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。     

夏季南半球越赤道气流与东南亚地区产生多台风的关系

本文运用1978年夏季850百帕天气图资料,分析南半球越赤道气流的通道、强度以及与北半球热带辐合带中产生多台风的关系。分析表明,东南亚地区存在三个明显的越赤道气流通道。其中105°E处气流出现有季节性变化,125°E,145°E处为准定常通道。三个通道略呈等距分布。当越赤道气流强度达到一定数值后,北半球热带辐合带中容易产生多台风,这给多台风发生的时、空预报提供了一定的客观依据。     

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。      

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。     

澳洲北部强/弱越赤道气流对应的环流配置

采用1980～2004年的NCEP/NCAR再分析资料, 挑选5～8月中澳洲北部越赤道气流的极强和极弱年作为典型样本,探讨了强/弱越赤道气流对应的环流系统的配置特征。结果表明: 强越赤道气流通常对应北半球辐合带维持较强, 或南半球澳高维持较强,亦或澳洲冷空气活动频繁发生的环流形势, 同期西太平洋副高通常偏东或偏北; 弱越赤道气流通常对应西太平洋副高的偏西或偏南, 或者是西太平洋副高－辐合带共同演进过程的多次发生。     

秋季中低纬低频振荡传播与长江中下游的连晴、连阴雨

对1983年～1985年9月～11月份850hpa的经纬向风场进行了15d～25d的带通滤波分析。结果表明,110°E经向风低频振荡波存在阶段性地从南半球(北半球)越过赤道向北(南)传播,低频越赤道气流存在阶段性地明显向东、向西传播,它们在5天平均低频风场中表现为低频气旋、反气旋环流的周期性振荡变化,并都与长江中下游地区的连晴、连阴雨天气的时间分布相联系。     

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。     

青藏高原动力和热力作用对热带大气环流影响的数值研究

应用在CCM3气候模式基础上发展的一个CCM3(R15L9)长期预报模式 ,进一步研究了青藏高原热力和动力作用对夏季热带地区大气环流的影响。结果表明 :在 6月初夏季节 ,青藏高原动力和热力作用在 30°N和 30°S一带有明显的增温效果 ,有利于北半球副热带西风减弱北移、热带高层东风增强北进、南半球西风带北压和赤道中低层西风形成和加强。加速了季节转换过程 ,有利于增强越赤道气流和南北半球的大气交换作用 ,还有利于在南海、菲律宾以东海面上热带气旋的形成和发展 ,以及140°E以东热带太平洋地区的东风波动的形成和发展     

夏季菲律宾低空越赤道气流与南半球大气环流的关系

采用NCEP/NCAR再分析资料,定义了1950-2009年菲律宾越赤道气流强度指数,并研究其与南半球大气环流的关系。结果表明,菲律宾越赤道气流受南半球低层极地高压、绕极低压带和中纬度副热带高压,以及高层巨大的绕极低压影响;南半球环流对菲律宾越赤道气流的影响主要是通过南极涛动的调整,对澳大利亚高压产生影响来发挥作用,从南极涛动发生调整到对越赤道气流及北半球环流产生影响,有约4a的时滞;澳大利亚高压强度和位置的变化对菲律宾越越赤道气流有重要影响,关键区位于澳大利亚高压西北方向的洋面上。     

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。     

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     

夏季105～125°E垂直经圈环流变化特征及其与海温的联系

采用NCEP/NCAR再分析资料,利用质量流函数方案和EOF（empirical orthogonal function,经验正交函数）分解,研究了1979—2006年夏季105～125°E范围垂直经圈环流的变化特征及其与邻近海域海温变化的联系。结果表明：1）在105～125°E区域,夏季北半球Hadley环流明显偏强,和南半球Hadley环流对称出现,形成明显的＂Hadley环流对＂。2）小波分析显示,Hadley环流变化有准2～4a和4～6a周期。近28a来,南半球Hadley环流有南退趋势,北半球Hadley环流逐渐增强,尤其是20世纪90年代中期之前,这种变化较显著。3）105～125°E区域夏季＂Hadley环流对＂的异常和邻近海域海表温度关系密切。无论是IOD（Indian Ocean Dipole）事件还是ENSO均对东亚经圈剖面内＂Hadley环流对＂产生影响,Hadley环流的主要模态EOF1与同期和滞后的SSTA的相关在太平洋上表现出El Nino发展期、盛期的海温分布形态。南半球Hadley环流偏北（南）,北半球Hadley环流减弱（增强）,则到来的冬季的El Nino（La Nina）发展,这对ENSO事件具有一定的预报意义。IOD事件对南半球Hadley环流的影响是显著的,当负IOD事件时,南半球Hadley环流减弱,但正IOD事件时并未显著相反。     

2013年影响海南热带气旋异常偏多成因分析

利用1983-2013年热带气旋年鉴、NCEP/NCAR全球再分析格点资料及国家气候中心74项环流指数资料等,统计分析了近30a西太平洋以及影响海南的热带气旋特征,并对2013年西太平洋热带气旋偏多、秋台集中以及影响海南热带气旋偏多的异常特征从天气学等方面进行了分析。结果表明,副热带高压、夏季风、越赤道气流、海表温度及北半球极涡等环流系统异常,是形成2013年西太平洋热带气旋偏多的主要原因。南半球冷高压发展激发越赤道气流增强,引发赤道西风加强;副热带高压偏北偏弱,夏季风增强,副高南侧热带辐合带对流活跃;南海-西太平洋海表温度偏高;极涡偏弱偏西,经向环流偏弱,中纬度冷空气活动不频繁等。多条件共同作用,有利于西太平洋热带气旋的生成。另外,副高呈东西向分布,南海海表温度偏高使得南海及菲律宾以东生成的热带气旋易于向西移动影响海南。     

北半球夏季西北太平洋热带地区西南季风强弱变化与南半球环流型的关系

本文分析了1978年夏季西北太平洋西南季风的强弱变化与南半球500mb环流形势的关系,发现当南半球出现经向环流型时,西南季风相应增强,反之,出现纬向环流型时,西南季风则减弱。 在南半球稳定的经向环流形势控制下,冷空气可以影响到低纬地带,高空长波槽后冷高压北侧的东南大风在其相对固定的通道上形成一股强而持久的越赤道气流,在北半球环流条件有利的情况下,这股越赤道气流可以在西北太平洋上转向成西南气流,导致该地区西南季风增强。由于南半球的长波槽容易在澳洲大陆东西两岸同时停滞加深,因此越赤道气流的路径则相对集中在这两     

澳大利亚植被覆盖对亚澳季风影响的数值模拟(Ⅰ): 对澳洲气候及冬季风的影响

通过澳大利亚植被绿化和沙漠化的数值试验,对植被覆盖变化引起的地方性气候变化及对半球尺度环流的影响进行了探讨.结果表明,澳洲大陆植被覆盖变化可显著影响地方性温湿和降水,大陆中西部绿化可使大陆东部显著降温,局地水汽增加对温度变化影响显著.绿化引起的中东部降水增加与地表粗糙度增加引发的水汽辐合增强,垂直上升运动增强引发的对流旺盛有关系.局地温湿和环流的变化通过大气定长波的经向传播影响了越赤道气流的强弱,进而对亚澳冬季季风系统降水产生了影响.研究表明, 绿化使低层南北半球越赤道气流略微增强,增加了北半球冬季寒潮深入南半球内部的几率,并引起了澳洲大陆北部沿岸的气流明显增强,季风槽南移,降雨带区域性的南移,增加了气旋干扰深入内陆的几率,降水发生的频率增多; 沙漠化则引起澳洲大陆增温显著,由于局地下沉运动抑制了对流,造成了陆上降水的减少,通过波的外传,引起了100°～110°E和120°～130°E的低层越赤道气流的变弱和澳大利亚季风槽降水的减少.     

澳大利亚植被覆盖对亚澳季风影响的数值模拟(I):对澳洲气候及冬季风的影响

通过澳大利亚植被绿化和沙漠化的数值试验,对植被覆盖变化引起的地方性气候变化及对半球尺度环流的影响进行了探讨。结果表明,澳洲大陆植被覆盖变化可显著影响地方性温湿和降水,大陆中西部绿化可使大陆东部显著降温,局地水汽增加对温度变化影响显著。绿化引起的中东部降水增加与地表粗糙度增加引发的水汽辐合增强,垂直上升运动增强引发的对流旺盛有关系。局地温湿和环流的变化通过大气定长波的经向传播影响了越赤道气流的强弱,进而对亚澳冬季季风系统降水产生了影响。研究表明,绿化使低层南北半球越赤道气流略微增强,增加了北半球冬季寒潮深入南半球内部的几率,并引起了澳洲大陆北部沿岸的气流明显增强,季风槽南移,降雨带区域性的南移,增加了气旋干扰深入内陆的几率,降水发生的频率增多;沙漠化则引起澳洲大陆增温显著,由于局地下沉运动抑制了对流,造成了陆上降水的减少,通过波的外传,引起了100°~110°E和120°~130°E的低层越赤道气流的变弱和澳大利亚季风槽降水的减少。     

亚澳季风区水汽收支时空分布特征

用1980～1989年NCEP/NCAR再分析资料计算了亚澳季风区视水汽汇并分析了其水汽收支时空分布特征。结果表明,该研究范围水汽收支的典型空间分布型为南北型,即南半球澳大利亚季风区与北半球亚洲季风区相反的分布形势,而且这种分布形势有明显的季节变化。冬季北半球亚洲季风区为水汽源,110～135 E之间大陆桥附近、80 E附近及40～50 E之间的三支越赤道水汽输送通道将北半球水汽输送到南半球澳大利亚季风区及南印度洋,成为水汽汇,夏季南半球澳大利亚季风区和南印度洋为水汽源,上述三支越赤道水汽输送通道实现与夏季反向的水汽输送,将水汽由南半球输送到北半球亚洲季风区,此时亚洲季风区为水汽汇。春季和秋季赤道辐合带为主要的水汽汇,亚澳季风区无明显越赤道水汽输送。     

南半球冷空气爆发对华南连续性暴雨影响的个例分析

2005年6月17—24日，华南地区发生了连续多日的暴雨天气过程，给该地区带来了严重的洪涝灾害，在此期间南半球有较强的冷空气活动。为了弄清南半球冷空气对这次连续多日暴雨过程的影响及其物理途径，利用NCEP每6小时1°×1°经纬度的再分析资料、逐小时的TBB以及华南地区地面降水等资料，以这次连续性暴雨天气过程为例，初步分析了南半球冷空气爆发在华南地区暴雨形成中的作用。结果发现：在500hPa西风带低压槽的诱导下，马斯克林高压向东移动并登陆澳大利亚，促使南半球冷空气爆发，加大了40～60°E、60～70°E和85～95°E等通道的越赤道气流，它们转向后汇向华南地区，增强了华南南部和南海北部地区的低空急流和暴雨区的水汽输送，这是华南地区连续多日暴雨的主要原因之一。     

热带环流系统异常对2003年淮河持续性暴雨的影响

利用高低层环流场及热带季风特征指数研究热带环流系统异常对2003年6～7月淮河持续性暴雨的影响。分析表明：来自南半球的越赤道气流向北半球推进的过程与大暴雨过程紧密联系；淮河流域上空高、低层异常偏强的辐散、辐合环流，为黄河与长江之间降水异常偏多提供了有利的高、低层环流条件；2003年南海夏季风爆发日期较常年偏晚，热带夏季风及环流强度较常年稍偏弱，它的逐月变化相似于1991年，是2003年淮河流域持续多雨的热带环流成因。     

ENSO发生前与发展初期赤道西太平洋西风异常的爆发问题

利用 NCEP/NCAR再分析资料 ,通过对 El Nino与 La Nina发生前与发展初期低层风场的合成分析 ,发现在赤道中东太平洋增暖当年的春季与夏季 ,赤道西太平洋存在两次显著的西风局地 ( 1 40°E～ 1 80 )增强过程。其原因并不仅仅在于印度洋的西风异常东移 ,更在于南北半球的经向风在该地区强烈辐合 ,造成局地气压梯度增强 ,促进西风加强并向东爆发 ;同时由于地球自转效应的作用 ,来自北半球的东北风到达赤道附近后转西北风 ,南半球的东南风转西南风 ,直接加强了西风的强度。对比分析南北半球经向风的作用表明 ,南半球东南风的强度与位置更稳定 ,对赤道西风两次增幅过程的贡献更大。这支南半球的经向气流来自高纬极区 ,与中高纬度气压场异常有直接的关系。