南京地区大气折射指数的周期振动

本文利用离散功率谱、周期图分析方法对南京地区1951—1980年6月上旬30年的旬平均大气折射指数N单位多频振动进行了分析,结果发现,30年中折射指数N单位值主要振动周期为5年,N单位值的峰值年与降水量峰值年相当吻合。     

南京地区初夏近地面大气折射指数变动的波谱分析

本文利用离散功率谱、连续功率谱分析方法对南京地区1950—1980年6月中旬31年的旬平均大气折射指数N单位多频振动进行了分析,结果发现:N单位值的主要振动周期为5.17年,N单位值峰值年与暖湿气流强弱有关。     

上海大气折射指数振动及其与降水量和太阳黑子的关系

用交叉谱分析方法研究近地面大气折射指数N单位平均值、月降水总量与太阳黑子相对数之间多频振动特征。结果发现:初夏,N单位与太阳黑子(或降水量)在准5年及准2年(或准7年、准4年及准3年)周期附近有十分密切的关系;初秋,N单位与太阳黑子在准5年、准2年周期附近密切相关;N单位与降水量除在短周期准3年、准2年附近有密切关系外,在长周期准35年附近亦有较密切的关系。     

近90年大气环流的振动(下)

本文研究了1871—1960年共90年南北半球(70°N—50°S)7月大气环流的振动。并着重分析了近60年东亚大气环流的变化与我国的气候振动。主要结果如下: (1)由于大气环流存在多年变化,不同30年的平均图有相当大的差异。最近30年(1931—1960年)的特点是:北半球,大洋上的副热带气压上升,亚洲大陆、北非及副极地带气压下降;南半球、南美、南大西洋及太平洋西南部气压上升,而其余地区显著下降。 (2)大气环流的振动可以从大气活动中心的位置及西风指数(40—70°N及30—50°S气压差)来判断。它们的10年滑动平均曲线表现出明显的周期性振动。主要周期为世纪周期及海尔周期。可能还有布吕克纳周期。 (3)从东亚大气活动中心位置的变化及气压偏差图可以很好地解释近60年(1901—1960年)我国的气候振动。30年代,北太平洋高压最强,这时期印度低压也深,并且这两个活动中心位置均偏西,致使我国大部分地区气候状况暖而少雨。     

近90年大气环流的振动(上)

本文根据1871—1960年共90年的1月南北半球海平面气压图(70°N到50°S),研究了大气环流的振动。主要结果如下: (1)绘制了10年、30年、90年平均图,经过比较发现:90年平均图与30年平均图有显著区别,但由于本世纪初处于世纪周期的中间,所以,1901—1930年的30年平均图与90年平均图差别最小。 (2)大气环流的世纪振动很明显。这主要表现在:90年来有一总的趋势,西风指数下降,副极地低压带与副热带高压带向赤道方向移动,且南北半球趋势相同。南方涛动范围内的活动中心位置在90年内有一完整波动。 (3)大气环流有显著22年周期振动,从纬圈平均西风指数来看特别清楚,太阳活动次高年西风强,主高年西风弱。 (4)大气环流振动与太阳活动11年周期有密切关系,但关系随世纪周期而变化。1879—1900年与1934—1960年一致,而1901—1933年与之有很大不同。前两时期11年周期比较明显,后一时期双振动最清楚。 (5)从近20年的大气环流变化,可以解释我国同期的气候振动。     

长期大气折射指数预报研究

本文对近地面大气折射指数气候变化统计预报进行了研究,建立了逐步回归多重分析时变模式。在模式中考虑了大气折射指数肘间序列的振动周期、前期预报因子(降水量),还特别考虑了时间序列的振动位相,并随着新数据的到来,适时地改变预报因子和预报方程的参数。本文用该模式对上海近地面6月上旬旬平均大气折射指数进行了长期预报试验,结果表明预报误差较小,预报效果稳定,具有较好的实用价值。这方面的工作可用来对无线电波的传播环境进行预测,从而对电子工程系统进行适时的调整控制。除此而外,该预报模式也可以应用于其它的预报领域。     

大气折射指数气候振动特征的最大熵谱分析

用最大熵谱分析法对南京、上海两地局地大气折射指数气候变化特征进行诊断，探讨了自回归模式的阶数不同对谱的影响，并从不同样本数的熵谱中提取出稳定的周期和谱峰值，所得结果可以作为预报大气折射指数变化的气候背景。     

北半球中纬度地区大气折射指数多年时空振荡研究

用时－空谱分析方法分析了３２．５°Ｎ纬圈上的１９８０－１９８３年逐日大气折射指数Ｎ单位的变化。结果表明：大气折射指数的变化主要受东进的纬向移动的天气系数影响，主要体现在中，长周期上。此外，地理环境主要影响气候区域的分布。     

西藏高原大气折射指数的时空分布

利用西藏高原上四个站常规探空资料，应用大气折射指数理论和统计学方法得出：利用两层指数模式拟合实际的大气折射指数垂直分布可保证精度。由于地面气象要素日较差，年较差较大，折射指数日变化、年变化在对流层低层幅度最大，气压、温度、水汽压的分布，变化决定了折射指数的分布变化，不论日际变化，还是年际变化，水汽压都占主导地位。     

北半球500毫巴月平均环流特征及演变规律的研究——西风指数

本文是作者研究近10年大气环流特征及演变規律工作的第一部分。应用1951—1960年北半球500毫巴月平均图計算了历年逐月35°—55°N西风指数.主要結果如下: (1) 近10年中緯度西风强度比40年代約增强5—10％,西半球(180°—10°W)主要是夏半年(5月—10月)增强,东半球(0°—170°E)却在冬半年(11月—4月)增加最多.但比1900—1939年稍有减弱。 (2) 北半球西风指数(I)的半年平均值有明显的周期性振动,主要周期为10年、5.5年及26个月三种。前两种可能与太阳活动11年周期有关. (3) 东半球与西半球半年平均西风指数(I_E与I_W)之間,夏半年为正相关(0.77),多半年为負相关(—0.54).这可能与环极气流中心偏离北极有关。 (4) 夏半年与其后之冬半年I_E(I_W)有負(正)相关,由冬半年到夏半年变化趋势相反。 (5) 这种半年之間的联系实际即造成东西两半球西风指数的两年周期,因为半球之間只有90°位相差,故北半球亦有显著两年周期。 (6) 夏半年內或冬半年內西风指数經常維持同一特征.东半球高指数形势持续性强,西半球則低指数形势持續性强.     

赤道东太平洋海温、南方涛动和我国东部降水的谱分析

本文主要采用波谱分析方法对1957年1月至1977年12月赤道东太平洋海温(180°—90°W、5°N—10°S)、南方涛动指数和我国东部降水作了分析。通过功率谱的计算得到如下结果:(1)赤道东太平洋海温变化存在3.4年的振动周期。(2)南方涛动指数的变化存在3.4年和1年的振动周期。(3)我国华北、长江中、下游和华南地区降水分别存在1、2.3和3.4年的周期。利用交叉谱计算位相差,表现出海温与南方涛动在3.4年周期上近乎反向变化,海温的变化落后于南方涛动。南方涛动在3.4年周期上超前华南降水。华北降水在周期为1年的振动上落后于南方涛动。本文还对赤道东太平洋海温和南方涛动的年际变化作了简单分析。     

超长波的多年振动

我们对1871—1975年冬（1月）和夏（7月）60°N和30°N纬圈的海平面气压距平资料作谐波分析，讨论第1—3波的超长波的多年振动。其主要结果有:1. 超长波的第1波的近百年变化表现为向西的行波型振动。它的超长波槽有3次影响东亚，造成东亚地区降水量的36年左右周期。2. 第2、3波的变化是属于驻波型的振动，这种振动是由两个气候变化阶段来完成的。1921—1926年以前为第一阶段，超长波槽的位置偏东；1921—1926年以后为第二阶段，超长波槽偏西。超长波的阶段变化导致了大气活动中心的阶段变化，引起相关系数的不稳定。3. 超长波的阶段变化与海温距平的阶段变化有密切关系。超长波槽的变化与海温负距平的变化相适应。     

北半球季节内振荡经向分布及异常的分析

通过诊断分析研究了北半球中高纬大气低频振荡随纬度的变化特征,利用1950-2005年北半球20—75°N逐日500hPa位势高度场资料分析了功率谱。结果表明,（1）大气低频周期随纬度变化,夏季低频周期在45°N有最大值,为52．6d,在低纬和高纬低频周期较小;冬季低频周期最大值位于35°N,为49．9d,最小值位于60°N。（2）无论E1Nino年还是LaNina年,低频周期随纬度变化幅度在夏季都较正常年剧烈,最大振幅达到30d,而对冬季影响不大。原本位于35°N的最长低频周期在LaNina年移至65°N。（3）E1Nino年和LaNina年,低频周期随纬度平均值在冬、夏季差异不大;而在正常年份和所有年份,低频周期随纬度平均值在冬、夏季差异明显。（4）就北半球平均而言,无论ElNino年、LaNina年、正常年还是所有年,夏季低频周期都要小于冬季;ElNino（LaNina）事件在冬、夏季都有使大气低频周期缩短（延长）的趋势。     

上海气候振动的分析

本文对1873—1959年87年内上海的气候振动做了详细分析,主要结果如下: (1)分析各气候要素10年滑动平均值曲线表明,相同要素在不同月份的振动有很大差异。同一月份不同要素的振动亦不一致。甚至,如气温与最高气温,或降水量与降水日数的振动也并不完全相似。这说明形成气候振动的长期天气过程是十分复杂的。 (2)各气候要素的振动,可以从大气活动中心位置的多年变化得到解释。研究证明,大气活动中心处于一定位置时,经常盛行确定的环流形势与天气过程,后者则直接决定了各气候要素的振动。 (3)1920年以后观测到显著的增暖,并在40年代达到顶点,近10年气温已开始下降。 (4)87年来的气候振动大致可分为五个阶段,其最典型的10年分别为1880—1889年(冷湿)、1890—1899年(冷干)、1910—1919年(冷湿)、1930—1939年(暖干)及1945—1954年(暖湿)。 (5)周期分析表明,气候振动确实有明显的周期性,降水量振动主要有35年及60年左右周期,气温振动分为20—25年、35—40年及70—80年周期。 (6)根据主要周期,计算了未来20年(1960—1979年)降水量及气温距平的10年平均值。结果发现,将来可能盛行冷干气候,而在此以后则可能转向冷湿。     

我国四季地面折射场结构的某些气候特征

本文对我国具有代表性的121个台站四季地面上的月平均折射指数N单位进行气候分析,结果表明:我国地面折射场结构分布形势与季节、纬度、地形、海陆分布、气团属性、冷空气活动路径,水汽通道均有密切关系。另外发现,四种N单位分布形势各有其特点。     

太阳活动与北半球副热带高压强度的耦合振荡

近28年(1954—1981)逐月太阳黑子数和北半球500hPa各海洋副高面积指数存在着十分显著的后延l—3年的高相关.后者的功率谱分析显示出存在着明显的11和22年振动,且和太阳活动相应的周期很好地耦合.西太平洋副高面积(强度)指数最显著的周期为11年,其次才是受赤道东太平洋海温影响的3.67年振动.     

浅析雷达超折射成因与回波特征

电磁波在大气中传播,随着大气中的温度、压力、湿度高度的增加可以有不同的变化,因此产生了折射指数随高度的不同分布,致使雷达波在传播时有弯曲现象,一般分为标准大气折射、临界折射、超折射、负折射和零折射(见图1),其中超折射在雷达探测中经常遇到,因此须加以识别。     

大气折射指数垂直分布的气候特征计算

建立了南京地区大气折射指数垂直分布关系式，并计算了不同气候时段下分布参数、拟合误差以及Ｎ单位垂直变化梯度。结果表明：不同气候时段的累年年平均垂直分布参数不同，但差异并不明显；逐年年平均垂直分布参数间的差异较明显；累年逐月平均垂直分布不同月份间的参数差异很大，具有明显的季节性；逐年逐月平均垂直分布较全面地反映出分布的气候时段性、年际特性、季节特性及月际特性。还建立了一种考虑随机时间序列振动位相的多元     

南京地区大气边界层晴空回波研究

以2005年6月23日南京多普勒雷达探测的晴空回波演变为例,分析了回波反射率与径向速度从夜间至上午的演变规律,利用实际的气象观测资料,对比了折射指数、地面温度、露点温度、水汽压和气压与回波强度的相关性,进一步探讨了边界层晴空回波与湍流混合特性之间的关系.研究表明:夜间大气的温、压、湿梯度使湍流出现,但湍流未充分混合使梯度维持,并导致折射指数的梯度增加,出现晴空回波;白天升温后湍流的增强使近地层大气充分混合,温、压、湿梯度减弱导致折射指数梯度减小,回波减弱消失.     

利用折射指数推算大气纬圈平均风场方法

鉴于地转风、梯度风和平衡风各自计算风场的特点,该文利用COSMIC掩星折射指数资料,根据大气折射指数与大气密度、风场之间的关系,选用梯度风方程,建立了推算20~60 km中层大气纬圈平均风场的方法,分别与ECMWF提供的ERA-interim及NASA/GMAO提供的MERRA再分析风场资料对比验证。选用2007年1,4,7月和10月的COSMIC掩星折射指数数据,按照构建的方法计算了大气纬圈平均风场,并简单分析了大气纬圈平均纬向风随纬度、高度的变化特征及规律。计算风场与ECMWF及MERRA再分析风场资料变化规律基本一致,符合效果很好, 能够正确反映出纬向平均风场特性。1月及7月不同高度标准偏差、最大偏差随高度增加而增大,标准偏差最大约为6 m/s,最大偏差不超过11 m/s,沿纬度方向相关系数有减小的趋势,但不低于0.98,4月及10月偏差稍小,最大偏差不超过8 m/s。结果表明:利用COSMIC掩星折射指数资料通过梯度风方程计算风场,是获取中层大气20~60 km纬圈平均风场的一种有效方法。