非绝热加热对赤道地区平均纬向环流的作用—非线性响应

本文设计了一个两层非线性原始方程模式，做低谱展开，求出非线性方程组的解；讨论了在外参数变化情况下及其相应环流的演变；并与线性响应作了对比。此外，还讨论了定常解的稳定性。主要结论是：（1）非绝热加热各分量在非线性响应中能强迫出更为接近实际的赤道地区平均纬圈环流圈。（2）在非线性响应中，潜热加热对纬圈环流的作用是最主要的。随着外参数－湿度的变化，解出现突变现象，其对应的赤道地区平均纬圈环流从一个定常态变到另一个定常态；其中对流潜热的作用最为明显，感热加热的作用是次要的。（3）在非线性响应和线性响应中，辐射加热对环流的作用不同；潜热加热对环流的作用相似，但在前者中它要强得多。     

对流圈加热场特征及其同我国江淮流域旱涝联系的初步研究

本文采用热流量方程计算了对流圈下半部(1000—500hPa)与对流圈上半部(500—200hPa)1980—1983年各年全球月平均加热场,讨论了冬夏季全球加热场分布及年际变化特点,指出中国东部降水异常与加热场异常之间有较一致的关系,凝结潜热在加热场中起主要作用,加热场特点同我国长江中下游区域旱涝存在一定关系,旱涝前期某些区域的加热率有明显差异。ENSO事件期间,发现亦道太平洋区域存在这样的关系(ΔQ/ΔT)>(ΔQ/ΔT)海温区,上升气流最强支移到赤道太平洋中部,同亦道西太平洋之间构成一个反Walker环流,赤道太平洋中部纬向风速是辐散的,经向风速则是辐合的,赤道西太平洋加热性质对ENSO出现有先兆现象。     

夏季亚非地区季风环流形成中大地形和不同加热因子的作用

本文使用数值模拟方法研究夏季亚非地区季风环流对大地形和不同加热因子作用的响应,目标在于探索季风环流中期变化和年际变化的可能原因。作为整个工作的一部分,首先考虑了大地形和平均加热场,成功地模拟了夏季亚非地区的季风环流和各个环流系统。以此为基础,比较並讨论了平均加热场的二个主要分量——感热加热(以青藏高原和北非大陆热源为明显)和潜热加热(以孟加拉湾及其附近地区为明显)对夏季风环流形成的相对重要性。     

一个大气定常波的非线性初始方程谱模式

本文提出了一个可以用于大气定常波数值模拟的非线性初始方程三维谱模式,模式的动力学框架与文献[1]中的线性模式是相互对应的。利用线性模式的定常解作为初值,通过Newton-Raphson迭代法求出了收敛的非线性定常解。文中给出了这一模式大气对于北半球大尺度地形和1979年1月平均非绝热加热场的响应作为计算实例,并与对应的线性响应以及观测事实进行了对比,证明在考虑了大气中波动之间的非线性相互作用之后数值模拟的结果确实比线性模式有显著的改进,尤其是对于低纬环流系统更是如此。这表明了非线性作用对于热带环流系统的极端重要性。      

利用局地经向环流对河南一次连阴雨过程的定量诊断

利用2.5°×2.5°NCEP/NCAR再分析资料和改进的局地经向环流线性模式,定量诊断了2011年9月5—19日河南省秋季连阴雨天气的形成机理,并利用局地经向环流的垂直分量与降水量滞后相关的分析,研究了这次连阴雨过程主要物理因子的演变特征。结果表明:(1)潜热加热、平均经向温度平流、平均西风动量的纬向平流和平均纬向温度平流是导致2011年9月河南省秋季连阴雨天气形成的主要物理因子。(2)潜热加热和平均纬向温度平流是造成此次连阴雨发生的主要物理因子;平均纬向温度平流、平均经向温度平流和平均西风动量的纬向平流是造成此次连阴雨发展或持续的主要物理因子;潜热加热、平均西风动量的纬向平流和平均纬向温度平流是造成此次连阴雨结束的主要物理因子。     

赤道海温异常与大气的垂直环流圈

本文用实测风资料计算了赤道海面大范围异常增暖和冷却时期太平洋地区的平均径圈环流和赤道附近的平均纬圈环流。结果表明,赤道东太平洋的海面温度变化对这两种垂直环流圈有着显著的影响,并且通过这两种环流圈的相互作用,影响北太平洋付热带高压的长期变化。     

北半球低纬度经圈环流特征及其与臭氧场的变化

本文通过分析北半球低纬度对流层上部多年平均实测风的经向分量,粗略地揭示了低纬度经圈环流沿纬图方向的分布及其季节变化特征;用统计分析的方法讨论了低纬度经圈环流强度和沿纬向分布的季节变化与中高纬度臭氧场含量和经纬向分布的季节变化关系;揭示了秋冬季低纬度海洋加热场与冬春季中高纬度臭氧加热场的相互联系和作用过程。     

经圈环流在大气对SSTA强迫响应中的作用

本文建立了一个包括经向Hadley环流作用的简单半谱模式并从1982年欧洲中心的客观分析资料中得到全球纬向平均场。经一系列数值实验发现，当SSTA处于赤道地区时，由它强迫产生的波动可以同时向南北半球传播。但若考虑经向Hadley环流（υ）的作用，波传播的空间位相和振幅就有比较明显的变化，并更接近于实际大气环流异常情况。当非绝热加热源位于偏离赤道的南北半球时，实验结果表明，如果不考虑Hadley环流，南北半球的非绝热加热很难在另一半球产生强的大气响应；考虑了Hadley环流后，则非绝热加热产生的波动可向另一半球传播。数值实验结果还表明，夏季当非绝热加热源的位置改变时，大气对其改变的响应不明显，而冬季大气对非绝热加热源的纬向位置的响应却非常敏感。     

论热带大气垂直环流圈的结构和海洋加热尺度间的关系

应用本征模式的浅水运动方程,研究了热带大气中Walker环流和Hadley环流圈的垂直结构和海洋加热尺度间的关系,如热源的纬圈尺度为L,赤道Rossby变形半径为L_0,Ray-leigh摩擦和Newton冷却系数为ε,则垂直环流圈的结构依赖于加热尺度L的大小。当α(=L_0/L)>α_0(ε)时(即小尺度热源),其结果和Gill的定常解相似,即在热源中心西侧的Rossby波活动区,与Walker环流相联系的Hadley环流,是热力性的正环流。低层空气是向赤道辐合,高层空气是向极地的,并在副热带地区下沉;而在热源以东的Kelvin波活动区,经圈速度的垂直分布反过来,即低层气流是向极地的,高层气流是向赤道的。但当热源尺度变得适当大后,例如当α<α_0(ε)时,经圈环流在Rossby波和Kelvin波区的大部分地区,都是正的Hadley环流,而原来在Kelvin波区的反Hadley环流,将东移到离热源中心相当远的地区(例如超过10个赤道Rossby变形半径)。在后面这种情况下,一个大尺度的正的Hadley环流,将把大气从海洋中得到的热量或能量大量地输送到副热带或中纬度地区,使那里的大气环流发生异常性的变化。后面这一理论结果与统计事实相当符合,可以看成是对Bjerknes提出的遥相关现象的一个理论支持。     

东亚低纬地区局地Hadley环流特征及其与大气臭氧的关系

利用1975—2008年NCEP/NCAR的逐月平均风场资料及1975—2001年ECMWF的逐月多层臭氧质量混合比资料,用大气环流三维分解方法研究了东亚低纬度地区之局地Hadley环流的结构及年代际演变特征,分析了该区域局地Hadley环流异常时对应大气臭氧的空间距平分布。研究结果表明:(1)东亚低纬度地区局地Hadley环流既与纬圈平均Hadley环流具有明显的季节变化,但又具有明显区别于纬圈平均Hadley环流的自身结构特征:除冬季存在明显向南、向北输送的两闭合环流圈外,局地Hadley环流在其余季节均以向南输送为主;(2)该局地Hadley环流具有不同于纬圈平均Hadley环流的年代际演变特征,在整个研究时段上以振荡变化为主,并没有表现出象纬圈平均值那样明显的增强趋势;(3)区域赤道上空平流层20～50 hPa大气臭氧的正负距平异常中包含有局地Hadley环流的异常信息:当局地Hadley环流异常强时,区域赤道上空20～50 hPa大气臭氧有一显著负距平异常中心,反之亦然。     

1998年夏季热带内外大气低频振荡特征分析

利用纬向平均的局地经向环流模式，对1984年南海地区4月28日～5月31日每日两个时次的局地平均经向环流进行模拟。模拟结果与观测结果吻合，反映出1984年南海夏季风形势的建立是一个经历反复的过程。此外，用诊断分析的方法通过计算各动力和热力强迫因子对季风经向环流的贡献，发现驱动1984年南海夏季风经向环流的首要因子是潜热加热项，主要由北部凝结加热，南部蒸发冷却的经向不均匀加热场分布使得潜热加热对环流的作用为正。温度垂直对流输送项的作用次之，该项的分布在南海北部的值为正、南部值近似为零，这种分布形势也使该因子能单独引起一个正季风环流。第三大因子是纬向温度平流输送项，在南海地区北部有暖平流，南部冷平流的温度平流分布形势对季风环流也起正的作用。而对季风中断期的因子分析表明：潜热加热及纬向温度平流的作用与正季风环流建立期完全相反，温度垂直对流的正作用也大大减弱。     

经纬向热源（汇）异常对环流影响的数值试验

利用１９８３￣１９８８／１９８９年６年季平均全球加热场资料，分析了各年相对于６年平均的距平沿经、纬向非均匀分布的特征。并且，基于加热异常沿经向表现为正负相间分布和沿纬向有几个加热异常中心的特征，利用定常态初始方程三维谐模式进行了加热异常沿经、纬向非均匀分布对环流影响的数值试验。结果表明，加热异常的经向非均匀分布显著增强了经向环流的异常，所引起的环流异常与几个孤立热源（汇）作用的结果的线性叠加有较大     

赤道海温异常对我国汛期降水的影响

本文用1958—1973年东太平洋赤道地区的海面温度资料,1958—1974年热带太平洋及其附近地区的月平均高空风资料(南半球资料始于1965年),以及长江中下游地区6站(上海、芜湖、安庆、屯溪、九江、汉口)的平均降水量资料,对东太平洋赤道地区海温异常与长江中下游汛期降水(以6月为代表)进行相关分析;对东太平洋赤道海水冷暖与热带地区上空(850毫巴和200毫巴)的流场进行对比分析;对赤道海温异常与平均经圈环流、纬圈环流的关系进行成因分析;最     

热带气象第8卷总目录

第1期 量仑著。 非绝热加热对赤道地区平均纬向环流的作用——非线性响应………………………李维亮陈明萱(I) 斜压性对地转动置B【nlan流的影响——理论分析...……………………………宗金星伍荣生等(1奄) 过水体气流流速的改变…………·;-………………………………………………-·…………·王浩(27) 热带500百帕动能的基本特征与季节变化——南、北半球的比较………………孙继松仇永炎(35) 华南春季强对流天气过程的动能收支。(一)总动能收支………………………漆小平贺海晏等(41) 两类大气热机对大气环流型影响的数值试验…………………     

1998年夏季风爆发前后南海地区的水汽输送和水汽收支

利用NCEP逐日再分析资料、Micaps系统提供的气象观测资料及局地经向环流线性诊断模式，定量分析了2003年夏季东亚地区局地经向环流的演变情况。结果表明：(1)东亚地区夏季雨带的移动与局地经向环流的演变紧密联系。当淮河流域发生强降水时，在淮河流域上升和华南地区下沉的副热带季风环流圈尤为显著，该环流圈主要由潜热加热、热量垂直输送、温度平流和西风动量经向输送等物理因子所驱动；(2)潜热加热主要影响副热带季风环流上升支的强度，反映了梅雨锋对流系统的重要作用；(3)热量垂直输送、温度平流及西风动量经向输送则主要影响副热带季风环流上升支的北移，其中热量垂直输送、与强(弱)斜压槽活动有关的经向温度平流和涡动西风动量经向输送(纬向温度平流和平均西风动量经向输送)对上升支北移的作用在华南地区汛期后期(在其余夏季降水阶段)较突出。以上这些物理因子具有预报东亚地区局地经向环流演变和雨带移动的参考价值。     

热带大气垂直环流对海表温度异常的响应——一个初步的理论分析

本文提出了一个β平面定常的线性二维模式,并考虑了海面边界层和赤道侧向边界层,讨论了热带海表温度异常对大气所产生的垂直环流——经向环流和纬向环流。结果表明:热带大洋东部(例如太平洋)海表温度比平均状态暖而西部较冷时,其上空经向环流(Hadley环流)比平均状态强,而纬向环流(如在太平洋上,称Walker环流)弱。相反,当热带大洋西部暖而东部冷时,经向环流减弱,纬向环流加强。这些是与观测事实比较一致的。     

线性准地转模型中副热带环流对潜热加热的定常响应I.基本性质及特征分析

利用线性理论模型进行解析和模拟是大气科学的重要基础研究方法之一, 其简单明了, 解释了如Rossby波形成等重要的环流现象。近年, 有研究 (Chen et al., 2001) 运用定常线性准地转模型研究副热带高压的形成, 在相似加热强迫下, 其结果与理论研究和GCM的研究不同。本文运用该模型系统研究了由季风降水产生的潜热加热所激发的副热带定常波的结构特征, 以理解其结果与GCM不一致的原因。研究表明基本流对热强迫的定常波的结构有重要的影响: (1) 当基本流为东风或为零时, 定常波在垂直方向上表现为第一斜压结构, 波动振幅随东风的增大而减小; (2) 当基本流为西风时, 呈现向上的传播特征, 振幅随高度的升高而增大。而且存在一个临界风速Uc(约3 m/s), 此时, 波动振幅最强; 基本流的平流作用具有非对称性, 西风时平流作用远远强于东风。由此揭示了该线性模型解的本质: 加热在热源区所激发的经向地转涡度输送必须能够平衡加热的位涡制造和纬向位涡平流; 基本流的经向和垂直方向的变化使得气旋和反气旋中心偏向热源中心北侧, 并进一步发现当基本流为夏季亚洲季风区纬向平均的纬向风场时, 线性模型的解中位于中低层的反气旋中心显著抬升, 而不出现在地面上, 与完整的大气环流模式的结果接近。说明即使在线性模式中, 洋面副高的形成也不能完全用季风潜热加热来解释; 另外, 静力稳定度对热强迫的副热带环流的影响也很重要, 使热源的强迫作用放大。     

平均经圈环流型的转变与长期天气过程

本文揭露,热带太平洋地区的平均经圈环流存在着两种最基本的类型:经典哈得来环流圈和哈得来反环流圈。它们的出现,不仅具有明显的季节特点,而且还存在着一类值得重视的非季节性的长期变化。平均经圈环流强度,具有周期大约48个月的长期振荡。这一振荡与赤道纬圈平面上垂直环流的变化有密切关系,并能对该地区大气的水平环流产生重要的影响。     

斜压大气纬圈平均运动特征的振动

本文是纬圈平均大气运动特征的振动文的推广,以同样的观点和方法,用简单的两层模式处理大气的斜压性,并考虑了简单的辐射过程,得出了500毫巴面纬圈平均温度和一些纬圈平均运动特征、以及纬圈平均经圈环流的中期振动。 本文的主要科学目的除了探寻以线性理论处理极端复杂和高度非线性的大气中期运动过程的可能性和限度外,还希望探寻用准涡旋运动等近似观点讨论某些大气环流基本问题的可能性。     

南海强夏季风(1994年)和弱夏季风(1998年)建立的机理分析

用NCEP／NCAR的再分析资料和局地纬向平均Hadley环流(反Hadley环流)诊断方程,探讨南海强夏季风年(1994年)建立初期(5月1～5日)和弱夏季风年(1998年)建立初期(5月21～25日)的物理机理。数值诊断结果表明：强南海夏季风年(1994年)建立初期候平均气压梯度力(地转风)作用相对较小,而弱夏季风年(1998年)则相对较大。1994年5月第1候候平均非地转南风比1998年5月第5候候平均非地转南风强的主要原因是1994年南海地区稳定度较小。对1994年5月第1候南海地区近地面候平均最大非地转南风起正贡献的主要因子为：潜热加热,纬向温度平流,垂直温度对流,边界效应;对1998年5月第5候南海地区近地面候平均最大非地转起主要贡献因子为：潜热加热,边界效应,垂直温度对流。