冷空气过程对黄海东海区域海洋大气边界层结构影响的个例分析

利用一次冷空气过程的14组GPS探空数据,采用位温梯度法确定了冷空气过境前后大气边界层高度,并分析了冷空气过程对大气边界层结构的影响。结果表明：冷锋过境加大了海洋大气边界层的静力不稳定度,使边界层内对流活动增强,且锋面过后距离锋面越近的区域边界层的静力不稳定度越大;冷锋过境使边界层的平均高度升高,边界层顶处逆温梯度增大。结合ERA-Interim再分析资料,分析认为大气边界层高度与静力稳定度（海气温差）存在显著的正相关关系（相关系数达0.73）,海气温差越大,大气边界层高度越高。     

冬季北太平洋的温带气旋活动及其与前期秋季北极海冰的关系

基于欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的ERA_interim全球再分析数据集,利用客观算法识别和追踪温带气旋,分析了1979—2014年冬季(12月—次年2月)北太平洋(120°E~120°W,20°N~80°N)的温带气旋活动特征及其变化,探讨了冬季风暴路径与秋季北极海冰异常的关系。北太平洋温带气旋活动的气候态显示为自日本以东洋面至阿拉斯加湾北部的风暴路径。对30°N以北气旋活动频率异常的EOF分析显示其第一模态为太平洋气旋活动的南北向偶极子结构,表示风暴路径南北摆动的变化特征,且有向北偏移的趋势。第二模态的空间分布表现为40°N~60°N之间的大陆沿岸和太平洋洋面上呈相反的分布形势。时间系数的回归分析显示,冬季太平洋风暴路径的南北摆动与秋季(9—11月)东西伯利亚海-波弗特海海冰的异常显著相关。该海区秋季海冰减少导致冬季阿留申低压区呈高压异常,西风急流北移,45°N~75°N之间的大气斜压性增强而45°N以南大气斜压性减弱,从而使风暴路径向45°N以北偏移。     

冬季乌拉尔山阻塞与东亚冬季风的联系分析

利用美国国家环境预报中心和美国大气科学研究中心(NCEP/NCAR)1948/1949~2012/2013年的逐日再分析资料,从年际变化和季节内演变两种时间尺度分析了冬季乌拉尔山阻塞与东亚冬季风的联系。结果表明,从年际变化角度,东亚冬季风综合指数(EAWMII)与冬季乌拉尔山阻塞频数显著相关,且两者的线性趋势与周期一致。当乌拉尔山阻塞频繁发生时,对流层中层西伯利亚反气旋异常,东亚大槽加深;对流层低层表现为贝加尔湖及东亚沿岸北风显著加强,中亚和东亚大部分地区地表温度降低,东亚冬季风较常年加强。乌拉尔山阻塞的由强盛到崩溃的过程对应着西伯利亚高压由加强到减弱东移的季节内演变,850 h Pa风场对应为异常北风由贝加尔湖以北逐渐影响至低纬度菲律宾以东的演变特征。     

北大西洋涛动指数变化与北半球冬季阻塞活动

线性回归分析表明北大西洋涛动(NAO)主要与大西洋、欧洲及乌拉尔山地区阻塞的频率和强度的变化存在显著相关关系.在NAO负位相时期阻塞活动在大西洋地区较为频繁且强度较强,正位相时期大西洋地区阻塞活动减少,强度减弱,而欧洲阻塞加强,频率增加,同时乌拉尔山地区的阻塞活动也显著减少.NAO正指数的增强和减弱对应于大西洋和欧洲阻...     

2001—2017年北极秋季低云变化及其可能原因

本文通过对2001—2017年秋季北极低云的多源数据的分析,展示了本世纪以来北极秋季低云的变化,并为其变化提供了一个新的可能的解释。卫星和再分析数据表明,秋季北极有冰海面低云存在减少的趋势,且在北极边缘海区表现为950 hPa(约500 m)以下近地面云显著减少。本文研究表明,在有冰海面上,低云减少的趋势与背景大气增暖导致的大气相对湿度降低有关,这一关系在80°N以北的北极中央区更明显。而在北极边缘海区,气旋活动对云的影响更重要。在有冰海面,气旋与低云的长期变化趋势相反,两者的年际变化呈负相关关系。利用自组织映射(SOM,Self-Organizing Map)对所有气旋日垂直运动和云分布进行了初步分析,结果表明:在无冰海面和有冰海面由于气旋垂直运动及背景(无气旋日)云分布的差异,气旋对云的影响存在差异。气旋在有冰海面导致低云减少为主,而在无冰海面导致低云增加为主。     

行星尺度阻塞波和天气尺度波相互作用的数值模拟

用数值方法研究了行星尺度阻塞波和天气尺度波之间的相互作用,得到在涡源强迫下,当不存在地形时,大尺度流场可发展成偶极型阻塞,瞬时流场分裂成南北对称的2支,总流场可以看到明显的多涡结构;加上双波地形后,大尺度流场发展成Ω型阻塞,瞬时流场同样分裂成2支,但北支要明显强于南支.而且通过一系列对比试验发现,适当的弱的基本西风气流是阻塞发生的有利条件.此外,讨论了初始阻塞和造波器（扰动源）位置的配置,以及造波器关闭时间的不同对阻塞强度和生命周期的可能影响.     

CMIP5气候模式对北半球夏季阻塞的评估

利用美国国家环境预报中心和美国大气科学研究中心(NCEP/NCAR)的逐日再分析资料,评估了耦合模式比较计划第五阶段(The fifth Phase of the Coupled Model Intercomparison Project,简称CMIP5)17个气候模式对于20世纪北半球夏季气候态阻塞频数和振幅的模拟能力,从线性趋势和年际变化2方面评估了欧亚3个关键区(欧洲区、乌拉尔山区和鄂霍次克海区)夏季阻塞频数的模拟能力。结果表明:(1)尽管模式对北半球夏季阻塞频数和振幅的模拟结果存在偏差,但大部分模式可以很好模拟出气候态特征,模式对频数的模拟结果略优于振幅;无论频数或者振幅,CanESM2均为17个气候模式中模拟效果最好的,CMCC-CESM和MIROC-ESM为模拟效果最差的,多模式集成的结果优于大部分单一模式。(2)大多数模式可以较好的模拟出欧亚3个关键区夏季平均阻塞频数和标准差,但对阻塞频数线性趋势和年际变化特征的模拟能力有限。     

冷空气过程对黄海东海区域海洋大气边界层结构影响的个例分析

利用一次冷空气过程的14组GPS探空数据,采用位温梯度法确定了冷空气过境前后大气边界层高度,并分析了冷空气过程对大气边界层结构的影响。结果表明:冷锋过境加大了海洋大气边界层的静力不稳定度,使边界层内对流活动增强,且锋面过后距离锋面越近的区域边界层的静力不稳定度越大;冷锋过境使边界层的平均高度升高,边界层顶处逆温梯度增大。结合ERAInterim再分析资料,分析认为大气边界层高度与静力稳定度(海气温差)存在显著的正相关关系(相关系数达0.73),海气温差越大,大气边界层高度越高。     

阻塞流场与瞬变涡动相互作用的动力学研究

借助于一个β通道正压模型,模拟了瞬变天气尺度扰动与大尺度阻塞流场相互作用,以及所形成的"Ω"型阻塞对风暴轴地带瞬变扰动涡列移动路径的影响,并用描述局地能量变化率的方程分析了能量收支情况的细致结构.结果表明,瞬变扰动在其与背景流场的相互作用过程中,在阻塞发展阶段,阻塞受到瞬变扰动涡的涡度和能量强迫,背景流场增强发展成为阻塞系统.对两种不同的阻塞流场背景下瞬变扰动能量变化的分析表明:在阻塞区扰动瞬变涡失去能量,在南北边缘瞬变扰动的能量变化趋势表现为沿着阻塞外围向下游传播的特征并从背景流场得到能量,从而瞬变涡动由源区的一列分裂为绕行于阻塞外围的两列.在两种不同背景阻塞流场结构下瞬变涡动的移动路径表现出不同的分布特征:当偶极子型阻塞作为背景流场时,瞬变涡动的移动路径呈南北对称分布于阻塞区的外缘;当瞬变涡的背景流场为"Ω"型阻塞时,瞬变扰动带受到"Ω"型阻塞流场结构的影响,表现出北支强南支弱的特征.这些结果与实际观测一致.