热带大气中30～60天低频振荡的CISK-Rossby波理论

本文根据低纬热带大气中的风压场平衡关系对CISK-Rossby波进行了研究,指出对于弱对流加热,CISK-Rossby波既可以向东西方向传播,又可以向南北方向传播,并且这种弱对流加热所激发的CISK-Rossby波是一种稳定的减幅波;对于强对流加热,这种CISK-Rossby波减速并向东和向北传播,其传播特征与30～60天低频振荡的特征比较一致,并且这种CISK-Rossby波又是一种不稳定的增幅波,在10°N和17°N地区,经向波长为6000km的CISK-Rossby波的e倍增幅时间分别为6天和8天。因此,CISK-Rossby波可能是30～60天低频振荡的触发机制。     

地形作用下有限振幅Rossby波的稳定性分析

本文用微分方程定性理论方法分析了地形对有限振幅Rossby波的稳定性影响。结果表明:地形北坡有利于波动出现不稳定,南坡使波动稳定;西坡使导式波动不稳定但使曳式波动稳定,东坡使导式波动稳定但使曳式波动不稳定。     

关于斜压大气中超长波的垂直传播

本文利用Burser模式讨论了斜压大气中超长波的垂直传播特点发现: (1)超长波的垂直传播与纬向波数无关。 (2)超长波的垂直传播不仅与大气基本风速,大气层结有关,而且还与大气基本风速,大气层结的垂直切变有关。 (3)在稳定层结大气中,东风区不利于超长波的垂直传播,西风区有利于超长波上传。     

北大西洋涛动位相转换的数值研究

借助一个非线性准地转正压模型,模拟了基本西风气流的强弱、不同空间分布的天气尺度扰动涡对北大西洋涛动(NAO)位相转换的作用,以及大尺度双波地形对其的影响.通过一系列的对比试验发现,适当弱的基本西风气流有利于下游系统西退使NAO由正(负)位相转换为负(正)位相;振幅强、活动范围大的天气尺度扰动波是NAO由负位相转换为正位...     

三个陆面模式对新疆地区陆面过程模拟的对比研究

利用实测的大气观测数据建立陆面模式驱动场, 分别驱动Biosphere-Atmosphere Transfer Scheme（BATS）, Land Surface Model（LSM）, Common Land Model（CoLM）三个陆面模式, 对新疆地区99个测站的陆面热力过程进行了off-line模拟研究, 对比分析了三个模式模拟结果的异同, 并利用观测的土壤温度检验了各个模式的模拟性能。结果表明： 三个模式对所吸收的太阳辐射、 地表感热通量、 地表潜热通量和Bowen比的模拟结果有明显差别, 其中CoLM模拟的太阳辐射、 感热通量和土壤温度比BATS和LSM大。用观测的土壤温度对三个模式模拟性能的检验表明 BATS模拟的土壤温度最接近观测值, 大约偏低1℃, 而LSM和CoLM的模拟结果偏高, CoLM模拟的年际变化趋势与观测值相关性达到0.877, 高于另外两个模式的模拟; BATS在天山以北模拟值偏低, CoLM在天山以南模拟结果偏高, LSM模拟的区域分布状况与实际观测最一致。这些结果为研究陆面模式在新疆地区的应用提供了一些参考, 对于深入了解新疆地区的陆面过程具有重要意义。     

北半球冬季阻塞环流与NAO之间的关系

首先根据Oman关于北大西洋涛动（NAO）指数冬季平均值的年际变化挑选出强NAO年,然后利用NCEP/NCAR逐日再分析资料,分析了在强NAO年北半球冬季阻塞发生频率和生命期的统计特征,最后通过对强NAO年大气斜压性进行冬季气候平均,合成得到了三个区域（北大西洋、欧洲和北太平洋）对流层平均大气斜压性随纬度的分布情况。结果发现：北大西洋在NAO负位相时下游阻塞发生频率更高,持续时间更长;NAO正位相则有利于欧洲长生命阻塞的发生和维持;北太平洋阻塞在NAO负位相发生频率明显更高,在NAO正位相阻塞的平均持续时间更长。大气斜压性随纬度的分布与阻塞的发生有较好的对应关系,过强的大气斜压性会抑制阻塞的发生。     

环境场对边界层低空急流形成的影响

本文利用两层流的浅水波模式,讨论了环境场对边界层低空急流形成的影响,并得到了边界层低空急流的特征宽度为L₀=(ρ₂-ρ₁)/(ν₂ρ₂-ρ₁ν₁)L₀*C₀*,式中C₀*=√gh₂, L₀*=C₀*/f为Rossby变形半径,ρ₁,p₂和v₁,v₂分别为上下两层大气的密度和大尺度经向地转风,H₂为低层大气的厚度,g为重力加速度,f为柯氏参数,当高低层大气中的大尺度经向地转风的垂直切变越强时,所形成的中尺度边界层低空急流就越强;当低层大气中的温度增高和湿度增大、并且低层大气中的大尺度经向地转风越强、高度越低时,越有利于形成边界层低空急流。      

冬季北极增暖与中纬度环流和极寒天气之间的联系:经向位涡梯度的关键作用

冬季中纬度欧亚大陆在20世纪90年代后表现出明显的变冷趋势,这与近几十年的北极增暖和北极海冰快速融化同时发生,因此许多学者将中纬度极寒天气增多归结为北极增暖和北极海冰减少的影响,但也有些学者认为这两者之间没有关系.因此,中纬度极寒天气事件和北极增暖之间的关系仍是国际大气科学界未解决的难题.事实上,中纬度极寒天气的产生主要与阻塞的维持、位置和移动密切相关.文章通过回顾前人的研究指出,基于阻塞非线性多尺度相互作用(NMI)模型所提出的位涡经向梯度(PVy)可能是解决中纬度极寒天气和北极变化之间最关键的因子.根据NMI模型可以发现, PVy的大小主要反映阻塞的频散性和非线性强弱.研究表明,北极增暖通常会使得PVy减小,而当PVy较小时,阻塞系统有弱频散性和强非线性,因此阻塞能够长时间维持,从而导致欧亚大陆有强的极寒事件发生;但当PVy较大时,即使有北极增暖,阻塞也不容易维持,在这种情况下北极增暖或海冰融化对中纬度极寒事件的影响是弱的.因此,从PVy的大小去看中纬度极寒天气和北极增暖之间的联系也许将是未来该领域的一个主要研究方向.     

北大西洋涛动的纬向位置与大西洋-欧洲阻塞活动的关系以及对欧洲天气的可能影响

近几十年来,北大西洋涛动（NAO）出现了明显的年代际东移现象。而近十几年欧洲地区出现了频繁灾害性天气,它是否与NAO东移现象有关不清楚。本文拟通过NAO逐日指数挑选出1950～2011年冬季的所有in—situ（原地）NAO事件,并将其划分为偏东型（ENAO）和偏西型（WNAO）,然后研究了两种类型的NAO事件与大西洋-欧洲阻塞事件的关系以及它们对欧洲大陆气温和降水的影响。结果发现：当NAO是负（正）位相时,大西洋-欧洲阻塞呈西北·东南（西南-东北）分布,而且当NAO为负位相时,阻塞有两个活动中心：格陵兰阻塞和欧洲大陆阻塞。当NAO负位相事件偏东（西）时,阻塞趋于在欧洲大陆（格陵兰）产生。当NAO正位相事件偏东（西）时,阻塞趋于在南欧的下（上）游地区产生。同时发现偏东型的负位相（ENAO^-）会引起欧洲大陆大幅度的降温,并且范围和强度都要比偏西型负位相（WNAO^-）影响的要大,特别是它对中欧、东欧及南欧的降温影响更显著。而偏东型正位相（ENAO^＋）和偏西型正位相（WNAO^＋）会引起欧洲大陆升温,但偏东型正位相（ENAO^＋）引起的升温幅度较大且范围更偏东部和南部。此外还发现NAO^＋事件对应的欧洲地区降水正距平呈现出单支分布,并且ENAO^＋对应的降水更偏欧洲北部。而NAO^-事件期间降水则呈南北双支结构分布,但由于ENAO^-事件引起的大幅降温,使得欧洲南部特别是地中海地区容易发生极端降雪天气。最后,本文还讨论了偏东型和偏西型NAO事件产生的可能的物理机制。     

Wind-driven, double-gyre, ocean circulation in a reduced-gravity, 2.5-layer, lattice boltzmann model

A coupled lattice Boltzmann （LB） model with second-order accuracy is applied to the reduced-gravity, shallow water, 2.5-layer model for wind-driven double-gyre ocean circulation. By introducing the secondorder integral approximation for the collision operator, the model becomes fully explicit. The Coriolis force and other external forces are included in the model with second-order accuracy, which is consistent with the discretization accuracy of the LB equation. The feature of the multiple equilibria solutions is found in the numerical experiments under different Reynolds numbers based on this LB scheme. With the Reynolds number increasing from 3000 to 4000, the solution of this model is destabilized from the anti-symmetric double-gyre solution to the subtropic gyre solution and then to the subpolar gyre solution. The transitions between these equilibria states are also found in some parameter ranges. The time-dependent variability of the circulation based on this LB simulation is also discussed for varying viscosity regimes. The flow of this model exhibits oscillations with different timescales varying from subannual to interannual. The corresponding statistical oscillation modes are obtained by spectral analysis. By analyzing the spatiotemporal structures of these modes, it is found that the subannual oscillation with a 9-month period originates from the barotropic Rossby basin mode, and the interarmual oscillations with periods ranging from 1.5 years to 4.6 years originate from the recirculation gyre modes, which include the barotropic and the baroclinic recirculation gyre modes.