青藏高原低涡群发性与10～30天大气低频振荡关系的初步研究

通过统计1998年和2003年5~9月500 hPa高原低涡出现的时空位置和频数,确定出1998年和2003年的低涡群发期,着重讨论1998年夏季500 hPa相对涡度场、射出长波辐射(OLR)的10~30天低频振荡特征。结果表明:高原低涡的发生具有群发性特点,低涡群发期的出现具有周期性特征。低涡群发期与10~30天大气低频振荡有密切联系,尤其是10~30天振荡对低涡的群发具有重要影响。绝大多数高原低涡出现在10~30天大气低频振荡的正位相(气旋性)位相期和对流扰动的负位相(对流性)位相期,高原低涡群发期几乎都对应相对涡度10~30天振荡的气旋性位相期。10~30天大尺度正涡度的扰动为高原低涡的发生和维持提供了气旋性旋转的动力条件,促使高原低涡在扰动正位相期频繁发生,大气相对涡度的10~30天振荡对高原低涡的群发性具有重要的调制作用。青藏高原地区对流活动10~30天振荡的对流性位相是以低涡的群发为主要特征,高原低涡在对流位相期反复、连续地发生、发展,促使对流扰动活跃发展。     

青藏高原低涡群发性的初步研究

在对1980～2004年青藏高原低涡统计分析的基础上,对高原低涡的群发性进行了研究,结果表明：青藏高原低涡的产生具有明显群发和间歇性特点,且这种特征具有显著的年际变化;高原低涡的群发和间歇时段．欧亚大气环流表现出明显不同的特征,不同的环流背景通过影响高原地区的低层涡度、散度、中高层湿度、高层散度和垂直速度,进而影响高原低涡的群发与间歇。     

青藏高原大气低频振荡与黄河上游水量枯丰的关系

本文指出，青藏高原具有30－50天振荡周期的大气了低频系统，在振荡过程中呈现出两种位相：气旋位相和反气旋位相。气旋位相时段对应黄河上游水量偏丰期；反气旋位相时段则对应水量偏枯期。文中还分析了上述对应关系的可能原因，指出与大气中的低频扰动动能强或弱、低涡活跃或间歇有关。本文的研究为应用大气低频振荡特征预测黄河上游水量枯丰，作了初步有意义的探索。     

基于NCEP资料的近30年夏季青藏高原低涡的气候特征

基于NCEP/NCAR再分析资料并通过人工识别与天气图对比,本文对1981～2010年夏季高原低涡的气候特征进行了统计分析,对比研究了高原低涡高发年和低发年的大气环流场和低频分量场的特征,主要结果有:（1）近30年来夏季高原低涡平均每年生成32个,低涡发生频数呈现较明显的增多趋势,并具有较强的年际变化特征,低涡频数在2000年和2005年出现显著突变,在2000年由增多趋势转为减少趋势,在2005年又转为增多趋势,同时低涡频数具有显著的准5年、准9年和准15年周期振荡,6月生成的高原低涡呈减少趋势,而7月和8月生成的高原低涡均呈现增多趋势;（2）夏季高原低涡生成源地主要集中在西藏双湖、那曲和青海扎仁克吾一带,其中高原中部涡占50.8%,西部涡占27.0%,东部涡占22.2%,6月、7月和8月生成的高原低涡分别占夏季低涡总数的44.7%、29.9%和25.4%,高原低涡生成时绝大多数为暖性涡,占总数的90.7%。近30年来平均每年夏季有1.3个高影响高原低涡移出高原并在下游大范围地区产生强降水天气;移出的高原低涡以东移为主,占移出高原低涡的56.4%,而东北移和东南移的分别占移出高原低涡的20.1%和20.5%;（3）高原低涡高发年,低层的大气环流场和低频大气环流分量场均表现出较强的水平辐合及偏南气流,高层的青藏高压在高原主体范围内较气候态偏强;高原低涡低发年的情况则与之相反,伊朗高原上空的气旋、青藏高原低槽和高原南侧反气旋的配置对高原低涡的发生具有重要作用。     

夏季高原大气热源的气候特征以及与高原低涡生成的关系

利用NCEP/NCAR再分析资料和基于此再分析资料的高原低涡统计数据集,采用线性趋势、Morlet小波、EOF分解、合成分析等方法,分析了1981～2010年夏季高原大气热源气候特征以及与高原低涡生成的联系。结果表明:夏季高原大气热源平均强度为105 W m-2,随时间有减弱趋势,具有明显的年代际变化,存在显著的准3年周期振荡。高原低涡高发年,高原大气热源强度明显高于气候态,主要表现为高原大气热源的水平分布差异。在低涡高发年,涡度平流的空间分布和大气经向垂直环流结构显示:高原沿东南向西北存在500 hPa正涡度平流带,为高原低涡生成提供了有利的涡度场。同时,高原大气热源异常的水平分布促使高原上空产生上升气流,有助于高原上形成低层辐合、气旋式环流,整层上升运动,高层辐散、反气旋式环流的三维流场,促进高原低涡在低层生成,此时高原主体低空为正涡度区。并且,大气热源在垂直方向的变化也影响低涡的生成。最后,根据本文结果和我们前期的相关研究,从热成风原理和高原大气热力适应理论两方面对高原大气热源与高原低涡生成频数的统计结果给出了机理解释。     

青藏高原东部牧区春季雪灾天气的形成及其预报

对青藏高原东部牧区1967～1996年30a中春季发生的成灾性降雪天气过程进行了较为详细的分析。发现有45％的成灾性降雪过程与该地区的低涡天气系统有关。在归纳总结高原春季降雪天气形成的3种环流模型的基础上，重点分析了通常情况下高原切变线对高原低涡发生发展所起的主要作用。即高原切变线西南段区域内为上升运动区且气流的气旋性涡旋处于发展阶段，切变线东北段区域内为下沉运动区且气流的反气旋性涡旋处于发展阶段，是低涡形成的前期条件；高原切变线附近的流场有利于将周围水汽聚拢，使低涡系统得到持续不断的水汽供给，其中负的水汽通量散度扰动中心位于切变线中段南侧，形成水汽汇，正的水汽通量散度扰动最大值部分位于切变线西南段南侧，是低涡水汽的主要来源。中还给出了高原部分测站降雪量、最低气温的预报方程，可供有关预报人员参考。     

高低频系统相互作用对Rossby波破碎过程的影响

利用美国国家环境预报中心和能源部（NCEP/DOE）的逐日再分析资料（NCEP-DOE AMIP-Ⅱ）,对2010年12月20日发生在北太平洋一次典型的反气旋式波破碎（AWB）事件进行研究,分析了波破碎过程中等熵位涡场的演变特征,揭示了波破碎过程中高频扰动以及低频信号的逐日演变特征,并对2010年冬季350 K等熵面上逐日高频位涡（PV）扰动和低频变化做经验正交函数（EOF）分析,得到了其主要模态,并从等熵位涡方程出发研究了波破碎过程中位涡高、低频变化的原因。研究表明,波破碎过程中高频低PV空气从北太平洋西部日本附近沿东北方向向对流层上层侵入,而来自阿拉斯加湾附近的高频高PV空气向对流层下层侵入。高频位涡场EOF分解得到的前两个模态共同描述了北太平洋中纬度地区自西向东移动的天气尺度波列;低频位涡场EOF分解的第一模态在北太平洋呈弧形波列结构。天气尺度波在传播过程中受到低频场的平流作用逐渐偏离其传播主要模态的位置,并发生破碎,同时高频流场对高频位涡的平流可以产生低频变化,使得低频变化的空间形态向其冬季主要模态转变。     

热带大气低频振荡对高原低涡的调制作用

利用NCEP/NCAR逐日再分析资料、NOAA向外长波辐射(OLR)资料、澳大利亚气象局实时MJO指数(RMM)以及中国气象局成都高原研究所高原低涡年鉴统计数据,运用小波分析、合成分析等方法初步研究了热带大气低频振荡(MJO)对高原低涡的调制作用。结果表明,MJO对高原低涡具有显著的调制作用,MJO活跃期生成的高原低涡数约为MJO不活跃期的3倍。MJO活跃期中,第1和第2位相高原低涡频数分布较多,第3和第7位相较少。分别对第1位相和第7位相进行合成,发现各气象要素在第1位相的合成场中呈现出明显有利于高原低涡生成的因素,而在第7位相的合成场中则呈现出一定的抑制作用。MJO在向东传播的过程中,MJO对流中心东移,热带地区大气垂直环流结构随之改变。由于中低纬大气环流的相互作用,中低纬间的大气斜压性、大气有效位能以及涡动有效位能分布状况也随之改变,这使得青藏高原及周边大气环流结构发生变化,水汽输送因此产生明显差异,高原的潜热分布随之发生变化,有利于和不利于高原低涡生成的条件交替出现,从而造成不同位相高原低涡频数显著差异。      

高原横切变线与高原低涡关系的初步研究

基于大气运动方程组及散度方程,对高原横切变线上扰动稳定性问题以及切变线诱发高原低涡的动力学机制进行了理论分析并用欧洲中心(ECMWF)ERA-interim再分析资料对其进行验证。得出高原横切变线是高原低涡产生的重要背景场,切变线以南的水汽输送与辐合对于低涡的诱发作用是大气处于不平衡状态而引起散度场调整的结果,辐合增强区有利于高原低涡生成,低涡中心对应非平衡正值中心,低涡外围为非平衡项负值区。非平衡项负值大值与水汽辐合带的重叠区对降水落区有较好的指示意义。当高原南部的西南风带向东或东北方向移动或当低涡下游出现非平衡项负值中心时,低涡亦同向移动。若高原出现气旋式环流并且环流中心与非平衡项正值中心对应时,有利于低涡生成;进一步,当低涡中心与非平衡项正值中心对应且正值中心数值不断增大时,低涡趋于发展加强。     

大气季节内振荡对夏季西北太平洋热带气旋群发性的影响

利用中国气象局上海台风研究所整编的热带气旋最佳路径资料、 向外射出长波辐射 (OLR) 和NCEP/NCAR再分析风场资料, 研究了1991年夏季西北太平洋热带气旋的群发性特征及其与大气季节内振荡的关系。结果表明, 1991年6～9月西北太平洋地区的对流活动存在20～60天的准周期振荡, 该区域的热带气旋活动也具有这种频率的季节内变化, 即热带气旋的活动具有明显的群发性和周期性。进一步分析表明, 热带气旋易集中出现在大气季节内振荡的湿位相, 这是因为湿位相期间大气低层维持的较大尺度的低频气旋性环流为天气尺度的热带气旋的生成提供了有利的背景环流场。低频气旋中心东南侧的不稳定低空西风急流容易激发出一些小扰动, 低空的低频正涡度异常又有利于这些初始小扰动的增长, 同时, 热带气旋发生势 (genesis potential) 表现为正距平, 说明热带气旋发生发展的垂直风切变条件容易满足, 因而导致热带气旋的相继群发。     

青藏高原地表热状况与华西秋雨

利用1961－1995年青藏高原及其邻近地区148个测站的月平均资料，分析研究了高原地面热源与华西秋雨的联系。结果表明，高原东部地面热源与华西秋雨存在着显著的负相关关系。高原东部地面热源异常强迫500hPa大气环流异常来制约华西秋雨的多寡。     

SIMULATION OF MONTHLY CLIMATIC MEAN FIELD IN JANUARY AND JULY IN QINGHAI-XIZANG PLATEAU AND NORTHWESTERN CHINA

In this paper,we simulate the regional climate in summer and winter in northwestern part ofChina and the Qinghai-Xizang Plateau with regional climate model(MM4)nested with GFDLdata,and compare the simulated results with observed data and GFDL data.The results show thatthe regional model reproduces the regional climate systems,such as the high pressure on theplateau and the low pressure in the north of the plateau in winter,the warm-low pressure over theplateau and pressure ridge in south and north of the Qinghai-Xizang Plateau in summer.Theseregional climate features could not be distinguished by the GCM.The simulations of precipitationdistribution are reasonable.But differences between the simulated and observed precipitationvalues in some places are obvious.The precipitation in south of the Qinghai-Xizang Plateau isunderestimated,and in north of the Qinghai-Xizang Plateau,the precipitation is overestimated.The simulation of height field is better than temperature field.     

青藏高原近60年来气候变化及其环境影响研究进展

作为全球能量水分循环的关键区域,青藏高原(下称高原)气候变化对高原及周边地区气候与环境变化具有重要影响.本文从高原表面增暖、辐射变化、降水的多尺度变率、表面风速及环境变化方面回顾了高原近60年来气候变化及其环境效应与物理机制的研究进展,并基于再分析和台站观测资料讨论了近10余年来高原表面温度和风速变化的特征及原因.最后...     

青藏高原冬季积雪关键区视热源特征与中国西南春旱的联系

利用1955-2010年地面气象站积雪深度、降水资料和NCEP再分析资料,采用统计相关,异常指数与相关矢等计算方法,对2010年西南春旱区域性特征、青藏高原积雪视热源特征进行了综合分析,研究了西南春旱典型区域,获得了影响西南地区春季降水的青藏高原积雪视热源关键区。对高原积雪关键区积雪深度与该区域大气视热源的相关性进行了综合分析,发现青藏高原积雪关键区2月的视热源代表性最好。重点分析了青藏高原积雪关键区2月大气视热源与后期西南严重春旱区降水的异常指数年际变化及其相关关系,结果表明,冬季青藏高原积雪关键区积雪浅、整层大气视热源偏高,有利于西南地区春季出现干燥的偏北气流,导致我国西南地区春雨异常偏少。青藏高原积雪关键区视热源对我国西南春旱预测具有明显的指示意义。     

印度洋海温的偶极振荡与高原汛期降水和温度的关系

利用1961—2000年近40年印度洋海温距平场资料及对应的青藏高原35个观测站的降水与温度资料,通过相关普查得出,印度洋地区东西海温的偶极振荡与青藏高原汛期降水、温度有较好的相关关系,特别是前期1月、12月～2月的印度洋地区东西海温的偶极指数与青藏高原汛期(6～8月)降水和前一年6月的印度洋地区东西海温的偶极指数与青藏高原汛期(6～8月)温度有很好的相关。分析1961—2002年NCEP／NCAR 500hPa北半球高度场资料发现,印度洋地区东西海温的偶极指数与欧亚500hPa的高度场异常有密切的关系,并通过印度西南季风的强弱,影响到青藏高原汛期降水和温度的变化。     

1990年夏季青藏高原加热场与100hPa青藏高压

对青藏高原加热场与青藏高压发展和维持的影响程度进行了一些阐述，着重分析青藏高原的热量变化以及热量传递的主要方式，并对青藏高原加热场与青藏高压位置对应等方面进行了一些探讨     

青藏高原及邻近地区的气候特征

利用中国710个站(青藏高原72个站)的气温和降水资料,分析了青藏高原的气候特征及与中国区域气候异常的联系。结果表明：中国多雨日区域随季节分布大致可以分为华南区、华南一青藏高原东南部区、青藏高原区以及华西区共5个区域,多雨日区自东向西移动。青藏高原东南地区降水特征呈双峰型,西北呈单峰型;西南部存在明显的“高原梅雨”、伏旱和秋雨。林芝地区的遥相关分析表明：冬季温度与青藏高原同期温度为正相关,与我国其它大部分地方为负相关;夏季降水与青藏高原南部和长江中下游地区同期降水为正相关,与高原北部同期降水呈反相关关系;冬季温度与黄河到长江流域之间区域夏季降水呈反相关关系。     

中国黄土高原区域性暴雨时空变化及碎形特征

利用黄土高原51个测站40年日降水资料,采用REOF分析、小波分析和分维分析等方法,研究了该地区区域性暴雨的时空特征。结果表明:黄土高原区域性暴雨事件趋于减少,过程雨量加大;区域性暴雨频数演变存在4年和7~8年的振荡,以4年周期为主;在1977年区域性暴雨事件出现突变性减少,相应的短周期减弱、长周期加强。分析表明,区域性暴雨事件骤减与500 hPa高度、副热带高压和青藏高压位置关系密切;与区域性暴雨事件伴随的全区降水量存在6个空间型,各型暴雨雨量异常具有客观碎形(分形)特点,其中黄土高原西北部和东南部暴雨雨量异常偏多的分维数值较小,在黄土高原中部分维数值较大,反映出黄土高原中部暴雨异常偏多的非线性机制最为复杂,而西北部和东南部地区相对简单。     

青藏高原西部冬季地表净辐射与中国降水的关系

本文利用1982年8月－1983年7月在青藏高原地区进行的辐射平衡观测资料，计算了高原西部地区历年冬季（11－2月）的地表净辐射。通过对高原西部冬季地表净辐射的分析阐明了高原西部地表加热场的特征，并讨论了它与我国的西南秋雨、长江流域伏旱以及黄河上游雨季降水等的关系。