夏季东亚阻塞高压形成维持的波数域动能分析

用波数域动能方程分析了1986年夏季东亚阻塞高压的形成、维持和衰退过程。发现该夏季代表阻塞高压的波动是5波（长波）,而不是2波（超长波）。在阻高形成和维持阶段,波与波非线性相互作用向5波输送动能,使5波动能增大;而波与平均流的相互作用则使5波动能减小。在阻高维持阶段,有效位能向5波转换动能,维持阻高。波与平均流的相互作用却使5波维持。在阻高衰退阶段则完全相反,波与波相互作用项以及有效位能与动能转换项均为负值,使5波动能变小,阻高衰退。而波与平均流相互作用,却使高纬西风减小,有利阻高维持。     

2003年淮河大水期间亚洲北部阻塞高压的形成特征

利用观测资料和NCEP再分析资料分析2003年淮河大水期间亚洲北部阻塞高压的形成维持机制, 结果表明, 2003年淮河梅汛期亚洲中高纬地区阻塞高压的异常活动中, 波流作用十分显著。6月上旬, 阻高建立前期和维持过程中, 上游地区天气尺度波动活跃, 欧洲斜压区不断有瞬变动能生成, 并在阻塞区向阻高平均流转化。从瞬变涡动的作用来看, 上游传播而来的瞬变波不断将较低纬度的低位涡空气向阻塞区输送, 有利于阻塞高压的建立维持; 平均流则使位涡呈相反形势发展, 引导阻塞高压向东频散, 削弱了扰动位涡输送的作用, 对阻高的维持起到耗散作用。阻高建立前, 瞬变涡位涡输送作用强于平均流位涡平流, 造成阻塞区位涡降低, 有利于阻高生成; 阻高维持期间, 瞬变涡位涡输送与平均流位涡平流输送量相当; 6月25～30日, 阻塞高压明显西退, 该阶段瞬变涡动明显强于平均耗散作用, 引导低位涡场向西移动。研究表明, 大气内部的波波作用对阻高的建立维持也十分重要。1波与5波在一定范围内的共同作用可能是阻高建立维持的决定因素, 而天气尺度波动扰动则对阻塞高压的建立、 维持和崩溃起到重要的作用。波波作用表明, 2003年6月份阻塞高压建立、 维持时, 尺度较长的波一般从平均动能得到扰动动能的转化, 尤其5波, 斜压能的转换不但是其能量的来源, 同时非线性作用也使得尺度更小或更长的波向其提供能量; 阻高衰退时, 5波则通过非线性作用向其他波动输送能量, 同时也存在斜压耗散, 能量逐渐失去。     

用E─P通量和E向量诊断分析夏季东亚阻塞高压过程的建立和维持

用E──P通量和E向量诊断分析了1986年7月一次阻塞形势的建立和维持，有如下初步结果。（1）阻塞高压形成前，从对流层低层有行星波的E──P通量辐合区向上传播，与西风气流相互作用，导致西风气流减弱，形成阻塞高压。（2）E向量的μ分量的散度的负值区有利于西风风速变小，形成阻塞高压。E向量的ν分量散度的正值区有利于南风加速，负值区使北风加速。在阻高区东西两侧出现负、正区，使北、南风加速，建立和维持阻塞高压。     

用E─P通量和E向量诊断分析夏季东亚阻塞高压过程的建立和维持

用E──P通量和E向量诊断分析了1986年7月一次阻塞形势的建立和维持，有如下初步结果。（1）阻塞高压形成前，从对流层低层有行星波的E──P通量辐合区向上传播，与西风气流相互作用，导致西风气流减弱，形成阻塞高压。（2）E向量的μ分量的散度的负值区有利于西风风速变小，形成阻塞高压。E向量的ν分量散度的正值区有利于南风加速，负值区使北风加速。在阻高区东西两侧出现负、正区，使北、南风加速，建立和维持阻塞高压。     

2008年初瞬变涡在中高纬阻高异常中的作用分析

2008年1月中旬到2月上旬,我国南方地区发生了历史罕见的、大范围的严重冰冻雨雪天气,中高纬大气环流异常尤其是乌拉尔阻塞高压(下称乌阻)异常发展、维持是非常重要的原因之一。为了探究中高纬阻塞高压(阻高)稳定维持的内在物理机制,以2008年初中高纬的一次阻塞过程为例,利用NCEP逐日再分析资料,从瞬变涡对平均经向、纬向气流的强迫作用、瞬变涡的动量输送以及瞬变涡的热量输送等方面分析和讨论了瞬变涡在中高纬阻高发展维持过程中所起的作用。结果表明,瞬变涡通过对平均流的强迫作用来加强阻高周围的反气旋气流。阻高区域内纬向气流的平均动能不断地转化成瞬变涡动能,而阻高北侧西风气流区域内瞬变涡动能则不断地向纬向气流的平均动能转化,这使得西风急流得以维持,有利于阻高的维持和发展。阻高区域内具有较强的瞬变涡热量输送,使得该区域内的温度梯度强度减弱,这在一定程度上又导致了平均西风气流的减弱,有利于阻高的发展和维持。     

北半球阻塞高压的维持Ⅰ:准地转和Ertel位涡分析

从北半球不同地区的４个阻塞高压个例，研究了阻塞高压维持机制及其地域性差异。对阻塞高压区域３００ｈＰａ时间平均准地转让涡低值区的维持机制的分析表明，该位涡低值区的维持机制存在显著的地域性差异。其中，在２个太平洋阻高个例中，时间平均流的位涡平流使低位涡向阻高西北部输送，从而有利于位涡低值区经向度的维持；时变扰动的位涡输送则有抵消平均流作用的倾向，从而对位涡低值区的维持起耗散作用。在大西洋和东亚阻高个例中，平均流的位涡平流使低位涡区向东移动，而时变扰动的位涡输送则有抵消平均流位涡平流的作用，从而有利于位涡低值区在原地稳定维持。以上主要是相对涡度输送的差异所致。等熵面Ｅｒｔｅｌ位涡分析表明，阻高区域３３０Ｋ时间平均等熵位涡低值区的维持机制与３００ｈＰａ时间平均准地转位涡低值区的维持机制十分相似，从而表明以上等压面准地转位涡分析可以近似用来代表等熵Ｅｒｔｅｌ位涡分析。     

东亚夏季两类阻塞高压维持的诊断分析

文章对两类东亚阻塞高压维持进行了诊断分析,结果表明:两类阻高的准地转位涡的平均流输送和瞬变扰动气流输送的分布是不同的,阻高维持机制也可能不同;两类阻高的瞬变扰动在分流区呈现南北向拉长,产生形变,对阻高维持有一致的作用;天气尺度扰动在东移过程中尺度缩小,当能量转化服从双向转化原则时,有大量扰动动能向平均场转化,使阻高维持。     

关于阻塞形势演变过程中波数域能量的诊断分析

本文对北半球冬季维持时间较长的三次阻塞形势形成前的纬向平均西风变化以及阻塞过程中波数域动能及其转换进行了诊断分析。分析结果表明：在阻塞形势形成前，由于波流相互作用，使得平均流减弱，并且波流相互作用在太平洋地区和大西洋地区有不同的特点；分析结果还表明：阻塞形势维持期间，由于波波相互作用，行星波异常增幅；而在崩溃期间，也主要通过波波相互作用使得行星波动能减少。     

1998年夏第二阶段梅雨期乌拉尔山阻塞形势的维持

１９９８年夏季长江流域发生了近５０年来最严重的洪水。洪水形成最直接、最主要的原因是梅雨异常。异常梅雨的形成与东亚夏季风偏弱及热带外环流持续异常有关，其中一个明显特征是乌拉尔山地区长时间维持阻塞形势。本文结合诊断分析和数值试验，从瞬变对基本流的强迫（大气内部强迫）及热带热源强迫（外源强迫）两方面，分析了与第二段梅雨相对应的乌拉尔长时间阻塞的维持机制。利用共轭敏感性分析方法，计算了最有利于乌拉尔阻塞发展和维持的敏感扰动，发现扰动的分布位置，刚好与观测到的，从东大西洋到欧洲区域的异常增强的瞬变活动区相重叠。Ｅ矢量及斜压线性静止波模式的诊断进一步表明，异常期间的增强瞬变活动有利于乌拉尔出现正高度异常。计算了持续异常期间的高空急流及大气加热场，发现北美到大西洋的高空急流及热带加热都出现明显异常。中期天气预报模式 ＩＡＰ Ｔ４２Ｌ９的集合预报试验表明，热带地区的加热异常，尤其是热带中西太平洋和大西洋的加热异常，有利于乌拉尔正高度异常的形成。最后，提出了一种热带异常热源驱动下，瞬变波与定常波双向相互作用的阻塞形成与自维持的可能机制。     

夏季西风带定常扰动对东北亚阻塞高压的影响

利用ECMWF 1980～1988年9年的格点资料，分析了定常扰动与东北亚阻塞高压之间的关系。分析结果表明:定常扰动的分布对阻塞高压维持日数有着重要的影响，定常扰动的季节变化可以很好地说明阻塞高压冬季多在太平洋和大西洋上发生和维持，而夏季多在东北亚地区发生和维持的特征。此外，从定常扰动的分布可以看到，不仅中高纬地区上空的正距平强度可以影响着阻塞高压的发生和维持，其南侧的负距平强度也同样重要地影响着阻塞高压。分析结果还表明:不仅定常扰动的水平结构对阻高有着重要影响，其垂直结构亦有着重要影响。最后，对夏季定常扰动进行了波数域分析，表明在夏季定常扰动的作用主要通过其中所包含的行星波、特别是行星波1波来实现，定常扰动中行星波部分的振幅变化是影响阻塞高压发生和维持的重要物理机制。     

WAVE-FLOW INTERACTIONS IN THE ATMOSPHERIC LOW-FREQUENCY VARIATION OF BLOCKING PATTERN

Through a simple review of low-frequency variation of blocking pattern and diagnoses ofobservational data and combining some experience in forecast practice,we put forward somethought about the mechanism of formation and maintenance of the blocking flow pattern from thesynoptic/climatological point of view,It is emphasized that eastward moving and deepening oftroughs in the upstream of the blocking high,the SST anomalies and topography effect are themain factors of impelling the variation of the blocking high.During the maintenance of Uralblocking high wave-flow interactions are studied through disposition of baroclinic trough(transientwave)and the blocking flow.This study will offer a primary basis for the further theoretical studyon the formation mechanism of the blocking high.     

WAVE-FLOW INTERACTIONS IN THE ATMOSPHERIC LOW-FREQUENCY VARIATION OF BLOCKING PATTERN*

Through a simple review of low-frequency variation of blocking pattern and diagnoses of observational data and combining some experience in forecast practice,we put forward some thought about the mechanism of formation and maintenance of the blocking flow pattern from the synoptic/climatological point of view,It is emphasized that eastward moving and deepening of troughs in the upstream of the blocking high,the SST anomalies and topography effect are the main factors of impelling the variation of the blocking high.During the maintenance of Ural blocking high wave-flow interactions are studied through disposition of baroclinic trough(transient wave)and the blocking flow.This study will offer a primary basis for the further theoretical study on the formation mechanism of the blocking high.     

阻塞高压建立的非线性机理探讨

文中建立了一个考虑斜压大气的超长波、长波与纬向气流相互作用的动力系统 ,其中把热力强迫和摩擦耗散作为外参数 ,采用相轨线图、流函数图和Poincar啨图综合分析的方法 ,绘制了外参数平面上的系统状态和环流型式的分布图。结果表明 :用Galerkin方法时 ,在一定范围内截谱阶数的增加对系统状态分布和环流型分布的影响不大 ,但在一定程度上增加了复杂性 ;加热分布的改变对系统影响很大 ;阻塞高压与环流振荡、经向度强烈发展有密切的联系 ,而天气波的发展有利于激发振荡。     

大气中局地阻高和偶极子阻塞的动力学特征

在局地阻塞形成前期的原地一般有比较弱的高压脊存在，在这个高压脊上可以逐形成局地阻塞高压或偶极子阻塞。本文将局地阻塞形成前期的弱高压脊环流看成是具有反气旋式切变的带状基本西风，在此基础上用Ｒｏｓｓｂｙ孤立波理论研究了局地阻高和偶极子阻塞的动力学特征及其区别，得到了一些结果。     

宁夏地区"6.8"暴雨天气过程的可能物理成因

本文应用天气学分析及诊断分析方法,对2002年6月8日发生在宁夏的罕见暴雨天气过程进行分析。研究结果表明,暴雨天气是在有利的“东高西低”降水形势下产生的,其主要的触发天气系统是500hPa冷槽、700hPa高原低涡及地面锢囚锋。从动力学理论的分析角度来说,在宁夏地区的垂直方向上风速廓线线性和非线性分布激发产生了中尺度重力惯性波以及涡旋Rossby波,这两种中尺度扰动在切变基流中有可能发生不稳定,最终导致宁夏地区“6．8”暴雨天气过程的产生。而稳定的“东阻形势”和西南低空急流的维持是暴雨爆发与持续的可能主要原因。     

东亚地区夏季阻塞过程的研究进展

阻塞过程是一种大尺度的大气环流持续性异常现象 ,它一旦出现会造成大范围的天气和气候异常。对阻塞过程的定义多种多样 ,有根据阻塞的气候特征进行定义的 ,也有根据阻塞的天气特征进行定义的 ,研究时根据不同的情况应选择不同的定义。人们用平衡态理论、外源强迫下的共振理论、非线性孤立波理论、斜压性及波流相互作用等理论对阻塞过程进行了研究 ,得到了许多有意义的研究结果。东亚夏季的阻塞过程对中国的天气气候有重要影响 ,东北地区的夏季低温、华北地区的干旱、长江中下游和江淮地区的梅雨和洪涝灾害等都与东亚阻塞过程有关。人们对东亚夏季的阻塞过程形成原因的研究很多 ,发现乌拉尔山阻塞高压崩溃后 ,Rossby波的传播、青藏高原及其附近地区暖湿空气的传输和赤道西太平洋海温异常激发的遥相关波列等对东亚夏季阻塞过程的形成有重要影响     

西风带系统的异常活动对2003年淮河暴雨的作用机制研究

利用NCEP/NCAR再分析资料, 分析了2003年6—7月亚洲中高纬地区阻塞形势对淮河暴雨的作用。结果表明:亚洲北部阻塞高压的建立和维持, 使得500 hPa高度上西风锋区南压, 引导冷空气南下, 造成中纬度地区冷暖空气和能量交换频繁。尤其在2003年6月20日后, 阻塞高压活动加强, 淮河流域北部维持为大气能量锋区, 低层850 hPa副热带锋区也长期停滞在35°N附近。阻塞高压的异常活动通过对大气动量和热量的一次次向南频散, 造成淮河流域连续发生暴雨天气过程。阻塞高压的强度及位置变化与前部低涡的活动密切相关, 并通过西风带基本气流及长波系统的螺旋结构的变化, 激发Rossby波的经向传播来影响副热带高压的南北进退, 从而决定了雨带的位置。     

最敏感扰动的演变与夏季乌拉尔地区的持续性异常环流

通过数值实验对初始扰动不稳定发展建立异常环流型的过程进行了分析。选择了东亚夏季风异常的１９９１年和１９８５年两个典型年份的平均环流作为基流,以共轭敏感性分析得到的最敏感扰动作为初始扰动,分析其在不同的环流背景下的发展情况。结果说明,１９９１年欧亚地区的基流不稳定性较强,且初始扰动结构有利扰动发展,因而通过能量频散在乌拉尔地区激发扰动并强烈发展,建立起阻塞形势。而１９８５年的扰动在乌拉尔地区形成正涡度距平,不利于阻高的建立。从而导致１９９１年和１９８５年夏季乌拉尔地区几乎相反的异常环流。一系列对比实验说明,异常环流型的建立,不仅依靠能量的频散,更依靠扰动通过正压不稳定过程从基流吸收能量而发展。它既有赖于基流自身的不稳定,又取决于初始扰动的结构以及相对于基流的位置。基流选择了具有特定结构的初始扰动型,只要在有利位置上给予扰动,就能够激发出扰动波列,建立强的持续异常环流型。不论初始波列的位相在一定范围内如何改变,扰动总是倾向于在基流的特定不稳定区域发展。