热力强迫对湿斜压大气中南亚高压平衡态的影响

本文基于Lorenz的湿模式,引入地形效应并进行适当简化,在低谱近似下得到了描述大气运动的非线性耗散系统。讨论了在热力强迫与大气环流的非线性相互作用下,湿、斜压大气在参数空间的平衡态与南亚高压的流型分布及其东西摆动。结果表明:南亚高压典型的平衡态流型是西部型、东部型和带状高压,而且东西部流型的转换并非高压中心的连续位移,而是表现为一个高压中心消失后经过流场上的调整重新建立新的高压中心的过程。     

南亚高压季节性变化与陇东夏秋雨的关系

一、引言南亚高压的强度和位置存在着明显的季节变化。它的进退是东亚大气环流季节型转换的重要标志之一。南亚高压位置的南北位移,东西振荡及中心的分裂、合并直接关系着东亚大气环流的调整,是我国大范围旱涝天气出现的环流背景条件之一。     

南亚高压的年际和年代际变化

利用1958～1998年NCEP/NCAR再分析月平均100 hPa高度场和风场资料， 依据大气环流观测事实及天气学原理，较客观地定义了描述南亚高压活动的特征参数， 然后对南亚高压的年际及年代际变化特征进行了系统的诊断分析。发现北半球中低纬 100 hPa环流异常具有空间整体性和时间持续性，即北半球中低纬100 hPa环流同时加 强或同时减弱，并且其整体异常具有明显的年代际变化。南亚高压面积和强度的变化 存在3.8年的振荡周期，与ENSO的循环周期一致。南亚高压的中心和脊线在夏季较为稳 定，较大的年际差异出现在春季。高压面积和强度的年际变化最明显，并且面积大、 强度强的年份往往与El Niao年相对应。南亚高压的位置和强度还存 在明显的年代际变化，自1978年以后，冬半年南亚高压脊线南移，中心东移，面积增大， 强度增强，夏半年南亚高压的位置变化不很明显，但是面积和强度也增大增强。这种年代 际异常与低层大气系统及赤道太平洋海温的年代际异常一致。南亚高压强度距平与热带 海洋SSTA密切相关，与印度洋海区的同期相关最好。南亚高压强度异常对印度洋SSTA的 响应时间为0～5个月，对赤道中东太平洋SSTA的响应时间为4～6个月。南亚高压明显的 年际和年代际变化特征表明，可将南亚高压看作气候系统中大气子系统异常的强信号， 通过分析南亚高压的年际及年代际异常可以更直接地研究和预测区域气候异常。     

夏季青藏高原大气热源低频振荡与南亚高压东西振荡的关系

利用1983～2012年NCEP/NCAR逐日再分析资料对夏季青藏高原大气热源和南亚高压东西振荡的低频特征以及两者的关系进行了讨论,发现夏季青藏高原东部大气热源与南亚高压纬向运动的主要低频周期都是10～20 d。在高原东部大气热源10～20 d振荡峰值位相,青藏高原上空被低频气旋控制,高原西部被低频反气旋控制,导致南亚高压主要高压中心向西移动呈伊朗高压模态;在大气热源10～20 d振荡谷值位相,低频环流形势完全相反,青藏高原上空被低频反气旋控制,高原西部被低频气旋控制,致使南亚高压主要高压中心向东移动呈青藏高压模态。高原热力场异常导致其上空暖中心变化从而引起的高层风场变化可以解释南亚高压的东西振荡。     

极涡与南亚高压的关系及对我国降水的协同影响

利用1951~2016年NCAR再分析月平均资料及台站降水资料,研究了极涡与南亚高压的关系及其对我国降水的协同影响。结果表明:极涡和南亚高压在夏、秋、冬季周期变化的时间尺度基本一致,夏季为准9a尺度变化,秋季为准8a尺度变化,冬季为准4a尺度变化;极涡和南亚高压的相关性在夏季最强,在春季最弱,其同期变化对我国降水的影响十分显著;根据同期的极涡和南亚高压各自面积指数标准化距平的正负,将“正-正、正-负、负-正、负-负“四个模态分别定义为SS型、SW型、WS型、WW型,其中SW型与WS型占比较多,表明极涡与南亚高压的同期变化以负相关为主;春季极涡与南亚高压对我国降水的影响主要在新疆及东北渤海湾一带,SS型和WS型对应北方多雨,SW型和WW型反之;夏季其影响主要在高原北部及长江中下游地区,除SW型以外,其余三种分型均对应长江中下游地区多雨;秋季其影响主要在新疆地区,SS型和WS型对应该地区降水偏多,SW型和WW型反之;冬季其影响主要在新疆至长江三角洲一带,SW型对应40°N附近地区多雨,WW型对应西北至东南地区少雨;夏季,极涡与南亚高压的异常调整了东亚大气环流的配置,进而对我国的降水产生影响。      

极涡与南亚高压的关系及对我国降水的协同影响

利用1951～2016年NCAR再分析月平均资料及台站降水资料,研究了极涡与南亚高压的关系及其对我国降水的协同影响。结果表明:极涡和南亚高压在夏、秋、冬季周期变化的时间尺度基本一致,夏季为准9a尺度变化,秋季为准8a尺度变化,冬季为准4a尺度变化;极涡和南亚高压的相关性在夏季最强,在春季最弱,其同期变化对我国降水的影响十分显著;根据同期的极涡和南亚高压各自面积指数标准化距平的正负,将"正-正、正-负、负-正、负-负"四个模态分别定义为SS型、SW型、WS型、WW型,其中SW型与WS型占比较多,表明极涡与南亚高压的同期变化以负相关为主;春季极涡与南亚高压对我国降水的影响主要在新疆及东北渤海湾一带,SS型和WS型对应北方多雨,SW型和WW型反之;夏季其影响主要在高原北部及长江中下游地区,除SW型以外,其余三种分型均对应长江中下游地区多雨;秋季其影响主要在新疆地区,SS型和WS型对应该地区降水偏多,SW型和WW型反之;冬季其影响主要在新疆至长江三角洲一带,SW型对应40°N附近地区多雨,WW型对应西北至东南地区少雨;夏季,极涡与南亚高压的异常调整了东亚大气环流的配置,进而对我国的降水产生影响。     

西南地区夏季大气水汽含量及其与南亚高压关系

利用欧洲中期天气预报中心 (ECMWF) 提供的ERA-interim高分辨率资料,借助经验正交函数 (EOF) 分解、距平合成和相关分析等方法,讨论1979—2014年我国西南地区夏季大气水汽含量的时空变化特征及其与南亚高压的关系。研究结果表明:我国西南地区夏季大气水汽含量空间分布形态主要有全区一致型、南北振荡型和东西振荡型。全区一致型 (EOF1) 能够反映西南地区夏季水汽含量的主要特征,西南地区夏季大气水汽含量具有明显的年际变化特征;西南地区夏季大气水汽含量与南亚高压强度指数、面积指数及东伸指数均存在非常显著的正相关关系;南亚高压的异常偏强,有利于南海地区水汽向西南地区输送,且在西南地区气流由低层向高层的上升运动显著增强,引起西南地区大气水汽含量的异常偏多。     

新疆哈密大降水的大气环流特征分型

利用1951~2012年新疆哈密市的观测资料和NCEP再分析资料,对造成哈密市大降水(12.0 mm)的大气环流特征进行合成分析。结果发现造成哈密站大降水的大气环流分为4种类型:横槽型、低涡型、低槽(ω)型和不稳定小槽型。其中出现暴雨以上降水(24 h降水量24.0 mm)的个例集中在低槽(ω)型;横槽型个例的降水量在13.0~22.0 mm之间;低涡型个例的降水量分布相对均匀,在15.0~20.0 mm之间;不稳定小槽型个例的降水量偏少,全部在18.0 mm以下。4种类型的大气环流特征主要在对流层中高层差异明显。横槽型中低纬度环流平直,其横槽的北部是西北气流,南亚高压是青藏高压西部型;低涡型的中低纬度,在孟加拉湾有低槽,低槽的北部有低涡存在,低涡西面的脊偏强,其南亚高压是青藏高压东部型;低槽(ω)型东部的脊偏强,呈西北东南向,南亚高压是伊朗高压型;不稳定小槽型的南亚高压为伊朗高原到青藏高原东部的带状,500 hPa位势高度场上,85°E以西是平直的偏西气流,新疆东部地区有一小的短波槽。     

海表温度异常对南亚高压年代际变化影响的数值模拟

应用NCAR CAM3全球大气环流模式以及NCEP/NCAR再分析资料,研究了不同海域(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)的海表温度异常对夏季南压高压年代际变化的影响。结果表明,全球、热带、热带印度洋—太平洋和热带太平洋这些海域的海表温度异常都对南亚高压强度、面积、南界、西伸脊点和东伸脊点的1970s中后期年代际变化有重要影响:热带太平洋是关键海区,其海表温度第三模态(“三明治”式异常分布型)的变化与南亚高压的这些特征指数的年代际变化关系密切;热带印度洋的海表温度异常,主要是其第一模态(热带印度洋全区一致变化型)的变化与南亚高压强度、面积、南界和西伸脊点的年代际变化关系较密切,热带印度洋也是影响南亚高压年代际变化的关键海区;这两个关键海区的海表温度异常对南亚高压年代际变化影响的主要差异在于:热带太平洋海表温度异常能对南亚高压的东伸脊点的年代际变化有重要影响,而热带印度洋的海表温度异常对其影响小;热带太平洋和热带印度洋这两个海区的海表温度异常均可通过影响热带对流层大气温度的变化进而使南亚高压发生变化;热带外的海表温度异常对南亚高压的年代际变化影响小。     

南亚高压研究概述及指示意义

南亚高压是行星尺度大气环流系统,是北半球对流层上部和平流层底部夏季最强大、稳定的半永久性大气活动中心,影响和制约我国乃至亚洲的天气、气候演变,有关南亚高压形成及变异规律的研究是大气科学领域的组成部分之一。文章简要回顾了我国南亚高压研究工作的若干主要进展,对比分析了不同时期的一些研究特点,在此基础上初步展望并着重指出了南亚高压研究在内蒙古地区的应用前景及对天气预报和气候预测的指示意义。     

气候系统模式对南亚高压气候特征的模拟比较研究北大核心CSCD

应用国家气候中心气候模式(BCC_CSM1.1)CMIP5和AMIP试验结果对模式模拟南亚高压的能力进行了评估。结果表明,BCC_CSM1.1模式对作为北半球高层大气环流活动中心的南亚高压有较好的模拟能力。它能够模拟出南亚高压的气候平均状态、季节变化,对南亚高压脊线的位置、高压中心的位置及其季节变化也有较好的模拟。模式存在的主要问题是高度场和南亚高压强度的模拟结果较观测明显偏弱;模拟的脊线位置在冬半年要比观测略偏南;模拟的南亚高压中心在某些月份与观测有出入,例如,5月南亚高压中心的模拟较观测偏西,夏季南亚高压的双中心的位置与实际也略有差异;模拟的南亚高压强度偏低与多种因素有关。比较耦合模式与单独大气模式模拟的南亚高压强度发现,在给定观测海温的条件下,模拟的误差减小13%~15%。因此可以认为耦合模式的误差大部分来自大气分量。海洋模拟的改进虽然对总体的模拟结果有所改进但贡献不大;比较T106和T42两种分辨率的模式对南亚高压进行模拟结果发现,分辨率的提高明显减小了南亚高压及全球100 h Pa位势高度场的模拟误差。为验证地形强迫对模拟结果的影响,进行了改变青藏高原地形高度的试验,结果表明青藏高原地形高度对南亚高压的强度有明显的影响,高原高度升高将会促使南亚高压及更大范围的高层位势高度场增强。因此,正确给定高原地形这一模式的下边界条件,对模拟结果的改进有重要作用。     

气候系统模式对南亚高压气候特征的模拟比较研究

应用国家气候中心气候模式(BCC_CSM1.1)CMIP5和AMIP试验结果对模式模拟南亚高压的能力进行了评估。结果表明,BCC_CSM1.1模式对作为北半球高层大气环流活动中心的南亚高压有较好的模拟能力。它能够模拟出南亚高压的气候平均状态、季节变化,对南亚高压脊线的位置、高压中心的位置及其季节变化也有较好的模拟。模式存在的主要问题是高度场和南亚高压强度的模拟结果较观测明显偏弱;模拟的脊线位置在冬半年要比观测略偏南;模拟的南亚高压中心在某些月份与观测有出入,例如,5月南亚高压中心的模拟较观测偏西,夏季南亚高压的双中心的位置与实际也略有差异;模拟的南亚高压强度偏低与多种因素有关。比较耦合模式与单独大气模式模拟的南亚高压强度发现,在给定观测海温的条件下,模拟的误差减小13%~15%。因此可以认为耦合模式的误差大部分来自大气分量。海洋模拟的改进虽然对总体的模拟结果有所改进但贡献不大;比较T106和T42两种分辨率的模式对南亚高压进行模拟结果发现,分辨率的提高明显减小了南亚高压及全球100 h Pa位势高度场的模拟误差。为验证地形强迫对模拟结果的影响,进行了改变青藏高原地形高度的试验,结果表明青藏高原地形高度对南亚高压的强度有明显的影响,高原高度升高将会促使南亚高压及更大范围的高层位势高度场增强。因此,正确给定高原地形这一模式的下边界条件,对模拟结果的改进有重要作用。     

六月南亚高压的特征向量及其在伏旱预报中的应用

一、引言 南亚高压在时间变化上,主要表现为季节性的南北位移和中期时间尺度的东西振荡。6月是大气环流由冬到夏的突变时期,这种突变在青藏高原附近表现得尤为突出。南亚高压正是在这个时期移上高原,成为季节突变的重要标志之一。 伏旱是一种季节性的长期天气过程,南亚高压这样的大气环流系统的演变,与后期伏旱的强弱应当有一定的联系。要研究南亚高压在季节突变时期     

南亚高压在中南半岛上空建立过程及其与亚洲南部夏季风建立的关系

利用NCEP(National Centers for Environmental Prediction)/NCAR(National Center for Atmospheric Research)再分析资料, 首先讨论了南亚高压在中南半岛上空建立日期的定义标准及其建立过程。结果表明, 南亚高压在中南半岛上空建立的日期平均为4月29日;合成的南亚高压建立前后的大气环流和非绝热加热的演变揭示出南亚高压建立始于菲律宾东南洋面上的反气旋环流分裂后, 西中心在中南半岛上空建立加强形成南亚高压, 该建立过程与中南半岛非绝热加热作用密切相关。在此基础上结合NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration)的对外长波辐射(OLR)资料分析了南亚高压在中南半岛上空的建立与亚洲夏季风建立的关系。结果表明, 中南半岛夏季风建立和南亚高压在半岛上空建立几乎同时发生;南亚高压在中南半岛建立几天后, 东孟加拉湾夏季风开始建立;南亚高压建立大约20天后, 南海和菲律宾夏季风开始建立;大约一个月后, 西孟加拉湾、印度半岛和东阿拉伯海的夏季风建立。南亚高压在中南半岛上空的建立可视为亚洲夏季风建立的开始, 其对亚洲夏季风爆发有很好的指示意义。     

南亚高压活动特征及其天气气候影响研究进展

南亚高压是夏季亚洲南部对流层上层和平流层底层的一个强大而稳定的大气活动中心,是副热带高压系统中的一个重要成员,它与夏季北半球大气环流和亚洲区域天气气候关系密切.关于南亚高压的研究,气象学者进行了很多研究工作,取得一些开创性成果,并逐渐认识到南亚高压的演变对北半球及我国天气气候的重要性.通过总结南亚高压的形成原因、结构,季节变化、年际变化、东西振荡及其对我国天气、气候的影响等方面的研究成果,简要回顾了近几十年极涡的研究及其与南亚高压的一些初步关系,指出这两个系统之间的相互作用、变化规律和异常特征存在的具体关系,是一个研究较少的重要问题,应加强这方面的研究.     

南亚高压季节内变化与热带季节内振荡之间的关系

采用观测分析和数值试验等方法,分析夏季南亚高压与热带季节内振荡（ISO）之间的关系,并对两者之间的相互作用进行量化诊断,探讨其物理过程。主要结果表明:南亚高压ISO与热带ISO活动关系密切,当热带ISO处于印度洋位相（第1、2、3位相）,则南亚高压东脊点位置偏西,当ISO处于太平洋位相（第5、6、7位相）,则南亚高压东脊点位置偏东。与热带ISO关系最密切的是南亚高压东部附近区域,即东亚—西太平洋地区（15°～25°N,110°～140°E）,该关键区也是南亚高压ISO最显著区域。在热带ISO的调制下,关键区对流层大气垂直结构产生斜压性异常变化,导致高层南亚高压东脊点的东伸（西退）对应中低层西太平洋副热带高压西脊点的东退（西伸）。在南亚高压与热带ISO之间关系中,主要是热带ISO对南亚高压的影响,南亚高压东部关键区ISO强度40%来源于热带ISO的贡献,而南亚高压对热带ISO平均强度的影响很弱。热带ISO影响南亚高压的物理过程如下,热带ISO从印度洋向东传播至西太平洋时,强对流产生分支,部分由于东亚—西太平洋的有利夏季风背景转为向北传播,ISO向北传播过程中对流强度进一度加强,这就相当于存在一个赤道非对称热源。在热源的作用下,大气产生异常响应,在热源的西北侧,即东亚—西太平洋地区,对流层低层为气旋性环流异常、位势高度负异常,对流层高层为反气旋性环流异常、位势高度正异常,从而导致南亚高压东脊点偏东。而当热带ISO处于印度洋位相时,大气异常响应与上述相反,南亚高压东部位势高度降低,南亚高压东脊点西撤。     

南亚高压在高原建立的路径类型及其分析

利用1948-2006年NCEP／NCAR逐日再分析资料分析了南亚高压的移动路径、特征及其触发机制。根据高压的移动情况及其环流等特征发现,南亚高压的移动路径分为东路型,南路型和西路型。对比不同路径的温度场、风场及热源整层积分场等特征,发现不同路径之间存在很大差异。通过SVD分析以及合成分析发现,高原附近热源强弱配置的差异是造成路径差异的可能原因;同时,高原地区热力、动力作用造成的中低纬度的大气长波波型配置对路径的影响也至关重要。     

夏季南亚高压与西太平洋副热带高压的相关性分析

利用1951—2010年NCEP/NCAR再分析月平均资料研究夏季南亚高压与西太平洋副热带高压(简称西太副高)的相关性。结果发现,夏季南亚高压与西太副高的联系密切,年际尺度上强度指数之间的显著正相关关系相对稳定,两者同时偏强(简称同强)与同时偏弱(简称同弱)的模态超过70%。当南亚高压与西太副高同强(同弱)时,西风急流偏强(偏弱),高纬度地区大气环流呈经向(纬向)型,太平洋EAP遥相关为正(负)位相。贯穿对流层中上层的中纬度纬向西风与高压强度异常有密切的联系,西风急流可作为中纬度地区连接两者作用的纽带。青藏高原与太平洋地区对流层的温度差异分布对当地的环流系统造成很大影响,高原热力异常和海温异常联系着高压系统的演变。南亚高压、西太副高的异常影响了整体东亚大气环流的配置,是了解不同纬度系统相互作用的又一着眼点。     

南亚高压中部型与我国雨带分布

本文通过对1981—1984年6—8月100毫巴资料的分析,提出南亚高压中心位于95°—105°E区域的中部型是高原大气的一个重要环流系统。在此流型控制下,我国主要雨带特征与西部型和东部型有着明显的不同。     

南亚高压的季节变化与趋暖性

利用NCEP／NCAR再分析资料，分析了南亚高压的季节变化，讨论了对流层中高层温度、整层大气视热源和非绝热加热率的时空变化对南亚高压季节变化的影响。结果表明，南亚高压存在两个季节平衡态，即夏半年的大陆高压和冬半年的海洋高压，大陆高压又可分为青藏高压和伊郎高压。加热场对南亚高压的季节变化有重要作用，南亚高压是一个暖性高压，其中心有“趋热性”，通常位于或趋于加热率的相对大值区。南亚高压的年循环过程，主要受南亚地区潜热和感热季节变化的支配。夏季北方地区和高压地区的强烈短波辐射加热对高压中心北移和维持也有作用，长波辐射的冷却作用则是高压减弱的重要原因。