夏季副热带西部模态水异常与我国秋、冬季气温年际变化的关系

利用合成、回归等方法分析了夏季副热带西部模态水(简称STMW)异常与我国秋、冬季气温年际变化的联系,发现:1)秋、冬季东亚—太平洋地区的大气环流异常对我国的气温变化起了重要作用,夏季STMW异常通过东亚—太平洋地区的大气环流异常进而与我国秋、冬季的气温变化联系在一起。2)夏季ST-MW正(负)异常时,同年秋季我国西北、东北和江淮地区的气温异常偏低(偏高);冬季时,东北、西北地区气温偏高(低)。3)这种联系主要是通过东亚—太平洋地区大气环流的典型分布实现的:夏季STMW异常偏强(弱)时,同年秋季与黑潮附近的冷(暖)海温相对应,西北太平洋上空大气环流出现负(正)的高度距平,气旋性(反气旋性)环流西侧的偏北(南)气流引导(阻碍)东亚大陆中高纬冷空气南下,同时东欧地区的高压(低压)向东南方向伸展,对我国西北地区秋季冷空气的活动起到了增幅(削弱)作用,我国东北、西北和江淮大部分地区的冷空气活动偏强,气温普遍偏低(高)。黑潮区附近的冷(暖)海温持续热力作用下,海洋不断得到(失去)热量,积累到冬季,促使黑潮区域的海表面温度(SST)逐渐向正(负)异常转变。冬季的大气环流场也对应发生调整:西北太平洋上空出现显著的高压(低压)异常,反气旋(气旋)西侧的偏南(北)气流减弱(加强)了我国东北地区的冷空气强度,气温偏高(低);亚洲中纬度地区受低压(高压)距平控制,我国西北地区的冷空气活动较弱(强),气温偏高。     

西北太平洋等位势密度面上的东向副热带逆流

用美国海军高分辨率气候月平均温盐资料和等位势密度面P-矢量方法, 计算了西北太平洋各月等位势密度面环流. 主要讨论西北太平洋副热带流涡内部东向副热带逆流(简称: STCC)的空间分布、垂直结构、体积输送及其附近的涡旋现象. 计算结果很好地再现了STCC的一些观测特征, 并且还揭示了STCC在等位势密度面上呈现的一些新现象: (1) 在24.6 σ_θ面上, STCC的空间分布、源地和流动态势都有很强的季节变化, 1 ~ 3月份不存在STCC; (2) 5 ~ 10月, 日本以南黑潮逆流的一个分支汇入了STCC, 使得STCC的流速增强, 流幅显著地加宽; (3) 流速矢量场明显地表现出: STCC和它附近的一些涡旋伴随而生, STCC存在时它附近总伴随着一些涡旋, 当STCC消失时涡旋也就消失了; (4) 通过137.5°E断面, STCC的输送量夏季最强, 8月份最大输送量达6.9 Sv (1 Sv ≡ 10⁶ m³/s), 春、秋季较弱, 4和11月份的输送量分别为1.7和1.6 Sv, 输送主要集中在24.0≤ σ_θ ≤25.0面之间; (5) 纬向流沿137.5°E断面的分布表明, STCC的流核位于24.3 ~ 24.7 σ_θ之间.     

一个太平洋海盆尺度环流模式及其模拟结果

在中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)发展的全球气候海洋环流模式(LICOM)的基础上构建了一个太平洋海盆环流模式,并对其模拟结果进行了深入的分析.在模拟中对中尺度示踪物输送采用了两种方案,即传统的水平扩散方案(HOR)和包括涡旋诱导速度的等密度面扩散方案(GM).对这两个试验的气候平衡态结果分析发现,该模式较好地模拟出了太平洋的环流特征,包括副热带大涡、副极地涡旋以及南极绕流(ACC)等.赤道附近的各种流系亦得到了较好的模拟,模拟的150°W赤道潜流的最大流速为40 cm/s,出现在次表层130 m左右,虽然模拟值比基于NCEP资料估计的最大流速80 cm/s小,但与其位置十分相近.两个试验均较好地模拟出了温盐的分布结构,包括北太平洋和南太平洋中层水的形成以及南极底层水的输送等.通过详细分析两个试验结果发现,总的说来在目前模式所采用的参数条件下,GM的结果稍好于HOR的结果.这些模拟结果表明,在LICOM基础上构建的太平洋环流模式从总体上是能再现许多观测特征的,可为今后进一步研究被动示踪物在北太平洋的分布等问题提供一个十分有用的工具.     

不等距差分格式的计算紊乱问题

本文用物理分析方法研究不等距差分格式和大小网格相配套的格式中存在的计算紊乱问题,指出在一般情况下,当扰动由粗网格进入细网格时,在粗网格一侧将产生二倍格距的寄生伪反射;若扰动由细网格进入粗网格,在细网格一侧也产生上述的寄生伪反射;而且当振动频率较高(“超高频条件”)时,波动能量几乎全部变为寄生伪反射波,产生严重的计算紊乱。因此设计计算格式时,必须注意避免形成“超高频条件”。文中还比较了三种构造不等距差分格式的方法:(a)坐标变换法(b)加权平均法(c)Isaacson法。指出:当不出现超高频条件且波长>6δs时,三法都可给出较小的寄生伪反射率,而以(b)法为最优。但当波长较短且无超高频条件时只有(b)法才能给出较小的寄生伪反射率。     

大气气温和风场垂直分布的统计特征及其在设计数值天气预报模式中的应用

本文用经验正交展开的方法分别展开了北京、上海、广州三地区的无线电探空得到的温度和风场的垂直廓线。指出在中高纬地区用6个参数就可以描述气温垂直分布特征,而在低纬度地区则需用7—8个参数才行。而对于风场,则中高纬和低纬均必须用9个参数才能描述风场的垂直分布特征。从此统计特征可以看出,为了较准确反映大气的斜压性,最少得用6层,若用实测风场来算初始风场,最好用9层模式,这样才能比较准确地反映风场的垂直结构。     

南海夏季海流的数值模拟

用一个水平分辨率较高的区域海洋模式计算了中国海的海流。本文给出了南海７月份的上层环流的数值模拟结果。结果表明:在南海北部的陆架区，一支较强的东北向海流穿过台湾海峡流入东海；在海南岛东南和越南沿岸以东海域有一个气旋式的涡旋；南海南部被一个反气旋式的大涡旋所占据。计算得到的这些环流特征与观测结果十分一致。另外，数值模拟结果还显示出，黑潮的一个分支通过巴士海峡的南部进入南海，虽然一部分海水不断被陆架诱导流向东北，但是仍有一部分海水可以一直向西流到海南岛以东海域。     

利用水文资料推测海洋流场的研究进展

根据研究方法不同的动力学特征及其运用上的差异,利用已知的水文气象资料推测海洋流场的方法可以分成 3类：①描述性方法;②热成风关系式与示踪物守恒相结合的诊断方法;③Sarki syan诊断模式及复杂动力模式。结合南海环流的工作讨论了这些方法的进展情况及在南海环流研究中的作用,并对目前利用水文气象资料推测海洋流场的研究趋势进行了分析。     

能量守恒的自适应网格模式在南海月平均流计算中的应用

本文在正压原始方程的基础上发展了一套适用于自适应网格坐标的自适应网格模式。该模式保持了笛卡尔坐标系下原有的整体积分性质。由于自适应网格与计算区域边界相重合，因而该模式可用于具有复杂形状的区域边界的计算问题。本文将其用于南海月平均流的数值模拟，取得了良好的效果。     

旋转二维可压缩流动的谱和特征函数——Ⅱ:谱和谱函数结构的分析

本文第一部分(Ⅰ)已给出了线性化旋转二维可压缩流动方程的谱分布,并作了初步分析。本部分(Ⅱ)对这些谱及谱函数作进一步的分析讨论。设基流是低速流,此时可用摄动法求得谱和谱函数,将它们与用差分法所得结果进行比较,表明二者吻合得很好。摄动法中的离散谱初级近似就是无基流时的相应的谱,而连续谱对应的谱函数初级近似则与准地转模式的结果一致。由初级近似和一级修正项可以清楚地说明计算所得的谱和谐函数的许多重要性质。 在低速基流情况下:(1)重力一惯性波为准简谐波,基流和可变的Coriolis参数只给以较小的修正。(2)由于基流在Coriolis力作用下使自由表面有一坡度,Kelvin波必定具有横穿波射线的速度分量,同时顺传和逆传的Kelvin波不再在形态上相似;当基流愈强时上述两性质愈明显;Coriolis参数随空间的变化也改变了顺传和逆传波的相似性,此外,Kelvin波是准非频散的。(3)不为零的基流或科氏参数的变化使慢波离散谱变为非简并的即分立的,它们或者有无穷多个且基流流速为相速的聚点(当基流为常数时),或者只有有限个,甚至不存在;而当基流有切变时则有连续谱。对应于离散谱的谱函数为准简谐波;而对应于连续谱的谐函数则为广义解,但有有限能量。 本问题的谱函数与其伴随算子的谐函数正交,满足同样边界条件     

南海月平均流的计算

本文用一个二维全流方程模式,计算了南海1—12月的逐月平均流。所得的南海逐月环流的总趋势以及一些中小尺度的涡旋现象不仅与海洋观测相一致,也与已有的一些研究结果相吻合。而且,计算所得的海洋场和海面起伏场均很好地反映出南海的季节性变化特征,特别是高海暖流的存在在计算中又进一步得到了证实。文中对南海海流的机理也作了一此初步探讨。