赤道辐合带扰动的分析

一、引言赤道辐合带上大气扰动的不稳定发展与基本气流的水平切变有着十分密切的联系。早在60—70年代,就有不少学者、专家指出在一部分台风发生的过程中,是由于辐合带附近切变的不稳定造成的。由此可见,讨论赤道辐合带附近基本气流切变所导致的正压不稳定问题是有实际意义的。郭晓岚曾对     

西太平洋及南海地区一次热带辐合带环流和结构的初步分析

本文对1974年8月上半月西太平洋及南海地区一次强热带辐合带的环流特征作了分析,给出这次热带辐合带的平均结构和天气分布。发现在热带辐合带上空,200毫巴对应有一个弱的孤立反气旋;除了热带辐合带及它北部副高之间有一个垂直经圈环流外,和它南部赤道缓冲带之间还有一个经圈环流,其下沉运动位于赤道缓冲带北侧;在热带辐合带涡旋的南部存在低层强西南气流,主要云区和降水区发生在这支气流的西北侧。本文并对主要云区和降水区为什么集中于热带辐合带南侧和热带辐合带上热带扰动的发展问题作了一些物理解释。     

赤道移动性热源激发的大气强迫波和亚洲夏季风40—50天振荡

本文利用P－σ混合坐标系的五层原始方程模式研究了赤道移动性对流热源激发的大气强迫波和亚洲夏季风40－50振荡的关系。数值试验表明由Wave－CISK机制引起的移动性热源在沿赤道东移过程中可以引起亚洲夏季风环境、降水、赤道东－西纬向环流、季风经向环流和越赤道气流的位相振荡现象，其振荡周期与移动热源的移动速度有关。模拟结果进一步表明热带、付热带大气对赤道移动热源的响应可以激发出东传的Kelvinr波和东传的Rossby波，引起纬向差值气流和和戏向差值气流垢东传现象，以及扰动的北传现象。本文最后还讨论了东传的大气强迫波通过Walker环流和Hadley环流的影响而引起亚洲夏季风的40－40天振荡的机制。     

对流层中低空急流影响下辐合带扰动的发展——7504号台风的形成

7504号台风是由赤道辐合带的云团扰动发展形成的。扰动的发展出现在辐合带南北侧两支对流层中低空急流加强和接近的时候。这两支急流之间的强烈气旋性切变和径向气流的明显辐合以及伴随着的云团旋转合并和低云向低压流入,构成了扰动迅速发展为台风的有利条件。 联系Bates关于辐合带扰动发展的理论,对于本文分析的结果作了一些推测性质的讨论。     

热带大气50—40天振荡对亚洲夏季风影响的数值研究

本文利用p—σ混合坐标系的五层原始方程模式,研究了印度洋—西太平洋热带偶极子型振荡对流加热源对亚洲夏季环流的影响。试验结果表明印度洋—西太平洋热带振荡源可以引起赤道东—西纬向环流、越赤道气流、季风经向环流以及亚洲夏季高、低层环流的位相振荡,其振荡周期与振荡热源的振荡周期一致。本文还进一步研究了热带振荡源影响亚洲夏季风环流的机制,研究表明振荡热源西侧激发的Rossby波的西传和扰动的北传、引起赤道东—西纬向环流和季风经向环流的振荡,从而最终导致整个亚洲夏季风环流振荡的机制。     

105°E和125°E越赤道气流与南、北半球环流变化的关系

采用1980～2004年5～8月NCEP/NCAR逐日再分析资料, 将105°E和125°E越赤道气流增强过程按一定标准进行取样, 并对增强过程中越赤道气流的变化特点及其相应的南、 北半球环流特征进行分析, 结果表明: 越赤道气流的增强往往对应着通道南侧或北侧从热带到副热带地区的环流调整, 而这种环流调整在南半球主要指澳洲冷空气活动, 在北半球主要为辐合带的变化, 二者是影响越赤道气流的主要环流因子; 北半球辐合带的变化与西太平洋副高的东西振荡有密切关系, 前者的分布形态在一定程度上决定了南半球环流及越赤道气流变化对北半球热带外环流的影响情况; 125°E越赤道气流比105°E越赤道气流的增强过程通常更为显著, 这与它们对应的南、 北半球环流调整的差异有关。     

赤道辐合带上扰动不稳定性的简单理论分析

本文采用了简单的流体力学方法,在三种模式——正压扰动层、相当正压层、三维扰动——的情况下,对赤道辐合带上的扰动切变不稳定进行了理论分析,分别给出了分析解、数值解及可能的数值解方法。分析结果证明:不稳定情况的出现,与基本气流间切变的大小、纬度、及扰动的波长有关。一般在中高纬度分析中经常忽略的2ωcosφ是一个稳定因子。由简单到较复杂的模式分析中,可以看出实际情况是很复杂的,简单模式中所忽略的因子,可能增加了不稳定性。本文从理论上初步证实,在台风发生过程中,基本气流的动能由于不稳定转变为扰动动能,可能是一个并不是不重要的机制。     

南海周边越赤道气流的多时间尺度变化特征及其与环流和降水的联系

利用NCAR/NCEP-1再分析资料、NOAA的OLR资料以及GPCP降水资料等,通过功率谱分析、超前滞后回归等方法,对夏季南海周边105 °E、125 °E以及150 °E三支越赤道气流进行了多尺度特征分析,重点探讨三支越赤道气流季节内振荡与热带大气环流异常及南海周边降水的联系。结果表明,在季节内时间尺度上,105 °E与125 °E越赤道气流均具有10~20 d以及30~60 d低频振荡显著周期,而150 °E越赤道气流则以10~20 d周期为主。在年际尺度上,105 °E、125 °E、150 °E越赤道气流分别具有2~4年、2~3年、2~6年振荡周期。无论是季内还是年际变化,皆以105 °E与125 °E这两支越赤道气流之间关系较密切。南亚-南海-西太平洋地区对流层低层10~20 d振荡的气旋(对流加强)和反气旋(对流减弱)的环流活动变化,决定着105 °E及125 °E越赤道气流的10~20 d振荡的演变。这两支越赤道气流之30~60 d振荡所伴随的异常变化与热带夏季季节内振荡(BSISO)的演变过程非常相似,而150 °E越赤道气流之30~60 d振荡所伴随的异常低频环流则与南半球热带辐合带关系密切。105 °E及125 °E越赤道气流的季节内振荡及年际异常均与南海周边降水异常密切相关。      

越赤道气流准双周振荡对西北太平洋台风路径的调制作用

利用美国联合台风预警中心（Joint Typhoon Warning Center,JTWC）热带气旋（tropicalcy—clone,TC）数据、NCEP／NCAR再分析风场资料,研究了越赤道气流准双周振荡对西北太平洋台风路径的调制作用。将西北太平洋台风路径划分为：西行路径、西北行路径、转向登陆中国路径、转向中日之间路径、转向登陆日本路径、转向日本以东路径和140°E以东路径。利用超前滞后回归方法,合成分析了6—10月不同路径台风对应的越赤道气流准双周振荡的低频环流演变过程。结果表明,925hPa越赤道气流及与其相联系的经向风存在明显10～20d准双周振荡现象,且对西北太平洋台风路径预报具有一定的指示作用。在西太平洋赤道地区,低频越赤道气流强度、演变特征影响着西北太平洋低频气旋的位置和移动方向,调节风场强辐合带与季风槽的位置与强度,继而对台风生成位置、移动路径产生重要的影响。初步认为,强向北低频越赤道气流分量有利于北侧低频气旋加强和向北传播,继而使得强辐合带、季风槽位置偏北,台风易于在此区域生成且沿着强辐合带位置移动。而弱向北低频分量或向南低频分量则不利于台风转向移动。     

东南亚地区过赤道气流的转换和南北半球低纬高压带的摆动

众所周知,东南亚地区过赤道气流的转换和推进,对南海和西太平洋地区热带辐合带的建立,台风的发展,以及我国南部的天气都有密切关系。因此,了解过赤道气流转换的基本状况无疑是十分必要的。本文通过1975年7月～1980年6月共5年的低纬地区850毫巴和200毫巴图,分析了东南亚赤道地区(10°N—10°S,90—140°E)低空和高空过赤道气流转换的一些特征,并且发现南北半球低纬高压带的摆动对东南亚过赤道气流的转换起着重要作用。     

基本气流对热带波动传播影响的数值试验

本文研究了在各种定常基本状态下大气对位于热带及中纬度地区的定常强迫源的响应。进一步证实了东风基本气流将限制热带扰动向中高纬度的传播,从而也抑制了两半球的相互作用;西风基本气流则有利于热带波动向中纬度传播,有利于中纬度扰动通过热带向另一半球传播。赤道地区基本气流随经度的变化对罗斯贝波的传播也有重大影响,波动能量将在基本气流辐合的地区累积并向中纬度发射。因此赤道西风辐合最大的地区就是热带与中纬度相互作用以及两半球相互作用最明显的地区。应用实测风场作基本气流所进行的实验表明,冬季与夏季热带波动的传播特征,两半球相互作用的状况均有明显差异。     

105°E和125°E越赤道气流与南、北半球环流变化的关系

采用1980-2004年5-8月NCEP/NCAR逐日再分析资料,将105°E和125°E越赤道气流增强过程按一定标准进行取样,并对增强过程中越赤道气流的变化特点及其相应的南、北半球环流特征进行分析,结果表明：越赤道气流的增强往往对应着通道南侧或北侧从热带到副热带地区的环流调整,而这种环流调整在南半球主要指澳洲冷空气活动,在北半球主要为辐合带的变化,二者是影响越赤道气流的主要环流因子;北半球辐合带的变化与西太平洋副高的东西振荡有密切关系,前者的分布形态在一定程度上决定了南半球环流及越赤道气流变化对北半球热带外环流的影响情况;125°E越赤道气流比105°E越赤道气流的增强过程通常更为显著,这与它们对应的南、北半球环流调整的差异有关。     

SVD分析揭示的澳大利亚高压年际变化对中国夏季降水的可能影响

澳大利亚高压是东亚夏季风系统的重要成员之一,其对中国夏季气候存在显著影响.为了进一步弄清年际时间尺度上的澳大利亚高压变化对中国东部夏季降水的影响,利用澳大利哑海平面气压和中国夏季降水站点资料,使用SVD和线性回归方法揭示了澳大利亚高压的年际变化与中国夏季降水异常的联系,得到:SVD的第1模态的时间系数与通常使用的澳大利亚高压指数相关可达到0.98.在有无考虑ENSO的影响时,SVD的第1模态均反映出澳大利亚高压的年际变化与中国江南地区夏季降水存在密切联系,也即澳大利亚高压增强(减弱)时,江南地区降水增多(减少).澳大利亚高压对中国夏季降水的可能影响途径为:澳大利哑高压通过影响赤道纬向气流和越赤道气流并通过类似PJ波列的方式影响到中国东部地区:澳大利亚高压增强时,造成西太平洋副热带高压偏南、偏西,同时,105°E处越赤道气流显著加强,为江南地区提供充足水汽源,利于中国江南地区降水;澳大利亚高压减弱时,情况相反;在强(弱)澳大利哑高压年,印度尼西亚及热带辐合带海区SSTA负(正)异常使得低层风场的异常辐散(辐合),激发了澳大利哑南部以及西太平洋地区异常反气旋(气旋)环流,同时江南地区出现异常辐合(辐散),引起大气异常上升(下沉)运动,有利于中国江南地区夏季降水异常偏多(偏少).     

路径曲折多变的7710号台风

1977年9月,北半球太平洋热带地区一直活跃着一条赤道辐合带,东西横跨上万公里(80—170°E)。9月12日以后,南半球的东南信风在150°E至170°W广阔的洋面上越过赤道,并于14日在加罗林群岛的特鲁克岛附过建立起赤道高压,高压西侧的偏西南气流将赤道辐合带北推至20°N以北地区。由于赤道西风扰动叠加,7710号台风于14日08时在这一辐合带里生成,后西行进入南海,在南海海面经过北翘、南折、停滞、打转等,最后在北部湾消失,历时共14天,维持台风强度有10天、强台风强度共2天(见图1)。我们现     

西北太平洋热带辐合带区上升运动与越赤道气流和澳大利亚高压的关系研究

利用NCEP/NCAR资料研究了西北太平洋热带辐合带区上升运动（ITCZω）与越赤道气流、澳大利亚高压之间的关系及其在2003和2007年淮河流域强降水中的异常特征。结果表明越赤道气流对西北太平洋ITCZω的影响主要反映在对其强度的影响,对其位置的影响不明显。总体上来说,925hPa上各支越赤道越气流强度与西北太平洋ITCZω强度的相关性都要好于850hPa; ITCZω强度与澳大利亚高压强度的相关在对流层低层过95%的信度检验。2003和2007年淮河流域强降水期间90°E以及以东的越赤道气流偏弱;澳大利亚高压强度偏弱;ITCZω偏弱、偏南; 2003和2007年90°E、105°E和150°E附近越赤道气流的强度较多年平均都要偏弱,2007年125°E附近越赤道气流的强度较多年平均也较弱;2007年ITCZω偏弱的程度要大于2003年;2007年南半球冷空气偏弱持续的时间虽然长于2003年,但偏弱的程度却小于2003年。     

西太平洋地区低频振荡特征及其同副高、台风关系的探讨

本文分析了1985年5—9月期间西太平洋地区850hPa上低频振荡的地区分布及其传播,除赤道辐合带活动区域外,西北太平洋副高及澳大利亚高压所在地区也是一个低频波十分活跃的区域。从时间上连续的低频天气图上发现,在低频分量方差大的地区有低频气旋和反气旋在准定常的位置上周期性地循环出现,其传播路径较有规则。它们同副高、台风的活动有较好的关系。北半球的低频振荡向南传播,可以激发南半球的低频波活跃,而南半球的低频波又可以通过影响越赤道气流进而影响台风的活动。     

一次热带辐合带上多台风同时发生发展的分析

本文利用地球静止卫星云图配合常规资料对1978年7月一次强热带辐合带上三个扰动发展成台风的过程进行了分析。结果表明,多台风发生时强赤道辐合带往往并不是完整的一条,而是由东西二段辐合带合并而成,它们与南北半球的大型环流有着密切的关系。在三个扰动发展时,对流层上层大洋中部槽的位置偏北、偏西,槽呈东—西走向,在槽中多冷涡活动。台风的初始扰动位于洋中槽南侧。我们还根据每隔三小时一张地球静止卫星云图分析。发现扰动云系发展成台风云系时,低空流入和高空流出分布是不对称的。     

ITCZ的季节内振荡及其与热带气旋发生阶段性的关系

利用中国气象局提供的热带气旋资料和NCEP/NCAR再分析等资料, 研究了热带辐合带(Intertropical Convergence Zone, 简称ITCZ)上对流强度的季节内振荡特征及其与热带气旋生成频数阶段性变化的关系, 并进一步研究了它与越赤道气流、 赤道西风和ITCZ北侧偏东风季节内振荡的关系。研究发现: (1) ITCZ对流强度的变化有明显的30～60 d振荡, 西太平洋 (5°N～20°N, 120°E～150°E) 范围内的热带气旋约有2/3发生在30～60 d振荡的活跃位相。(2) ITCZ季节内振荡在热带地区表现为向东传播的特征, 而在副热带地区 (25°N～35°N) 表现出清晰的西传特征。在ITCZ季节内振荡较强年, 振荡在由赤道传播至15°N左右时, 与北面向南传播的振荡在该纬度附近汇合, 对流强度增强, 使热带气旋在此期间频繁发生。而在弱年, 振荡由赤道一直向北传播至30°N附近, 15°N附近的ITCZ对流较弱, 热带气旋生成偏少。(3) 赤道西风、105°E～110°E越赤道气流和ITCZ北侧的偏东风气流本身也存在30～60 d振荡。这三支气流的30～60 d振荡与ITCZ的季节内强弱变化密切相关。然而, 相比之下偏东风气流的30～60 d振荡和ITCZ对流强弱的30～60 d振荡对应关系略差。     

1982年夏季东亚季风环流准双周振荡的分析

本文利用1982年7月的格点风资料,分析了夏季东亚季风环流的准双周振荡过程,寻求了引起振荡的天气系统,研究了季风环流、高低空过赤道气流的振荡过程,发现均和台风的生消及移动有关。西太平洋地区和南海地区的季风环流的振荡过程有明显的差异。     

西北太平洋热带辐合区上升运动与越赤道气流和澳大利亚高压的关系研究

基于NCEP/NCAR再分析资料,分析西北太平洋热带辐合区上升运动(ITCZω)与越赤道气流和澳大利亚高压之间的关系,并给出了三者在2003、2007年淮河流域强降水的异常特征。结果表明越赤道气流对西北太平洋ITCZω的影响主要反映在对其强度的影响,对其位置的影响不明显。总体上来说,925 h Pa上各支越赤道气流强度与西北太平洋ITCZω强度的相关性都要好于850 h Pa;ITCZω强度与澳大利亚高压强度的相关只在对流层低层可以通过95%的信度检验。2003、2007年淮河流域强降水期间,90°E及以东的越赤道气流偏弱;澳大利亚高压强度也偏弱;对应ITCZω偏弱、偏南;2003、2007年90°E、105°E、150°E附近越赤道气流的强度较多年平均都要偏弱,2007年125°E附近越赤道气流的强度较多年平均也较弱;2007年ITCZω偏弱的程度要大于2003年;2007年南半球冷空气偏弱持续的时间虽然长于2003年,但偏弱的程度却小于2003年。