1982-1983年冬季厄尔尼诺期间大气环流异常的诊断分析

本文利用ECMWF的逐日资料,对比分析了1982年12月和1980年12月的平均大气环流情况,结论是:1982—1983年El Nino事件对全球大气环流有重大影响。(1)El Nino事件不仅使Hadley环流得到加强,而且使所有经圈环流都有所加强;(2)El Nino事件使两个半球(特别是北半球)的中纬度西风加强,使对流层低层及中纬度200hPa附近的温度升高,中纬度的对流层低层有弱的降温;(3)El Nino事件使大气湿度明显增加,但在北半球副热带地区除近地面层外湿度都明显减小。 同大气环流基本状态的异常相应,El Nino事件也导致了大气中动量、热量和水汽输送的明显异常。这些物理量输送的异常不仅同平均环流的异常有关,而且扰动(特别是行星尺度的扰动)对此也有着重要贡献。      

北半球夏季５００hPa候平均高度场异常持续性的分析

本文应用环流持续性异常判据和旋转主分量分析方法，对１９５１—１９８６年间夏季北半球５００hPa逐候平均高度场进行了计算分析，探讨夏季持续性环流异常的地理分布及持续期的基本特征。结果表明:前１１项旋转主分量的主要高荷载中心，与持续异常的高频数中心或其邻近区域大都基本吻合；候平均环流异常的持续性略高于马尔柯夫过程。但某些区域季节性环流异常及多年趋势性环流异常，通常是由某些环流系统或作用中心多次替换、反复出现的持续性异常所组成的。夏季副热带系统是这类异常的重要组成部分。     

冬季低纬度热源异常在北半球对流层大气环流异常中的作用

本文首先从理论上讨论了北半球冬季低纬度强迫源与中纬度强迫源强迫所产生的准定常行星波在实际基本气流中传播路径及其振幅分布的差异,指出冬季低纬度热源异常将对北半球中、高纬度对流层大气环流的异常起很大影响,而中纬度热源异常将对平流层环流异常起很大作用。 本文应用一个包括Rayleigh摩擦、Newton冷却及水平涡旋热力扩散准地转34层球坐标模式分别计算了冬季低纬度热源异常与中纬度热源异常所造成北半球扰动系统的异常情况,计算结果表明了冬季低纬度热源异常将对中、高纬度对流层大气环流异常起很大作用,热带太平洋上空热源异常将产生PNA型环流异常。     

北半球100hPa环流异常及其与我国大范围降水异常的关系分析

本文根据1956—1985年逐月北半球100hPa环流资料,从异常的面积入手,探讨对流层上部环流异常的气侯振荡。然后与我国大范围的降水异常作一简要地分析,以求为长期预报和科研提供一点参考依据。     

北太平洋夏季大气环流的持续性异常及其对中国天气的影响

对太平洋北部持续性异常的研究表明，正、负异常的形热从发生、发展到消亡的演变过程十分相似，它们都始于东亚及西太平洋区域距平形势的变化，并在北太平洋及东亚地区出现一规则排列的距平异常区域，东亚及整个北半球的大气环流也相应地发生变化。太平洋北部环流的持续性异常对东亚特别是中国夏季的天气异常有重要影响。诊断分析和数值试验表明，夏季太平洋北部大气环流发生持续性异常与太平洋中低纬的海温异常关系密切。     

东北冷涡持续活动时期的北半球500 hPa环流特征分析

分别对5月和6～8月东亚东北冷涡活动典型的多寡年份北半球500 hPa高度距平场进行合成、频次累积和相关分析,结果表明:东亚东北冷涡持续性活动不仅与前期、同期和后期北半球的大气环流异常密切相关,而且也是异常区的重要组成部分;500hPa 5月和6～8月东北冷涡活动多寡年的同期500hPa高度距平合成场差异显著;6～8月东北冷涡典型多寡年的同期距平场均与前冬(12～2月)的主要异常区反位相,存在半年尺度的遥相关,与北太平洋涛动(NPO)类同的500 hPa高度距平场,如前冬呈正位相,预报6～8月东北冷涡持续活动弱,反之,冷涡持续活动强;合成场和相关场通过信度检验的关键区主要位于东亚中高纬度至阿留申群岛及其以南的副热带地区、青藏高原接近巴基斯坦一侧和北非乍得盆地与撒哈拉大沙漠等地区;由此可以认为东亚地区中高纬度5月和6～8月东北冷涡持续性活动是北半球大气环流异常持续或调整的重要表征.     

北半球冬季环流异常的垂直结构特征

本文对北半球100,500,700和1000hPa四层高度距平资料,应用相关分析,EOF分解和谐波分析方法,分析了北半球冬季环流异常过程中的垂直结构特征。结果表明:第一特征向量在对流层中具有明显的相当正压性结构,并且在环流异常中占有最大权重,它和半球性的天气异常有明显关系。谐波分析表明大气环流异常的正压性主要和超长波的活动有关。     

广东6月持续性暴雨期间的大气环流异常

利用1979—2011年共33年广东86个观测站日降水和全球大气多要素日平均资料,分析广东前汛期降水异常(包括暴雨和无雨)的环流特征。结果表明,广东6月持续性暴雨和持续性无雨期间大气存在显著的经向遥相关波列,其中,持续性暴雨过程波列更完整,非持续性暴雨(或非持续性无雨)则波列不显著,而4、5月的持续性暴雨或持续性无雨过程都没有波列出现。在经向波列存在的情况下,对流层中高层大气西风带环流经向度增大、槽脊发展增强,中高纬度这种持续稳定的环流形势,有利于冷空气和高空槽影响华南;在高层200 hPa,华南处于偏西风和西南风异常之间的气流辐散区域,有利于高层辐散;对流层中低层西太平洋副热带高压偏强、西脊点偏西,华南上升、南海下沉的垂直异常经圈环流建立;同时对流层低层来源于印度和孟加拉湾北部以及热带太平洋的水汽输送明显加强,从而为持续性暴雨过程提供有利的环流背景以及暴雨区所需的动力和水汽条件,可见经向波列通过对流层高、中、低层大气环流异常影响持续性暴雨。在没有经向波列的情况下,当500 hPa华南地区有西风槽活动、850 hPa南海北部西风偏强,广东局地动力上升条件和水汽输送条件达到一定程度,则只能出现非持续性暴雨。因此,经向波列可为区分持续暴雨与非持续暴雨预报提供参考。与广东降水持续异常相关的经向波列受中高纬度罗斯贝波、热带对流以及中低纬度太平洋地区大气异常等多方面的共同影响。     

南极海冰涛动对北半球夏季大气环流的影响

南极海冰首要模态呈现偶极子型异常,正负异常中心分别位于别林斯高晋海/阿蒙森海和威德尔海。过去研究表明冬春季节南极海冰涛动异常对后期南极涛动（Antarctic Oscillation,AAO）型大气环流有显著影响,而AAO可以通过经向遥相关等机制影响北半球大气环流和东亚气候。本文中我们利用观测分析发现南极海冰涛动从5～7月（May–July,MJJ）到8～10月（August–October, ASO）有很好的持续性,并进一步分析其对北半球夏季大气环流的可能影响及其物理过程。结果表明,MJJ南极海冰涛动首先通过冰气相互作用在南半球激发持续性的AAO型大气环流异常,使得南半球中纬度和极地及热带之间的气压梯度加大,在MJJ至JAS,纬向平均纬向风呈现显著的正负相间的从南极到北极的经向遥相关型分布。对流层中层位势高度场上,在澳大利亚北部到海洋性大陆区域,出现显著的负异常,在东亚沿岸从低纬到高纬呈现南北走向的“? + ?”太平洋—日本（Pacific–Japan,PJ）遥相关波列,其对应赤道中部太平洋及赤道印度洋存在显著的降水和海温负异常,西北太平洋至我国东部沿海地区存在显著降水正异常和温度负异常;低纬度北美洲到大西洋一带存在的负位势高度异常和北大西洋附近存在的正位势高度异常中心,构成一个类似于西大西洋型遥相关（Western Atlantic,WA）的结构,对应赤道南大西洋降水增加和南撒哈拉地区降水减少。从物理过程来看,南极海冰涛动首先通过局地效应影响Ferrel环流,进而通过经圈环流调整使得海洋性大陆区域和热带大西洋上方的Hadley环流上升支得到增强,海洋性大陆区域特别是菲律宾附近的热带对流活动偏强,激发类似于负位相的PJ波列,影响东亚北太平洋地区的大气环流,而热带大西洋对流增强和北传特征,则通过激发WA遥相关影响大西洋和欧洲地区的大气环流。以上两种通道将持续性MJJ至ASO南极海冰涛动强迫的大气环流信号从南半球中高纬度经热带地区传递到北半球中高纬地区,从而对热带和北半球夏季大气环流产生显著影响。     

欧亚土壤湿度异常对北半球大气环流的显著影响

用44 a ERA40再分析资料的土壤湿度和大气环流变量场, 研究持续性的欧亚大陆土壤湿度异常对后期北半球大尺度大气环流的反馈作用。首先,运用经验正交函数分解去除ENSO遥相关及趋势影响后,分析了欧亚大陆中高纬度土壤湿度变率主要模态的季节变化特征,及相对应主分量时间序列显示的土壤湿度异常的衰减时间,结果表明土壤湿度异常的主要模态在全年都表现出很好的连续性。其次,对不同季节的连续3个月的月平均土壤湿度和500 hPa高度场进行滞后最大协方差分析,研究欧亚地区中高纬度土壤湿度异常与北半球大气环流异常之间的线性耦合。第一最大协方差模态的结果表明:全年的主导信号是大气强迫土壤湿度的变化,但在冬季和夏季,大气中类似于负位相北极涛动的环流型与之前月份(最长达4个月)土壤湿度的持续变化显著相关。最后,基于土壤湿度变率中心的回归分析也证实了秋季和春季欧亚土壤湿度,特别是北非副热带,欧亚内陆和西伯利亚地区的土壤湿度异常,分别与其后的冬季和夏季的大气环流显著相关。欧亚大陆土壤湿度异常超前大气环流的信号,将有助于改善冬季和夏季北半球季节气候预报能力。     

长江中下游持续性多雨与南北半球大气环流的季节变化

根据10年实测风资料，在分析南、北半球纬向风场和经向风场演变的基础上，发现长江中下游6—7月持续性多雨年的大气环流的季节变化上有异常现象；即在南半球比常年提前1—2个月结束夏季，在北半球比常年推迟1—2个月进入盛夏。这种异常现象表明长江中下游持续性多雨是全球尺度大气环流异常的反映，为持续性多雨的长期预报提供了新的依据。     

热带海表温度持续异常对东亚初夏大气环流的影响

利用NCEP/NCAR月平均海表温度及北半球大气环流分析资料,系统研究了热带海洋表面温度持续异常状况下东亚初夏（5、6月份）大气环流的异常特征.研究发现,暖海温年,南亚高压、西太平洋副热带高压明显偏强,冷海温年明显偏弱;暖海温年,欧亚大陆南支西风急流明显减弱北移,东亚大陆对流层低层温度偏高或接近常年,青藏高原近地面温度偏高,而冷海温年,东亚大陆对流层低层温度偏低,5月份青藏高原近地面温度偏低.研究表明,海表温度的持续异常对东亚初夏大气环流的季节转换有重要影响.     

对流层月平均环流的持续性

利用月平均环流资料，通过计算持续性概率，分析了北半球对流层环流持续性的时空变化规律及其影响持续性的各种因素。结果表明，环流的持续性，高层比低层好，低纬度比中高纬度好，东半球比西半球好，冬夏季持续性明显高于春秋季，秋季环流最容易发生转折。持续性还存在着准２年，４年和６．５年的周期变化，这些准周期分别与ＱＢＯ及厄尔尼诺现象和太阳活动的周期振荡相吻合，平流层为西风位相时对流层环流持续性增强，东风位相时减     

北半球冬季WA遥相关型影响东亚初夏季风的可能途径

通过ＳＶＤ和滞后相关分析,研究了北半球冬季ＷＡ遥相关型与后期初夏东亚季风的联系及可能的影响途径。结果表明,北半球冬季ＷＡ型与东亚初夏季风存在密切的联系,其影响东亚初夏季风的过程可概述为：在北半球冬季,ＷＡ型强弱可引起西北大西洋海温异常,由于海温具有很好的持续性,这种海温异常可一直持续到春季和初夏６月份;而春季和初夏６月份,北大西洋海温异常又反过来对大气环流产生影响,引起欧亚中高纬大气环流异常,特别     

基本气流在ENSO对北半球冬季大气环流影响中的作用

本文从观测事实、理论与数值试验来研究基本气流在ENSO事件对北半球冬季大气环流影响中的作用。通过观测资料的分析,发现1972/1973年冬ENSO现象发生时的基本气流与一般ENSO现象发生年份的基本气流不同,这使得该年冬季ENSO现象所引起的北半球大气环流异常与一般ENSO现象所引起的环流异常型不同。一般ENSO现象所引起的北半球大气环流异常型是PNA型,而1972/1973年冬北半球环流异常型是非PNA型,我国东北地区出现暖冬,冷空气活动弱。     

冬季北半球平流层季节内振荡与对流层季节内振荡的关系

通过平流层大气ISO与对流层大气ISO的比较分析,发现在中高纬地区平流层大气ISO与对流层大气ISO有着许多相同点.北半球冬半年平流层大气环流主要低频模态也可认为是北极涛动(AO),其空间分布的主要特征为; 高纬度地区与中低纬度地区为反位相变化,北极地区附近具有最大的变化值; 其季节内振荡的正位相对应于AO增强,负位相对应于AO减弱.北半球冬半年平流层100 hPa 和70 hPa 位势高度场的低频遥相关分析表明,北极地区(概指北纬60°N以北)和北半球其他大部分地区呈负相关,北极涛动扮演了非常重要的角色.同时,北半球冬半年平流层的主要低频波列是从欧亚大陆中部到西北太平洋,并且由纬向型低频波列(欧亚大陆-西伯利亚-太平洋)和经向型低频波列(欧亚大陆-北极-太平洋)共同构成.平流层30 hPa 和对流层500 hPa 上经过带通滤波(15～90 d)位势高度场的EOF第一主分量的形势有十分类似的特征,它们对应的时间系数序列有显著的延迟相关关系.因此可以认为,北半球平流层大气ISO的变化要先于对流层大气,在滞后35 d 左右其相关系数达到最大.大气环流模式(SAMIL)的数值模拟试验结果也表明,平流层的低频扰动可以在14 d 之后便在对流层500 hPa上激发出低频响应,其谱峰在30 d 左右.这进一步表明,通过大气季节内振荡,平流层的异常可以影响到对流层.     

北半球大气环流对北极海冰异常响应的数值试验

本文利用全球9层15波谱模式,模拟了北极海冰后退期持续异常对北半球大气环流季节变化的影响。结果表明:这种影响是明显的,它遍及近地面层,对流层和平流层等各层;波及极地——高纬——中纬——低纬整个北半球;既有同时的,又有滞后的,且还具有季节变化等特点。     

北半球春季大气臭氧变化特征及其对大气温度和环流场的影响

该文利用美国1978～1993年TOMS臭氧资料以及NCEP提供的全球再分析资料,研究北半球大气臭氧变化特征及其对大气温度和环流的影响.研究表明1987年前后北半球40°N以北的中高纬地区春季大气臭氧柱总量的趋势变化存在明显的突变,大部分地区突然减少,与其相对应的对流层(平流层)平均温度突然升高(降低),300 hPa(30 hPa)层位势高度也突然增高(下降).但是在北大西洋北部和哈德逊湾地区大气臭氧柱总量却突然增加,与其相对应的对流层(平流层)平均温度突然降低(升高),300 hPa(30 hPa)位势高度突然下降(增高),平均温度突然升高(降低 )1～2°C.研究还表明,大气温度和环流的趋势变化主要是由于大气臭氧的趋势变化所引起.另一方面,在同一地区1979～1992年春季大气臭氧柱总量强弱异常年的大气温度场和环流场的差异也存在相同的分布特征,这一事实进一步说明大气臭氧柱总量的多少是决定大气温度场和环流场差异的重要原因.     

“大气环流”

本书是苏联水文气象总局科学通俗丛书之一。但原来它是给水文气象专业学生、技术员以及气象方面其他人员看的,并不是对一般群众的通俗读物。全书共分五章,分论地球上温压场分布、气团变性对于北半球对流层温度场建立的作用、对流层平均温压场对大气环流生成的作用、大气环流的距常以及大气环流和水份循环。在基本概念上,本书以作者在1947年所写论文“大气环流的季节变动”作为基础,并且也引用到这论文的主要结论和材料。     

春夏季节转换中亚洲季风区副热带高压断裂特征及其可能机制分析

分析了春夏转换季节中亚洲季风区北半球副热带高压断裂的气候学特征及其可能机制。分析表明,北半球副高断裂最先发生在孟加拉湾中南半岛一带。孟加拉湾和中南半岛地区经圈环流的季节转换在高低层存在差异。在3~5月的经圈环流演变中,孟加拉湾地区经圈环流表现为对流层低层首先发生改变,呈高、低层正、反Hadley环流配置,大气加热以感热为主,因而高度场表现出的副高在孟加拉湾首先断裂只是对流层低层的表现。中南半岛则表现为从低到高的整层上升运动增强,经圈环流的减弱、消失是地表感热和潜热共同作用的结果,因而整个对流层副高的断裂应在中南半岛地区。中纬度亚洲大陆积雪季节溶化以高原为中心表现出东快西慢特征,导致105 E以东的东亚中纬度感热首先增加,地表感热加热大气的结果有利于大气经圈环流下沉气流减弱,从而加剧了中南半岛地区经圈环流减弱进程,为北半球副高在孟加拉湾中南半岛地区断裂提供了大尺度气候变化背景。