1988年反厄尼诺（La Nia）事件的数值模拟

用中国科学院大气物理研究所高分辨率、自由表面热带海洋环流模式对厄尼诺／南方涛动（Ｅｌ／ＳｏｕｔｈｅｒｎＯｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ）循环中另一重要位相Ｌａ　事件进行了数值模拟研究。模式区域为南北纬３０°之间的热带太平洋，经纬圈水平方向分辨率分别为２°和１°，垂直方向分为不等距的１４层；模式中考虑了盐度并引入与洋流切变和层结稳定度有关的垂直扩散参数化方案。在观测到的海表风应力、热量和淡水通量（蒸发与降水之差）驱动下，所发展的模式从１９８４年积分到１９８９年。本文给出模式对近十几年来最强的１９８８年Ｌａ事件进行数值模拟的结果，着重分析Ｌａ期间热带太平洋海面起伏、流场和温度场时空演变，以及Ｌａ和Ｅｌ期间变量场时空结构差别。文中还进行了模式结果和一些观测资料间的比较。     

1986—1987厄尔尼诺事件的数值模拟

用高分辨率自由表面热带太平洋环流模式，在观测到的风应力和热量、水汽通量驱动下，对１９８６—１９８７厄尔尼诺（Ｅ１Ｎｉｎｏ）事件进行了数值模拟。各种变量场的时空结构及其演变表明，模式成功地模拟出１９８６—１９８７厄尔尼诺现象。始于１９８６年年中，赤道西太平洋的西风异常所推动的向东表层洋流不断向中、东太平洋输送暖水，至１１月份，大量暖水在日界线附近堆积，造成海面上升（达３２ｃｍ）和斜温层（用２０℃等温线深度表示）加深。１９８６年年底的强西风异常激发出赤道Ｋｅｌｖｉｎ波，并向赤道东太平洋和南美沿岸传播，使那里的斜温层加深和海面上升，且具有双峰结构；Ｋｅｌｖｉｎ波所伴随的垂直冷平流的减弱造成赤道中、东太平洋海表温度上升；１９８７年春季在中、东太平洋和南美沿岸地区存在强的正海表温度异常，并伴随着整个赤道太平洋斜温层东西方向变平、赤道潜流弱而中心位置变浅。厄尔尼诺相伴随的热带太平洋环流异常首先于１９８７年年中从东太平洋开始消失，而中、西太平洋则一直维持到１９８８年初。     

El Niño－La Niña循环的海－气耦合机制研究

利用１９５０—１９８７年２°×２°格点综合海－气资料（ＣＯＡＤＳ），计算了赤道太平洋洋面（５°Ｓ—３°Ｎ）上逐月平均海温、气压、纬向风、比湿、云以及热量收支各分量的平均值和距平值，分析这些量的演变特征，得出：ＥｌＮｉｎｏ过程中，赤道太平洋洋面上气压梯度减小，东风减弱；赤道中、东太平洋洋面上空气中水汽和云量增加，洋面射入太阳辐射和有效长波辐射减少，感热和潜热交换加强，洋面净获得（损失）热量减少（增加）；ＬａＮｉｎａ过程中，情形相反。最后概括了ＥｌＮｉｎｏ－ＬａＮｉｎａ循环的两种海－气耦合反馈机制。     

不同PDO位相下El Niño发展年和La Niña年东亚夏季风的季节内变化

基于1957~2017年观测和再分析资料,合成分析了北太平洋年代际振荡(Pacific decadal oscillation,PDO)不同位相下El Ni?o发展年和La Nina年东亚夏季风的环流、降水特征及季节内变化。结果表明,PDO正、负位相作为背景场,分别对El Ni?o发展年、La Nina年东亚夏季风及夏季降水具有加强作用。PDO正位相一方面可增强El Ni?o发展年夏季热带中东太平洋暖海温异常信号,另一方面通过冷海温状态加强中高纬东亚大陆与西北太平洋的环流异常,从而在一定程度上增强了东亚夏季风环流的异常程度;反之,PDO负位相则增强了La Nina年热带海气相互作用以及中高纬环流(如东北亚反气旋)的异常。在季节内变化方面,El Ni?o发展年6月贝湖以东反气旋性环流为东亚地区带来稳定的北风异常,东北亚位势高度减弱;7月开始,环流形势发生调整,日本以东洋面出现气旋性异常,东亚大陆偏北风及位势高度负异常均得到加强;8月,随着东亚夏季风季节进程和El Ni?o发展,西太平洋出现气旋性环流异常,东亚副热带位势高度进一步降低,西北太平洋副热带高压(简称副高)明显东退。La Nina年6月异常较弱,主要环流差异自7月西北太平洋为大范围气旋性异常控制开始,东亚-太平洋遥相关型显著,副高于季节内始终偏弱偏东。上述两种情况下,均造成东亚地区夏季降水总体上偏少,尤其是中国北方降水显著偏少。     

1998年东亚夏季风过程的数值模拟(英文)

利用改进的九层 Ｐ－σ模式和 １９９８年南海季风试验从 ５月 １日到 ８月３１日共 １２３天的再分析资料对该年的东亚夏季风进行模拟,发现基本的大气环流形势（南亚高压和西太平洋副高）均能模拟出来,但南亚高压模拟偏强,西太平洋副高模拟偏弱。由时间相关系数分析可以发现,该模式对于短期气候模拟（约２个月）效果较好,对于长期积分,则气候飘移较明显;由空间相关系数分析发现,模拟的较差区域位于青藏高原及其相邻的中南半岛西北部等地区。降水的模拟是较差的,五、六月份能模拟出雨带的大致移动,七、八月份模拟的降水明显较观测场偏北。由敏感性试验的分析结果发现,嵌套边界条件的改善对于降水的模拟影响较大。     

超强台风“Saomai”的数值模拟及诊断分析

利用美国NCEP/NCAR全球预报系统的GFS资料以及中尺度非静力模式WRF,针对超强台风“Saomai”进行高分辨率数值模拟及诊断分析,模拟区域采用单层网格,分辨率为5km。研究结果表明,高分辨率数值模拟较好地再现了台风“Saomai”的发展演变过程及登陆情况。模拟的台风路径与实况较为吻合,变化趋势也基本一致;同时,模式对台风“Saomai”的环流场结构和台风登陆期间的累积降水分布特征也取得了较好的模拟效果。进一步通过850hPa涡度、相对螺旋度、水汽通量等对台风“Saomai”发展演变及登陆期间引起的暴雨开展模拟诊断,结果表明:在模拟时间段内,涡度和相对螺旋度的强中心与暴雨区中心有较好对应,水汽通量对降水趋势有较好的指示,上述诊断物理量的演变与降水的时空变化较为一致,在一定程度上具有指示意义。     

热带太平洋表面水中CO2对El Niño事件响应的数值模拟

文中用一个带生物泵的三维全球海洋碳循环模式模拟了热带太平洋表面水中CO2总量(TCO2)在ElNi     

中国暴雨中尺度系统发生与发展的诊断分析和数值模拟(Ⅱ)数值模拟

通过改进的MM4中尺度数值模式,对我国三次典型大暴雨过程的模拟,来探讨暴雨中尺度系统发生与发展的问题。主要结果指出：气旋性涡柱在不稳定暖湿气柱内生成和发展,以及与整个涡柱共存的上升运动的持续加强,对暴雨中尺度系统的发展具有重要的作用;地面热通量,凝结潜热释放对暴雨中尺度系统的发展有决定性的作用;各种不同的物理过程和参数化、青藏高原的构形造成的外强迫影响,以及模式空间分辨率等,对暴雨中尺度系统结构与演变以及降雨量的模拟结果均有重要的作用。     

海南省及其近海风能资源的高分辨率数值模拟

利用加拿大环境部气象局开发的WEST(Wind Energy Simulation Toolkit)对海南省及其近海的风能资源分布进行数值模拟,得到高分辨率(1 km)的风能资源分布状况,并通过将数值模拟结果与海南省沿海8个测风塔和18个现有台站测风资料的对比,表明模拟结果能较好地反映海南省及其近海的风能资源分布状况,70 m高度上的年平均风速相对误差≤9%.另外,分别提取离8部测风塔最近的WEST网格点上的模拟值,利用丹麦的WAsP(Wind Atlas Analysis and Application Program)估算8部测风塔所在位置的年平均风速,再分别与测风塔的实测结果进行比较,得到70 m高度上的相对误差同样≤9%.因此,采用WEST模拟的海南省及其近海的高分辨率风能资源分布,可为海南省风能资源的精细化评估和风电场的微观选址提供科学依据.     

层积云覆盖的边界层的数值模拟研究(Ⅱ): 数值模拟结果分析

着重分析了文献[1]新建立的层积云覆盖的边界层的数值模式对大涡模拟对比试验中个例模拟的结果。并将数值模拟结果与一些已有的观测和数值模拟结果进行了对比。分析结果表明,该边界层模式能较合理地模拟海区层积云覆盖的边界层的微湍流结构和云的微物理过程。     

TYPHOON ACTIVITY IN NORTHWEST PACIFIC IN RELATION WITH EL NINO AND LA NINA EVENTS

Statistic and typical-year composition methods are used to study the northwest Pacific typhoon activities in relation with the EI Niño and La Niña events. The result indicates that the typhoon tends to be inactive in the EI Niño years and active in the La Niña years and it is also dependent on the onset and ending time and intensity of the events and areas of genesis of typhoons. With statistic features of the frequency of typhoon activity in the EI Niño and La Niña years and the time-lag correlation between the frequency and sea surface temperature(SST), useful information is provided for the prediction of typhoon occurrence. In addition, the singular values disassemble(SVD)method is applied to study the correlation between the geopotential field and SST field. The result shows that the air-sea coupling in the EI Niño years is unfavorable for the typhoon to develop. Which take place with a smaller number. Opposite situations are found with the La Niña years.     

热带太平洋表面水中CO_2对ElNio事件响应的数值模拟

文中用一个带生物泵的三维全球海洋碳循环模式模拟了热带太平洋表面水中 CO2 总量(TCO2 )在 El Nino和 La Nina事件期间的变化。试验结果表明 ,西北太平洋 (0～ 2 0°N,1 2 0～1 50°E)和赤道中东太平洋 (1 0°S～ 1 0°N,1 50°E～ 90°W)两个海区在 El Nino事件期间表面水TCO2 和海气分压差 (ΔPCO2 )的变化十分显著。El Nino期间 ,西北太平洋 TCO2 和 ΔPCO2 都增加 ;赤道中东太平洋 TCO2 和 ΔPCO2 都减少 ;La Nina期间 ,它们的变化与 El Nino期间相反。模拟的El Nino期间热带太平洋表面水中 TCO2 和 ΔPCO2 的变化趋势与观测事实吻合得较好。     

论陆架波系动力学及其在厄尔尼诺信号传播中的作用

文中讨论了陆架波系和赤道波系在动力学上的相似性，和赤道波系一样，陆架波系也由惯性重力波、Ｋｅｌｖｉｎ波、Ｒｏｓｓｂｙ（长、短）波和有条件的Ｒｏｓｓｂｙ－重力混合波组成。指出，当　海洋三边存在陆架而一边为赤道时（如北太平洋），则陆架波系和赤道波系中的Ｋｅｌｖｉｎ波，　将以逆时针方向携带信号绕海盆一周，而两个波系中的Ｒｏｓｓｂｙ长波，将以顺时针方向绕海盆一周，即通过陆架波和赤道波为海洋中某些信号的传播组织成一个绕海盆的环路。这种物理　过程可望用以解释发生在海洋中的某些长周期现象，如Ｅｌ　Ｎｉ　ｏ现象。文中进一步　讨论了陆架波的各种简化运动。     

影响我国热带气旋活动的气候特征及其与太平洋海温的关系

利用1956~2000年的热带气旋(简称TC,下同)资料对影响我国TC活动的气候特征进行了初步的统计分析,结果发现影响我国的TC活动具有明显的阶段性特征,1960年代影响我国的TC数明显偏少,而后进入偏多期,1990年代又相对偏少。影响我国的TC强度多集中于980~999 hPa,华东的闽、浙一带TC登陆比华南晚,但强度较大。在此基础上通过对影响我国的TC年个数与太平洋海温场进行相关分析,发现两个相关较密切的区域: 西太平洋暖池(120~150 E, 10~20 N)正相关区、赤道中东太平洋(180 ~90 W, 10 S~5 N)负相关区,这两个相关区具有较好的持续性。进一步分析影响我国的TC在El Ni駉年与La Ni馻年的气候特征发现,El Ni駉年影响我国的TC数较少,但强度较大,La Ni馻年则相反,影响我国TC多年和少年对应的太平洋海温距平分布形势分别与La Nia年和El Nio年的海温距平分布形势类似。     

A STUDY OF CLIMATOLOGICAL ASPECTS OF FLOW FIELD AND HEAT EXCHANGE ON TROPICAL PACIFIC SURFACE IN THE EL NINO AND LA NINA EVENTS

In this paper, based on the 2°× 2° grid data COADS from 1950—1987 the flow field and heatexchange anomalies on the tropical (11°S—11°N, 120°E—80°W) Pacific surface (TPS) are studiedin El Nino and La Nina events. During E1 Nino, the zonal pressure gradient and the trade windsdecrease on the TPS, the tropical convergence strengthens on the TPS, especially on the centralTPS, the sensible and latent heat exchanges increase, the net longwave radiation and incident solarradiation decrease and the net gain (loss) of heat reduces (increases) on the central and easternTPS. During La Nina the results turn out the contrary. Finally, two feedback mechanisms whichinclude the dynamic, thermal and hydrological processes during E1 Nino and La Nina are summa-rized and a conceptive model for El Nino-La Nina cycle is given.     

A DIAGNOSTIC STUDY OF THE TELECONNECTION ASSOCIATED WITH THE WARM POOL OF THE WESTERN PACIFIC AND ASIAN MONSOON DURING EL NINO AND NON-EL NINO YEARS

Based on the monthly mean OLR, geopotential height and wind data from the NCEP/NCAR reanalyzed data sets for 1982-1996, the atmospheric teleconnection associated with the warm pool of the tropical western Pacific and Asian monsoon region during E1 Nino and non-El Niño years are studied diagnostically in this paper. It is found that, the teleconnection pattern caused by the activity of the Asian summer monsoon (ASM) emanates from the Asian monsoon region to the tropical eastern Pacific via the Aleutians in summer of the El Niño years. In the non-El Niño years, however, the ASM-related teleconnection pattern stretches northward and westward from the Asian monsoon region, exerting its influences mainly on the circulation over middle and high latitude rather than that over the tropical eastern Pacific. Evidences also show that the anomalous convection over the tropical western Pacific warm pool leads to the East Asia/Pacific(EAP) teleconnection pattern during the non-El Niño years. It is interesting to note that the teleconnection in the 500 height field associated with the warm pool convection disappears in the El Niño years. The differences of the teleconnection pattern between the El Niño years and the non-El Niño years suggest that the activities of the ASM and the convection over the warm pool of the tropical western Pacific, the most energetic weather events in boreal summer, are intertwined and interactive with other global-scale circulation in different ways under different climate backgrounds.     

不同地形和下垫面对冬季地中海气旋发展影响的数值模拟

通过数值模拟方法对一个冬季地中海气旋发生和发展的可能机制进行了研究。控制试验和对比试验结果指出，阿尔卑期山背风坡是气旋的有利生成地；但阿尔卑斯山和阿特拉斯山的存在与否，对冬季地中海气旋发展的影响不大。下垫面替代试验结果指出，冬季地中海作为一个非绝热加热源，对其气旋的发展有着十分重要的作用当以陆面或沙漠代替地中海面时，则气旋的发展显著减弱。地形替代试验结果指出，当青藏高原移到地中海西部，并且二者配合