非纬向非平行基流中的对称不稳定

文中讨论了非纬向非平行基流中的对称不稳定,得到了新的非纬向基流下对称不稳定的判据条件。在存在横向切变时,无旋层结流体中扰动的不稳定条件为Ｒｉ＜１４ｓｉｎ２（β－α）;而在有旋层结流体中,弱的横向切变在取一级近似时并不能改变对称不稳定的增长率,但扰动必定传播,传播方向是顺切变方向,波长越短,传播速度越快。     

对称扰动与纬向基流的相互作用 II.粘性波包的发展与弥散

该文对对称扰动与纬向基流的相互作用理论进行了深入的研究。这里是该文的第二部分,主要讨论粘性波包的发展与弥散。在对称扰动波包的动力学方程组中引进粘性作用（Ｐｒ＝１）可以发现,粘性耗散及扩散导致了“虚群速度（Ｃｉｇｙ,Ｃｉｇｚ）”的产生,它对波包的发展有着比较重要的影响。此外,各种稳定度参数的时空变化对扰动波包的发展具有重要作用。在一定的条件下,还可以产生波包的不稳定现象。     

非保守系统中的对称不稳定 II. 弱加热的强迫作用

对非保守系统中的对称不稳定问题进行了研究。这里是该文的第二部分,主要讨论弱加热的强迫作用。研究结果表明,采用Wave-CISK方法考虑弱加热的影响时,发现中高层加热只对一个较为狭窄的短波段扰动具有增长作用,而对其它波长较长的扰动则反而起到衰减作用。中低层加热能够提高波长较长的扰动之增长率,但会削减波长较短扰动的增长率。此外,由于潜热加热作用而新产生的大部分模态都偏向南（即暖区）传播,随着最高加热层次的降低,这种偏向更为明显,但也有向冷区传播的情况。     

对称扰动与纬向基流的相互作用I.倾斜E-P通量理论

该文对对称扰动与纬向基流的相互作用理论进行了深入的研究。这里是该文的第一部分,将Ｅ－Ｐ通量理论引入到中尺度对称扰动的动力学模型中,重新定义Ｅ－Ｐ通量为“倾斜Ｅ－Ｐ通量”。采用“倾斜Ｅ－Ｐ通量”的新概念,详细讨论了影响平均基流的几个因子作用。特别在中尺度系统对动量、热量的垂直输送项改变影响环境风场、温度场方面进行了讨论。     

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．     

BCC-CSM1.1m对欧亚积雪覆盖的预测评估

利用基于BCC-CSM1.1m模式建立的第2代季节预测模式系统1984—2019年历史回算数据,客观评估该模式对1月和4月欧亚积雪覆盖率（snow cover fraction,SCF）气候态和年际变化的预测技巧,分析模式预测偏差产生的可能原因。结果表明:BCC-CSM1.1m模式在超前0~2个月对欧亚大陆SCF具有一定预测技巧,对4月SCF的预测能力明显高于1月,1月预测技巧在欧洲西部地区最高,4月在西西伯利亚地区最高。SCF的预测结果在除青藏高原外的大范围地区表现为系统性偏低,预测偏差在1月随着起报时间的增长没有明显变化,而在4月随着起报时间的增长,关键区偏差由负转正并逐渐增大。分析表明,SCF预测偏差与模式中近地面气温的预测偏差有直接关系。除此之外,SCF的预测偏差部分源于模式本身的系统性偏差,模式分辨率以及参数化方案可能是预测结果在积雪覆盖率接近100%的高纬度地区明显偏低的原因。     

北大西洋多年代际振荡（AMO）对南海夏季风撤退年代际变率的影响及可能机理

基于美国国家海洋和大气管理局（NOAA）物理科学实验室（PSL）和科罗拉多大学环境科学研究所（CIRES）重建的NOAA-CIRES 20th再分析数据和国际综合海洋大气数据集（ICOADS）的全球月海表温度数据（ERSST）,并结合数值试验分析了南海夏季风撤退的年代际变率特征及北大西洋多年代际振荡（AMO）对其产生的影响。结果表明,南海夏季风撤退时间具有明显的年代际变率,南海夏季风撤退偏晚（早）年代中国南海及其附近区域上空有显著的气旋性（反气旋性）环流异常,降水偏多（少）。进一步研究发现,AMO与南海夏季风撤退年代际变率呈显著正相关,即AMO为正位相时,南海夏季风撤退偏晚;AMO为负位相时,南海夏季风撤退偏早。北大西洋海温升高（即AMO位于正位相）,从海洋释放更多的热通量到大气,导致北大西洋上空对流层的对流活动明显增强,通过海-气相互作用激发北大西洋上空的波活动异常,进而影响与东北亚关键区域大气环流变化密切相关的中纬度欧亚遥相关波列的形成和传播,引起东北亚关键区的正位势高度异常和明显的下沉运动,并在其对流层低层产生辐散运动,能量伴随着偏北的辐散风气流传播至中国南海及邻近区域辐合上升,进一步加强了南海区域的气旋性环流异常,使得南海夏季风撤退偏晚。AMO负位相时,异常情况与之大致相反,使得南海夏季风撤退偏早。      

云微物理对一次吉林暖区降水过程的影响

本文运用WRF3.9区域数值模式模拟了2017年7月13日吉林省永吉县暖区暴雨,较好地再现了此次暴雨过程的中尺度对流系统的单体触发、线状对流群触发、组织化发展以及弓状回波等典型阶段的细致过程;在此基础上,分析了造成暖区降水的中尺度对流系统的云微物理特征,探讨了其影响暖区降水的可能机制。结果表明:吉林永吉暖区降水发生在东北冷涡主导的有利的多尺度环境配置下,引发暖区降水的中尺度系统主要是冷云系统,暖区范围大,过冷水分布位置高,冰晶粒子与过冷水并存,并存区的“播种”效应使得其下方生成大量霰。雨水质量收支及热量收支分析表明:暖区降水系统的触发及组织化阶段,雨水的主要来源是云滴碰并增长,主要汇项是冰晶对雨水的收集;而弓状回波阶段,降水的主要源项除了云滴碰并增长之外,霰融化作用也起到关键的作用,降水主要汇项在低层为雨水蒸发,高层为霰对雨滴的收集;暖区降水的主要热源是水汽凝结潜热释放,主要冷却项是雨水和云水的蒸发。弓状回波阶段,其前部的入流与地面冷垫上方的后向入流汇合后将水汽带入高层;“播种”效应使距地面8 km高度附近的霰粒子含量显著增多,该高度与水汽凝结释放大量潜热形成的高温区重合,故霰粒子大量融化为雨水,产生强降水过程。     

CONVECTIVE-STRATIFORM RAINFALL PARTITION BY RADIANCE-DERIVED CLOUD CONTENT: A MODELING STUDY

A new scheme that separates convective-stratiform rainfall is developed using threshold values of liquid water path (LWP) and ice water path (IWP). These cloud contents can be predicted with radiances at the Advanced Microwave Sounding Unit (AMSU) channels (23.8, 31.4, 89, and 150 GHz) through linear regression models. The scheme is demonstrated by an analysis of a two-dimensional cloud resolving model simulation that is imposed by a forcing derived from the Tropical Ocean Global Atmosphere Coupled Ocean–Atmosphere Response Experiment (TOGA COARE). The rainfall is considered convective if associated LWP is larger than 1.91 mm or IWP is larger than 1.70 mm. Otherwise, the rainfall is stratiform. The analysis of surface rainfall budget demonstrates that this new scheme is physically meaningful.     

A THEORETICAL STUDY ON THE MULTIPLE EQUILIBRIA OF TROPICAL ATMOSPHERE AND THEIR RELATION TO THE ONSET OF THE SUMMER MONSOON

Multiple equilibria and their stability in tropical atmosphere are investigated through β-plane barotropic models with consideration of heating and dissipation. We have derived the solutions of the model equations corresponding to the multiple equilibria or the steady flows first, and then establish the criteria for the stability of steady flow by use of the Liapunov direct Method. When these criteria are applied to the solutions of equilibria obtained, stable flows, which are closely related to the different patterns of quasi-stationary circulation in the tropical region, are found. The configurations of these stable flows and the shift between two of them as season changes provide quite reasonable explanations to many fundamental problems of tropical circulation features such as the catastrophe mechanism of the onset and the break-active cycle of the Asian summer monsoon. It follows that the onset or the abrupt transition of the Asian summer monsoon could be attributed to the multiple equilibrium property of the tropical circulation resulted from the advective nonlinearity, which provide another explanation among others.