北半球副热带—中纬度太平洋大气季节内扰动的纬向传播与东亚夏季旱涝

用时空滤波和Morlet小波方法,分析了1958—2000年夏季东亚(20°—45°N,110°—135°E)不同纬带(由南到北分为4个区域)的降水分别与太平洋同一纬带上大气30—60 d振荡(ISO)沿纬圈传播的关系及其成因机制。发现太平洋上经向风ISO向西传播的强或弱,是东亚夏季风区降水偏多或偏少的必要条件。对逐年夏季的分析表明,无论当年东亚夏季风强与否,在所划分的几个东亚季风区所有涝的年份里,太平洋同一纬带上大气ISO向西传播都明显较强,而在这些区域绝大多数旱的年份里,相应的ISO向西传播明显较弱。进一步分析发现,经向风ISO的纬向传播对应着大气经向型环流系统的移动,向西传影响东亚夏季风区降水的ISO有来自低纬中东太平洋东风流中的低频气旋(如副热带东风带中ISO的演变);也有来自中高纬度阿拉斯加湾及鄂霍次克海一带低频低压(如洋中槽)和高压(如阻塞高压和东北太平洋高压)的向南向西频散。因此东亚夏季旱涝不但与热带季风有关,而且与中东太平洋副热带东风系统中ISO的向西传播、中高纬度长波调整时低频扰动向西南经北太平洋副热带的传播密切相关。     

1998年松嫩流域东北冷涡大暴雨过程的诊断分析

利用1998年6～8月松嫩流域95个测站的逐日降水和NCEP/NCAR逐日再分析资料，通过诊断分析方法，对1998年松嫩流域东北冷涡大暴雨的形成过程及其大气环流背景，暴雨过程的降水性质与水汽输送特征，大气低频振荡与持续性降水的关系，以及东北冷涡暴雨随季节变化的特征等问题进行了探讨。结果表明，1998年松嫩流域较长的冷涡雨季中所发生的多次东北冷涡暴雨过程是很有代表性的，它们是大气环流由春末夏初到盛夏过渡不同进程中的产物，因而具有不同的环流背景和降水性质，且在洪涝灾害的形成中起着不同的作用，特别是亚洲季风水汽输送以及东亚大气30～50d和10～20d低频振荡对降水的持续性和阶段性变化均有至关重要的影响。     

1982年夏半年30—50天大气低频振荡与东亚大气环流变化的关系

分析了1982年5～9月中高纬度地区对流层中上层30～50天厚度低频振荡与东亚大气环流变化的关系。发现鄂霍茨克海以北大陆上空是30～50天厚度低频振荡的活跃区和显著区,这种厚度低频振荡与东亚大气环流指数循环和大气环流系统有密切的联系。指出中高纬度大气存在30～50天低频振荡,而且在大气环流的变化中占有重要地位。     

NCEP/CFS模式对东亚夏季延伸预报的检验评估

利用NCEP的气候预报系统(C1imate Forecast System,CFS)所提供的1981-2004年历史回报试验结果,检验和评估了该系统对夏季东亚地区大气环流的预报技巧和系统误差;在此基础卜通过提取模式预报和观测的10～20 d及30～60 d低频振荡分量,重点对我国南方3次典型持续性暴雨过程的预报技巧进行检验和诊断分析.结果表明:CFS系统对东亚整体大气环流逐日预报的可靠时效为5 d左右,60°N以北的对流层中高层高度场预报系统性偏低,而在40°～60°N则为系统性偏高.系统性误差随预报时间的延长而增加,但10 d以上预报的系统性误差大小和空间分布逐渐趋于稳定;CFS系统对低频分量的延伸期预报技巧好于对其整体大气环流的预报技巧,并且在典型持续性暴雨过程中,CFS系统对影响强降水过程的主要环流系统低频振荡特征有一定预报能力.     

台风“榴莲”陆上维持及暴雨增幅的大尺度环流特征

利用"CMA-STI热带气旋最佳路径集"、NCEP/NCAR再分析资料及地面加密观测资料,分析了2001年0103号台风"榴莲"陆上维持及暴雨增幅的大尺度环流特征。结果表明,"榴莲"登陆后正好位于低压带中,中纬度西风槽加强南伸,构成典型的"北槽南涡",阻碍西太平洋副热带高压西伸,使得"榴莲"陆上长时间维持。西风槽后的西北气流将中纬度冷空气输送至低纬,在"榴莲"环流北部外围与东南风暖湿气流汇合,有利于强降水发生。此外,索马里和100°E越赤道气流增强显著,加强西南季风,从阿拉伯海东部,经孟加拉湾和中南半岛中南部,直至南海北部到广西大部形成一条完整的水汽输送带,充沛的水汽直达"榴莲"东北侧,有利于该时段暴雨增幅。低纬夏季风10～20天低频振荡处于极端活跃位相时,低纬低频西风偏北及低频水汽向北输送至广西南部,有利于低层辐合并提供充足水汽,对"榴莲"暴雨增幅有重要作用。     

四川省主汛期致灾暴雨的环流背景分析

利用1984—2010年四川地区暴雨致灾经济损失调查表以及1981—2010年6—9月四川地区逐日降水资料和NCEP再分析资料,探讨了暴雨洪涝年和干旱少雨年的影响环流系统的差异,结果表明:2000—2010年暴雨致灾经济损失较前10年增加了80.6%,致灾暴雨发生站次增加了38%。致灾洪涝年暴雨发生的6—9月环流背景特征是:南亚高压在"西涝东旱"年环流比"东涝西旱"年偏强;副高586dagpm位于四川和重庆以南的地区。洪涝年7月开始副高有明显的准双周左右的振荡周期,西风环流指数较干旱年波动较大,对流层中高层东亚中高纬大气环流出现14天左右的低频振荡,高原低涡具有14天左右的振荡周期。低纬度西南气流多次向中高纬输送,孟湾地区水汽通量较常年偏强,且进入四川地区的水汽通道通畅。     

西北太平洋夏季风对中国长江流域夏季降水的影响

利用1979～2005年NCEP/NCAR的环流场再分析资料和降水资料, 通过对季风期降水、 大气环流、 水汽输送及低频振荡等方面的分析, 分别从时间和空间上分析了西北太平洋夏季风与中国长江流域夏季降水的联系。结果表明:(1) 西北太平洋夏季风与中国长江流域夏季降水存在显著的负相关关系, 在西北太平洋夏季风强盛时, 副热带高压异常偏北, 其西侧的偏南气流异常偏弱, 使得我国长江流域形成低层异常环流及水汽输送的辐散区, 从而造成长江流域夏季降水偏少; 而在西北太平洋夏季风减弱的年份, 西太平洋副高异常偏南偏西, 在长江流域以南地区形成异常偏强的偏南风水汽输送, 使得长江流域成为南、 北距平风的汇合区, 其上空对流活动异常活跃, 非常有利于长江流域的降水。 (2) 东亚局地Hadley垂直环流在强、 弱季风年也显著不同, 在强季风年里, Hadley局地环流异常偏弱, 长江流域上空出现的下沉运动距平, 使得该地区降水减弱, 而弱季风年则正好相反。 (3) 西北太平洋夏季风存在显著的气候平均的大气季节内振荡 (CISO), 在西北太平洋夏季风减弱时期, 长江流域降水同时受到源自热带西北太平洋西传CISO和源自热带印度洋东传CISO的共同影响, 可能造成了某种锁相关系, 从而造成降水偏多; 而在强季风年里长江流域只受由西太平洋西传的CISO的影响, 不容易激发降水。     

2011年夏季广东季风槽暴雨与准双周振荡

采用小波分析、Lanczos时间滤波器、合成分析等方法分析了2011年夏季广东季风槽暴雨与大气低频振荡的关系。结果表明,2011年夏季降水主要存在准20 d的周期振荡,季风槽暴雨过程对应强的准双周振荡。选取与夏季降水显著相关的区域（102.5~117.5 °E,20~27.5 °N）平均的500 hPa高度场作为影响广东夏季降水的“500 hPa关键区”指数,同样选取区域（110~120 °E,15~22.5 °N）平均的850 hPa风场作为“850 hPa关键区”指数;2011年夏季500 hPa关键区与850 hPa关键区分别存在显著的准23 d、准22 d周期振荡,季风槽暴雨发生在500 hPa关键区准双周振荡的波谷、850 hPa关键区准双周振荡的波峰附近。从南海南部开始的3次低频纬向风、OLR、湿度的北传与从菲律宾以东的西太平洋向西传播的低频中心相遇,导致3次季风槽暴雨过程。利用典型个例的合成分析,对2011年6—8月广东3次季风槽暴雨的准双周振荡不同位相的大气环流场的共同演变特征进行分析,它们反映了季风槽暴雨从间歇-开始-旺盛-减弱-结束期的大气环流场演变特征,为广东季风槽暴雨的中期预报提供参考依据。      

夏季青藏高原大气热源低频振荡与南亚高压东西振荡的关系

利用1983～2012年NCEP/NCAR逐日再分析资料对夏季青藏高原大气热源和南亚高压东西振荡的低频特征以及两者的关系进行了讨论,发现夏季青藏高原东部大气热源与南亚高压纬向运动的主要低频周期都是10～20 d。在高原东部大气热源10～20 d振荡峰值位相,青藏高原上空被低频气旋控制,高原西部被低频反气旋控制,导致南亚高压主要高压中心向西移动呈伊朗高压模态;在大气热源10～20 d振荡谷值位相,低频环流形势完全相反,青藏高原上空被低频反气旋控制,高原西部被低频气旋控制,致使南亚高压主要高压中心向东移动呈青藏高压模态。高原热力场异常导致其上空暖中心变化从而引起的高层风场变化可以解释南亚高压的东西振荡。     

西江流域致洪暴雨的准双周振荡及大气环流模型

为了做好西江流域致洪暴雨的中期预报,采用小波分析、Lanczos滤波器分析了1961—2008年西江流域13次致洪暴雨期间降水与850 hPa风场的低频振荡特征,研究了850 hPa风场的10～30天低频传播对致洪暴雨的影响,并采用合成分析建立了由西风带系统导致的致洪暴雨准双周振荡的大气环流模型。结果表明,致洪暴雨期间降水主要以10～20天的准双周振荡为主,它们多数与西江流域850 hPa风场8～35天振荡的正位相有较好的对应关系。来自西江流域以南逐渐向北传播的低频纬向风或来自30 °N附近逐渐南传并加强的低频纬向风与多数来自西北太平洋向西传播的低频纬向风在西江流域相遇,是导致致洪暴雨具有准双周振荡的可能原因之一。当500 hPa巴尔喀什湖以东的高压脊开始隆起并逐渐东移,我国东北-华北-长江中下游逐渐转为明显的华北低槽控制,华南由青藏高原东部弱的西风槽转为明显的高空槽控制,副高不断加强西伸,同时850 hPa上空来自孟加拉湾穿过中南半岛的西南风不断加强,位于华南急流轴以西弱的气旋性弯曲也不断加强,地面上转为东高西低、等压线经向度明显,西江流域致洪暴雨开始并逐渐达到强盛期。这些特征可作为西江流域致洪暴雨的中期预报提供参考依据。      

北大西洋臭氧极小值和北太平洋极大值及其相互关系

利用1979～2002年TOMS卫星观测资料,采用臭氧总量纬向偏差和区域强迫的分析方法,研究北大西洋东北部大气臭氧低值与北太平洋西北部臭氧高值的季节变化过程和相互关系.研究表明,(1)北大西洋东北部存在一个大气臭氧极小值,年平均臭氧总量比纬向平均值低20 DU以上,冬季低50 DU以上; 北太平洋西北部存在一个大气臭氧极大值,年平均臭氧总量比纬向平均值高35 DU以上,冬季高70 DU以上.(2)上述两个地区大气臭氧的季节变化具有很强的区域特征,区域大气动力学输送和化学过程对上述两个地区大气臭氧季节变化的强迫分别为50.3%和42.6%.(3)上述两个地区大气臭氧纬向偏差的季节变化间存在很好的反相关,相关系数达到-0.98,说明其臭氧区域强迫之间存在良好的关系.     

Aerosol over the Southern Ocean

In a first attempt to assess a proposed climatic change feedback process involving cloud condensation nuclei (CCN) and cloud albedo, CCN concentrations N as a function of supersaturation S were measured on a voyage from latitude 43 to 65°S in October–November 1988. The usual relationship N=CS^k, with k=0.5 and C a constant was a fair apprraximation for S in the range 0.3–0.7% implying that CCN concentrations should largely determine cloud drop concentrations and hence albedo for clouds with S in that range. South of latitude 50°S and at smaller S,k was 1 or larger on average, which would lead to reduced dependence of albedo on CCN for the relevant clouds. N varied very widely for separations of the order of 100 km or 6 hours in time, particularly when the sea was partly ice-covered, suggesting strong local influences. During a large increase in N 60°S, unaccompanied by an increase in condensation nuclei (CN), cloud drops grew more rapidly than usual. In a subsidiary experiment particles were collected and examined by transmission electron microscopy. For particles less than 0.2 μm diameter, 80–90% appeared to consist of ammonium sulfate, the remainder being sea salt or an unknown substance which was more liquid and heat-resistant. Dialysis showed that the sulfate particles contained a few percent of insoluble material. Particles which formed cloud drops in vapours other water, were also studied. Comparison of these and water CCN and the rates of droplet suggested that the water insoluble portion of the particles was ethanol-soluble and surface-active. CN concentrations decreased by a factor of about 2 between 43 and 65°S, a change closely paralleled by ethanol CCN concentrations.     

太平洋海－气热通量与长江流域降水及东亚500 hPa环流的遥相关

本文采用对两种气象要素场的相关场作ＥＯＦ分解的方法，对１９５１－１９７９年太平洋海－气感热、潜热通量与长江流域降水和东亚５００hPa环流作了分析。结果表明，太平洋海－气感热、潜热通量与后期（τ＝６）长江流域降水存在显著相关区，感热和潜热的异常分布能造成长江流域降水分布不均。同时，冬季（１２—２月）太平洋潜热通量的变化与夏季（６—８月）对流层中层的赤道辐合带、副热带高压等系统有较密切的联系。     

青藏高原对流时空变化与东亚环流的关系

根据1980～1998年逐日TBB和NCEP/NCAR再分析资料,探讨青藏高原对流(TBB)时空分布与东亚环流及天气气候的关系.研究指出,青藏高原主体地区(28°N～34°N,80°E～102°E)的对流冬弱、夏强,存在显著的6月和10月突变现象.夏季亚洲地区最强的对流出现在青藏高原上空,呈现为高原西部(28°N～34°N,82°E～94°E)和东部(27°N～34°N,104°E～110°E)型.夏季青藏高原上空对流弱,850 hPa风场上高原南、北侧的东亚地区分别呈现西风距平,夏季中国易出现南北二条雨带; 夏季高原上空对流强,850 hPa风场上的西风距平出现在东亚30°N附近,夏季易出现江淮流域雨带.夏季江淮流域洪涝年(如1980、1993、1996、1998年)与青藏高原东、西部对流同时加强有关; 夏季江淮流域干旱年(如1992、1994、1997年)与青藏高原东、西部对流同时减弱有关.20世纪90年代,江淮流域洪涝与干旱事件频繁发生可能与青藏高原东、西部对流强度变化出现同位相的年代际变化趋势有关.     

Interrelation of the intraseasonal precipitation variability over Eurasia to the Eliassen-Palm flux characteristics over the Northern Hemisphere

Conditional averages of principal components of the Eliassen-Palm flux divergence variability are projected onto the daily precipitation amounts chart. The conditions of calculating the average values are determined by the dates classified in three equiprobable precipitation categories. The classification and calculation of characteristics are performed for the summer and winter seasons. Using the rotated principal component analysis, several regions are revealed of statistically significant interrelation between extreme precipitation and the first EP flux divergence variability modes, a simplified exploratory interpretation of interrelations is given and several recommendations are formulated for correcting seasonal forecasts of meteorological conditions with the use of results obtained.     

The Relationship between the Wintertime Blocking over Greenland and the Sea Ice Distribution over North Atlantic

The sea-ice concentration in the Northern Hemisphere, 500 hPa height, sea-level pressure and 1000-500 hPa thickness of monthly mean data are examined for the period 1953-1989, with emphasis on the winter season.Relationships between large-scale patterns of atmospheric variability and sea-ice variability are investigated, making use of the correlation method. The analysis is conducted for the Atlantic sectors. In agreement with earlier studies based upon monthly mean data on sea-ice concentration, the strongest sea-ice pattern is composed of a dipole with opposing centers of action in the Davis Straits / Labrador Sea region and the Greenland and Barents Seas. Its temporal variability is strongly coupled to the atmospheric North Atlantic Oscillation (NAO). The relationship between the two patterns is strongest with the atmosphere leading the ocean. The polarity of the NAO is associated with Greenland blocking episodes, during which the influence of the atmosphere is strong enough to temporarily halt the c     

Mesoscale cellular convection over the oceans

A review of the understanding and progress in the study of mesoscale cellular convection (MCC) in cloud-topped marine boundary layers is provided. A comparison is made between MCC and the classical study of Benard-Rayleigh convection, with noted similarities and differences. External physical forcing mechanisms in the atmosphere are identified and discussed, in view of their effect on convection development and structure. Onset, horizontal planform, circulation direction, aspect radio and scaling phenomena are explained in terms of atmospheric processes. The global climatology of MCC is also updated and briefly discussed in terms of GCM model development.     

我国北方地区降水再循环率的初步评估

利用1976~1995年的20年月平均NCEP/NCAR再分析资料, 对我国北方地区降水再循环率进行了评估, 结果表明:黄河流域总的降雨只有19%来自当地的水汽蒸发, 其他81%降水来自外部的水汽流；黄河上游降水主要由来自青藏高原较强的水汽所提供，因此这里的降水再循环率小于15%。但黄河上游的降水蒸发后，在西风的输送下, 为黄河下游提供了大量的水汽，通过汇合南北方向来的水汽，在黄河下游形成了降水再循环率达到30%以上的椭圆形区域。评估结果显示:降水再循环率随季节变化差异较大, 8月份的降水再循环率最高, 达31%, 而在11、12、1月份3个月的降水再循环率不到5%。结果还显示蒸发率和降水率的空间分布以及它们的年际变化都对应得很好，表明我国北方地区蒸发受降水影响较强。蒸发率、降水率和降水再循环率在20年中均有增加, 表明气候变暖对我国北方地区的水汽循环的影响已经显现。