100毫巴长波、超长波的演变特征与一九八二年,倒春寒天气过程的中期预报思路

县站传真机的推广使用,为县站预报提供了更多的信息,是提高县站预报的有效途径。也是气象站预报现代化的一个标志。本文就是使用县站传真机收到的北半球100毫巴 0时分析图(图号 301),用谐波分析方法,展开40°N和60°N两个纬圈的高度值,滤出长波和超长波,分析它们在一九八二年三月二十五日到二十九日,倒春寒天气过程中的演变特征,得出几点对中期预报有用的结论。 100毫巴位于平流层的下部,多数情况下,比对流层中部的500毫巴,具有更长的预报时效,对中期预报更有参考意义。由于文献已对这次过程其他层次的环流特征,作了专门的论述,本文不再重复。这里仅分析100毫巴层次,长波、超长波的演变特征。     

100毫巴准常定扰动对角动量输送的长期变化的初步分析

本文采用1956--1976年100毫巴月平均高度资料计算了各个季中月各个纬度带准常定扰动对角动量输送的谱,研究其季节变化和周期变化。计算表明,100毫巴等压面上准常定扰动对角动量的输送几乎全部由波数1—3的超长波完成的。各波输送在各个季节以及在高纬和低纬都呈现不同的特点。功率谱分析表明,在低纬(35°N以南)盛行13—14个月,28—29个月和57个月的周期。指出准两年振荡可能与1波输送和3波输送的相互作用有某种联系。     

球谐函数展开在寒潮中期预报上的应用

寒潮天气过程的中期预报首先要着眼于大尺度环流系统的演变。本文对一九七六年十二月一次属于绕极涡旋断裂、横糟转向类型的寒潮过程,应用富氏谐波、球面谐波函数展开的方法,研究了北半球100毫巴上超长波各分波振幅的时变特征,和超长波的调整过程。并就100毫巴超长波活动与500毫巴的环流调整相此较,得到了一些有意义的结果。可供实际寒潮中期预报业务参考。     

北半球500毫巴月平均超长波的若干特征及其在我国长江下游六、七月份旱涝预报中的应用

为了客观地描述500毫巴月平均环流的主要特征,并探讨中高纬度500毫巴环流与后期长江下游降水的关系。本文首先对中高纬度500毫巴月平均高度场按切比雪夫—傅里叶混合多项式进行展开,然后对月平均图上的超长波活动进行分析,并应用所得的展开系数进行模糊聚类。分析结果表明:(1) 500毫巴月平均高度场上的超长波有着明显的季节变化特征,旱涝年的波谱特征有显著差异;(2) 春冬中高纬度超长波,特别是三月份一波槽脊的位置和西风强度与夏季长江下游的降水有较好的关系,与夏季东亚环流形势也是相关的。     

北半球500毫巴候平均环流动能变化的动力统计学分析

本文首先用流场分解方法说明平均环流的维持与演变可以通过对其动能的分析来研究。然后利用1972—80年逐候北半球500毫巴高度资料计算出纬圈平均运动动能、涡动动能及两者间的转换率。结果表明,候平均环流动能三参数的相互关系及其季节变化与瞬时环流的情况相类似,但数量上小于瞬时环流。对三参数序列应用功率谱和交叉谱分析得出,其主要周期变化为准两周振荡。再从动能参数的波谱分析和机理分析出发,指出准两周振荡就是超长波活动过程在能量循环上的反映,其大致过程是涡动动能达峰值后3—4天动能转换率达峰值,以后再过3—4天纬圈平均运动动能达峰值。     

多年月平均500毫巴图上60°N和30°N纬圈的波谱分析

本文对北半球多年月平均500毫巴图上60°N和30°N纬圈的高度和纬圈平均的经向运动动能进行了波谱分析,探讨了前3个波幅和位相角的季节变化,以及在高低纬度之间的差异。主要结果如下: 1 位势场的高度主要贡献,集中在准静止长波范围内,并具有明显的季节变化。 2 波数为1的波在高低纬度性质有显著的不同,其分界线大约在50°—60°N之间。此外,准静止的长波愈向低纬度去逐渐有向西偏移的现象。例如,在30°N上准静止的长波比60°N上要偏西(1/4)—(1/2)波长。 3 60°N纬圈平均的经向运动动能主要部分亦集中在准静止长波范围内。虽然峰值有明显的季节变化,但最大的极值都出现在波数n=2—4之间。30°N纬圈平均的经向运动动能谱有着明显的季节变化,大致可分成如下3个类型: (1)冬季型:纬圈平均的经向运动动能谱存在着两个极值,最大的极值稳定于准静止长波范围内(n=3附近),次极植位于移动性行星波范围内(n=5—8)。 (2)夏季型:纬圈平均的经向运动动能谱只有一个极值,稳定于波数为6—7的波内。 (3)过渡型:纬圈平均的经向运动动能谱分布较平坦,没有稳定的极值存在。     

多年月平均500毫巴图上60°N和30°N纬圈的波谱分析

本文对北半球多年月平均500毫巴图上60°N和30°N纬圈的高度和纬圈平均的经向运动动能进行了波谱分析,探讨了前3个波幅和位相角的季节变化,以及在高低纬度之间的差异。主要结果如下:1位势场的高度主要贡献,集中在准静止长波范围内,并具有明显的季节变化。2波数为1的波在高低纬度性质有显著的不同,其分界线大约在50°-60°N之间。此外,准静止的长波愈向低纬度去逐渐有向西偏移的现象。例如,在30°N上准静止的长波比60°N上要偏西(1/4)-(1/2)波长。360°N纬圈平均的经向运动动能主要部分亦集中在准静止长波范围内。虽然峰值有明显的季节变化,但最大的极值都出现在波数n=2-4之间。30°N纬圈平均的经向运动动能谱有着明显的季节变化,大致可分成如下3个类型:(1)冬季型:纬圈平均的经向运动动能谱存在着两个极值,最大的极值稳定于准静止长波范围内(n=3附近),次极植位于移动性行星波范围内(n=5-8)。(2)夏季型:纬圈平均的经向运动动能谱只有一个极值,稳定于波数为6-7的波内。(3)过渡型:纬圈平均的经向运动动能谱分布较平坦,没有稳定的极值存在。     

不同纬度大气谐波的相互作用和寒潮天气

通过利用500毫巴波谱资料及超长波、长波合成波资料,分析了1980年3月21—27日我国江南地区一次寒潮天气的波谱演变过程。结果表明:这是一次北半球中高纬波数为3的超长波的急速增幅过程,而3波的发展主要是极区1波向南活动的影响。在寒潮后期连阴雨持续期间,中纬度以2波占优势;同时在低纬地区维持5波流型,形成高原南支西风波槽稳定的背景。 中高纬和极区超长波变化 分析这次大尺度环流过程,可以看出超长波的相互作用不仅发生在同一纬度带内,而且与不同纬度带间波动能量的侧向交换有密切关系,这种作用造成这次超长波形势的转换和调整,引起寒潮的爆发。下面将重点讨论1980年3月中、下旬超长波的波谱演变过     

100毫巴中低纬大气环流和长江中下游梅雨——伏旱的长期联系

通过对长江中下游梅雨—伏旱各指数和同期、前期各月北半球100毫巴高度场的相关分析发现:(1)夏季各月超长波系统—南亚高压的强弱及位置,直接操纵着梅雨的起迄迟早和伏旱强弱;(2)秋冬100毫巴中低纬环流特征,对次年梅雨和伏旱的趋势有显著的超(过)半年(的)韵律。初步分析表明,这是下垫面较持久的冷热源,通过和大气环流的一系列相互作用,在地—气系统内形成的“复合”大气慢波的一种现象,其初始位相较早显示于能灵敏反映下垫面冷热源状况的100毫巴中低纬环流上。     

北半球500毫巴候平均图的波谱分析和预报

本文应用谐波分析和功率谱分析方法,计算分析了1951—1970年北半球500毫巴多年候平均图和1975—1980年40°N、60°N 500毫巴逐候的候平均高度值。发现逐候的各谐波系数序列,除具有气候季节变化趋势外,还具有“指数循环”时间尺度及多种韵律活动准周期性振荡的特征。 利用这一特征,设计了一个用周期外延叠加的预报方案。每次接连预报未来8个候的北半球500毫巴候平均高度。对1976—1980年60个月40°N和60°N两纬圈进行预报试验。效果检验表明,本预报方案有一定预报价值。它对纬圈偏差符号的预报准确率平均达ρ=0.22,对气候距平符号的预报准确率平均为ρ=0.08。     

低纬大气环流季节转换及青藏高原非绝热加热作用的天气统计学分析

本文用天气学方法分析了1979年5～7月低纬逐候100、500、1000毫巴层平均环流,得到该年低纬大气环流由冬入夏的季节转换发生在6月第2候到第4候的结论。用自然正交展开方法分解各层候平均流场序列,得到的第二特征向量是表征环流季节转换的重要分量,称它为季风分量。对青藏高原加热作用与第二特征向量时间系数的统计学分析表明,两者存在显著的相关联系;而对第二特征向量的散度场和垂直运动场的天气学分析表明,两者的显著相关是由高原及其邻近区域与低纬之间的若个垂直环流圈联系的。     

东西风廓线特征与大气运动平衡态定常波的相关关系及共振条件的研究

本文采用简化数学模型探讨了东、西风廓线特征与外源强迫下大气环流平衡态定常波结构的相关关系。文中采用实际观测资料研究了西风廓线特征与大气环流型季节特征之间的联系。研究表明,西风廓线冬、夏季节差异与中、高纬度西风槽“冬三夏四”波数差气候特征有关,且低纬强东风切变可作为赤道东风波周期振荡成因之一。冬夏西风廓线季节特征可导致大地形强迫效应、海陆加热因子影响作用的显著季节差异。研究还揭示了大气环流型优势波转换的基流特征影响效应,并导出了流场与纬向加热强迫源共振状态的西风廓线特征函数与临界曲线。     

应用球谐函数展开预报天气周期转换

由于天气周期的转换是大尺度,大范围大气环流演变和调整的组成部分和结果,所以本文应用球谐函数展开方法,研究了北半球500毫巴超长波振幅的时变特征和超长波的调整过程。结果发现天气周期的转换与0～4波的合成波槽脊的前期变化有着密切的关系,可以作为天气周期转换预报的信息。     

500毫巴环流指数、环流型及环流特征量

1.500毫巴月平均环流指数分亚欧地区(45—65°N、0—150°E)和亚洲地区(45—65°N、60—150°E),其计算公式, 其中φ_1、φ_2表示计算纬向环流指数Iz的纬度范围,Z_(1i)、Z_(2i)分别是在φ_1、φ_2两纬圈上第i点的500毫巴高度读数,L为分别在φ_1、φ_2纬圈上均匀取点进行高度读数的点数。计算经向环流指数Im时,先将所考虑范围分成n个小区,在m个纬圈上分别读取经度间距为Δλ的相邻两点间高度差ΔZi,然后进行计算(详见中央气象科学研究所《论文汇集》1965年9月)。这里所附的月平均环流指数值是根据上式计算的逐候平均环流指数,     

浙江区域性暴雨过程的能谱特征及其中期预报

一次区域性暴雨过程从酝酿到发生,其环流背景发生调整转换,整个过程以超长波与长波在中、低纬一致西退、及超长波衰减、长波增值为特征。与此同时,表征大气能量变化与相互转换的能谱也有一次相应的调整变化过程。本文试从浙江区域性暴雨中期过程中的经向与纬向扰动动能以及扰动动能与平均动能转换率的变化特征,分析其与暴雨的关系,并获得暴雨过程中期预报的依据。     

臭氧总量分布的季节变化与平流层-对流层环流季节变化的关系

本文用混合多项式方法展开1957年7月—1967年6月北半球40°—85°N纬带臭氧总量场.通过对展开系数的分析,揭示了各月多年平均臭氧场的空间分布特征和这些特征随季节的变化;用同样方法完成了相应时期20°—65°N纬带10、30、50:100、300、500毫巴等压面高度场的信息化处理:在此基础上,应用天气统计学方法研究了臭氧总量分布的李节变化及其与平流层-对流层环流季节变化的时、空联系。     

斜压大气纬圈平均运动特征的振动

本文是纬圈平均大气运动特征的振动文的推广,以同样的观点和方法,用简单的两层模式处理大气的斜压性,并考虑了简单的辐射过程,得出了500毫巴面纬圈平均温度和一些纬圈平均运动特征、以及纬圈平均经圈环流的中期振动。 本文的主要科学目的除了探寻以线性理论处理极端复杂和高度非线性的大气中期运动过程的可能性和限度外,还希望探寻用准涡旋运动等近似观点讨论某些大气环流基本问题的可能性。     

陕西省八、九月低温冷害的环流形势及其预报

本文用八月及其前期500毫巴高度场及距平场分析造成陕西省八、九月低温冷害的环流形势。结果表明,冷害是大尺度现象,它与从高纬度来的冷空气强度、路径及与从付热带来的暖空气的强度以及这二者的汇合地区关系很大。低温年是由于500毫巴超长波槽(距平槽)控制我省,     

用1.35厘米波长地面微波辐射计探测大气中水汽总量及分布

用1.35厘米波长地面微波辐射计进行了全年四个季节的观测.采用蒙特卡洛法对资料进行了反演.七十多份资料的统计结果表明:水汽总量的相对误差为5.3％,低层水汽廓线(750毫巴以下)的相对误差在20％以下,对水汽总量及廓线随时间的演变与天气背景的关系亦作了初步分析.     

北半球夏季100hPa高度场扰动的时空两维谱分析

用欧洲中期预报中心逐日资料计算了北半球夏季100hPa高度场的时空二维谱。得出超长波驻波低频振动是时空扰动的主要成分,最强的是周期40天的1波驻波振动,它在各纬圈上的波幅都在两大陆中部。周期40天的2波驻波振动强度次之,它在中纬和高纬波腹位置相反配置。移动性长波强於同尺度驻波。赤道上扰动微弱。