东扩展时,涡动动能在高纬度的大西洋东部及西欧上空明显增强。在0°以西的区域,涡动动能的增强主要归因于能量斜压转换过程的增强;而在0°以东区域,涡动动能的增强可能与涡动非地转位势通量引起的"下游发展效应"增强有关。风暴轴向西收缩时,变化相反。     

近五年东亚夏季自然天气季节的划分及夏季特征的初步探讨

本文根据1951—1955年五年高空和地面的资料,对夏季过程进行了分析,得到下面几点结果: 1.在东亚地区的四个主要经度带上以65°,120°和140°经度带的500毫巴强西风中心的位置和强度变化,对东亚自然天气季节的划分是最良好的指标。东经65°经度带上南边低纬度强西风的消失是梅雨期开始前的征兆。东经140°经度带上强西风在北纬40°以南消失时是夏季开始的征兆。和它相关联的过程是东亚高空大槽的消失和太平洋副热带高压带北移至30°—40°纬度带间,这个期间平均是在7月13日左右,也是江南梅雨结束的时候。故梅雨是夏季以前的盛行过程,它和500毫巴强西风区或锋区是有密切的联系的。 2.东经140°经度带上500毫巴强西风在北纬30°—40°重现时,是夏季结束秋季开始的征兆,和它相关连的天气过程是在该经度带上高空大槽重新建立,地面大陆冷高压从新地岛东部向东南下达华北地区。这个时间平均是在9月5日左右。故东亚夏季的长度平均仅55日。 3.从500毫巴强西风在各经度带上出现的情况来看,一般是西部比东部消失得早,出现得迟,不如冬季那样先在上游首先建立,在春夏之交这种相反的演变,似非地形的分支可以解释的。 4.在夏季自然天气季节所出现的盛行天气过程主要是表现在太平洋副热带高压随上游气压场的不同,及其和     

长江流域中下游梅雨时期500毫巴环流形势的分析

本文对1954—1962年5—7月500毫巴流型作了分析,确定了长江中下游各年的梅雨期,划分了梅雨期500毫巴环流型。分析指出,西太平洋副热带高压和东亚上空西风气流的变化,是决定入梅和出梅的重要因素,其中东经110°到125°之间的副热带高压脊线的变化更重要。当这个脊线从低纬度向北移动,越过北纬20°时,梅雨开始,再次北移越过北纬25°时,梅雨结束。500毫巴西风气流的变化是另一个指标。90°E上南支强西风消失,东风突然向北推进,是季节转换的标志,这以后,当115°—125°E上南支强西风北撤到北纬30°以北时,梅雨开始,再次北撤越过北纬35°时,梅雨就结束。     

梅雨锋云带内α-中尺度对流系统周边水汽风的分析

应用准静止卫星水汽图像导出的风 (简称为水汽风 )分析东亚梅雨锋云带内中尺度对流系统 (MCS)在对流层上层的流出通道。结果表明梅雨锋云带内MCS有二类流出通道。一类MCS在对流层上层呈现为一个中尺度反气旋。MCS的东部有一支中尺度高空急流 ,这支中尺度高空急流向东流出后转向南 ,流入 2 0°N附近的南亚东风急流内 ,是MCS在对流层上层的主要流出通道。另一类MCS发生在中纬度西风急流的南侧。中纬度西风与MCS南部的偏东北风构成一个反气旋环流带。MCS前方的流出通道 (中尺度高空急流 )是中纬度西风急流的一个中尺度分支。梅雨锋云带内垂直方向水平风速切变小于 1m/ (s·10 0hPa) ,垂直方向“不通风”有利于云带内MCS的维持。初步分析验证了以前数值模拟得到的中尺度高空急流及其流出通道。     

梅雨结束时期沿东经140度上风场的变化

根据1950—1956年6—8月日本馆野站上空200毫巴的每天测风材料,定出在东亚梅雨结束期的风向、风速转变的奇异性.我们发现馆野上空西风急流的消失和东风的出现,是东亚梅雨结束和盛夏开始时期的一个良好的标记.另外,又作了1954—1956年东经140度各年6—7月每5天平均东西风风速剖面图.我们发现在东亚梅雨结束时期,日本上空的高空西风北撤,太平洋副热带高压脊显著北伸,并且西南太平洋上的颱风便一个接一个侵入东海黄海.这种特徵各年都是相似的,因此可能有一定的预告价值.     

两次夏季江淮气旋的动能平衡过程及其与大尺度环流的关系

本文用准拉格朗日方法计算了两例夏季江淮气旋各个阶段的动能收支及旋转风、辐散风对动能制造项的贡献，并讨论了它们与大尺度环流的关系。主要结论有:（1）气旋区域动能平衡的特点随大尺度环流改变；（2）动能的水平输送取决于气旋和高空急流中心的相对位置；（3）稳定少动的高空急流入（出）口区有较强的旋转风动能制造（消耗），与水平输送项反号，移动快的急流附近，此项数值较小；（4）发展的气旋波，高层和低层有较强的辐散风动能制造；（5）夏季江淮气旋波转化为温带气旋时，高层表现为动能输入，高空急流转为气旋式弯曲。     

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。360°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。     

The Relationship Between some Large-scale Atmospheric Parameters and Rainfall over Southeast Asia: A Comparison with Features over India

Summary Monthly rainfall data for 135 stations for periods varying from 25 to 125 years are utilised to investigate the rainfall climatology over the southeast Asian monsoon regime. Monthly rainfall patterns for the regions north of equator show that maximum rainfall along the west coasts occurs during the summer monsoon period, while the maximum along the east coasts is observed during the northeast monsoon period. Over the Indonesian region (south of the equator) maximum rainfall is observed west of 125 °E during northern winter and east of 125 °E during northern summer. The spatial relationships of the seasonal rainfall (June to September) with the large scale parameters – the Subtropical Ridge (STR) position over the Indian and the west Pacific regions, the Darwin Pressure Tendency (DPT) and the Northern Hemisphere Surface Temperature (NHST) – reveal that within the Asian monsoon regime, not only are there any regions which are in-phase with Indian monsoon rainfall, but there are also regions which are out-of-phase. The spatial patterns of correlation coefficients with all the parameters are similar, with in-phase relationships occurring over the Indian region, some inland regions of Thailand, central parts of Brunei and the Indonesian region lying between 120° to 140 °E. However, northwest Philippines and some southern parts of Kampuchea and Vietnam show an out-of-phase relationship. Even the first Empirical Orthogonal Function of seasonal rainfall shows similar spatial configuration, suggesting that the spatial correlation patterns depict the most dominant mode of interannual rainfall variability. The influence of STR and DPT (NHST) penetrates (does not penetrate) upto the equatorial regions. Possible dynamic causes leading to the observed correlation structure are also discussed. Received October 10, 1996 Revised February 25, 1997