30—50天振荡动能演变及维持机制的诊断分析

本文采用带通滤波的方法,选取赤道附近(5°S—5°N,80—120°E)和中纬度区域(40—BO°N,140—180°E)的平均量作为研究对象,分析动能平衡方程各项的时间演变特征、季节平均的垂直分布特征以及各作用项与动能变化的可能联系。指出30—50天振荡动能的维持主要与平流作用和平均气流的正压相互作用有关,但其输送在赤道和中纬度地区恰好是反方向的。赤道地区是振荡的源,振荡从基本流中获得能量,同时通过平流作用向外输送,振荡动能对各项作用的响应为5—7天;中纬度地区是振荡的汇,向基本流中输送能量,动能变化对各项作用的响应为2—3天。      

30—50 天振荡动能特性及其与平均气流正压不稳定能的转换

该文利用冬季500 hPa的欧洲中心（ECMWF）网格点逐日资料，分析了30—50天振荡的E矢量分布、动能特性及平均气流的正压不稳定能转换特征，从而得到:30—50天振荡的能量传播与西风急流的位置有密切的关系，在西风大风速区作纬向能量传播，在小风速区作指向赤道的经向传播；在急流的出口区有较强的正压能转换，低频振荡从基本流中获得能量，使这里的低频动能最大，并表现出较强的正压特性，与低纬度的斜压特性形成鲜明对照。     

中高纬大气30—60天低频振荡的一种动力学机制

本文着重考虑非均匀基本流的正压局地不稳定性，研究中高纬低频振荡产生的动力机制。基本流是取1980年冬、夏300 hPa的位势场。结果表明正压局地不稳定性能较好地解释中高纬大气30—60 d天振荡。这似乎表明，低频振荡是大尺度大气运动和扰动相互作用的一种固有特征，而不是外源强迫的结果。本文还讨论了适于激发季节内低频振荡的基本流场。初值问题的研究发现中高纬大气30—60 d振荡呈纬向三波模态发展，与初始扰动和基本气流的冬、夏差别无关。     

10—20天准双周振荡的经向传播及地理特征

本文采用ECMWF 1983年7月1日至9月12日逐日200hPa纬向风场资料， 用复经验正交方法讨论了10—20天低频振荡的经向传播及地理特征。结果表明:(1) 10—20天振荡有三个显著区域:贝加尔湖附近地区；赤道90°E附近以及新加坡、马来西亚地区；80—100°E, 22-32°N之间。(2) 源于较高纬度地区的振荡与源于赤道附近地区的振荡在105°E，17—23#+[o]N附近同位相相遇，在90°E, 20°N附近反位相相叠加，振荡相互削弱，在25°N附近同位相相遇。(3) 从振荡位相来看，中南半岛东南部、马来西亚北部、菲律宾以西区域的振荡向北传播到中国东南沿海，向西传播到孟加拉湾印度半岛；20°N 以南低纬度地区的振荡很少能传播到8°E以东30°N附近地区；位于90—95°E, 25-27°N之间的振荡以及贝加尔湖附近地区的振荡可以向南北两个方向传播。     

西北地区东部强降水过程与大气低频振荡关系分析

利用Butterworth带通滤波器对降水量、风场、相对涡度、OLR进行了30~50天滤波处理,分析了西北地区东部强降水低频特征及与大气低频振荡的关系。结果表明,2012年5—9月期间该地区降水主要集中于6月中旬至9月中旬,尤其集中于6、7、8月的月末,降水存在30天左右的周期振荡,强降水均发生在低频滤波曲线的正位相时段。西北地区东部强降水过程均发生在低频偏南气流与低频偏北气流汇合后低频偏南气流时段;正好出现在相对涡度30~50天低频振荡的正位相期及附近;大多发生在对流扰动的负位相区,也就是强对流活动区,其中45°N以南的负位相对流振荡向南传播及该地区西面的负位相对流振荡向东传播到此,共同形成了该地区的强降水过程。应用大气低频振荡方法对西北地区东部强降水过程进行预报,近4年预报准确率在67%以上,预报时效在1 0~30天,有效地衔接了天气与气候预报的时间缝隙。     

南海—热带西北太平洋地区季节内尺度海气变化关系

本文系统地回顾了作者近年来关于南海-热带西北太平洋地区大气和海洋季节内尺度变化关系方面的主要研究成果。文中对10~20天和30~60天两种季节内振荡海气变化关系的不同以及冬、夏季间的差异进行了系统地比较。相比较而言,大气中10~20天振荡所占比例大于30~60天振荡,海表温度30~60天的振荡在南海和西北太平洋副热带地区比10~20天振荡的贡献大,而在低纬度西太平洋地区10~20天振荡与30~60天振荡贡献相近或稍大。在北半球夏季,10~20天低频振荡的分布呈西南—东北走向,由赤道西太平洋地区向西北偏西方向传播,而30~60天低频振荡则以东西向分布为主,表现为由南向北的传播特征。在北半球冬季,10~20天和30~60天两种低频振荡的水平结构类似,均表现为西南—东北走向;同时,南海地区季节内变化信号表现出明显的向南传播的独特特征,并与东亚冬季风的季节内变化密切相关。北半球夏季,南海—菲律宾海地区10~20天低频振荡强度在厄尔尼诺发展年得到加强,而30~60天低频振荡强度则在拉尼娜衰减年得以加强。分析还指出,热带西北太平洋地区夏季热带辐合带附近的季节内变化,尤其是10~20天尺度变化,对季节平均海表温度异常有显著的反馈作用。     

100hPa30—50天大气低频振荡与南亚高压东西变动的关系

本文应用ECMWYF客观分析资料,通过滤波方法和机理分析.讨论了1982年5—9月100hPa位势高度30—50天低频振荡特征,指出夏半年南亚高压活动范围是30—50天大气低频振荡的活跃区和显著区,在西进北上阶段,南亚高压中心东西变动与此密切相关。这一事实对于四川盆地夏季旱涝中长期预报具有一定意义。     

雷州半岛海风环流的数值研究

利用1984年N1月—1985年2月和1985年5—8月的欧洲中期预报中心格点资料,计算了北半球低频(40—50)天扰动动能和正压动能的分布以及时间平均气流与低频扰动的相互作用.发现高空低频扰动动能的高值区与西风急流的纬向非对称性和经向切变关系密切。在西风急流的出口区,特别是东亚西风急流的出口区,时间平均气流向低频扰动输送动能,这些地区的低频正压性也最强.亚洲季风区低频正压动能较小。提出可以用低频正压动能与低频动能的比值作为低频扰动的“结构参数”,“结构参数”为0.5的等值线可作为区分热带地区低频振荡与中高纬地区低频振荡的特征线.     

《青藏高原大气低频变化的研究》获奖

由国家气象局高原气象科学基金资助的《青藏高原大气低频变化的研究》,经过5年研究,取得显著效益,获得1992年国家气象局科学技术进步三等奖。该成果在青藏高原30—50天周期大气低频振荡观测事实研究方面.发现青藏高原是大气低频振荡的活跃区和重要源地之一;在动力诊断研究方面,指出大气低频振荡的扰动动能,来自平均西风气流的正压能量转换;在数值试验研究方面,指出在夏季流型下,青藏高原大地形的动力作用可以激发出低频振荡,其传播具有准定常 Rossby 波的     

东亚地区低频振荡的经向传播及中纬度的低频波动

本文利用1981年6—9月欧洲中期天气预报中心(ECMWF)网格点资料分析了东亚地区低频(准40天)振荡的传播特性与结构特征,发现在120°E经度上的高空(低空)副热带地区有一个低频纬向风(经向风)经向传播的分离带(汇合带),指出中纬度低频纬向风振荡是准地转的,且高低空振荡同位相。同时揭示出:亚洲地区中纬度(35°N)高空低频纬向风的向东传播是波长为60—90个经度、移速为1.5—2.0个经度/d的中纬度低频波动东移的结果。这种低频涡旋移至东亚沿海地区常会发展,这种发展可能与急流中心附近正压不稳定能量的供给有关。     

ENERGY BALANCE IN 40－50 DAY PERIODIC OSCILLATION OVER THE ASIAN SUMMER MONSOON REGION DURING THE 1979 SUMMER

Based on calculations of data from FGGE Level III b, a discussion is made of the energy balance in the 40－50 day periodic oscillation over the Asian monsoon region during the 1979 summer. It is found that the main source of 40－50 day periodic perturbation is the monsoon region extending from central South Asia to Southeast Asia. In the upper layer over the North Pacific subtropical area (10－20oN, 150oE－150oW) pres-sure work turns into kinetic energy that maintains 40－50 day periodic perturbation associated with the variation in position and intensity of the mid-Pacific trough. The mean energy budget in the three-dimensional space (0－30oE, 30oE－150oW, 100－1000 hPa) indicates that the 40－50 day periodic perturbation transports kinetic energy to a seasonal mean and a transient perturbation wind field.     

大气季节内振荡的活动与El Nino

用广东省４７个测站１９５４－１９９０年各月的平均气温、降水、日照时数的标准化资料分别作按时间点分解的主分量分析,取其前６个主分量作为各测站的气候特征量,用相关系数－重心法作聚类分析,作出各月、全年综合要素的气候分区。结果表明：（１）将广东各月分为有较显著差异的５个区,则冬半年（１０－翌年４月）各月的分区形式较类似且规律性明显,夏半年（５－９月）各月的分区逐月变化明显,且分区形式差别较大。（２）若用６个自然季节的平均气温、降水、日照时数标准化资料分别作主分量分析,各取前３个主分量作为全年气候分区的特征量,则广东全年的气候区可分为东南沿海、西南沿海、西北内陆３个区。     

1982/1983 年季风准双周振荡的位相传播及地理特征

选取１９８２／１９８３年夏季（６～８月）欧洲中期预报中心８５０ｈＰａ、３００ｈＰａ两层纬向风场的网格点资料，采用复经验正交函数（ＣＥＯＦ）讨论了准双周振荡的位相传播及振荡的地理特征。结果表明：①２０°Ｎ以南对流层高层（３００ｈＰａ）１９８２年振荡显著区域是印度半岛至菲律宾东部一个西西北－东东南走向的带状区域４低层（８５０ｈＰａ）１９８２年５°～１５°Ｎ之间以及中国东南部及其沿海地区都是振荡的显著区域；而１９８３年３０°Ｎ以南振荡明显比１９８２年弱，只有中国东南沿海部分地区及孟加拉湾东南、马来西亚北部是振荡的显著区域。②对流层高层（３００ｈＰａ）１９８２年８５°～９０°Ｅ，３０°～４０°Ｎ的青藏高原是振荡的源区，其南传支波列可传到盂加拉湾北部的２０°Ｎ附近；而１９８３年青藏高原上８０°～９０°Ｅ，３５°～４０°Ｎ区域是振荡的汇区。     

An observational study of the 30–50 day atmospheric oscillations part II: Temporal evolution and hemispheric interaction across the equator

In this part, the temporal evolution and interaction across the equator of 30-50 day oscillation in the atmosphere are investigated further. The annual variation of 30-50 day oscillation is quite obvious in the mid-high latitudes. In the tropical atmosphere, the obvious interannual variation is an important property for temporal evolution of 30-50 day oscillation. The low-frequency wavetrain across the equator over the central Pacific and central Atlantic area, the movement of the long-lived low-frequency system across the equator and the meridional wind component across the equator will obviously show the interaction of 30-50 day oscillation in the atmosphere across the equator.     

A STUDY ON RESPONSE OF PRECIPITATION IN CHINA TO MONSOON INTRASEASONAL OSCILLATION

Temporal and spatial evolution characteristics of the 30-60 day oscillation (intraseasonal oscillation, ISO) of summer rainfall in China and the effects of East Asian monsoon on the rainfall ISO are analyzed in this paper. Results show that the annual and decadal variations of the oscillation exist between 1960 and 2008, and the intensity is weakest in the late 1970s and early 1980s. In the typical strong years of the rainfall ISO obtained from empirical orthogonal functions (EOF mode 1), an anticyclone is in northwestern Pacific and a cyclone is in the east of China. In the typical weak years, the wind ISO is much weaker. The low-frequency zonal wind and water vapor transport from the low latitudes to mid-latitudes in the typical strong years, and the oscillation strength of diabatic heating is much stronger than that in the weak years of the rainfall ISO. The anomaly characteristics of the rainfall ISO show anti-phases between the Yangtze River basin and south of China. As for the typical strong years of the rainfall ISO in the Yangtze River basin (EOF mode 2), the main oscillation center of water vapor is in the east of China (20-30°N, 110-130°E). In the peak (break) phase of the rainfall oscillation, a low-frequency cyclone (anticyclone) is in the Yangtze River basin and an anticyclone (cyclone) is near Taiwan Island. In addition, the peak rainfall corresponds to the heat source in the Yangtze River basin and the heat sink in the Qinghai-Tibet Plateau. As for the typical strong years of the rainfall ISO in the south of China, the main oscillation center of water vapor is south of 20°N. In the peak (break) phase of the rainfall ISO, a low-frequency cyclone (anticyclone) is in the south of China and an anticyclone (cyclone) is in the Philippines. The peak rainfall corresponds to the heat source in the south of China and the South China Sea, and the heat sink in the west of Indochina.     

ANALYSIS ON THE SOURCE AND SINK OF KINETIC ENERGY OF ATMOSPHERIC 30-60 DAY PERIOD OSCILLATION AND THE PROBABLE CAUSES*

Based on ECMWF daily grid point data in summer(May-August),1981,the distribution features of the source and sink of kinetic energy of atmosphere 30-60 day oscillation,including its horizontal distribution characteristics and its vertical structure characteristics,are investigated systematically with diagnostic analysis methods over a latitude belt between 80°N and 60°S.Also,the probable reasons for the existence of the source and sink of low frequency kinetic energy(LFKE) are discussed preliminarily.Results show that the horizontal distribution of the sources and sinks of kinetic energy of atmospheric 30-60 day oscillation is extremely different.The significant sources and sinks of LFKE mainly exist in the oceans and the coastal regions of continents or islands in the mid-high latitudes.It is also found that,in the vertical direction,the sources and sinks of kinetic energy of 30-60 day oscillation display barotropic structure in the mid-high latitudes of both hemispheres,but dispaly baroclinic structure in the equtorial region,and in the horizontal direction,the sources and sinks mainly display zonal wave-like distribution.The source and sink of LFKE are determinded by ageostrophic wind effect,frictional effect,interaction between sub-grid-scale systems,nonlinear interaction,and the flux-divergence of LFKE transported by transient wind.There are some regional reasons for the generation of sources and sinks which are not completely identical in different areas.     

中国南海夏季风强、弱年多尺度相互作用能量学特征

中国南海夏季风为东亚季风的主要系统之一,其具有多重尺度特征,除季节平均环流场外,低频（季节内振荡）和高频（天气尺度）扰动也十分活跃,各尺度系统存在明显的年际变化。该研究使用ERA-Interim和NCEP/NCAR两套再分析资料,从季风平均动能（MKE）诊断的角度出发,探讨了1979-2010年中国南海夏季风环流年际变化的能量来源及其和扰动场的相互作用过程。结果表明:中国南海夏季风对流活跃年份,中国南海南部（12°N以南）及中南半岛一带为季风平均动能显著增强区,此与南亚季风区西风急流的增强并向东延伸有关;中国南海北部（12°N以北）及西太平洋为气旋性环流盘踞,季风槽加深。中国南海南部季风平均动能增强的能量源自于扰动动量通量与平均环流的相互作用,强季风年,平均环流失去较少的动能给扰动场（亦即平均环流保留较多的动能）。通过进一步探讨高频（<10 d）及低频（10-90 d）扰动场与平均环流不同分量的（散度、涡度、风垂直切变）相互作用过程,发现季风平均动能的增长主要来自于<10 d扰动与季风平均散度和涡度的相互作用。中国南海北部季风槽区季风平均动能的维持来自于大气热源和平均上升运动的相互作用,但同时有较多的季风平均动能向扰动动能转换,有利于扰动的成长。因此,强季风年,中国南海北部热带气旋生成数目增多,夏季北传的季节内振荡也增强,导致中国南部沿海及华南地区出现较多的灾害天气。      

MERIDIONAL PROPAGATION OF EAST ASIAN LOW-FREQUENCY MODE AND MIDLATITUDE LOW-FREQUENCY WAVES*

Based on June to September 1981 ECMWF grid datasets analysis is done of the characteristics of thepropagation and structure of low-frequency(quasi 40 day) oscillation over eastern Asia. Results show aseparating(confluence) belt for the meridional propagation of low-frequency zonal(meridional) winds at higher(lower) levels over subtropical latitudes at 120°E, revealing that the oscillation of the zonal winds is quasi-geostrophic in pature and in phase in the high- and low-level. It is also found that the eastward propagationof the high-level zonal winds around 35°N in East Asia is the result of eastward march of midlatitude low-frequency waves with 60-90 longitude wavelength and speed of 1.5-2.0 longitudes per day. In addition, suchlow-frequency vortices, when moving over the coastwise region, tend to develop, accompanied by sharp oscil-lation in the westerly jetstream over eastern Asia.