1990年初夏西太平洋暖水池区海面热量收支特征分析

根据TOGA计划,1990年初夏,中美两国科学工作者对18°N—10°S、120—165°E的热带西太平洋海区进行了科学考察,本文用这次考察的资料(包括总辐射、净辐射、海温、气温、气压、湿度、露点、风、云和海浪),计算了睛天和阴雨天、两个剖面(165°E经向剖面和赤道纬向剖面)以及整个考察区域的(昼夜)净辐射强度、感热和潜热通量、净热量通量和动量通量的日平均和日总量,并对热带西太平洋西部和东部进行了比较,发现西部比东部获得更多的太阳辐射能,这是热带西太平洋暖水池形成的直接原因之一。      

OLR与西太平洋副热带高压位置的相关分析

选取NOAA极轨气象卫星AVHRR仪器的红外通道5观测数据处理得到的OLR资料,利用相关分析、合成分析等方法,对海洋性大陆(10°s～20°N,90°E～150°E)的OLR和西太平洋副高位置关系进行分析.通过对OLR与西太平洋副高特征量相关性分析、1979-2008年30年7月OLR分析、西太平洋副热带高压的特征量分析、西太平洋副高特征量与OLR显著相关区的OLR年际变化分析,结果表明:菲律宾群岛以东洋面的OLR变化对西太平洋副高的位置有重要影响.该区域OLR变化与西太平洋副高的位置呈负相关,OLR有负(正)异常时,其以北的西太平洋副高将北(南)移.     

淮河流域汛期暴雨与西太平洋海温关系

利用淮河流域172测站1960—2009年逐日气象资料和全球海温资料,通过对淮河流域汛期暴雨与前期西太平洋海温的相关分析来研究海温的变化对淮河流域汛期暴雨的影响。选取西太平洋海域（158°～170°E,8°～14°N）作为关键海区,前一年5—6月作为关键时段,通过分析发现海温偏低（高）年,淮河流域的绝大部分地区的暴雨量减少（增加）,淮河流域东北部呈现与其他地区反相的变化特征;在暴雨偏多（少）年,对应的前一年5—6月关键海区正好是海温偏高（低）。正是由于西太平洋关键海区持续的海温异常引起了次年汛期大气环流的异常,导致了淮河流域汛期暴雨的异常,这正是海温与暴雨具有很好相关的内在原因。     

夏季西太平洋副热带高压的振荡

本文用1965年,1976—1985年夏季(6—8月)500hPa逐日西太平洋副热带高压脊线位置的复经验正交函数(CEOF)展开讨论了夏季西太平洋副热带高压的振荡特征。发现西太平洋副热带高压主要存在15—20d以及10d左右的振荡周期,它们一般都是从西太平洋的东部(180°E)向西部(110°E)传播的,其速度为5—7long./d。西太平洋副热带高压10d以下的短周期振荡一般自西(110°E)向东(180°E)传播。其东西部的振荡呈反位相。15—20d周期的振荡能量主要集中在西太平洋东、中部(150—170°E),而10d左右周期的振荡能量主要集中在西太平洋的西部(120一140°E)。一般6月下旬至7月中旬是西太平洋副热带高压的低振荡能量期,而7月中旬以后有一段高振荡能量期。     

OLR 低频振荡与西太平洋台风的发生

以影响我国西太平洋台风生成区域平均的OLR演变曲线为基础，对1975—1981年经过30—60天滤波处理的OLR场进行合成分析。结果表明，与西太平洋台风生成有关的系统，主要集中于东半球60°E以东的低纬地区。西太平洋和孟加拉湾南部的赤道地区构成一对低频偶极中心，它们之间有密切的联系。赤道印度洋中部地区是OLR低频振荡的一个重要源区，台风多发、间歇和转换阶段都有明显的特点，对台风的生成和间歇的中期预报有一定的参考意义。特别是夏季形势建立后，在30°N附近副高的东西摆动（有明显的低频变化特征）与ITCZ的变化     

西太平洋赤道海域上空可降水和云液态水的遥感分析

根据1985—1989年中国科学院组织的西太平洋热带海域(0—5°N,110—150°E)综合考察过程中船载双通道微波辐射计五年累计获得的22599组观测资料,以及NOAA极轨卫星资料,综合分析了该海域中水汽总量和云液态水的统计特征及其年际变化,水汽场的整层与下层关系,可降水的日变化及空间分布等特征.指出了某些与陆地上不同的特点,为气候及海上边界层研究提供了有意义的观测事实.同时,给出了五年中辐射计探测与探空测值的统计比较结果.     

南半球环流异常对夏季西太平洋热带气旋生成的影响及其机理

利用中国气象局提供的热带气旋资料、NCEP/NCAR再分析资料和美国NOAA向外长波辐射(OLR)等资料, 研究了西太平洋(125°E～150°E)夏季热带气旋生成频数多寡的可能机理, 讨论了南北半球环流系统共同作用的物理过程及其对热带辐合带(Intertropical Convergence Zone, 简称ITCZ), 进而对热带气旋频数的影响, 并重点探论了从澳大利亚东侧位势高度异常到北半球西太平洋热带气旋频数响应的可能物理过程。研究发现: 澳大利亚东侧的环流异常和西太平洋热带气旋活动频数密切相关。南半球的澳大利亚东侧环流异常可能不完全是通过越赤道气流, 而主要是通过Rossby波的传播造成的南北半球遥相关作用, 影响北半球环流系统的, 进而影响菲律宾以东赤道辐合带对流活动的强弱, 导致西太平洋热带气旋生成频数的多寡差异。当澳大利亚东侧的位势高度为正距平时, 相应地在菲律宾以东地区也会出现正距平。即西太平洋副高偏强, 且偏南西伸, 抑制热带辐合带的对流活动发展, 使菲律宾以东的对流活动偏弱, 从而使热带气旋生成频数偏少。而当澳大利亚东侧的位势高度为负距平时, 相应地在菲律宾以东地区也会出现负距平。也即西太平洋副高偏弱, 且位置偏北。菲律宾以东地区对流活动偏强, 热带气旋生成频数偏多。另外, 西太平洋 (125°E～150°E) 以西的上游赤道西风也对热带气旋频数也有重要影响。具体表现为, 当90°E附近的越赤道气流强时, (5°N～15°N, 125°E～150°E)范围内的西风也随之加强, 从而使菲律宾以东对流活动加强, 西太平洋热带气旋频数增高。反之, 当该支越赤道气流弱时, 上游赤道西风随之偏弱, 从而造成菲律宾以东对流活动偏弱, 西太平洋热带气旋生成偏少。     

亚洲上空西风带长波槽对西太平洋台风路径的影响

本文根据中纬度西风带和副热带地区的环流相互作用,讨论了西风带长波槽出现在亚洲上空几个特定地区时,出现的太平洋副高和台风路径的主要特征。指出,当西风大槽稳定在90°E附近时,西太平洋台风几乎总是西行的,对我国威胁最大;120°E附近有长波槽时,大多数台风将在海上转向,但这里的低槽突然发展、减弱、更替和倒退,对台风预报有举足轻重的影响;当150°E附近有长波槽发展时,由于上游华北和东北地区出现不同的气压系统而对副高和台风路径产生截然相反的作用。各类形势下的台风路径除给出相应的统计数据外,还列举了历史上较难预报的实际例子。     

中-美联合海气考察期间热带西太平洋的海面热量平衡

根据1986年1—2月中美海气考察船所获得的气象资料和其它海洋气象报告,本文计算了热带西太平洋海面的热量平衡,指出该区域海面供给大气的热量大于它从大气接受到的能量。是一个重要的热源区。同时指出,海洋向大气输送热量最显著的地区是出现在西太平洋西部的热带地区,即在 10°N、130—150°E附近。此外,在该海域内,确定海面热量平衡特性的两个最重要的因素应属潜热通量和太阳辐射通量。      

热带对流层上空东风带扰动影响西太平洋副热带高压的个例分析

利用NCEP/NCAR1000—10hPa2.5°×2.5°日平均和每日4次再分析资料,分析了2003年6月19—25日热带对流层上空东风带扰动对西太平洋副热带高压东西向进退的影响。结果表明:热带对流层上空东风带扰动从对流层中低层伸展到50hPa高度附近,在200hPa上表现最为明显,在热力场上表现出“上暖强,下冷弱”的垂直分布特征。当西太平洋副热带高压南/北侧的东/西风带上的扰动在相向运动中抵达同一经度上时,对应于西太平洋副热带高压的异常东退。垂直涡度方程的诊断分析表明:在东风带扰动附近,涡度倾向效应贯穿于对流层整层到50hPa高度上,在200hPa高度附近表现最显著,当高层东风带扰动东/西侧的负/正变涡增强时,当东/西风带扰动在相向移动过程中,它们涡度倾向正值区在130°E南北打通时,西太平洋副热带高压出现突然东撤。涡度方程分析还表明,对于涡度倾向变化的贡献中,水平涡度平流的贡献最大、β效应的贡献最小;当东风带扰动附近的水平涡度平流和β效应增强时、且由β效应所引起的东/西风带扰动中的南、北风分量在130°E附近南北同相迭加出现“正压发展”时,有显著的正涡度增长,对应于西太平洋副热带高压的东撤。     

GAMIL CliPAS试验对夏季西太平洋副高的预测

利用GAMIL CliPAS “两步法” 季度预测试验, 检验了后报的1980～1999年北半球夏季西太平洋副热带高压 (简称副高) 的年际变化, 检查了Seoul National University (SNU) 动力统计预测系统对SST预测准确度, 并讨论了影响中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室格点大气模式 (GAMIL) 对副高预测效果的可能原因。500 hPa位势高度可预报性指数表明西太平洋副高具有较高可预报性。集合平均基本能再现西太平洋副高的变率特征, 但最大方差的位置和强度与观测稍有区别。观测证据显示, 副高存在2～3年变率和3～5年变率, 且2～3年变率比3～5年变率强。GAMIL能够准确预测观测副高的3～5年变率, 尽管其强度要强于观测。这与试验所用的预测海温能够很好表现赤道中东太平洋 (5.5°S～5.5°N, 190.5°E～240.5°E) 海温的年际变率有关。同时, GAMIL预测的副高2～3年变率较之观测显著偏弱, 这可能与SNU预测的海洋大陆地区 (5.5°S～0.5°N, 110.5°E～130.5°E) SST的2～3年变率偏弱有关。分析表明, SNU预测海温的这种弱点, 与SNU海温统计预测模式所用的历史海温 (OISST) 本身对海洋大陆地区2～3年变率的刻画能力较弱有关。     

香河地区光合有效辐射观测分析研究

利用中国科学院大气物理研究所香河大气综合观测实验站(39°47′N,116°57′E)2004年10月至2005年12月共15个月的太阳辐射观测资料,分析了该地区光合有效辐射与太阳总辐射比值的(PAR/Rs)日变化和季节变化特征,得出月平均PAR/Rs值变化范围在1.808~2.048μE.J-1之间,最大值出现在夏季,最小值出现在冬季,年平均值为1.948μE.J-1。提出了一个利用太阳总辐射观测值计算光合有效辐射瞬时值的参数化算式,用该算式计算得到的PAR与实际观测值的均方根误差为19.28μE.m-2.s-1,有96%的计算值与观测值偏差在±10%以内。比较了香河地区与太湖地区、额济纳地区光合有效辐射瞬时最大值、小时累积最大值及日累积最大值的差异。     

夏季西太平洋暖池热含量对华西秋雨的影响及可能的物理机制

利用1971—2012年气象台站逐日资料,综合考虑降水量、降水日数及日照时数计算华西秋雨强度,结合不同深度海温资料,研究了华西秋雨强度与夏季西太平洋暖池热含量年际变化的联系,并讨论了其可能的物理机制。结果表明,前期夏季西太平洋暖池关键区(5°S—5°N,130°—160°E)热含量变化与华西秋雨强度有显著正相关关系,当前期关键区热含量偏高(低)时,华西秋雨强度较强(弱)。分析发现,当前期关键区热含量偏高时,其相对大气是一个异常热源,由于大气对其的响应,在热含量关键区西北侧中国南海—中南半岛附近生成了异常气旋式环流,其偏东偏南气流有利于向华西地区输送中低纬度洋面上大量暖湿水汽,并与北方的干冷空气在此交汇,同时,高层西风急流异常西伸,华西地区恰好位于急流入口区右侧的辐散区,这种高、低层有利的耦合形势使得秋雨偏强,反之亦然。      

GAMIL CliPAS试验对夏季西太平洋副热带高压的预测

利用GAMIL CliPAS"两步法"季度预测试验,检验了后报的1980～1999年北半球夏季西太平洋副热带高压(简称副高)的年际变化,检查了Seoul National University(SNU)动力统计预测系统对SST预测准确度,并讨论了影响中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室格点大气模式(GAMIL)对副高预测效果的可能原因.500 hPa位势高度可预报性指数表明西太平洋副高具有较高可预报性.集合平均基本能再现西太平洋副高的变率特征,但最大方差的位置和强度与观测稍有区别.观测证据显示,副高存在2～3年变率和3～5年变率.且2～3年变率比3～5年变率强.GAMIL能够准确预测观测副高的3～5年变率,尽管其强度要强于观测.这与试验所用的预测海温能够很好表现赤道中东太平洋(5.5°S～5.5°N,190.5°E～240.5°E)海温的年际变率有关.同时,GAMIL预测的副高2～3年变率较之观测显著偏弱,这可能与SNU预测的海洋大陆地区(5.5°S～0.5°N,110.5°E～130.5°E)SST的2～3年变率偏弱有关.分析表明,SNU预测海温的这种弱点,与SNU海温统计预测模式所用的历史海温(OISST)本身对海洋大陆地区2～3年变率的刻画能力较弱有关.     

夏季西太平洋越赤道气流的谱分析

本文用波谱分析方法,对1976年6月15日至9日12日赤道上105°E、120°E和150°E附近850毫巴的经向风分量作了分析。将这三处经向风功率谱与同一时期澳大利亚地面气压的功率谱进行比较,我们发现:105°E、150°E的功率谱和澳大利亚地面气压的功率谱都有明显的15天周期,而120°E克的功率谱则没有。 我们还计算了赤道上这三个经度的南风分量。风速最大的是150°E,其次在105°E。120°E的风速比前二处小1—2米/秒。 由此我们认为:夏季来自澳大利亚的气流有两个通道,一个在105°E(新加坡)附近,另一个在150°E(俾斯麦群岛)附近。     

两次华南持续性暴雨过程中热带西太平洋对流异常作用的比较

利用NOAA的外逸长波辐射资料(OLR)和NCEP/NCAR再分析资料以及华南地区台站降水资料诊断分析了热带西太平洋对流活动在2005年和2006年华南地区持续性暴雨发生的大尺度环流背景上的物理作用.分析表明:2005年6月17～24日华南持续性暴雨过程与热带西太平洋对流的10～25天低频振荡从150 °E附近西传有关,持续性暴雨期间西太平洋副热带高压持续西伸的Gill型环流响应对应于传播到120 °E附近强对流的低频间歇期;2006年5月下旬～6月中旬华南的持续性暴雨可能与热带西太平洋的双热带辐合带(ITCZ)南支对流带异常强盛有关,持续强盛的南支ITCZ使得115～135 °E平均的局地Hadley环流最大上升中心位于0～5 °S,菲律宾海附近区域上升运动的减弱有利于西太平洋副热带高压持续西伸加强.通过比较这两例典型的华南持续性暴雨过程发现,副热带高压在华南地区持续西伸是两次持续性暴雨发生的共同的大尺度环流背景,而热带西太平洋对流活动则通过不同的物理过程影响副热带高压的持续西伸.     

2005年夏季中国登陆台风的环流特征

利用NCEP/NCAR再分析资料和中国台风网提供的2005年台风资料，研究了2005年夏季台风登陆及中国东部频发性台风暴雨的环流特征及南北半球环流系统的相互作用。2005年夏季登陆我国的台风存在显著的阶段性变化，即6月10日～7月11日西太平洋无热带气旋生成，7月12日～9月30日西太平洋热带气旋频繁活动，造成登陆我国台风间隔时间短、 频数高、强度强，使得我国东部台风暴雨频繁发生。研究指出，6月10日～7月11日西太平洋无热带气旋生成与西太平洋副热带高压位置偏南、越赤道气流较弱、东亚热带辐合带（5°N～15°N，120°E～150°E）对流偏弱有关。而在7月12日～9月30日，西太平洋热带气旋活动频繁与西风槽的多次南下、西太平洋副热带高压断裂（或东撤）、东亚热带辐合带对流加强有关。进一步研究发现，气候平均态的西太平洋越赤道气流分别位于125°E和145°E附近， 2005年夏季125°E和145°E附近的越赤道气流减弱，然而在7月12日～9月30日，130°E～135°E附近的越赤道气流加强并维持时间较长。130°E～135°E附近越赤道气流加强与澳大利亚高压东移以及140°E～180 °E赤道低压加深有关。     

印度洋—西太平洋对流涛动的季节内特征

本文利用30~60天带通滤波资料, 考察了不同季节印度洋—西太平洋区域对流活动季节内尺度变率的主要模态, 发现在不同季节赤道东印度洋(5°S~10°N, 70°E~100°E)和西北太平洋(5°N~20°N, 110°E~160°E)对流活动均存在反相变化的关系, 将之称为季节内尺度的印度洋—西太平洋对流涛动(Indo-West Pacific Convection Oscillation), 简称IPCO。对IPCO两极子区域对流活动进行超前滞后相关分析, 发现IPCO事件形成—发展—消亡的生命周期是由对流活动季节内振荡及其传播造成的。对流扰动首先在赤道中西印度洋形成, 随后逐渐向东发展变强, 在其继续变强的过程中将分两支传播:一支由赤道印度洋向北传播, 至印度半岛南部后逐渐减弱消失;另一支沿赤道继续东传, 在海洋大陆受到抑制, 快速越过海洋大陆到达赤道西太平洋后又开始发展变强, 随后北传至西北太平洋区域逐渐减弱, 最终至我国长江流域中下游到日本区域消失。将这一过程划分为8个位相, 详细分析了不同位相对应的环流场和降水场特征, 最后给出了IPCO事件演化示意图。     

西太平洋副热带高压位置对华北盛夏降水的影响

应用1958～2002年NCEP/NCAR 500 hPa冉分析资料,分析夏季逐日西太平洋副热带高压在110°～130°E、20°～50°N区域脊线活动情况.发现盛夏(7～8月)副高在588 dagpm以上、脊线在30°N以北的日数与华北降水有大范围正相关区,中心相关系数0.561(显著性水平为0.001).分析发现西太平副热带高压越过30°N的初日(连续3天副高脊线越过30°N的首口)早晚与华北盛夏降水量显著相关,初口与华北盛夏的平均降水量相关系数为-0.385,即副高北上早华北盛夏降水多,反之副高北上晚华北盛夏降水少.110°～130°E区域副高脊线越过30°N的日数和初日能更好地描述西太平洋副高与华北乃至我国东部盛夏降水的关系,对实际业务工作具有重要意义.     

南海—西太平洋海域热量平衡各分量的年变化特征及其与天气系统的关系

就海表面热量平衡Q_l而言,它包括进入海平面的太阳总辐射Q_s,海面有效回辐射Q_b,蒸发耗热Qe,以及海洋与大气间感热交换Qc,它们之间的关系是:Q_l=Qs-Qb-Qe-Qc。 本文对1965—1967年期间南海及西太平洋海域热量平衡各分量的月际变化进行了分析,结果表明:(1)海面热量平衡各分量的年变化中,季节变吧是最显著的,各年之间具有共同性。(2)热量平衡各分量的季节变化对该地区的重要天气系统的作用是不一样的:(a)冬季感热加热带(也包括潜热)可能对移出大陆的气旋在海上加强有一定的贡献;(b)全年在低纬度海洋上一直存在的潜热加热带与台风活动有着密切的联系;(c)而进入海面的太阳总辐射可能对西太平洋副热带高压轴线的位移有一定的控制作用。