亚洲夏季风结构和变动与大气运动的斜压和正压特征:斜压模分析

通过定义流场的斜压性度量参量，利用观测资料，对大气运动的斜压特征量与夏季风变动的联系进行了探讨。结果表明：夏季风流场具有较强的斜压性；纬向气流的斜压强弱的时间变动与夏季风进退相吻合；强斜压区的范围可反映夏季风活动的基本范围。经向斜压运动强弱的水平分布及时间－经度剖面上斜压运动动能的纬向传播都与亚洲季风体系中季风子系统有关     

亚洲季风变动与大气正压/斜压运动动能变化的气候特征

使用ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ４０年（１９５８～１９９７年）月平均再分析资料,通过动力学论断研究了大气斜压／正压运动动能的变化及其相互转换,分析了亚洲季风变动与这两种动能变化的联系。指出：季风区大气运动动能的组成和变化具有独特的特征。冬季风时期大气斜压运动动能与正压运动动能具有正相关线性关系,斜压运动能向正压运动动能转换;春、秋季无论是东亚还是印度季风区斜压运动动能与正压运动动能之间转换都处于极小值,只是     

中纬度平均经圈和纬圈环流维持的物理过程(二)

大尺度扰动的感热和动量输送是紧密联系的.在准地转运动中,大尺度涡动输送可分解为平衡输送和不平衡输送.在北半球冬季纬向风系和副热带高压带维持的过程中,中纬度不平衡涡动输送,以及与之相联系的平均经圈环流所造成的垂直输送,起着十分重要的作用.这时水平输送和垂直输送本身就处在内在联系之中.并且这种输送过程是和温度槽落后于流场槽的斜压扰动相联系的. 当把大气运动分解成垂直平均的正压动能和垂直切变的斜压动能时,可以更细致地了解中纬度大气环流能量转化的规律.我们进一步讨论和计算了中纬度北半球冬季能量转换的过程.     

ENSO循环与低纬度大气的正压和斜压运动

利用一个２层海洋模式和ＧＩＳＳＴ资料、ＮＣＥＰ再分析资料,对大气正压／斜压运动与ＥＳＮＯ循环之间的联系进行了研究。结果表明,在赤道中、东太平洋地区,大气斜压模在ＥＮＳＯ时间尺度上的变化位相略超前于正压模的变化,正压模的变化位相超前于ＳＳＴＡ变化,ＳＳＴＡ变化位相超前斜压模的变化位相。斜压纬向风异常与ＳＳＴＡ具有正相关关系（西太平洋西部相反）;正压模则与Ｎｉｎｏ３区海温异常有负相关关系（西太平洋西部     

大气环流的正斜压流型特征与季风类型

利用 NCEP/NCAR的 1 982～ 1 994年全球 1 2层等压面上的风场资料 ,计算了大气流场的正压分量 (即质量加权垂直平均 )和斜压分量 (即各层实际风与正压分量的差值 ) ,分析了全球冬夏季正斜压流场的分布特征 ,并从地面风场的正斜压流型角度对全球季风进行了分类。指出 :斜压流场和正压流场的季节变化都可以产生冬夏季盛行风向的反转 ,因而都能够产生季风。斜压流场反映了大气中不均匀加热 (主要是海陆热力差异 )所驱动的热力环流 ,而正压流场则主要代表动力作用所产生的环流 ,这对认识季风的性质很有意义。进一步分析表明 :亚洲热带地区、非洲、南美等典型季风区属斜压流型季风区 ,南、北半球太平洋中部的副热带地区也为季风区 ,但属正压流型季风区 ,而东亚副热带地区则属正斜压流型共同组成的混合流型季风区。     

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。     

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。     

鄂霍茨克海阻高发展过程的正斜压涡度和涡度拟能的演变特征

用正斜压分解法，对1998年发生在鄂霍茨克海的阻高进行涡度和涡度拟以分析，结果发现：在阻高的不同阶段，正压涡度和正压涡度拟能远大于斜压涡度和斜压涡度拟能且在不同的阶段有着不同的演变过程；在阻塞的酝酿阶段正压和斜压涡度和涡度拟能不稳定增长，且向西南传播；在维持阶段，正压和斜压涡度和涡度拟能的增长达到最大值，阻塞形势建立并维持在阻塞区域内；在消亡阶段，正压涡度和涡度拟能与斜压涡度拟能则呈现出不稳定减少，向东南传播，阻塞崩溃，然后又增长。     

南海夏季风爆发前后扰动演变及其数值研究

以球面正压涡度方程为数学模型，建立了线性和非线性的数值积分模式，通过在模式中设置不同的基本流场和初始扰动场，研究基流和初始场对扰动发展的作用，揭示在球面正压大气中扰动发展的动力学机制。数值试验结果表明:在线性模式中，扰动的移动和发展与基流的分布有着很密切的关系，基流影响着扰动纬向传播的速度和方向； 在非线性模式中，当基流稳定时，扰动的移动以及传播与线性模式的结果相同，但与线性情况的最大区别在于，此时扰动能量的增长存在上限。同时发现，扰动的发展既依赖于基本气流的分布，也依赖初始扰动的结构；南海夏季风爆发前后的基本流场是正压不稳定的，且这种不稳定在季风爆发时达到最强，这可以成为季风爆发的动力学解释。     

亚洲赤道地区大气动能的纬向传播

基于 1980～ 1997年 85 0hPa逐日NCEP/NCAR再分析资料讨论了亚洲赤道地区 (0°～ 5°N)大气动能的纬向传播特征。结果表明 ,在亚洲季风区内 ,赤道地区大气动能 (K)的最强中心位于 75°～ 90°E ,次强中心在索马里急流区 (5 0°E附近 )。在 0°～ 5°N ,90°E以东 ,平均的大气动能扰动和赤道上经向风扰动主要起源于西太平洋 ,并向西经南海传播到孟加拉湾。而在孟加拉湾动能中心与索马里急流区之间 ,动能传播方向比较复杂。以上事实说明赤道地区东亚季风系统确实是存在的 ,与印度季风系统中扰动的传播方向不同 ,东亚季风系统中动能和经向风扰动在东西方向上主要受西太平洋的影响。在亚洲赤道季风区 ,这两个系统的交界处约在 95°～ 10 0°E附近 ,比过去界定的偏西 5～ 10个经度。     

BAROTROPIC AND BAROCLINIC PATTERNS OF ATMOSPHERIC CIRCULATIONS RELATED TO MONSOON TYPES*

In the context of 1982-1994 NCEP/NCAR wind at 12-level isobaric surfaces on a global basis calculation is made of the barotropic(mass-weighed vertical mean) and baroclinic components(difference between the actual wind at each level and barotropic component) of atmospheric flow fields,followed by dealing with the distribution features of barotropic and baroelinie patterns globally in winter and summer,alongside with the classification of global monsoons according to the surface barotropic/baroclinic patterns.Evidence suggests that the seasonal variation of both components will lead to the reversal of a prevailing wind between winter and summer,thus causing a related monsoon:the baroclinie flow pattern is indicative of a thermal circulation driven by atmospheric inhomogeneous heating chiefly from land-sea thermal contrast whilst the barotropic counterpart represents the result mainly from dynamic effects,which is helpful to the understanding of monsoon nature.And further study shows that the classical monsoon regions in tropical Asia,Africa and South America fall into a baroclinic category,those in the bi-hemispheric subtropical Pacific into a barotropic type and the East Asian subtropical monsoon generated underthe joint action of both the patterns falls into a mixed category.     

斜压模,正压模和异常海温时间变化的位相关系

利用１９５８－１９９７共４０年ＮＥＣＰ／ＮＣＡＲ再分析大气资料和ＧＩＳＳＴ海表温度资料集,研究了大气斜压模、正压模与海表温度变化这三者之间位相关系,并从大气动力学方程组解释了这些位相关系。指出：大气了斜压西风异常时间变化的位相落略微后于ＳＳＴＡ的变化位相,而正压西风异常的变化位相超前于ＳＳ－ＴＡ变化位相。斜压纬向风异常的变化又超前于正压异常纬向风的变化。斜压纬向风异常与海表温度异常之间存在正相关关     

东亚-北太平洋偶极型气压场及其与东亚季风年际变化的关系

利用美国NCEP/NCAR的月平均再分析资料,研究东亚-太平洋地区地面气压的耦合模态与东亚副热带季风异常的关系,结果表明:在亚洲大陆和北半球太平洋之间气压场的偶极子模态主要反映了东亚地区东西向气压梯度的异常.从20世纪60年代到70年代中期,东亚-太平洋的这种偶极子表现为蒙古地区气压偏低和太平洋地区气压偏高的特征,而从20世纪70年代后期到90年代,则表现为蒙古地区气压偏高和太平洋地区气压偏低的特征.在偶极子指数值较高的年份,冬季(或夏季)蒙古高压(或蒙古低压)和太平洋阿留申低压(或太平洋副热带高压)较强     

Dynamic features and maintenance mechanism of asian summer monsoon subsystem

l.Intr0ducti0nInitially,monsoonwasreferredtotheseasonalreversal0fwinddirectionovertheIndian0cean,especiallyalongthecoastalbeltoftheArabianSea(Webster,l987).Withthein-creasedunderstandingofmonsoonbehavi0rs,itsdefinitionandimplicationhavebeenaug-mentCd.BasedonpreviousstudiesandwindveeringinJanuaryandJulyasthecritCri0nofitsdefinition,Ramage(l97l)showedthatthemonsoonregionincludesAsiantropics/subtropics,Australia,Africaandtheiradjacentseas.Withadvancesinmonsoonre-search,metCorologistshaveexp…     

STUDY ON THE VARIATION IN THE CONFIGURATION OF SUBTROPICAL ANTICYCLONE AND ITS MECHANISM DURING SEASONAL TRANSITION-PART I:CLIMATOLOGICAL FEATURES OF SUBTROPICAL HIGH STRUCTURE*

Climatological characteristics of subtropical anticyclone structure during seasonal transition are investigated based on NCEP/NCAR reanalysis data.The ridge-surface of subtropical anticyclone is defined by the boundary surface between westerly to the north and easterly to the south (WEB in brief).In Afro-Asian monsoon area,the subtropical high in troposphere whose ridgelines are consecutive in wintertime takes on relatively symmetrical and zonal structure,the WEB tilts southward with increasing height.In summer,the subtropical high ridgelines are discontinuous at low levels and continuous at upper levels,the WEB tilts northward from the bottom up.Under the constraint of thermal wind relation,the WEB usually tilts toward warmer zone.May is the period when subtropical high modality most significantly varies.The structure and properties of subtropical high during seasonal transition are different from area to area.A new concept "seasonal transition axis" is proposed based on formation and variation of the vertical ridge axis of subtropical anticyclone.The subtropical high of summer pattern firstly occurs over eastern Bay of Bengal in the beginning of May.then stabilizes over eastern Bay of Bengal,Indo-China,and western South China Sea in the 3rd pentad of May,it exists over the South China Sea in the 4th-5th pentad of May and establishes over central India in the 1st-2nd pentad of June.The three consequential stages when summer modal subtropical high occurs correspond to that of Asian summer monsoon onset,respectively.To a great extent,the summer monsoon onset over the Bay of Bengal depends on the reversal of meridional temperature gradient in vicinity of the WEB in upper troposphere.The meridional temperature gradient at middle-upper levels in troposphere can be used as a good indicator for measuring the seasonal transition and Asian monsoon onset.     

季节转换期间副热带高压带形态变异及其机制的研究Ⅰ:副热带高压结构的气候学特征

利用NCEP/NCAR再分析资料研究了季节转换期间副热带高压结构的气候特征。在亚、非季风区 ,冬季副热带高压带是相对对称的 ,具有脊线连续的带状结构 ,脊面随高度增加向南倾斜 ;夏季副热带高压带中低层是间断的 ,高层是连续的 ,脊面随高度增加向北倾斜。副热带高压脊面倾斜受热成风关系的制约 ,总是倾向暖区。 5月份副热带高压形态变异最显著 ,不同地域副热带高压的结构、性质存在较大差异。夏季型副热带高压于 5月初首先出现在孟加拉湾东部 ,5月第 3候稳定建立在孟加拉湾东部、中南半岛及南海西部地区 ;5月第 4～ 5候在南海建立 ;6月第 1～ 2候在印度中部建立。夏季型副热带高压建立的 3个阶段与亚洲夏季风爆发的 3个阶段存在着较好的对应关系。孟加拉湾夏季风的建立在很大程度上取决于高空副热带高压脊面附近经向温度梯度的反转。对流层中上层副热带高压脊面附近经向温度梯度可以作为表征亚洲夏季风爆发的指标     

东亚季风区冬季经向风的季节内变化及其可能机理

利用1979—2013年ERA-interim再分析资料,通过均方差分析、功率谱分析、带通滤波及合成分析等统计方法系统地分析了东亚季风区冬季经向风的季节内变化及其可能机理。结果表明,东亚季风区冬季经向风异常在我国华南一带变化显著,振荡周期为10~20 d(准双周振荡)。在准双周尺度上,水平方向上,850 h Pa异常北风主要呈现从高纬向低纬传播的特点,60°N附近异常经向风向东南方向传播,副热带30°N附近弱的异常经向风向东传播,二者在华南汇合,随后分为两支中心,分别向南和向东继续传播,我国华南一带存在基本气流向准双周尺度波动的能量转换,因此异常经向风在华南会显著增强;垂直方向上,对流层上层、中层、下层的经向风呈现强—弱—强的异常中心特征,对流层下层850 h Pa和上层200~300 h Pa均存在经向风大值中心;我国东部上空300 h Pa上,副热带地区波动比850 h Pa更明显,60°N附近波动向东南方向移动,同样在我国东部地区合并,波动辐合导致波动能量增强。     

东亚副热带夏季风环流指数及其与中国气候的关系

采用大气环流正、斜压分解方法，从东亚副热带夏季风为正、斜压混合型季风观点出发，定义并计算了1958-1997年东亚副热带夏季风环流指数。该环流指数与1961-1995年中国160站夏季降水、气温的相关分析表明，它与中国东部夏季降水和气温的关系密切：强季风年，以河套地区为中心的黄河流域及华北地区多雨，长江流域少雨，华南和东南沿海多雨，以长江流域为中心的全国绝大部分地区气温偏高。弱季风年情况相反。此外，还将该环流指数与目前常用的4种东亚夏季风指数进行了对比分析。