澳大利亚植被覆盖对亚澳季风影响的数值模拟(I):对澳洲气候及冬季风的影响

通过澳大利亚植被绿化和沙漠化的数值试验,对植被覆盖变化引起的地方性气候变化及对半球尺度环流的影响进行了探讨。结果表明,澳洲大陆植被覆盖变化可显著影响地方性温湿和降水,大陆中西部绿化可使大陆东部显著降温,局地水汽增加对温度变化影响显著。绿化引起的中东部降水增加与地表粗糙度增加引发的水汽辐合增强,垂直上升运动增强引发的对流旺盛有关系。局地温湿和环流的变化通过大气定长波的经向传播影响了越赤道气流的强弱,进而对亚澳冬季季风系统降水产生了影响。研究表明,绿化使低层南北半球越赤道气流略微增强,增加了北半球冬季寒潮深入南半球内部的几率,并引起了澳洲大陆北部沿岸的气流明显增强,季风槽南移,降雨带区域性的南移,增加了气旋干扰深入内陆的几率,降水发生的频率增多;沙漠化则引起澳洲大陆增温显著,由于局地下沉运动抑制了对流,造成了陆上降水的减少,通过波的外传,引起了100°~110°E和120°~130°E的低层越赤道气流的变弱和澳大利亚季风槽降水的减少。     

澳大利亚植被覆盖对亚澳季风影响的数值模拟(Ⅱ): 对东亚夏季风环流的影响

在文献[1]的基础上,对澳大利亚大陆植被覆盖变化对北半球夏季越赤道气流和东亚季风环流季节变化的影响进行了研究.结果表明,植被覆盖变化对东亚季风建立前后南风越赤道气流建立时间、强弱和南半球主要环流系统都有显著的影响.绿化导致了索马里越赤道气流的建立提前,增强了不同时期南风越赤道气流的强度,但对90°E以东来自澳大利亚高压的几支越赤道气流影响不大.同时,绿化促使南半球澳大利亚高压和马斯克林高压提前建立,西太平洋副热带高压北进提前,且强度减弱,导致西南气流更容易深入东亚内陆和西太平洋.这些影响促使盛夏期西南亚季风的影响区域和强度都有所扩展,对东南季风则影响不大.沙漠化则使索马里气流略微减弱,西太平洋副热带高压在春夏季节则一直偏强,至7月中旬,才有明显东撤,阻碍了越赤道气流的北上,西南季风在此影响下强度和影响范围均有所缩减.     

澳大利亚植被覆盖对亚澳季风影响的数值模拟(II):对东亚夏季风环流的影响

在文献[1]的基础上,对澳大利亚大陆植被覆盖变化对北半球夏季越赤道气流和东亚季风环流季节变化的影响进行了研究。结果表明,植被覆盖变化对东亚季风建立前后南风越赤道气流建立时间、强弱和南半球主要环流系统都有显著的影响。绿化导致了索马里越赤道气流的建立提前,增强了不同时期南风越赤道气流的强度,但对90°E以东来自澳大利亚高压的几支越赤道气流影响不大。同时,绿化促使南半球澳大利亚高压和马斯克林高压提前建立,西太平洋副热带高压北进提前,且强度减弱,导致西南气流更容易深入东亚内陆和西太平洋。这些影响促使盛夏期西南亚季风的影响区域和强度都有所扩展,对东南季风则影响不大。沙漠化则使索马里气流略微减弱,西太平洋副热带高压在春夏季节则一直偏强,至7月中旬,才有明显东撤,阻碍了越赤道气流的北上,西南季风在此影响下强度和影响范围均有所缩减。     

夏季南海低空越赤道气流变化与亚澳季风区降水异常的联系

基于1979—2014年ERA-Interim逐月风场和水汽通量资料及GPCP逐月降水率资料,采用相关分析及合成分析等方法研究了夏季南海低空越赤道气流的变化特征及其与亚澳季风区降水异常的联系。结果表明:1)夏季南海低空越赤道气流强度的年际变化特征明显,具有3~4 a的周期。2)夏季南海低空越赤道气流强度变化与热带东印度洋和海洋性大陆区域降水异常具有显著的负相关关系、与热带西太平洋降水异常存在明显的正相关关系、与我国中部地区降水异常存在较好的负相关关系。3)当夏季南海低空越赤道气流强度偏强时,850 hPa上自阿拉伯海向东一直延伸到热带西太平洋为西风异常,这种环流形势有利于热带西太平洋出现水汽辐合,使得该区域降水出现明显偏多,同时热带东印度洋低层为东风异常,受其影响,热带东印度洋和海洋性大陆区域出现水汽辐散,使得该区域降水偏少;此外,在我国东南沿海为一个气旋式风场异常,不利于来自热带海洋的水汽输送到达我国中部地区,使得该地区降水偏少;反之亦然。4)当夏季南海低空越赤道气流偏强时,东亚地区局地Hadley环流表现为异常偏弱,低空偏南越赤道气流异常在20°N附近与来自北半球的冷空气交汇上升,赤道附近及30~40°N地区出现异常下沉运动,使得热带海洋性大陆区域和我国中部地区降水减少;反之亦然。     

105°E和125°E越赤道气流与南、北半球环流变化的关系

采用1980～2004年5～8月NCEP/NCAR逐日再分析资料, 将105°E和125°E越赤道气流增强过程按一定标准进行取样, 并对增强过程中越赤道气流的变化特点及其相应的南、 北半球环流特征进行分析, 结果表明: 越赤道气流的增强往往对应着通道南侧或北侧从热带到副热带地区的环流调整, 而这种环流调整在南半球主要指澳洲冷空气活动, 在北半球主要为辐合带的变化, 二者是影响越赤道气流的主要环流因子; 北半球辐合带的变化与西太平洋副高的东西振荡有密切关系, 前者的分布形态在一定程度上决定了南半球环流及越赤道气流变化对北半球热带外环流的影响情况; 125°E越赤道气流比105°E越赤道气流的增强过程通常更为显著, 这与它们对应的南、 北半球环流调整的差异有关。     

印度洋海表温度主模态及其与亚洲夏季季风的关系

分析了印度洋SST主模态的时空特征,并探讨其对亚洲夏季季风的影响,结果表明:印度洋SST主模态的主要特征为整个海盆一致的增温趋势,主要具有准3 a和准11 a周期,在1976/1977年和1997/1998年分别具有两次年代际显著增温。印度洋SST主模态与中国雨区夏季降水有很好的关系,其增温趋势与华北、东北南部、华南东部和西南西部降水减少,长江中下游地区、东北北部和西北地区降水增多具有很好的关系,并与长江中下游梅雨雨量具有较好的正相关关系;其变化趋势对亚洲夏季季风系统具有显著影响,在高空,使南亚高压、高原南侧的高空东风以及从南海、东南亚至西南印度洋的高空越赤道气流减弱,但增强10°—20°N、40°—110°E的北风;在中层,使西北太平洋副热带高压强度偏强,面积偏大;在低层,增强索马里越赤道气流,但却削弱印度夏季季风低层环流,并且在加强东亚地区的低层南风在中国长江中下游地区及其以南地区的同时减弱华北地区的低层西南风;地面,使亚洲大陆的气压升高;与对流层整层垂直积分水汽输送通量的相关分布与低层环流的相似。因此,印度洋SST主模态的上升趋势是亚洲夏季季风趋于减弱和中国雨带南移的一个原因。     

末次盛冰期冰盖对全球季风活动的非对称性影响

将新研发的南京信息工程大学地球系统模式(NUIST Earth System Model version 1,NESM1)首次应用于古气候模拟中,在Paleoclmate Modelling Intercomparison Project Phase III(PMIP3)框架下设计了工业革命前(Pre-industrial,PI)、末次盛冰期(Last Glacial Maximum,LGM)和增加大陆冰盖(Ice sheets,IS)试验,验证了模式对工业革命前气候和LGM时期气候的模拟能力,并通过增加大陆冰盖试验分析了其对全球季风活动的非对称性影响。结果表明:与PI时期相比,LGM时期的温度和降水均有显著改变。其中,全球平均温度比PI时期降低了4.7℃,全球平均降水减少了0.3 mm·d~(-1),降水对温度变化的敏感性约2.3%·℃~(-1),这与其他耦合模式结果一致。末次盛冰期大陆冰盖对其气候变化有重要贡献,冰盖引起的地表反照率改变与地形抬升作用导致全球平均气温下降1.2℃,降水量减少0.06 mm·d~(-1)。进一步分析表明,末次盛冰期冰盖对全球气候的影响还具有显著南北半球差异,所导致的温度降低和降水减少主要集中在北半球,其中北半球的降温更是高达南半球的5倍;引起北半球季风区年平均降水减少0.24 mm·d~(-1),降水年较差减小0.34 mm·d~(-1),而南半球变化很小。这是由于北半球大幅降温导致的低层水汽含量减小,并与大陆冰盖引起的欧洲大陆和北美大陆反气旋环流共同作用而影响季风活动。在夏季,减少的低层水汽含量与减弱的季风环流使夏季降水显著减少;而在冬季,加强的季风环流能部分抵消水汽含量减小的作用,故冬季降水稍微减弱。此外,在欧洲大陆和北美大陆附近对流层低层反气旋环流作用下,导致亚欧和北美季风活动区域减小。     

北半球夏季西北太平洋热带地区西南季风强弱变化与南半球环流型的关系

本文分析了1978年夏季西北太平洋西南季风的强弱变化与南半球500mb环流形势的关系,发现当南半球出现经向环流型时,西南季风相应增强,反之,出现纬向环流型时,西南季风则减弱。 在南半球稳定的经向环流形势控制下,冷空气可以影响到低纬地带,高空长波槽后冷高压北侧的东南大风在其相对固定的通道上形成一股强而持久的越赤道气流,在北半球环流条件有利的情况下,这股越赤道气流可以在西北太平洋上转向成西南气流,导致该地区西南季风增强。由于南半球的长波槽容易在澳洲大陆东西两岸同时停滞加深,因此越赤道气流的路径则相对集中在这两     

源于澳洲过赤道气流与中国季风环流和降水

本文通过多年平均风场和卫星云图等资料的分析揭示了一支源于澳洲的过赤道气流的存在。本文定义这支源自南半球并伸入中国内陆的气流为澳洲过赤道气流和中国低空急流。 本文指出,这支气流处在南亚经向季风环流的低层,是南亚季风的重要组成部份,是动量和水汽输送的重要通道。它对我国夏季季凤降水的影响更为直接。过去人们研究了东非过赤道气流及延伸的西南季风和西太平洋上东南季风及其对我国的影响。本文指出的中间这支气流对我国夏季季风降雨作用明显。 本文认为,这支气流的揭示将有助于深入讨论和改变对东亚季风和赤道一带大气环流结构的看法。     

青藏高原南侧经圈环流变化特征及其对降水影响分析

基于1979-2015年青藏高原(下称高原)地区气象观测站的逐日降水资料和ERA-Interim逐日再分析资料,分析高原南侧经圈环流的季节演变及年际变化特征,并讨论其对高原降水及水汽输送的影响。结果表明,高原南侧80°E-90°E范围存在前季风环流、季风环流、Hadley环流的季节演变,前季风环流有-0. 377 s~(-1)·(10a)~(-1)减弱的趋势,季风环流有0. 524 m·s~(-1)·(10a)~(-1)显著增强趋势。在90°E-105°E范围存在季风环流和Hadley环流季节转换,季风环流存在0. 413 m·s~(-1)·(10a)~(-1)的增强趋势。基于各经圈环流开始、结束时间的定义,发现在80°E-90°E,前季风环流建立的时间有推迟而结束时间有提前的现象,其维持时间出现每10年-1. 47候的缩短趋势。在90°E-105°E,季风环流维持时间增长,Hadley环流维持时间缩短。前季风环流增强使得高原水汽辐散区辐散增强,水汽辐合区辐合增强,高原西南侧有东北向水汽输送增强,而高原西北侧有西南向水汽输送增强。夏季季风环流增强,高原南部至孟加拉湾地区自南向北的经向水汽输送显著增强,印度洋向高原输送的西南向水汽通量明显增加。前季风环流增强,春季高原中部及西南部降水减少,而东南部和北部降水增加。夏季季风环流增强时,高原南侧上升支增强,高原南部降水增加,而高原北部降水出现减少。     

越赤道气流与中国天气关系的初步统计分析

本文利用1974—1979年的资料,分析了夏季风期间(6—9月)东半球对流层低层(850hPa)及高空(200hPa)越赤道气流的主要特征。定义了东半球越赤道气流总量E以及0°—90°E、90°E—180°越赤道气流总量E_1、E_2,分别统计了它们与中国大陆降水、西北太平洋台风发生数以及北半球副热带高压活动的关系。     

105°E和125°E越赤道气流与南、北半球环流变化的关系

采用1980-2004年5-8月NCEP/NCAR逐日再分析资料,将105°E和125°E越赤道气流增强过程按一定标准进行取样,并对增强过程中越赤道气流的变化特点及其相应的南、北半球环流特征进行分析,结果表明：越赤道气流的增强往往对应着通道南侧或北侧从热带到副热带地区的环流调整,而这种环流调整在南半球主要指澳洲冷空气活动,在北半球主要为辐合带的变化,二者是影响越赤道气流的主要环流因子;北半球辐合带的变化与西太平洋副高的东西振荡有密切关系,前者的分布形态在一定程度上决定了南半球环流及越赤道气流变化对北半球热带外环流的影响情况;125°E越赤道气流比105°E越赤道气流的增强过程通常更为显著,这与它们对应的南、北半球环流调整的差异有关。     

索马里越赤道气流的变化特征及其对西北地区东部夏季降水的影响*

利用NECP/NOAA再分析资料,建立了越赤道气流强度的表征指标,分析了索马里越赤道气流的变化特征及其与西北地区东部夏季降水的相关性,并从大气环流和水汽输送方面初步探讨了索马里越赤道气流对西北地区东部降水的影响。研究表明:索马里越赤道气流呈增强的趋势。夏季索马里越赤道气流强度有10、14、23 a的变化周期,且与西北地区东部降水有很好的相关性,尤其6月超过99%的置信度检验;索马里越赤道气流强盛时,东亚地区会出现异常东风,同时在欧亚大陆上空易形成西北地区东部降水偏多的500 hPa环流型,增强印度洋和孟加拉湾的水汽输送,从而造成西北地区东部降水偏多。     

澳洲大陆热力强迫对南北半球环流异常的影响效应

本文采用OSU-AGCM动力框架加入牛顿加热项构成的简化大气环流模式,研究澳洲大陆热力强迫与南北半球环流异常的相关关系。本文对不同平衡温度模拟结果的差异(偏差场)进行了分析,探讨某局地热力强迫对全球其它区域环流异常的影响效应.数值试验结果表明,南北半球海陆热力结构有利于两半球行星尺度经向环流的加强及其低纬跨赤道气流的形成:南半球澳洲大陆热力强迫可以通过东、西风带侧向藕合效应,显著地影响北半球中纬西风带急流状况;二维Rossby波能量频散径向传播可能足澳洲热力强迫与北半球常定环流系统的异常变化相关现象的重要成因,且澳洲大陆强迫产生的径向波列路经与PNA、EU型相似.     

广东沿海强东北季风的概率预报方法

用1979～1999年共21年资料分析了全球越赤道气流的空间分布,并初步讨论了东半球低层主要通道越赤道气流强度的年际变化特征。结果表明,全球越赤道气流分布存在明显的空间不对称性,即通道分布的高低层不对称性和沿纬圈不对称。低层通道窄而多,高层通道宽而少;东半球低层通道数目远较西半球多,且强度更强。无论高、低层,夏季越赤道气流总和都强于冬季。这也反映了南北半球空气质量交换的时空分布的不对称性,即空气质量的交换主要集中在夏季和东半球。 东半球低层越赤道气流的年际变化主要受TBO(2～3年周期)和ENSO(4～7年周期)的周期振荡影响,尤其是北半球夏季85 oE弱的越赤道气流年份基本上都与ENSO年相对应。这说明85 oE越赤道气流的强弱不仅决定于南北半球环流,还与热带纬向环流有关。而冬季105 oE越赤道气流的强弱不仅受TBO的影响,同时还受ENSO的影响。东半球各不同通道越赤道气流的年际变化特征必将对亚洲季风及降水有重要影响。     

台风“艾云尼”(201804)引发肇庆地区暴雨的成因分析

利用NCEP/NCAR逐6 h 1°×1°全球分析资料、地面自动气象站资料等,从环流形势及主要物理量特征等对2018年首个登陆广东的台风"艾云尼"(1804号)给肇庆地区造成大雨到暴雨、局部大暴雨的天气过程原因进行分析。结果表明:菲律宾东面的热带低压加强,迫使副高东退,"艾云尼"处在弱的引导气流中,移动缓慢,降水时间较长;南海季风输送的暖湿气流、菲律宾以东洋面偏东气流和90°E越赤道北上气流为台风输送高温高湿的水汽,为暴雨产生提供了充沛的水汽;高层辐散、低层辐合,上升运动深厚而强盛,为暴雨的产生提供良好的动力条件;弱冷空气的侵入使斜压性增强,冷暖气流的对峙有利于降水幅度的增加。     

热带环流系统异常对2003年淮河持续性暴雨的影响

利用高低层环流场及热带季风特征指数研究热带环流系统异常对2003年6～7月淮河持续性暴雨的影响。分析表明：来自南半球的越赤道气流向北半球推进的过程与大暴雨过程紧密联系;淮河流域上空高、低层异常偏强的辐散、辐合环流,为黄河与长江之间降水异常偏多提供了有利的高、低层环流条件;2003年南海夏季风爆发日期较常年偏晚,热带夏季风及环流强度较常年稍偏弱,它的逐月变化相似于1991年,是2003年淮河流域持续多雨的热带环流成因。     

冬季流入南印度洋的低空越赤道气流分析

本文利用1980—1987年850 hPa格点风资料和500 hPa高度场资料，分析了冬季自北半球流入南印度洋的越赤道气流的特征，指出在35°—135°E的近赤道地区冬季低空有四支源自北半球的越赤道气流，它们具有明显的年变化和年际变化；它们主要来自阿拉伯半岛—东亚地区大陆冷高压的东北季风，其强弱变化取决于东北季风的活动。     

赤道中太平洋海表温度异常对西南地区春季降水年际变化的影响

基于1961—2010年中国西南地区26站春季月平均降水资料、NCEP/NCAR再分析资料和Hadley全球海表温度(SST)资料,分析了西南地区春季降水年际变化特征及其与海温异常(SSTA)的关系。利用全球大气环流模式ECHAM5进行降水异常对关键海域SSTA响应的敏感性试验。结果表明,西南春季降水年际变化特征十分明显,与同期赤道中太平洋海温有显著的负相关,与中纬度太平洋海温有显著的正相关。数值模式研究显示,当春季赤道中太平洋处于SSTA冷位相时,局地降水减少,其西北侧产生副热带反气旋和中纬度西太平洋地区的气旋式环流异常的响应,我国西南地区对流层低层的东北侧受西太平洋异常气旋环流西部的东-东北风影响。赤道西太平洋海洋大陆区域降水增加,其西北侧的气旋式环流异常,使孟加拉湾低槽增强,西南地区南侧的偏南气流加强了向西南地区的水汽输送,该异常暖湿气流与从东北侧进入西南地区的异常冷空气相交绥,使西南地区春季降水增多。在年际时间尺度上,中纬度太平洋SSTA对西南地区春季降水异常的直接影响不明显,这与中纬度太平洋SSTA受赤道中太平洋SSTA的影响有关,其自身可能是对赤道中太平洋SSTA引起的大气异常的一种反馈。      

澳大利亚高压的年际变化及其对应的亚澳季风

利用NCEP/NCAR再分析资料,分析了 1948—2002年澳大利亚高压(简称澳高,下同)的年际变化及其对亚澳季风环流系统的影响。结果显示,澳高存在明显的年际变化,当澳高偏强时,亚澳季风环流系统其他各成员 (100~160°E高、低层越赤道气流,近赤道ITCZ,西太平洋副热带高压,梅雨锋,南亚高压,近赤道东风急流,季风经圈环流,Hadley环流等)也随之得到加强,从而导致整个亚澳季风环流系统的增强。