强迫和惯性不稳定对流发展在印度夏季风爆发过程中的作用

利用NCEP/NCAR R1再分析资料,分析了阿拉伯海上空对流层低层惯性不稳定现象对印度夏季风爆发过程的影响,揭示了纬向地转动量的纬向平流在惯性不稳定中的重要作用.研究表明,在印度夏季风爆发过程中,由于强烈的跨赤道气压梯度,对流层低层的绝对涡度零线(η=0)在阿拉伯海南部上空自赤道向北推进,从而在北半球近赤道区域形成负绝对涡度区,该区域表现出明显的自由惯性不稳定.在摩擦作用下,当气流自南向北通过这一区域时,在绝对涡度零线北侧出现低层辐合中心,有利于低纬度对流发展.然而这种经典的惯性不稳定对流只出现在近赤道地区,对印度季风爆发的直接影响不明显.另一方面在η=0线北侧海平面低压中心南部,尽管该区域大气处于惯性稳定状态,低空西风气流的发展造成明显的纬向地转动量的纬向平流.理论和诊断分析表明,该纬向地转动量平流与南北方向海陆热力差异沿着纬圈非均匀分布密切相关,它引起低空辐合中心出现在印度大陆西南海岸低空急流附近及其北侧,为印度夏季风爆发提供有利的低空环流条件.说明春末夏初阿拉伯海地区低层对流的发展除了受摩擦惯性不稳定影响外,更受到海陆热力差异纬向分布不均匀的强烈影响.此外,在印度夏季风爆发前,对流层高层的南亚高压东伸发展,将中纬度高位涡输送到阿拉伯海上空,形成局地"喇叭口"状流场,产生明显的高空抽吸作用,为夏季风的爆发推进提供了有利的高空背景条件.当其与南北海陆热力对比的纬向差异所强迫的低空辐合中心在印度大陆西南海岸附近垂直耦合引起大气斜压不稳定发展时,激发了印度夏季风爆发.     

东亚热带与副热带季风区对流降水和层云降水季节变化特征对比分析研究

利用10年TRMM卫星2A25资料,对东亚热带和副热带季风区对流降水和层云降水的季节变化特征进行了对比分析,研究了热带和副热带季风区降水性质的差异,并结合IPCC第4次报告中24个模式的20c3m模拟资料,对现有模式在东亚热带和副热带季风区关于对流降水及层云降水的模拟能力做了一个简单的评估,分析了模式中可能存在的问题.结果表明：夏季风爆发后,东亚热带与副热带季风区对流降水和层云降水都明显增加,但热带季风区对流降水所占比重明显减少,而副热带季风区对流降水所占比重明显增加,热带和副热带季风区存在明显不同;现有模式对东亚季风区对流降水百分比的模拟普遍偏高,而对层云降水的模拟偏少,这在热带季风区尤其明显;模式较好地模拟出了副热带季风区中对流降水百分比的季节变化特征,而对热带季风区对流降水百分比的季节变化没有正确描述;研究结果表明对流降水和层云降水在时间和空间上经常同时出现,具有很强的伴随性,而模式没有正确描述这种相关性,这可能是模式对层云降水百分比模拟不好的一个重要原因.     

亚暴期间等离子体对流速度及热层纬向风速度变化的统计学分析

本文利用2001年至2005年间CHAMP卫星及DMSP(F13,F15)卫星观测数据,对亚暴发生前后,亚暴初始位置所在磁地方时(Magnetic Local Time, MLT)东侧2 h(+2 h,MLT)至西侧4 h(-4 h,MLT)范围内等离子体对流速度(Vy)及热层纬向风速度(Uy)的变化进行了统计学分析.研究发现在亚暴发生后的1.5 h内,所有MLT区间的Vy均明显增大,且峰值位置的地磁纬度向赤道侧移动,1.5 h后,Vy减小,峰值的纬度向极区移动,表明亚暴的发生能显著增强等离子体对流速度;在亚暴发生位置的西侧0~2 h内,Vy增幅最大,这表明亚暴对热层的影响主要在西侧,影响最大的区域是西侧0~2 h MLT区间;Uy在亚暴发生后3 h持续增大,其对亚暴的响应相较于Vy有1.5 h的延迟.     

低纬Pc3地磁脉动的东西方向传播特性

１９９６年１０月１０日至１１月２９日在地磁北纬２９．６°附近（Ｌ＝１．３）的喀什、安西和北京,沿东西方向建立了横跨４０．２°地理经度的地磁脉动观测台链．根据观测数据,分析研究了低纬Ｐｃ３脉动东西方向的传播特性和偏振特性．结论是上午以向西传播为主,下午以向东传播为主．白天偏振椭圆主轴方位方向以ＮＷ－ＳＥ为主,偏振方向以右旋为主．     

低纬Pc3地磁脉动的东西方向传播特性

１９９６年１０月１０日至１１月２９日在地磁北纬２９．６°附近（Ｌ＝１．３）的喀什、安西和北京,沿东西方向建立了横跨４０．２°地理经度的地磁脉动观测台链．根据观测数据,分析研究了低纬Ｐｃ３脉动东西方向的传播特性和偏振特性．结论是上午以向西传播为主,下午以向东传播为主．白天偏振椭圆主轴方位方向以ＮＷ－ＳＥ为主,偏振方向以右旋为主．     

南亚高压的不稳定和位涡纬向非对称强迫对印度夏季风爆发的影响

基于位涡（PV）理论并运用1998年个例分析,本文研究了非绝热加热弓I发的南亚高压不稳定增长及其对印度季风爆发的影响,探讨印度季风爆发的主要原因．1998年印度季风的爆发与前期徘徊于阿拉伯海南部的热带低压北移发展有关,而高低空涡旋系统锁相斜压发展是中低层热带低压迅速北移发展的主要原因．研究表明孟加拉湾季风和南海季风爆发后,在东亚和东南亚强降水释放的潜热加热激发下,南亚高压不稳定增强,位涡（PV）纬向非对称强迫发展,高压东侧北风弓l导高纬度高PV南下,在平流作用下可达高压西北侧,其上不断有高PV涡旋向西输送,是春末夏初阿拉伯海高层PV异常的主要来源．355K上从南亚高压东北侧平流到阿拉伯海上空的高PV涡强迫出气旋性环流,使该处南亚高压产生气旋性弯曲,辐散增强,在高层形成抽吸作用．低空原位于阿拉伯海低纬度的涡旋向北移动,高层高位涡向下向南伸展,在其强迫下,低涡系统出现斜压不稳定发展,最终增长成为印度季风爆发涡旋,导致印度夏季风爆发．研究还表明,阿拉伯半岛对流层中层副热带高压的变化是导致印度季风爆发的另一重要因素．季风爆发前,阿拉伯半岛维持强感热加热,对流层中层春季位于阿拉伯海上空的副高向西撤退至阿拉伯半岛上并迅速增强,位涡纬向非对称强迫逐渐发展;副高东侧的北风引导高纬度高PV南下,在阿拉伯海形成一高PV槽,有助于低纬热带低压北移正压发展为印度季风爆发涡旋．由此表明,与孟加拉湾季风爆发和南海季风爆发不同,印度夏季风爆发是发生在特定的高、中、低层充分耦合的环流背景下的、受动力和热力共同驱动的特殊过程．     

夏季欧亚中高纬大气低频振荡的纬向传播特征

基于NCEP/NCAR再分析资料,运用经验正交函数分解、线性回归和位相分析等方法,分析了夏季(5～8月)欧亚中高纬度地区主要低频周期的低频环流的纬向传播特征,并对其环流实体进行了探讨.分析结果表明,夏季欧亚中高纬度对流层中层(500hPa)的低频振荡周期主要集中在10～30d,该低频振荡同时存在明显的经向(向南)和纬向(向西)传播特征.着重分析其中的纬向传播特征后得出,其纬向平均传播速度约为9～10经度d-1.进一步分析表明,在东半球,北半球夏季极涡的最南端随10～30d的低频位相向西顺时针偏转.表征东半球大槽位置的5400,5500gpm等值线最南端,其随低频振荡位相亦有明显向西移动的特征.其中,5500gpm等值线最南端的移动速度也约为9～10经度d-1.此外,10～30d的低频冷空气也存在着随低频位相向西传播的特征.欧亚中高纬度低频振荡环流的向西传播是极涡向西顺时针旋转现象在低频尺度上的体现.与极涡或槽脊活动密切相连的冷空气即为夏季欧亚中高纬度10～30d低频振荡的环流实体.     

春季Hadley环流异常对夏季西北太平洋热带气旋频数影响的数值模拟试验

观测事实揭示出春季Hadley环流与夏季西北太平洋热带气旋频数之间存在显著的负相关关系.由春季Hadley环流异常引起的西北太平洋地区夏季纬向风垂直切变、大气辐合辐散等的异常变化是这一关系存在的内在原因.本文通过数值试验对这一关系的真实性进行了验证,即利用中国科学院大气物理研究所发展的9层大气环流模式（IAP9L-AGCM）模拟了春季Hadley环流异常偏强情景,并分析了该情景下影响西北太平洋热带气旋生成的环境场的响应.结果表明,在春季Hadley环流偏强情景下,夏季西北太平洋地区纬向风垂直切变幅度加大,低空大气异常辐散,高空大气异常辐合,东亚夏季风减弱,这种环流背景不利于热带气旋生成和发展,因此,西北太平洋热带气旋频数异常偏少.数值模拟结果与已有的诊断结果相吻合,进而证实了春季Hadley环流与夏季西北太平洋热带气旋频数负相关关系的存在.因此,春季Hadley环流信号可以用于西北太平洋热带气旋活动的气候预测.     

晚更新世以来南海中央海盆沉积物的磁学特征：对物源和东亚季风演化的指示

南海沉积物记录了丰富的高原隆升剥蚀、古海洋、东亚季风和区域构造演化信息,是研究东亚季风和古环境演化的理想材料.但是,由于南海沉积环境复杂,物质来源多样,使得沉积物定年和环境气候探讨的难度加大.为此,本文选取南海中央海盆的SCS-01钻孔作为研究对象,建立其准确的年代框架,综合利用磁学和地球化学分析方法,探讨沉积物物源及其对东亚季风演化的指示.首先,通过对沉积物样品的岩石磁学特征分析,表明沉积物的主要载磁矿物为低矫顽力的假单畴磁铁矿,载磁矿物颗粒大小均一、含量变化小,基本符合建立地磁场相对古强度(Relative Paleointensity, RPI)曲线的“均一性”标准.在此基础上利用磁化率和非磁滞剩磁对天然剩磁进行归一化处理得到RPI,将钻孔的RPI曲线与全球或区域的标准RPI曲线(Sint-200, NAPIS-75和SCS-PIS)进行比较,得到了6个年龄控制点,并结合AMS-¹⁴C测年结果,建立了南海中央海盆75 ka以来的时间框架.SCS-01钻孔的RPI记录和其他全球性观测结果的一致性表明,南海的沉积物记录了全球尺度的地磁场古强度行为模式.综合稀土元...     

亚洲季风区深对流系统的区域分布和日变化特征

利用TRMM卫星12年的观测资料,分析了亚洲季风区20dBZ回波顶高大于14km的深对流系统的分布特征,结合NCEP再分析资料对深对流系统的空间分布特征成因进行了探讨,并对不同地形条件下的深对流系统进行了对比研究.结果表明,深对流系统主要发生在陆地上,夏季风爆发前,深对流系统主要分布在20°N以南;季风爆发后,深对流系统的分布向中纬度地区发展并以青藏高原南麓地区最活跃.青藏高原上的深对流系统的发生频数较中国中东部高,但水平尺度小,对流强度较弱,而中国中东部地区的深对流系统虽然发生频数较低但对流强,且闪电频数大.洋面上的深对流系统表现为最小红外亮温小（对应云顶高）,40dBZ回波最大面积比陆地上大但出现高度较低,闪电频数少.陆地上的深对流系统主要集中发生在午后至午夜,青藏高原上的深对流更加集中的发生在午后至傍晚,海洋上发生在凌晨至日出前的深对流系统较其他时段多,但日变化幅度不大,热带海洋性大陆深对流的日变化与大陆上类似.