热带海气相互作用对大气BSISO年际振荡的影响

利用卫星观测OLR资料以及海气耦合数值模拟试验结果,从每年波-频分析结果提取了各种传播模态的强度指数序列,分析了热带北半球夏季季节内振荡(BSISO)各种传播模态的年际变化谱特征,探讨了热带各海区海气相互作用对其影响。主要结果如下:赤道外西传波和印度洋北传波以准2 a为显著振荡周期,赤道东传波、南海北传波和西太平洋北传波则都包含准2 a和准5 a两种周期,南海北传波是5种指数中惟一以准5 a为最主要周期振荡的模态。热带印度洋、西太平洋、东太平洋各海区海气相互作用对各指数准2 a振荡、准5 a振荡既有加强作用,也有削弱作用。各海区比较而言,对赤道东传波准2 a和准5 a振荡、南海北传波准2 a和准5 a振荡起最大加强作用的是西太平洋海区海气相互作用;对赤道外西传波准2 a振荡、西太平洋北传波准2 a和准5 a振荡起最大加强作用的是印度洋海区海气相互作用。     

热带海气相互作用对大气BSISO年际振荡的影响

利用卫星观测OLR资料以及海气耦合数值模拟试验结果,从每年波-频分析结果提取了各种传播模态的强度指数序列,分析了热带北半球夏季季节内振荡(BSISO)各种传播模态的年际变化谱特征,探讨了热带各海区海气相互作用对其影响。主要结果如下:赤道外西传波和印度洋北传波以准2 a为显著振荡周期,赤道东传波、南海北传波和西太平洋北传波则都包含准2 a和准5 a两种周期,南海北传波是5种指数中惟一以准5 a为最主要周期振荡的模态。热带印度洋、西太平洋、东太平洋各海区海气相互作用对各指数准2 a振荡、准5 a振荡既有加强作用,也有削弱作用。各海区比较而言,对赤道东传波准2 a和准5 a振荡、南海北传波准2 a和准5 a振荡起最大加强作用的是西太平洋海区海气相互作用;对赤道外西传波准2 a振荡、西太平洋北传波准2 a和准5 a振荡起最大加强作用的是印度洋海区海气相互作用。     

福建初夏(7月)旱涝特征的对比分析

以全省25个代表站1960～2000年7月的降水资料和北半球500hPa高度资料、北太平洋海温的月平均资料为素材，首先标定典型旱涝年例，其次揭示降水的演变规律，最后对比分析典型旱涝年例的500hPa环流背景和海温特征，得出以下几点初步结论：1)福建初夏发生干旱年例和洪涝年例各约“十年二遇”；2)2a、5～7a、19a和9a的周期振动较为明显；3)北半球极涡偏弱(强)，乌拉尔山附近的阻塞形势较为明显(不够明显)，冷空气路径比较偏东(西)，西太平洋副高偏强(弱)偏南(北)，东亚中纬度高度场偏低(高)，太平洋中部槽加深(槽较浅)，东亚地区高、中、低纬的距平为“ - ”(“— —”)分布特征，在这环流形势的配置下，为福建初夏发生干旱(洪涝)提供有利的环流背景；4)黑潮区海温偏高(偏低)，而太平洋中东部赤道附近海域海温儡低(偏高)时，福建初夏易于发生干旱(洪涝)。     

2022年夏季中国高温的环流异常特征

基于美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)全球范围扩展重建海面温度资料第5版本(Extended Reconstructed Sea Surface Temperature version 5,ERSSTv5),以及美国国家环境预报中心和国家大气研究中心NCEP(National Centers for Environmental Prediction)/NCAR(National Center for Atmospheric Research)逐月全球再分析资料,采用相关、回归、合成及物理量诊断等方法,对2022年夏季中国大范围高温相关环流异常的可能成因进行了分析。结果表明:(1)2022年夏季南亚高压偏强并分别向东、西方向扩展,西太平洋副热带高压(以下简称“副高”)异常偏强西伸。2022夏季为拉尼娜(La Niña)年,但热带大西洋垂直上升环流相对西太平洋更强,且热带印度洋到西太平洋热带垂直上升环流异常也偏强。(2)2022年热带大西洋、印度洋到西太平洋上空垂直环流异常和La Niña共同作用,使得夏季南亚高压和西太平洋副高极端异常。La Niña和印度洋到西太平洋垂直环流异常有利于南亚高压和西太平洋副高的偏强西伸;热带大西洋环流异常则既有利于南亚高压的加强及东扩,也有利于西太平洋副高偏强西伸。(3)印度洋到西太平洋垂直环流主要通过局地经向哈得来(Hadley)环流影响青藏高原到中国东部的环流异常,表现为青藏高原到中国东部中低层为显著的辐散异常;热带大西洋则通过引起纬向风异常(急流异常),激发遥相关波列并向下游传播,进而影响青藏高原到中国东部地区的环流异常。     

夏季副高位置的变化规律及其与福建干旱的关系分析

本文应用子波分析和功率谱等方法揭示夏季副高脊线位置的变化规律，进而分析脊线位置与福建夏季干旱的关系。主要结论有：（1）夏季副高脊线位置在20世纪80年代是异常偏南的频发时段，20世纪60年代和90年代是异常偏北的频发时段；且存在较为明显的准3～5、7、9a和13a周期振动，特别是准9a的周期振动相当显著（2）夏季副高脊线位置处于偏南（北）状态时，福建夏季易于（不易于）出现干旱；（3）夏季副高南界位置处于偏南（北）状态时，将影响到福建夏季降水；2003年夏季副高南界位置偏南与福建夏季严重干旱有着密切的联系，其振动对中低纬度地区值得注意。     

西太平洋热通量变化及其与中国夏季降水量异常的联系

利用EOF方法分析了1951～2008年间西太平洋湍动热通量的时空特征,并探讨了中国夏季降水异常与同期西太平洋潜热通量时空格局的联系.结果显示,西太平洋潜热和感热通量距平场具有较相似的空间分布以及显著的年际变化,但潜热通量的变化幅度较感热通量大;潜热通量距平场的空间变化存在明显季节差异.冬季潜热通量变化的显著区域位于黑潮流域,而夏季则见于西太平洋暖池区.冬、夏季潜热通量除了具有准4a振荡周期外,还存在着明显的线性增强的长期变化趋势.进一步分析表明,夏季西太平洋潜热通量变异主要存在着偶极型、同一型和三极子型模态,其时间系数分别具有显著的准4a、准2a和29a的周期变化,它们分别对应着不同的中国夏季降水量异常的分布,而大范围的潜热通量负异常则与中国江淮流域大部和华北北部地区的降水偏多相对应.这为中国降水量的异常及机理研究提供了必要基础.     

近106a来登陆福建台风的统计分析

本文对近106a（1900～2005年）来登陆福建的台风进行了统计分析．登陆福建的台风每年平均1．66个，均方差1．27个．通过滑动平均和小波变换分析，表明近106a来登陆福建台风数总体呈减少趋势，年登陆台风数的变化具有准16a的年代际周期，1936年前存在着准8a的年际周期，1936年后存在着5～8a的年际周期．登陆时段为6月16日至10月14日，集中于7～9月，以8月最多．登陆台风有多种类型，路径复杂多样．台风造成的风、雨、潮灾害十分严重．台风影响期间，最大平均风速达60m／s，最大阵风达70m／s；最大过程雨量大于1000mm；最大雨强30min雨量达147mm；暴潮增水最高达2．52m．     

热带西太平洋海域上层海洋热含量的CSEOF分析

基于月平均Argo温、盐度剖面、纬向风和Ni o3.4指数等资料,利用循环平稳经验正交函数(CSEOF)分解法、最大熵谱分析和相关分析等方法,研究了热带西太平洋海域上层(0—700m)海洋热含量的时空变化特征,并探讨了其年际变化的可能原因。结果表明,热带西太平洋海域上层海洋热含量距平场具有显著的东-西向反位相振荡,且这种振荡除了具有较明显的季节变化外,还存在着较强的准2a振荡。此外,热含量距平场还存在着负-正-负的三极式经向模态,该模态除了具有明显的季节变化外,还存在着显著的准4a振荡。进一步分析表明,热含量的准2a振荡与ENSO事件的发生有着非常密切的联系,并对赤道西太平洋纬向风异常有1—2月的滞后响应。     

海洋加热场对副高西伸影响的分析

本文着重讨论梅雨期间大一暴雨前期,西太平洋海洋加热场增强,对副高西伸活动影响的若干物理过程.对该地区上空垂直环流圈三维结构的计算、分析表明,在非平均情况下,该区上空存在准瓦克环流型,在160°E附近有一支上升气流,临近雨日前夕明显地增强,这有利于西太平洋热带海洋加热场的能量向高空输送。与此同时,西太平洋西部反气旋下沉气流亦明显加强。这些均对副高的西伸有一定的影响。     

太平洋-印度洋暖池次表层水温与南海夏季风爆发

为探索太平洋—印度洋热带海域次表层水温对南海季风的影响，用Argo剖面浮标等实测资料，分析了太平洋—印度洋暖池次表层水温异常对南海夏季风爆发的影响。结果表明：冬季，太—印暖池次表层水温偏暖（冷）时，翌年南海夏季风爆发时间偏早（晚）是主要现象。太—印暖池次表层水温偏暖，可能引起Walker环流加强，西太平洋副热带高压偏弱，中心位置偏北偏东，南海和西太平洋上空对流层下层有气旋性距平环流出现，有利于低空西到西南气流的加强，导致南海夏季风爆发偏早；太—印暖池次表层水温偏冷，可能引起Walker环流东移并减弱，西太平洋副热带高压偏强，中心位置偏南偏西，南海和西太平洋上空对流层下层有反旋性距平环流出现，不利于低空西到西南气流的加强，导致南海夏季风爆发偏晚。结论：冬季，太—印暖池次表层水温偏暖（冷），翌年南海夏季风爆发时间偏早（晚）是主要现象。     

影响福建的早台风统计特征

统计分析2008—2017年造成福建暴雨的早台风个例，得到其基本统计特征：早台风生成及其对福建的影响主要集中于6月中旬至7月上旬；生成于南海的近海早台风导致福建暴雨的概率最高；影响福建的早台风强度不强，生命史最强强度大多为台风级至热带风暴级；造成福建暴雨的早台风以南海北上或转向登陆华南沿海最多；早台风暴雨影响程度与台风登陆地点以及登陆后路径密切相关。     

冬季山东南部沿海水温10—20天的周期性振动

使用谱分析和数字滤波等方法,对山东南部沿海冬季的日平均水温、水位、海平面气压和风场等历史资料(1973—1983)做了分析。结果发现,这里的水温和水位存在10—20天的振动,这种振动与同期气压场和沿岸风的振动相同,陆架水温和水位的这种天气尺度振动恰好是对冬季风强迫的响应。为证明这一物理过程,设计了一个简单的线性理论模式,并用Laplace变换获得了其解析解,证明了上述响应的物理机制。     

北极海冰的年代际转型与中国冻雨年代际变化的关系

基于1961-2013年HadISST海冰密集度资料,定义了北极海冰的季节性融冰指数,结果显示近几十年来北极季节性融冰范围呈显著的上升趋势,并分别在20世纪70年代末和90年代中期存在显著的年代际转型,相应地,中国冻雨发生频数总体上呈现出显著的减少趋势,但也存在显著的年代际转型。在20世纪70年代末之前,北极季节性融冰范围较小但显著增长,中国冻雨频数年际变化振幅较大,且主要受巴伦支海、喀拉海海冰的影响;20世纪70年代末至90年代中期北极季节性融冰范围维持振荡特征,没有显著的线性趋势,中国冻雨频数变化振幅减小,与北极海冰相关较弱,主要相关因子为北大西洋及北太平洋海表温度变化;而90年代中期以后,北极海冰融化加快,特别是2007年以后,季节性融冰范围大大增加,而中国冻雨频数处于低发时段,其变化与太平洋扇区海冰及堪察加半岛附近海温呈显著负相关,季节性融冰的显著区域也从东西伯利亚海逆时针旋转向波弗特海-加拿大群岛北部扩张,同时向北极中央区扩张。不同年代影响冻雨的海温或海冰关键海区不同,产生特定的大气环流异常响应,进而影响到我国冻雨。     

0418号"艾利"台风暴雨过程的数值模拟

本文利用中尺度MM5模式模拟了0418号“艾利”台风造成闽东北强降水的一次物理过程．模拟结果表明：充沛的水汽和强烈的上升运动是造成台风暴雨的直接原因，降水与850hPa涡度场、散度场有较好的对应关系．基本流场存在二次切变时，横渡型扰动会激发产生并且发生不稳定，从而导致暴雨天气的产生．台风附近相当位温密集陡峭和CAPE值的突增表明台风有加强的可能，CISK和涡旋Rossby波的传播是可能的机制．水汽的敏感性试验结果表明：水汽变化会影响台风的强度和降水的强度，水汽的微小变化可造成降水极大的变化，但对台风的位置影响不大．     

East-west oscillation of sea temperature in the Equatorial Pacific and its modelling

In this paper, by analyzing the data of sea temperature in the Equatorial Western Pacific (EWP), we found that the sea temperature at sensitive district (WSST) (about at 6° N, depth of 125-150 m) is correlated negatively to the sea temperature in the Equatorial Eastern Pacific (EEP). On the basis of basic characteristics of Equatorial Pacific atmosphere and ocean, we designed a simple air-sea coupled model. Using this model,an ocean circulation was simulated. The east-west oscillation of sea temperature in Equatorial Pacific is related to this ocean circulation.     

非结构网格模型在闽东沿海台风浪模拟中的应用

基于加密的非结构三角网格，以Holland模型风场叠加美国国家环境预报中心（NCEP）海面风场构造的合成风场驱动第三代浅水波浪数值模型（SWAN）对2017年影响闽东海域的“纳沙”和“泰利”台风过程进行数值模拟，并运用浮标站的实测数据对模拟结果进行验证.结果表明，模型计算的风速、有效波高与实测值符合较好，合成风场能较好地模拟台风期间的风速变化过程，SWAN模式能够合理地再现闽东沿海台风浪的时空分布特征.由模拟结果可见：台风“纳沙”中心越过台湾岛进入台湾海峡北部海面，受海峡地形的约束，其波浪场呈NE—SW向椭圆状分布，北部海域的浪高大于南部，闽东沿海遍布大范围的巨浪到狂浪；超强台风“泰利”未登陆闽东，当其台风中心与大陆的距离最近时，海面波浪场分布与台风风场结构一致，台风中心附近海域为14 m以上的怒涛区，巨浪遍布于闽东沿海.研究结果可为闽东沿海台风浪灾害预警和应急管理提供技术支撑和参考依据.     

福建沿海全新世海平面变化

本文通过对严格筛选的61个海平面标志物进行研究,建立了福建沿海3个岸段的全新世海平面曲线。结果表明,在全新世海进过程中,海平面有过多次波动并且在6100,3100和1800a,B.P.前左右形成3次海平面高峰,但其高度分别不超过+3m,+2m和+1m;3个岸段海平面波动总趋势一致,但海平面的高度和变动幅度存在差异:闽东北沿海6100a,B.P.前左右的高海面比3100a,B.P.前左右的为高,闽中沿海则相反,其6100a,B.P.前左右的高海面比3100a,B.P.前的为低。     

福建伏旱期旱涝与海温的相关分析

本文取全省25个代表站1961—2000年7月降水资料和北太平洋海温月平均资料为素材，首先标定典型早涝年例，其次对比分析典型早涝年例的海温场特征和可能的影响关系。初步结论有：(1)黑潮区海域海温偏高(偏低)、太平洋中东部赤道附近海域海温偏低(偏高)时，福建伏早期易于发生干旱(洪涝)；(2)ENSO冷(暖)事件影响年时福建伏早期易早(涝)。     

南沙暖水变化及其与ENSO和西太副高的耦合关系

南沙暖水域位于南海南部,濒临赤道,处于Walker环流上升区和南北半球气流交换的通道上,是南海海温较高的区域,也是海气相互作用的敏感地区。热带海域海洋及大气环流的变化对该海域海温的变化有着重要影响。 以往的研究表明,南海海温与赤道中、东太平洋水温和西太平洋副热带高压关系密切(钮智旺,1994;陈永利,1996)。南海是一个半封闭性海域,南海海温的变化与热带西太平洋水温之间具有非“承接”性(周发琇,1991),与西太平洋之间的水体交换不可能是引起南海海温变化的主要原因。那么,赤道中、东太平洋海温及副高是通过什么过程影响南海海温呢?它们之间的相互关系如何?西太平洋副热带高压是控制南海海域的主要天气系统，厄尔尼诺和南方涛动是热带太平洋地区海洋、大气中的两种大尺度异常现象,南海海温与它们之间的耦合关系可能就是影响海温变化的过程。本文根据综合海洋大气资料(COADS),分析了南沙暖水的变化与南海海温的关系,并借助功率谱和交叉谱分析了南沙暖水的变化周期以及与赤道东、中太平洋水温、南方涛动和西太副高之间的显著耦合频域及相互耦合振荡关系,以探讨南沙暖水与ENSO(埃尔尼诺-南方涛动)和西太副高之间的内在联系及海温变化的原因,对于研究南沙暖水域及南海海温变化的物理成因有着重要意义。     

2002年8月闽东一次暴雨天气过程的可能物理成因和数值试验

利用MM5模式对2002年8月10～11日发生在闽东的一次暴雨过程进行了数 值模拟和诊断分析．结果表明:暴雨中心位于低层正螺旋度中心附近。而且雨强的变 化与正螺旋度的变化近于一致．在MM5模式能较好地模拟本次过程的基础上,对地 形和风场做了对比试验．试验结果表明:地形对暴雨有较强的增幅作用;风速垂直廓 线的线性和非线性分布激发产生的中尺度重力惯性波和涡旋Rossby波,在切变基流 中有可能发生不稳定而导致暴雨天气过程的产生．