1994年6月东亚季风异常的数值模拟

用ＭＭ５区域气候模式对１９９４年６月东亚季风进行了数值模拟。模式模拟的月平均环流和降水与实况相接近。１９９４年６月东亚季风活动十分异常,中国东南部的西南季风,西太平洋副热带高压,南亚高压出现了两次突变性的北跳,对此模式均做出阵产好的模拟。     

西北太平洋季风槽异常与热带气旋活动

在普查1979-2005年热带气旋(TC)个例的基础上,建立了生成于西北太平洋季风槽的热带气旋(简称MTTC)序列,统计发现1979-2005年的5-10月南海和西太平洋TC总频数为672个,其中MTTC频数为491个,占总频数的73.1%,占登陆我国TC频数的79.2%,可见,MTTC的活动规律反映了西太平洋TC以及影响我国TC的主要活动规律.分析了逐日环流场,将季风槽分为5种主要形态:南海季风槽型、南海-西太平洋季风槽型、反向季风槽型、三气流型和西太平洋季风槽型.根据每年5-10月的季风槽、副高以及越赤道气流等系统的强弱和位置,将1979-2005年分为4种年型:季风槽西南型、西北型、偏东型和正常年型,针对前3种季风槽异常年型,诊断分析了有利于TC形成的海温场、大尺度环流场、水汽输送、大气视热源和视水汽汇以及纬向风垂直切变的特征,发现不同季风槽年型,由于太平洋海温场的差异,引起哈得来环流和Walker环流的差异以及西太平洋副高、南亚高压等大尺度系统位置以及越赤道气流强度的差异,导致有利于TC生成的热力条件、动力条件和环境条件的不同,致使MTTC生成位置、频数、路径以及在我国的登陆点有着显著差异.     

南海夏季风异常及其对南海与周边地区的大气和海洋要素的影响

通过对南海夏季风异常年夏季南海及周边地区主要海-气要素场的对比分析,得到以下主要结论:强、弱季风年夏季南海及周边地区的主要海-气要素都表现出明显的差异。强季风年夏季南海中南部地区低层西风加强、高层东风加强,以南海北部为中心存在气旋性距平环流,上升运动增强。相应地,南海及我国东南沿海地区对流和降水增强,而长江中下游地区降水偏少。弱季风年则表现出与强季风年几近相反的分布特征。此外,强季风年西太平洋副热带高压较弱季风年位置明显偏东、强度明显偏弱。与对流和降水的分布相对应,强、弱季风年夏季南海及周边地区大气热源状态的分布也表现出明显的差异,差别最显著的区域正是在南海及周边地区。在强季风年,西起孟加拉湾东至菲律宾以东的洋面上为较明显的热源增强区,而弱季风年则为明显的热源减弱区。此外,强、弱季风年,南海海域的海面高度、海洋环流、海表温度等表征海洋状况的要素分布也明显不同,分布形势几近相反。海温作为重要的外源强迫,不仅对季风环流的形成有重要作用,而且明显受到季风异常的影响,进而对局地的天气气候产生重要的滞后影响。     

南海夏季环流机制的数值试验研究

用一个三维、自由表面、斜压海洋模式，通过数值试验的方法对南海夏季的环流特征及其形成机制进行探讨。结果表明，产生南海南部反气旋式环流的主要机制是西南季风的驱动，斜压效应起到了增强环流强度的作用；海底地形和黑潮的强迫是形成“南海暖流”和台湾海峡中东北向流的主要原因，而斜压效应和海底地形是形成夏季“南海暖流”右侧偏西向流的主要原因；南海北部的气旋式涡旋是在黑潮、海底地形和斜压效应等因素共同作用下形成的。     

1994年6月东亚季风异常的数值模拟

用MM5区域气候模式对1994年6月东亚季风进行了数值模拟。模式模拟的月平均环流和降水与实况相接近。1994年6月东亚季风活动十分异常,中国东南部的西南季风、西太平洋副热带高压、南亚高压都出现了两次突变性的北跳,对此模式均做出了较好的模拟     

大气热源及其中期振荡对季风环流影响的一个数值试验

关于东亚季风的形成机制,一般认为主要是海陆分布的热力差异造成的[1],而海陆热力差异要通过大气本身的热力差异来影响环流。因此,大气热源如何影响季风环流过程,季风环流又是如何响应大气热源振荡的,是季风研究中很重要的问题[2,3]。为了研究大气热源对季风环流的影响,我们设计了一个两维五层原始方程模式[4],用以试验在各种不同大气热源分布和作周期振荡时季风环流的响应。     

南印度洋SST与南亚季风环流年代际变化的研究

利用美国NCEP全球大气再分析资料和JONES全球海表面温度异常(SSTA)资料，分析了南印度洋SSTA和南亚季风环流年代际变化的特征。研究发现，无论是南印度洋副热带海水辐合区的SST还是赤道以北非洲西海岸附近上升运动海区的SST的长期变化趋势，除了准3-5年的变化以外，还存在着明显的年代际的变化。对于全球最显著南亚季风环流的分析表明，南亚季风环流也存在明显的年代际时间尺度的变化。与南太平洋SST的年代际变化相比，南印度洋SST的变化周期要相对短一些。通过分析南半球冷空气年代际活动的特征发现，冷空气与南印度洋SST年代际时间尺度的变化具有密切的联系。     

孟加拉湾上层环流研究综述

综述了孟加拉湾上层环流研究的主要成果并指出,研究海区环流与季风转换不完全同步。在西南季风期间,南、北海区各有一气旋式环流;在秋季季风过渡期间,出现海湾尺度的气旋式环流;在东北季风期间,气旋式环流减弱北移,南部则为一反气旋式环流控制;春季与秋季的情形相反,整个湾出现一海湾尺度的反气旋式环流。研究海区环流的变异主要受季风、赤道远地作用和浮力通量等复杂外源作用的影响。东印度沿岸流的季节变化与季风转换也不同步,局地风、内部Ekman抽吸、远地沿岸风及赤道远地作用的影响对沿岸流周年变化有重要作用。孟加拉湾上层环流年际变化显著,此年际变化主要受赤道风场的影响。     

东亚季风过渡带降水变化特征及物理机制研究进展

东亚季风过渡带地处东亚夏季风北边缘附近,是典型的生态脆弱区与气候敏感带。东亚季风过渡带降水变化同时与东亚夏季风和中高纬西风带环流系统的变化密切关联,变异机理与典型季风区和干旱区降水有较大差别。目前专门针对东亚季风过渡带降水变异机理的研究还比较少。 此文从东亚季风过渡带夏季降水的年际、年代际变化特征和物理机制出发,分别回顾热带关键区的海温异常和中高纬环流系统等对东亚季风过渡带夏季降水年际变化的影响,以及太平洋年代际振荡、大西洋多年代际振荡与气候系统外强迫对东亚季风过渡带降水年代际变化的贡献。最后, 在进展回顾的基础上,展望定量区分外强迫和内部变率对东亚季风过渡带降水年代际变化的相对贡献等未来需进一步开展的研究方向。     

亚洲夏季风对偶极子型人为气溶胶排放变化的响应特征与机理

利用第六次国际耦合模式比较计划（Coupled Model Intercomparison Project Phase 6, CMIP6）中的两组子试验,结合线性斜压模式模拟的结果,研究了近年来亚洲内部出现的东亚减少、南亚增加的偶极子型人为气溶胶排放变化调控亚洲夏季风响应的特征及物理机制。对东亚夏季风而言,在考虑海洋-大气耦合作用的气候系统总响应中,东亚夏季风环流和降水显著地加强;在不考虑海洋调控作用的大气直接响应过程中,东亚人为气溶胶排放减少导致的陆地升温使得海陆温差增大,进而通过引起东亚陆地上的气旋式环流异常加强东亚夏季风环流和降水。对南亚夏季风而言,其在偶极子型人为气溶胶强迫下呈现出更为复杂的变化特征。在大气直接响应过程中,人为气溶胶强迫引起的海陆热力差异变化导致南亚夏季风环流减弱、降水减少。在考虑海洋-大气耦合过程的总响应中,南亚夏季风环流表现出微弱增强,同时印度次大陆的南亚夏季风降水也出现增多的异常变化。这表明,局地和海洋-大气动力耦合过程在区域气候对人为气溶胶强迫的响应中扮演着非常重要的角色。此外,通过线性斜压模式发现,东亚和南亚局地的人为气溶胶强迫导致的大气加热场异常不仅能影响局地的夏季风环流,还可以通过引起大范围的表面气压异常进而调控整个亚洲夏季风环流的变化。     

夏季南亚季风系统中期变动过程中的200hPa辐散环流

本文用合成资料讨论了夏季南亚季风系统中期变动过程中200hPa辐散环流的变化,揭示了一些有意义的新事实:(1)南亚季风区到太平洋信风区存在两个主要的辐散中心,它们分别位于菲律宾以东海面和西太平洋的加罗林群岛.前者存在明显的东西振荡过程,它和南亚季风环流的中期变动有密切的联系,后者位置稳定少变,但强度变化明显.(2)对澳大利亚高压起着主要作用的是源自加罗林群岛辐散中心的南支辐散气流,而不是源自南海的辐散流;在源自上述两个辐散中心的南支辐散气流的共同作用下,在澳大利亚以西海面上还维持一个独立的辐合下沉实体,其强弱变化有明显的准双周振荡过程.(3)在黄淮地区存在一个与东亚大陆季风雨带相对应的次级辐散中心,其向南的辐散气流与源自南海到西太平洋向北的辐散气流在东亚大陆的副热带地区汇合下沉,引导西太平洋副高伸入大陆;一旦这一次级中心消失,副高随即退出大陆.(4)当菲律宾以东海面的辐散中心移到中南半岛,则与加罗林群岛辐散中心之间的辐散气流在南海地区辐合下沉,这时该地区赤道反气旋活跃,表明其动力性质明显.     

夏季南亚季风系统中期变动过程中的200hPa辐散环流

本文用合成资料讨论了夏季南亚季风系统中期变动过程中200hPa辐散环流的变化,揭示了一些有意义的新事实:(1)南亚季风区到太平洋信风区存在两个主要的辐散中心,它们分别位于菲律宾以东海面和西太平洋的加罗林群岛。前者存在明显的东西振荡过程,它和南亚季风环流的中期变动有密切的联系,后者位置稳定少变,但强度变化明显。(2)对澳大利亚高压起着主要作用的是源自加罗林群岛辐散中心的南支辐散气流,而不是源自南海的辐散流;在源自上述两个辐散中心的南支辐散气流的共同作用下,在澳大利亚以西海面上还维持一个独立的辐合下沉实体,其强弱变化有明显的准双周振荡过程。(3)在黄淮地区存在一个与东亚大陆季风雨带相对应的次级辐散中心,其向南的辐散气流与源自南海到西太平洋向北的辐散气流在东亚大陆的副热带地区汇合下沉,引导西太平洋副高伸入大陆;一旦这一次级中心消失,副高随即退出大陆。(4)当菲律宾以东海面的辐散中心移到中南半岛,则与加罗林群岛辐散中心之间的辐散气流在南海地区辐合下沉,这时该地区赤道反气旋活跃,表明其动力性质明显。     

赤道印度洋上层环流辐合辐散的年际变异成因分析

印度洋上层海气相互作用对印度洋和太平洋气候系统有重要影响。目前针对印度洋气候态环流特征已有较为全面的研究,但针对印度洋环流的年际变化及其季节性差异的特征分析和具体作用机制,仍缺乏深入的研究。本文利用1979—2007年Simple Ocean Data Assimilation(SODA)再分析资料研究了赤道印度洋表层辐合辐散的年际变异及其季节依赖性。结果表明,以赤道为中心,印度洋上层异常海流,在经向上形成显著的辐合(辐散)现象,究其原因主要是赤道纬向风异常形成的Ekman流所导致。进一步分析表明,热带印度洋异常纬向风的成因与太平洋-印度洋的热力强迫过程作用有关,并且不同的热力强迫过程呈现出显著的季节差异性。此热力强迫过程,具体可分为3种类型:第一类是太平洋纬向海表热力差异的遥强迫作用,主要发生在冬末春初,热带太平洋的纬向热力差异通过调节Walker环流,在印度洋激发出一个异常的次级环流,对应的大气低层形成纬向风异常;第二类是东-西印度洋海表热力差异的局地强迫作用导致的局地环流,使赤道印度洋上空形成纬向风异常,此过程在春末夏初较为显著;第三类是太平洋-印度洋热力差协同作用的结果,使赤道印度洋盛行异常的纬向风,此过程在秋季起主导作用。     

西风带研究的重要意义

西风带作为北大西洋气候区和东亚季风气候区之间的联系纽带,对东亚季风气候和西风带气候具有重要影响,西风带在一定意义上控制着东亚季风的北界。西风环流与青藏高原相互作用,对亚洲季风区气候乃至全球气候都有极其深刻的影响。西风环流在冰期-间冰期旋回中的位置、强度的剧烈变化对东亚季风气候和全球气候影响显著,对季风降水、西风带降水时空分布及亚洲粉尘活动和黄土形成、堆积等都有非常重要的意义。     

夏季风爆发期南海西边界急流的变化特征研究

南海西边界区域的海流是南海环流中的主要流系,其物质、动量及能量交换可以影响到整个南海。通过分析高分辨率的HYCOM同化数据,同时结合再分析风场数据,对季风爆发时南海西边界急流的特征进行研究,主要结论概括如下:夏季风爆发时期南海环流最主要的变化发生在西边界区,西边界急流的型态转变导致了南海整体环流型态的变化;由截面流速分析结果可知,每年南海西边界急流在季风爆发过程中的变化相较于其它区域是比较恒定的,但其它区域的不稳定变化并不影响南海环流型态的过渡过程;地形、黑潮同季风一样是南海西边界急流型态转变的重要动力因素。     

南海中尺度海洋现象研究概述

南海是一个地形复杂的半封闭海盆，受季风，黑潮等因素的作用南海呈现独特的中尺度变异特征，一些中尺度信号的强度可以和南海定常环流的强度相比拟，甚至更强，本文回顾了近20a来南海中尺度海洋现象研究的进展，并就南海的黑潮入侵，黑潮涡环，次海盆尺度多涡环流，浅海亚潮波动，近岸陷波，海洋锋等中尺度现象做若干探讨。     

南海海洋环流季节变化的数值模拟研究

基于POM(Princeton Ocean Model)海洋模式,对南海不同深度环流的季节性变化进行了数值模拟研究。模拟结果表明:南海表层和上层环流受季风影响,在夏季西南季风驱动下,南海表层环流在南部呈现强反气旋式结构,在南海北部则是一个弱的气旋环流;在冬季东北季风驱动下,南海表层环流结构呈气旋式,并且明显加强了沿越南沿岸向南流动的西边界流;春季和秋季为南海季风的转换期,其对应的环流特征也处于冬季环流与夏季环流的过渡流型,流速与冬季和夏季相比较弱。南海200m层环流的季节变化与表层相似。在500与1 000m层,则出现许多处中尺度漩涡,流场也变得较为紊乱。     

孟加拉湾上层地转环流周年变化的遥感研究

应用1993～2003年TOPEX/Poseidon卫星测高数据结合历史水文资料,反演了孟加拉湾海面动力地形的平均周年变化,探讨了孟加拉湾上层环流季节特征和演变规律.结果显示,虽然孟加拉湾的大气环流受季风支配年周期波动显著,但表层环流形态的周年演变却呈3个不同的阶段.1～4月间(东北季风后期)湾内受一个海盆尺度的强大反气旋式环流的支配,湾口为西向流;5月西南季风骤起,印度季风漂流越过印度半岛南端出现在湾口,湾内反气旋环流弱化,在其南北两侧各出现一气旋式涡,构成5～9月间南北相间的三涡结构;10月东北季风再起,湾口漂流再次转向,10～12月间湾内则为海盆尺度的弱气旋式环流.受上述环流格局影响,位于西边界的印度沿岸流亦呈相应的3个阶段变化.分析表明,孟加拉湾风应力旋度的变化是造成湾内环流3个阶段演变的主要原因.本地风场和来自赤道海域的外强迫的共同驱动形成了孟加拉湾环流周年演变的独特规律.     

热带海洋对南亚季风和太平洋信风强迫的几种响应模态

应用动力学分析和数值计算的方法讨论了热带海洋对南亚季风和太平洋信风强迫的几种响应模态。结果表明：对于行星尺度的海洋系统,大气风应力可以激发出比较稳定的风生洋流：而对于天气尺度以下的海洋系统,大气风应力则主要激发出几种不同周期的海洋波动。上述结果既同一些经典理论研究有相似之处,也提出了一些新的观点和看法。     

厄尔尼诺/南方涛动现象对热带西太平洋大气外强迫的响应

利用1个热带太平洋中等海气耦合模式,针对厄尔尼诺/南方涛动(ENSO)现象对热带西太平洋季节内振荡(MJO)和季风的响应进行了研究.数值试验的结果表明:热带西太平洋的MJO和季风这类周期比ENSO周期短的大气外强迫对ENSO的影响随强迫强度的不同具备不同的表现形式:当MJO或季风很弱时会使ENSO振幅加强;当为中等强度时,几乎对ENSO没有影响;当MJO或季风较强时,ENSO振幅加强,锁相时间从冬季转移至秋季;外强迫非常强时,会因为短周期外强迫形成的海洋波动干扰了ENSO循环,ENSO循环振幅减弱或消失.