西太平洋副热带高压中期变化的数值试验 Ⅱ.热带西太平洋热源的作用

用一个全球谱模式作数值试验,研究了１９７９年６月中蟾一次西太平洋副热带高压西伸北进的中期天气过程中热带西太平洋地区理想热源的作用。结果表明：理想热源的作用大约在４天以后可以影响我国东部的副热带高压和中高纬度的环流;理想热源在热带洋面上产生的扰动首先沿副高南边的东风气流向西北方向传播,到中纬西风带后分为两支,一支继续向西北方向传播,另一支转向东北偏东方向传播,两支扰动的共同作用导致副热带高压和西风带     

热带对流层上空东风带扰动影响西太平洋副热带高压的个例分析

利用NCEP/NCAR1000—10hPa2.5°×2.5°日平均和每日4次再分析资料,分析了2003年6月19—25日热带对流层上空东风带扰动对西太平洋副热带高压东西向进退的影响。结果表明:热带对流层上空东风带扰动从对流层中低层伸展到50hPa高度附近,在200hPa上表现最为明显,在热力场上表现出“上暖强,下冷弱”的垂直分布特征。当西太平洋副热带高压南/北侧的东/西风带上的扰动在相向运动中抵达同一经度上时,对应于西太平洋副热带高压的异常东退。垂直涡度方程的诊断分析表明:在东风带扰动附近,涡度倾向效应贯穿于对流层整层到50hPa高度上,在200hPa高度附近表现最显著,当高层东风带扰动东/西侧的负/正变涡增强时,当东/西风带扰动在相向移动过程中,它们涡度倾向正值区在130°E南北打通时,西太平洋副热带高压出现突然东撤。涡度方程分析还表明,对于涡度倾向变化的贡献中,水平涡度平流的贡献最大、β效应的贡献最小;当东风带扰动附近的水平涡度平流和β效应增强时、且由β效应所引起的东/西风带扰动中的南、北风分量在130°E附近南北同相迭加出现“正压发展”时,有显著的正涡度增长,对应于西太平洋副热带高压的东撤。     

海洋和大气状态异常对西北太平洋台风活动的影响

本文分析了33年(1951—1983年)逐月平均的赤道东太平洋海温距平(SSTA)、热带西北太平洋500hPa高度距平和西北太平洋台风频数距平资料,指出:赤道东太平洋热力状况的异常对西北太平洋台风活动有明显影响。进一步对于1982—1983年的厄尼诺过程进行诊断分析,认为,SSTA异常可以通过经圈环流改变中、低纬环流的相互作用,以此来制约西北太平洋台风活动,即:当赤道东太平洋出现暖水时,北半球的哈得来环流加强,导致中纬度上空西风带加强、斜压扰动向南发展,结果,北半球副热带高压滞留在较低纬度、热带盛行东风气流,形成了不利于西北太平洋台风发生、发展的大尺度环流条件。     

夏季西太平洋副热带高压的模拟实验

本文用模拟实验方法研究了西太平洋副热带高压的成因和结构。在分析了西太平洋副热带高压与其周围地区冷、热源关系的基础上,在实验中设计了六个热源、两个冷源,实验中得到的三维流场与实际大气情况相比很相似。从实验结果和实际大气资料分析得出,有四支不同方向的气流向西太平洋地区辐合下沉,它们对西太平洋副高的形成和维持起着重要作用。     

2019年长江中下游伏秋连旱的异常特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料及实况观测资料,分析了2019年中国长江中下游地区伏秋连续干旱期间的降水、温度及大气环流异常特征。结果表明：此次干旱具有持续时间长、降水偏少严重、气温较历史同期明显偏高、高温日数明显偏多等极端性特点。西太平洋副热带高压偏强,位置相对偏西、偏北,是形成长江中下游伏秋连旱的最主要原因;南亚高压东伸及负涡度向东输送,利于副热带高压西伸,长江中下游地区始终位于东亚副热带西风急流出口区右侧、对流层中高层负涡度的叠加作用区,使得垂直方向上的下沉辐散得到显著增强;自乌拉尔山至贝加尔湖高压脊形成的"高压坝",偏弱的极涡和东亚大槽等异常中高纬环流形势稳定维持,使得西风带中的气旋性扰动不易影响到副热带地区,利于西太平洋副热带高压的稳定及干旱的维持;频繁的热带系统活动,使得副热带高压在热带对流加热区以北的负涡度作用下得以进一步加强,并且导致对流层低层西南气流、越赤道气流和东南气流等三支气流在向北的输送路径上发生改变,并使长江中下游地区水汽辐合偏弱,使干旱得以维持。     

基于交叉小波分析方法的西太平洋副热带高压年际变率与热带海温及大气环流异常的相关性研究

西太平洋副热带高压的年际变率受热带多个关键海区的海-气相互作用过程调控, 但彼此间的因果关联和影响机制尚不清楚。为揭示西太平洋副热带高压的年际变率与热带海温及大气环流异常之间的内在关联特性, 定义了三个关键海区以及赤道纬向西风区的特征指数, 并分别与西太平洋副热带高压强度、脊线指数进行了交叉小波和相干小波分析。研究发现:西太平洋副热带高压指数存在显著的2~3年和准5年的周期振荡, 20世纪八九十年代后, 由于暖池区海温及赤道纬向西风区的Hadley环流强迫加强, 致使副热带高压特征指数的2~3年周期振荡加强; 从位相关系看, 先是西太平洋副热带高压减弱南撤导致纬向西风加强, 其后影响赤道东太平洋海温升高, 同时暖水向东传, 使赤道中太平洋以及暖池区海温逐渐升高, 在Hadley环流作用下使副高加强北抬。基于上述西太平洋副热带高压的年际变率与热带海温及大气环流异常变化相关性诊断研究, 进一步探讨了造成这种相关性的影响机理和因果关联, 为揭示西太平洋副热带高压年际变率与热带海温及大气环流异常的相关性做探索研究。      

不同海域海表温度异常对西北太平洋副热带高压年代际变化影响的数值模拟研究

采用1950～2000年逐月观测的不同海域(全球、热带外、热带、热带印度洋-太平洋、热带印度洋及热带太平洋) 海表温度分别驱动NCAR CAM3全球大气环流模式, 进行了多组长时间积分试验, 对比观测资料, 讨论了这些海域海表温度异常 (SSTA) 对西北太平洋副热带高压年代际变化的影响。结果表明: 全球、 热带、 热带印度洋－太平洋和热带印度洋海表温度变化均对夏季西北太平洋副热带高压的年代际变化有重要作用, 即在这些海域的海表温度变化影响下, 西北太平洋副热带高压均在1970年代中后期发生了年代际变化, 其后副高面积增大、 强度增强、 位置偏西、 偏南, 这与观测结果较一致; 热带太平洋海表温度变化对夏季西北太平洋副热带高压的年代际变化也有重要作用, 在其作用下, 夏季西北太平洋副热带高压的强度、 面积在1960年代后期发生年代际变化, 南界在1970年代中后期发生年代际变化, 这些时段以后副高强度增强、 面积增大、 偏南; 热带印度洋海表温度驱动模拟的西北太平洋副热带高压变化比热带太平洋海表温度驱动模拟的副高更接近于观测结果, 且年代际变化更显著, 其差异的可能原因在于两区海表温度在1970年代中后期以后的年代际变化能在孟加拉湾〖CD*2〗中国东南沿海区域强迫产生的异常环流不同, 前者强迫产生出反气旋性环流异常, 有利于副高的增强、 面积增大和西伸, 而后者强迫产生出气旋性环流异常, 不利于副高的西伸; 热带太平洋和热带印度洋海表温度在1970年代中后期的冷、 暖年代际背景变化对夏季西北太平洋副热带高压年代际变化有重要作用; 热带外海表温度变化对西北太平洋副热带高压年代际变化作用较小。     

SPECTRUM-90时期大气10—20天准周期振荡对热带气旋转向路径的影响

本文研究了SPECTRUM-90时期，大气10—20天周期振荡对西北太平洋转向台风路径的影响，结果表明，这种影响是显著的。在SPECTRUM-90时期，10—20天周期振荡比较活跃，西北太平洋副热带高压的周期性退缩现象是来自中、高纬和热带的10—20天周期低压扰动共同影响所致，这也是导致热带气旋转向运动的一个重要原因。进一步研究还发现，在SPECTRUM-90时期，存在着一支源于热带西北太平洋上呈经向排列的纬向风波列，热带波动沿此波列向北传播，在一定程度上，可以推动热带气旋北上转向。     

夏季西太平洋副热带高压准双周振荡的动力学机制

本文用动力学分析的方法对西太平洋副热带高压准双周振荡的机制进行了探讨。结果表明:在东亚特定的环流条件下,东亚大陆季风雨带和南海至西太平洋地区热带雨带凝结潜热的热力强迫作用均可激发出天气尺度的准双周CISK波动,其波动动能向东亚大陆副热带地区的频散变化存在一种“自我调整”过程,从而引导西太平洋副热带高压的进退。      

梅雨期及其前后东亚地区的径向环流结构

本文分析了1983年江淮流域入梅前、梅雨期以及出梅后东亚地区各期平均的径向环流结构及其演变特征。在不同时期，印度热带季风环流和东亚热带及副热带季风环流具有显著差异。研究指出，江淮流域梅雨是亚洲夏季三个季风系统相互作用的结果，是东亚副热带季风系统中径向经向环流上升支中的产物，同时又与其它两个季风系统密切相关，梅雨结束则与印度热带季风环流减弱南撤、西太平洋高压加强西伸、东亚副热带季风环流北上有关。     

梅雨期及其前后东亚地区的经向环流结构

本文分析了1983年江淮流域入梅前、梅雨期以及出梅后东亚地区各期平均的经向环流结构及其演变特征。在不同时期,印度热带季风环流和东亚热带及副热带季风环流具有显著差异。研究指出,江淮流域梅雨是亚洲夏季三个季风系统相互作用的结果,是东亚副热带季风系统中经向环流上升支中的产物,同时又与其它两个季风系统密切相关,梅雨结束则与印度热带季风环流减弱南撤、西太平洋高压加强西伸、东亚副热带季风环流北上有关。      

两次华南持续性暴雨过程中热带西太平洋对流异常作用的比较

利用NOAA的外逸长波辐射资料(OLR)和NCEP/NCAR再分析资料以及华南地区台站降水资料诊断分析了热带西太平洋对流活动在2005年和2006年华南地区持续性暴雨发生的大尺度环流背景上的物理作用.分析表明:2005年6月17～24日华南持续性暴雨过程与热带西太平洋对流的10～25天低频振荡从150 °E附近西传有关,持续性暴雨期间西太平洋副热带高压持续西伸的Gill型环流响应对应于传播到120 °E附近强对流的低频间歇期;2006年5月下旬～6月中旬华南的持续性暴雨可能与热带西太平洋的双热带辐合带(ITCZ)南支对流带异常强盛有关,持续强盛的南支ITCZ使得115～135 °E平均的局地Hadley环流最大上升中心位于0～5 °S,菲律宾海附近区域上升运动的减弱有利于西太平洋副热带高压持续西伸加强.通过比较这两例典型的华南持续性暴雨过程发现,副热带高压在华南地区持续西伸是两次持续性暴雨发生的共同的大尺度环流背景,而热带西太平洋对流活动则通过不同的物理过程影响副热带高压的持续西伸.     

两次华南持续性暴雨过程中热带西太平洋对流异常作用的比较

利用NOAA的外逸长波辐射资料(OLR)和NCEP/NCAR再分析资料以及华南地区台站降水资料诊断分析了热带西太平洋对流活动在2005年和2006年华南地区持续性暴雨发生的大尺度环流背景上的物理作用.分析表明:2005年6月17～24日华南持续性暴雨过程与热带西太平洋对流的10～25天低频振荡从150 °E附近西传有关,持续性暴雨期间西太平洋副热带高压持续西伸的Gill型环流响应对应于传播到120 °E附近强对流的低频间歇期;2006年5月下旬～6月中旬华南的持续性暴雨可能与热带西太平洋的双热带辐合带(ITCZ)南支对流带异常强盛有关,持续强盛的南支ITCZ使得115～135 °E平均的局地Hadley环流最大上升中心位于0～5 °S,菲律宾海附近区域上升运动的减弱有利于西太平洋副热带高压持续西伸加强.通过比较这两例典型的华南持续性暴雨过程发现,副热带高压在华南地区持续西伸是两次持续性暴雨发生的共同的大尺度环流背景,而热带西太平洋对流活动则通过不同的物理过程影响副热带高压的持续西伸.     

快速西行进入南海台风的统计特征

通过对快速西行进入南海的 1 3个台风快速西行期间西风带环流系统、副热带高压活动和台风环境流场的特征以及这些台风进一步的移向、移速进行统计分析 ,结果表明 ,台风快速西行进南海期间西风带的特点是中纬从中亚到东亚有高压脊或以纬向环流为主 ,西风槽偏北 ;西北太平洋副热带高压一直强大且呈带状分布或不断加强与西伸 ,造成副热带高压南侧与台风之间梯度加大 ,使偏东引导气流加强。研究还发现 ,如果台风南北两侧均为偏东环境流场 ,将使台风西行更快。     

东亚地区加热场对西太平洋副高东西进退影响的数值试验

用混合坐标系五层原始方程模式模拟了热带辐合带异常加热及江淮流域季风雨带异常加热激发的异常环流特征,进而分析了两个加热带对西太平洋副热带高压东西进退的影响。试验表明,两个加热带独立存在或共同作用都有利于引导西太平洋副热带高压西进,而上述两个地区异常冷却则促使西太平洋副热带高压退出东亚大陆。      

“2010.09.21”罕见冷式切变线暴雨的异常环流特征

利用常规气象观测资料、数值预报产品,对2010年9月21日发生在内蒙古中西部的罕见冷式切变线区域性暴雨过程的异常环流特征进行了分析。分析表明:本次暴雨的发生与大气环流异常有关。欧亚中高纬西风带持续呈两槽一脊形势,亚洲中高纬度盛行纬向西风气流;东亚中低纬西太平洋副热带高压和南亚高压偏北偏强,热带低纬超强台风凡亚比在我国登陆,因此不同纬度环流系统的整体异常及其相互作用是本次暴雨发生的关键。     

季风槽中热带气旋生成初期扰动的扰动动能收支分析

热带气旋总是发生在天气尺度扰动中,本文利用NCEP/NCAR提供的FNL资料,选取了2004年8月11日—9月10日期间季风槽中5个热带气旋生成初期扰动,通过计算动能收支分析这些初期扰动的发展。其中4个热带气旋都是生成在向西北方向传播的天气尺度波列的气旋性环流中,气旋性环流可以和呈东北—西南方向倾斜西传的MRG波的逆时针环流耦合。动能收支计算表明,初期扰动动能在热带气旋生成前12~72 h不断增加,扰动位势通量的辐合对扰动动能增长起了主要作用。在季风槽东端的合流区时,能量聚集项有重要作用,随着扰动移入季风槽内,低频纬向风切变项成为能量增加的一个重要来源。Sarika生成于季风槽西撤阶段,非线性作用项对扰动发展起了关键作用。     

江淮入梅前后大气环流的演变特征和西太平洋副高北跳西伸的可能机制

该文首先采用合成分析的方法研究了江淮入梅前后大尺度大气环流的演变特征和西太平洋副热带高压西伸北跳的可能机制。研究结果表明, 江淮入梅前期的最显著的特征是:副热带高压首先在太平洋中部增强北跳, 而后向西扩展导致太平洋副高西部脊 (120°E) 的增强北跳。进一步分析表明, 在太平洋中部副热带高压的增强北跳和西伸之前, 副热带高压南侧ITCZ中对流和孟加拉湾北部的对流活动明显并且都经历了一次增强活跃过程, 这意味着热带ITCZ和孟加拉湾北部对流的异常活跃可能对副热带高压的增强北跳西伸产生影响。全球大气环流模式模拟结果表明, 赤道中太平洋ITCZ中对流异常活跃不仅可导致副热带高压的增强北移, 而且还可导致副热带高压西伸, 与诊断分析结果相一致。     

气候平均场上西太平洋副热带高压双脊线过程可能成因的动力诊断分析

利用NCEP-DOE再分析数据集II,诊断分析了气候平均场上6次西太平洋副热带高压双脊线过程,借助一个两层半大气模式,从动力学上初步揭示了西太平洋热带大气准10天振荡（Quasi Ten-day Oscillation,简称QTO）向西北方向传播与季风槽东伸西撤之间的相互作用过程,探讨了气候平均场上西太副高双脊线可能的形成机制。分析表明季风槽准10天东西振荡是气候平均场上西太副高双脊线形成的主要原因,而季风槽东伸西撤与QTO传播密切相关。进一步分析发现,QTO向西北方向传播,东风切变作用于斜压辐散的经向梯度,在对流中心北侧生成正扰动涡度。QTO在季风槽东侧激发的气旋性扰动涡度,诱导季风槽东伸,侵入副高,造成副高外围变形,形成双脊线。因此,形成西太副高双脊线的主要原因之一可能是西太平洋热带大气QTO。尽管季风槽东伸直接引起副高双脊线发生,但是它只不过是受QTO影响的一种表现。本文仅为诊断结果,其结果还有待于模式敏感性试验的验证。     

环境场对东海登陆热带气旋陆地路径的影响

采用合成分析的方法，对比分析了在华东南部沿海登陆，维持较短陆地路径和维持较长陆地路径的两类热带气旋的环境场变化，结果表明：环境场对登陆热带气旋的陆地路径的维持有重要影响。当西北太平洋副热带高压迅速加强西伸；中低层低压环流迅速减弱；中低层环境热力条件差，海洋水汽输送中断；高层水平流场呈纬向型，青藏高原反气旋环流相对较弱而西北太平洋副热带高压反气旋环流强大，中纬带西风急流强大时，环境场的配置使热带气旋周围的高层水平辐散弱并衰减，低层水平辐合弱并衰减，热带气旋的对流被抑制，仅能维持较短路径很快就减弱消亡。反之，当西北太平洋副热带高压减弱东退，西风槽南压；低层低压环流长时间维持；中低层环境热力条件好，海洋水汽输送通畅；高层水平流场呈经向型，青藏高原反气旋环流相对强大而西北太平洋副热带高压反气旋环流减弱东退，中纬带西风急流较弱，低空东南风急流强大时，环境场的配置使热带气旋周围高层水平辐散强并维持，低层水平辐合强并维持，热带气旋的对流通畅，能维持较长生命史和较长的路径。