夏季北半球中高纬低频振荡诊断分析

自从1971年Madden、Juliar等发现热带太平洋地区的纬向风有40～50天周期性振荡现象，并证明这种纬向风的40—50天准周期振荡在全球热带地区都存在以后，对这种周期振荡的研究一直得到广大气象学家的重视。比如，K．M．Lau等以及Murakami等利用卫星得到的射出长波辐射资料(OLR)进一步研究了热带大气30—60天振荡的传播特性；     

1979年夏季40—50天周期振荡的空间结构及其位相传播

本文根据FGGE Level Ⅲb资料详细分析了1979年夏季大范围内(30°S—30°N,30°E—150°W)40—50天周期振荡的空间分布及其传播特点。结果证实了早先关于“这些低频振荡主要表现为纬向风振荡”的究研结果,且它们向东向北传播。而季风区域850毫巴经向风的振荡周期却小于10天,这或许反映了这一地区季风扰动的活跃。在赤道,40—50天周期的纬向风的扰动系统地向东(600公里/天)和向上(0.7公里/天)传播。纬向风、位势高度和大尺度的“视热源”场之间的位相关系表明这些扰动确实不象大气中的开尔文波。与赤道地区不同,沿着15°N的纬向风的位相虽然也向东传播但不很系统。在这一纬度,纬向风的振荡在季风地区是低层显著,而西太平洋地区是在高层显著。这两个系统的相互作用导致西风或东风在阿拉伯海地区向下传播。西风(东凤)向下的位相对应着南亚和东南亚地区季风活跃(中断)的开始。     

40—50天的纬向基流低频振荡及其失稳效应

初步的资料分析表明,大气运动的40—50天的低频振荡不仅存在于热带对流层,而且也存在于中高纬对流层及平流层.在温度及高度场的功率谱中,40—50天的振荡比双周振荡更为显著. 用球面二层模型对对流层冬季纬向振荡基流所作的稳定性分析表明,小扰动的增长随基流振荡而加强,经向温度梯度40—50天的振荡对波数3—8的波动能产生相当可观的失稳效应。对更长周期的基流振荡,增长率的频率响应出现“饱和”现象. 对平流层的分析表明,平流层定态纬向基流是动力稳定的,而纬向流的振荡分量及非纬向定态扰动则是两个可引起基态失稳的因子.     

夏季北半球中高纬低频振荡诊断分析

1 引言 自从1971年Madden、Juliar等发现热带太平洋地区的纬向风有40～50天周期性振荡现象,并证明这种纬向风的40～50天准周期振荡在全球热带地区都存在以后,对这种周期振荡的研究一直得到广大气象学家的重视。     

1979年夏末欧亚上空的温度变化

在1979年夏末,15°N以北的欧亚地区温度分布发生了显著的变化。在300mb上,大约8月23日欧亚地区沿 20°—25°N平均的纬向平均温度急剧地减小。南亚(50°—100°E)夏季风的撤退是造成这种纬向平均温度减小的重要原因。300mb纬向平均温度的突然减小在8月18日也发生在中纬度大范围地区(40°—55°N),这比南亚夏季风的撤退约早5天左右。 在夏到秋的过渡时期,南北方向垂直环流的强度和位置在欧亚地区也经历了明显变化。在20—25°N,过渡时期(8月18—27日)纬向平均的上升气流明显减弱。减弱的综向平均加热率可能是造成这种减小的主要因子。在45°N,过渡期纬向平均的下沉气流和冷却(辐射)率显著增加有关。 在15°N附近,300mb近于以40天周期准周期地脉动。这种脉动似与40天过滤的绝热冷却(加热)和欧亚平均经圈环流有关的非绝热加热(冷却)之间小的不平衡有联系。     

亚洲季风区纬圈剖面内准40天周期振荡的环流结构及其演变

本文利用1979年FGGE LevelⅢb资料研究了30°E—150°W范围内赤道和15°N纬带两个剖面内的准40天周期振荡的环流和温度场结构,讨论了它们的变化及其与亚洲地区季风活跃和中断的关系。发现有以下结果:(1)亚洲季风槽内的上升气流不仅构成了强大的经向季风环流圈,同时在其两侧也形成了东、西向(纬偏异常)环流圈,并受到准40天周期扰动的显著影响。季风槽两侧的热力学结构显著不同。(2)15°N纬带上60°E以西的北非和沙特阿拉伯上空的下沉(上升)区域向东扩展至南海—菲律宾地区导致其东面(西面)的高(低)层东(西)风动量下(上)传,使得季风中断(活跃),引起130°E以西地区低层西风和其东面太平洋上空的高层东风发生相互作用。向东传播的正(负)温度扰动与强的上升(下沉)运动相结合使得这一地区成为准40天周期振动的能量源地。(3)在赤道剖面上,扰动风场的位相向东向上传播,准40天周期的扰动动能向扰动位能转换,西风动量向下传播,其动力学特性与开尔文波有明显的不同。      

7—9月500百帕高度场30—50天振荡的遥相关结构及其演变特征

利用1982、1983年7—9月的欧洲中期天气预报中心(ECMWF)网格点资料,分析了北半球中高纬度以及热带地区500百帕高度场的30—50天周期振荡的遥相关结构及其演变特征。发现30—50天周期振荡的分布,在热带与对流活动中心相对应,在中高纬地区与主要的气压活动中心相配合。振荡的相关中心分布于15—70°N之间,并成大弧状排列,具有波列的结构特征,其路径具有显著的年际变化,其弧状排列的振荡中心具有纬向移动,移动方向与高度场振荡位相的纬向移动相一致,高度场振荡的纬向移动和波列的能量频散密切相关。     

冬季500百帕高度场的30—50天振荡的遥相关结构及其演变特征

本文利用1981年和1982年冬季的欧洲中心(ECMWF)网格点带通滤波资料,分析了北半球中高纬度和热带地区500hPa高度场的30—50天周期振荡的遥相关结构及其演变特征。发现30—50天周期振荡的分布,在中高纬度地区与主要的大气活动中心相配合,而在热带与对流活动中心相对应。振荡的相关中心呈多段大弧状的波列结构特征,中低纬振荡通过波列的能量频散联系起来。波列的纬向移动和高度场振荡的位相纬向传播的方向是一致的。     

大气中40—60天低频振荡形成的数值试验

观测资料的分析表明,40—60天的低频振荡,除了在赤道附近有向东的传播外,在副热带和高纬度带还存在向西传播的现象.本文利用正压原始方程的谱模式,加以与运动(辐散)相联系的强迫(相当于加热场),模拟这类低频振荡发现有两类波存在:一类是周期约为10—20天向东传播的行星波,另一类是周期为40—60天向西传播的低频波,它是前一类行星波的波包相速度,每天5—6经度,纬向波数为1.这类低频波的出现可能是行星波与加热场非线性相互作用的结果. 这里之所以没有得到东传的40—60天的低频波,可能是由于模式格点较疏,使赤道Kelvin波不能明显激发出来.     

热带东风急流的气候学和中期振荡

本文用13年夏半年(5—10月)月平均风场和两年逐日风场资料研究了200hPa南亚热带东风急流的气候学特征和中期振荡过程。研究表明,南亚夏季热带东风急流显著的非季节性变动和年际差异与低纬对流层高层大尺度环流变化和南亚夏季风活动密切相关,相对于多年平均而言,存在5类异常的东风急流。 各种分析表明,热带东风带存在三种主要的中期振荡。准50天周期振荡与夏季南亚对流层上部大尺度散度场的变化相关联,表现为十分显著的向南的位相传播。准50天和25天振荡均存在显著的年际变化。准50天周期振荡系统性不强的年份,准25天周期振荡是低纬行星波的主要振荡,在东风急流区除表现为系统性向西传播外也表现为向南的位相传播。准双周振荡在东风带一般向西传播。      

A study of the relationship of zonal wind oscillation between East Australia and northwestern Pacific tropical area

The spectral analysis of zonal wind at two stations in East Australia has been studied. It is confirmed that the oscillation with period between 40-50 days and 21-25 days do exist at both high and low levels. These oscillations are closely related with that of zonal wind with the same period over the Truk Island of the northwestern Pacific. The oscillation with a 40-50 day period over East Australia is 8-11 days earlier than that over the NW Pacific. But the oscillation with a 21-25 day period over the NW Pacific is about 3 days earlier than that over East Australia.     

亚澳季风异常与ENSO准四年变化的联系分析

分析了赤道地区纬向风的年际变化特征，以及亚澳季风与ENSO在各个位相的联系。结果表明：赤道纬向风变化与中东太平洋海温变化在准四年周期上是强烈耦合的；在El Eino期间东亚冬季风弱，夏季风强，而南亚夏季风弱，反之，在La Nina期间东亚冬季风强，夏季风弱，而南亚夏季风强；东亚地区的异常北风有利于西太平洋西风异常爆发，使得东太平洋海温升高，但只有随后在中东太平洋出现持续性西风异常，El Nino才能发展，其中来自太平洋中部的异常北风（并不是来自东亚大陆地区）和南太平洋中部的异常南风的辐合对中东太平洋出现持续性西风异常起重要的作用，尤其是澳大利亚东北部的季风异常的影响更为显。     

西北太平洋夏季风的变化对台风生成的影响

研究了西北太平洋夏季风特征及其季风槽结构对台风生成的影响。当西北太平洋季风槽增强并向东扩展使季风加强时,西北太平洋的风速垂直切变、高低空辐散风、湿度和海温等都对台风的生成产生有利的影响,台风数明显比季风槽弱时多。而且对台风生成的位置也有很大的影响,即季风槽强时,台风的生成位置偏东,季风槽弱时台风的位置偏西。这表明西北太平洋夏季风主要是通过季风槽活动影响台风的生成。而夏季风的强弱对台风也有影响,在西北太平洋夏季风的活跃阶段,西北太平洋夏季风强时,台风生成的比较多,夏季风中断时台风生成的比较少。西北太平洋夏季风通过季风的季节内振荡对西北太平洋台风也有显著的影响。季节内振荡对台风生成的影响主要以30—60 d振荡为主。在这种低频振荡对流活动的湿位相时期台风生成个数明显多,干位相时期台风生成的少。而且低频振荡的西风位相也有利于台风生成,在东风位相时生成的台风少。另外,还研究了多台风期西北太平洋夏季的特征(群发性),发现在这些时期,存在强的季风槽,弱的垂直切变与充足的水汽供应。这表明西北太平洋台风时空的群发性与夏季风活动的异常密切相关。     

冬季东亚高空急流季节内协同变化及对我国东部降水的影响

利用ERA-Interim再分析资料,采用滤波和合成分析等统计方法,分析了冬季东亚高空急流的季节内协同变化以及对我国东部降水的影响,结果表明:在季节内尺度(10~90天)中,东亚地区冬季300 hPa逐日纬向风主要表现为准双周振荡(10~30天)。300 hPa低频纬向风异常整体向东传播,高纬的低频纬向风异常向南传播,低纬低频纬向风没有明显经向传播特征。伴随低频纬向西风从里海附近开始向东移动至西北太平洋上空,温带急流向东再向东南移动并且强度先增强再减弱,副热带急流位置没有明显变化,强度演变特征与温带急流变化相反。降水异常对300 hPa风场低频振荡有显著响应,低频降水主要出现在我国东部,随时间向东移动,移至西太平洋附近消失;受低频风场影响,温带急流偏强,副热带急流偏弱时,我国东部高空辐合,地面表现为低频高压,整层有较强下沉气流,地面为东北风控制,不易产生降水;温带急流偏弱,副热带急流偏强时,青藏高原北侧整层一致东风异常,南侧整层一致西风异常,使我国东部高空辐散,地面受低频低压控制,我国东部产生整层上升运动,并且有西南风水汽输送,水汽辐合,我国东部出现低频降水正异常。      

Medium-range oscillations in the summer tropical easterlies at 200 hPa

By the use of space-time spectral analysis and band-pass filter, some of the features of the medium-range Oscillations in the summer tropical easterlies (10oS-20o) at 200 hPa are investigated based on a two-year (1980 and 1982) wind (u, v) data set for the period from May to September. Space-time power spectral analysis shows that the total energy of the westward moving waves was the largest and that of the standing waves and eastward moving waves was relatively small in the 200 hPa easterlies; the total energy of the eastward moving waves was at minimum at 10oN. Three kind of the medium-range oscillations with about 50 day, 25 day and quasi-biweekly periods were found in the easterlies, which all show a remarkable interannual variation and latitudinal differences in these two years. The wave energy of zonal wind is mainly associated with the planetary waves (1-3), which all may make important contributions to the 50 day and 25 day oscillations in different years or different latitudes. The quasi-biweekly oscillation is mainly related to the synoptic waves (4-6). In equatorial region, the 50 day oscillation was dominant with a eastward phase propagation in 1982 while the dominant oscillation in 1980 was of 25day period with a westward phase propagations in 1980. Both of them are of the mode of zonal wavenumber 1. Strong westward 50 day oscillation was found in 10oN-20oN in these two years. Regular propagations of the meridional wind 50 day oscillation were also found in the easterlies.The 50 day and 25 day oscillation of zonal wind all demonstrate southward phase propagation over the region of the South Asia monsoon and northward phase propagation near interational date line, where are the climatic mean position of the tropical upper-tropospheric easterly jet and the tropical upper tropospheric trough (TUTT), respectively.     

东亚夏季风指数的年际变化与东亚大气环流

文中从夏季东亚热带、副热带环流系统特点出发 ,定义了能较好表征东亚夏季风环流年际变化的特征指数 ,并分析了东亚夏季风指数的年际变化与东亚大气环流及夏季中国东部降水的关系。文中定义的东亚夏季风指数既反映了夏季东亚大气环流风场的变化特征 ,也较好地反映了夏季中国东部降水的年际变化特征。此外 ,还探讨了东亚夏季风指数变化的先兆信号     

1982—1983年冬季亚澳地区季风环流的低频演变特征

本文应用1982年11月16日—1983年3月15日欧洲中期预报中心的格点资料及向外长波辐射资料(OLR),考察了冬季亚澳季风区季风环流的演变规律。分析了冬季亚澳季风盛期的月平均流场;对澳大利亚季风活跃与中断的几个不同时期流场进行了对比。结果表明,冬季亚澳地区季风环流的演变具有准40天低频振荡特征。主要表现是局地哈得莱环流的准40天强弱变化,澳大利亚季风槽的东西进退,以及北半球副热带高压的东西摆动。      

RELATIONSHIPS BETWEEN ZONAL WIND ANOMALIES IN HIGH AND LOW TROPOSPHERE AND ANNUAL FREQUENCY OF NW PACIFIC TROPICAL CYCLONES

Relationships between large-scale zonal wind anomalies and annual frequency of NW Pacific tropical cyclones and possible mechanisms are investigated with the methods of correlation and composition.It is indicated that when △ U200-△U850 ＞0 in the eastern tropical Pacific and △ U200- △U850 ＜0 in western tropical Pacific, the Walker cell is stronger in the Pacific tropical region and the annual frequency of NW Pacific tropical cyclone are above normal. In the years with zonal wind anomalies, the circulation of high and low troposphere and the vertical motions in the troposphere have significant characteristics. In the time scale of short-range climate prediction, zonal wind anomalies in high and low troposphere are useful as a preliminary signal of the annual frequency prediction of NW Pacific tropical cyclones.     

1979年夏季我国东部各纬带水汽输送周期振荡的初步分析

本文根据1979年5—8月逐日850hPa的探空和测风资料计算了我国东部各纬度带平均的经向水汽输送,并进行了功率谱分析。结果发现与我国夏季雨带季节性北移紧密联系的水汽输送随着地理位置的变化呈现明显不同振荡特性。南海到华南地区,存在准40天和4天左右的显著周期;长江流域存在80天和8天左右的显著周期;华北地区存在5天左右的显著周期。并且综合分析表明,我国华南和东部地区的降水也呈现出40—50天的振荡特性,且与来自南海地区水汽输送的变化位相一致。