亚洲西风急流纬向非均匀性变化成因及其对东亚夏季气候的影响

利用美国NOAA（National Oceanic and Atmospheric Administration）的CMAP（Climate Prediction Center (CPC) Merged Analysis of Precipitation）月平均降水资料、NCEP/DOE（National Centers for Environmental Prediction/Design of Experiments）II的月平均再分析资料和中国气象局国家信息中心提供的中国160站逐月降水和平均气温资料,通过定义一个亚洲急流纬向非均匀性指数（I_Aja）,分析了1979～2019年夏季亚洲西风急流纬向非均匀性的年际变化特征,揭示了夏季亚洲急流纬向非均匀性变化异常的成因及其对东亚夏季降水和气温的影响。结果表明:夏季亚洲西风急流纬向非均匀性具有显著的年际变化特征,并存在6～8年和2年左右的振荡周期。当急流纬向非均匀性典型偏强（弱）年,东亚东部地区从低纬到高纬,降水异常主要呈现出偏多—偏少—偏多（偏少—偏多—偏少）的经向分布;气温则在中国西部地区和日本北部偏高（低）,贝加尔湖地区偏低（高）。引起夏季亚洲急流纬向非均匀性异常的可能原因如下:由大气非绝热加热异常而引起的热带和中纬度地区辐合/辐散运动造成的涡度源强迫,和来自西风带中波扰动能量的注入,两者共同作用形成并维持了与急流纬向非均匀性强弱变化相联系的异常环流,从而使亚洲急流东、西段强度差异增强（减弱）,进而有利于急流纬向非均匀性异常偏强（偏弱）。而上述西风带中波扰动能量的东传可能与北大西洋海表面温度异常有关。这对于深刻理解夏季亚洲急流纬向非均匀性异常的形成机理提供了有用的线索。     

高空急流区内纬向基本气流加速与EP通量的关系

采用多时间尺度方法, 并假设纬向基本气流是正压的, 在不引入剩余环流的情况下, 推导出纬向基本气流局地变化与一种新形式Eliassen-Palm通量之间的关系, 这种Eliassen-Palm通量关系在形式上比较简单, 而且物理意义明确, 适合诊断分析高空急流区内纬向基本气流的加速与减速.理论分析表明, 正压纬向基本气流的局地变化由新形式Eliassen-Palm通量散度决定.作者利用该Eliassen-Palm通量关系对2002年12月一次寒潮过程中200 hPa等压面上纬向基本气流的发展演变进行了诊断分析.诊断结果表明, 在200 hPa纬向基本气流急流区内, 新形式Eliassen-Palm通量散度是影响纬向基本气流发展演变的重要因子, 并且纬向基本气流的加速与减速主要是由新形式Eliassen-Palm通量中扰动动量的经向输送造成的.     

梅雨期温带急流变化与中高纬环流系统的关系

利用NCEP/NCAR再分析资料分析了与温带急流相关联的梅雨期东亚上空中高纬环流系统的变化特征,揭示出东亚高空急流经向分量在急流变化中具有重要作用,温带急流区经向风和东亚中高纬槽脊关系密切。在温带急流由强变弱的过程中,当温带急流强度强时,急流区以纬向风为主导;当温带急流强度弱时,经向风增强,纬向风迅速减弱,急流区以经向风为主导。温带急流区纬向风强时,500 hPa位势高度等值线平直,中高纬环流为纬向型;温带急流区经向风强时,中高纬槽脊系统发展,中高纬环流由纬向型转换为经向型。梅雨期温带急流区经向风异常主要有80°E、100°E、120°E、140°E四个中心,温带急流区经向风异常的位置不同时,中高纬阻塞高压出现位置不同,冷空气路径不同。     

温度和纬圈平均西风等气象要素对赤道的对称分布和反对称分布

把任一气象要素分为对赤道对称和对赤道反对称的两部分,利用Oort等的气候资料进行分析,发现在全年中,许多气象要素,如500和1000百帕纬圈平均的高度、温度和西风等,主要呈对称分布。对称部分的绝对值和其沿经圈分布曲线的起伏,都远远大于其反对称部分的对应值。而且,对称部分的曲线起伏,除1000百帕的西风和高度不太明显外,在1—7月普遍呈减小的趋势。至于反对称部分,其变化趋势则与对称部分相反。为了解释上述现象,还对年平均的非绝热加热、摩擦和地形等进行了分析。发现地面拔海高度的反对称部分最明显。在12—2月和6—8月,净辐射、地面雷诺应力、地面（包括海洋）和大气之间的热交换（包括辐射、感热和潜热）的反对称部分也很明显,有时和对称部分相当,甚至超过;但它们在这两个季节的沿经圈分布的位相是相反的。这看来和上述气象要素中反对称部分的产生,以及对称运动维持及其随季节变化有密切关系。     

夏季月份赤道西风的变动及其与低纬环流的关系

本文利用1979年5—8月的FGGE网格点资料,设计了一个判别指数|v/u|,用来确定赤道西风的存在及其演变特征。分析表明,赤道西风是印度洋低纬地区的一支重要的基本气流。文中分析了这支基本气流的三维结构,并粗略地论述了它与该地区环流的关系。     

冬季东亚副热带急流和温带急流协同变化与我国冷空气活动的关系

利用NCEP/NCAR再分析资料和地面台站气温观测资料,分析了冬季东亚副热带急流（EASJ）和东亚温带急流（EAPJ）强度变化特征及其与我国境内冷空气活动的关系。以（45°N～60°N, 70°E～110°E）和（27.5°N～37.5°N,130°E～160°E）区域平均的300 hPa全风速分别表征冬季EAPJ和EASJ的强度,将两支急流的强度变化分为四种情况：EAPJ和EASJ同强（SS）、同弱（WW）、以及强弱（SW）、弱强（WS）。分析四种急流强度变化情形下中国境内冷空气活动强度、路径、持续时间以及源地的不同特征,发现当EAPJ和EASJ均强时,冷空气从内蒙古中东部入侵,主要影响华北、东北和东部沿海地区,强度较弱,持续时间短,冷空气源地位于新地岛以东的洋面及陆地上;当EAPJ和EASJ均弱时,冷空气从新疆北部入侵,影响我国大部分地区,强度强,持续时间长,冷空气源地位于巴尔喀什湖西部;当EAPJ强,EASJ弱时,冷空气从我国东北入侵,主要影响我国东北部,中国南部降温不明显,冷空气强度较强,持续时间短,冷空气源地位于中、西西伯利亚地带;当EAPJ弱,EASJ强时,冷空气从内蒙古中部入侵,进而影响华北和我国东部地区,但冷空气强度较弱,冷空气源地位于贝加尔湖的西侧。进一步分析急流强度四种变化情形下的环流特征发现,EAPJ、EASJ均弱时,西伯利亚高压偏强,阿留申低压偏弱,东亚大槽偏深,中国东部的偏北风强,而EAPJ弱、EASJ强时,尽管西伯利亚高压和阿留申低压偏强,东亚大槽偏深,但中国东部的偏北风并不是很强,而另两种情况时,西伯利亚高压较弱,东亚大槽也较弱,中国东部的偏北风偏弱。     

夏季东亚西风急流与陕西降水的关系

定义了西风急流位置指数和强度指数,利用NCEP/NCAR1948—2006年全球再分析风场资料,分析6、7、8月和夏季平均东亚西风急流的气候变化特征,并探讨夏季逐月东亚西风急流异常与陕西降水的关系。分析表明:6—8月西风急流位置显著北抬,位置和强度都存在着显著的年际、年代际变化特征。夏季陕西降水多少与东亚西风急流月际变化密切相关。6月急流轴北侧西风加强、南侧西风减弱,急流位置较常年偏北,有利陕西降水偏多;而7-8月及夏季表现为陕西降水偏多时,东亚西风急流位置偏南。     

冬季东亚副热带急流和温带急流协同变化与我国冷空气活动的关系

利用NCEP/NCAR再分析资料和地面台站气温观测资料,分析了冬季东亚副热带急流(EASJ)和东亚温带急流(EAPJ)强度变化特征及其与我国境内冷空气活动的关系。以(45°N~60°N,70°E~110°E)和(27.5°N~37.5°N,130°E~160°E)区域平均的300 hPa全风速分别表征冬季EAPJ和EASJ的强度,将两支急流的强度变化分为四种情况:EAPJ和EASJ同强(SS)、同弱(WW)、以及强弱(SW)、弱强(WS)。分析四种急流强度变化情形下中国境内冷空气活动强度、路径、持续时间以及源地的不同特征,发现当EAPJ和EASJ均强时,冷空气从内蒙古中东部入侵,主要影响华北、东北和东部沿海地区,强度较弱,持续时间短,冷空气源地位于新地岛以东的洋面及陆地上;当EAPJ和EASJ均弱时,冷空气从新疆北部入侵,影响我国大部分地区,强度强,持续时间长,冷空气源地位于巴尔喀什湖西部;当EAPJ强,EASJ弱时,冷空气从我国东北入侵,主要影响我国东北部,中国南部降温不明显,冷空气强度较强,持续时间短,冷空气源地位于中、西西伯利亚地带;当EAPJ弱,EASJ强时,冷空气从内蒙古中部入侵,进而影响华北和我国东部地区,但冷空气强度较弱,冷空气源地位于贝加尔湖的西侧。进一步分析急流强度四种变化情形下的环流特征发现,EAPJ、EASJ均弱时,西伯利亚高压偏强,阿留申低压偏弱,东亚大槽偏深,中国东部的偏北风强,而EAPJ弱、EASJ强时,尽管西伯利亚高压和阿留申低压偏强,东亚大槽偏深,但中国东部的偏北风并不是很强,而另两种情况时,西伯利亚高压较弱,东亚大槽也较弱,中国东部的偏北风偏弱。     

南海周边越赤道气流的多时间尺度变化特征及其与环流和降水的联系

利用NCAR/NCEP-1再分析资料、NOAA的OLR资料以及GPCP降水资料等,通过功率谱分析、超前滞后回归等方法,对夏季南海周边105 °E、125 °E以及150 °E三支越赤道气流进行了多尺度特征分析,重点探讨三支越赤道气流季节内振荡与热带大气环流异常及南海周边降水的联系。结果表明,在季节内时间尺度上,105 °E与125 °E越赤道气流均具有10~20 d以及30~60 d低频振荡显著周期,而150 °E越赤道气流则以10~20 d周期为主。在年际尺度上,105 °E、125 °E、150 °E越赤道气流分别具有2~4年、2~3年、2~6年振荡周期。无论是季内还是年际变化,皆以105 °E与125 °E这两支越赤道气流之间关系较密切。南亚-南海-西太平洋地区对流层低层10~20 d振荡的气旋(对流加强)和反气旋(对流减弱)的环流活动变化,决定着105 °E及125 °E越赤道气流的10~20 d振荡的演变。这两支越赤道气流之30~60 d振荡所伴随的异常变化与热带夏季季节内振荡(BSISO)的演变过程非常相似,而150 °E越赤道气流之30~60 d振荡所伴随的异常低频环流则与南半球热带辐合带关系密切。105 °E及125 °E越赤道气流的季节内振荡及年际异常均与南海周边降水异常密切相关。      

1950—2009年夏季菲律宾低空越赤道气流的变化特征

利用1950—2009年NECP/NCAR的月平均经向风再分析资料,根据夏季(6—8月)菲律宾低空越赤道气流的特征,定义了该支气流的强度指数IS和位置偏移指数IL,并根据这两个指数分析了菲律宾越赤道气流的时间变化特征及对应的环流特征,以及其与亚洲夏季降水的关系。结果表明,IS主要呈现弱、强、弱、强的年代际变化特征,IL主要呈现振荡、稳定、径直转向的年代际变化特征。IS与由低层澳大利亚高压北侧冷空气活跃和西太平洋副热带高压减弱所造成的经向气压梯度的变化有关,IL与澳大利亚地区和赤道低槽区高、低层的南北气压梯度有关。IS与印度尼西亚、孟加拉湾南部、热带西太平洋和澳大利亚东部的降水关系密切,IL与孟加拉湾和中国南海南部的降水关系密切。此外,IL与澳大利亚上空的垂直运动具有密切联系。     

街谷环流和热力结构的数值模拟

文章介绍一种用于模拟街谷流场和温度场的动力学模式和热力学模式.应用动力模式模拟了方柱体塔楼和圆柱体塔楼形成的流场,应用动力和热力模式模拟了街谷中流场和温度场的日变化过程.计算实例表明,上述模式可用于城市街谷和建筑群风环境和热力环境研究以及街谷中空气污染物传输和扩散的计算.     

对亚洲两支越赤道气流与华南暴雨的关系探讨

利用NCEP/NCAR再分析资料和TBB资料对华南暴雨与亚洲两支越赤道气流的关系进行了探讨。分析结果表明华南暴雨与亚洲两支越赤道气流的变化联系紧密 ;在华南暴雨发生前 ,在索马里和 10 5°E赤道附近存在经向风扰动增强现象。阿拉伯海地区和孟加拉湾地区的风速在华南暴雨发生前逐渐增强。另外还发现华南暴雨发生前华南地区存在季风涌过程。     

越赤道气流对印缅槽移动的影响

通过普查与个例分析,认为初夏,南支波动印缅槽(500hpa)之所以能从相对静止于孟加拉湾改变为移出影响中南半岛以及我国华南,与越赤道气流的建立和加强有密切关系。其内在联系可由完全散度方程中的扭转项和辐合的垂直输送项解释。      

盛夏南海低空越赤道气流变化与东亚夏季风的联系

利用1979—2014年ERA-Interim逐月的风场、海平面气压场和位势高度场等再分析资料以及中国160站降水观测资料,采用回归分析等方法分析了盛夏(7、8月)南海(South China Sea, SCS)低空越赤道气流(Cross-Equatorial Flow,CEF)的变化及其与东亚夏季风的联系,结果表明:盛夏南海低空越赤道气流(SCEF)强度指数与南海夏季风强度指数呈显著的正相关关系,与东亚副热带夏季风强度指数呈显著的负相关关系。当盛夏SCEF偏强(弱)时,亚洲热带低压及西太平洋赤道辐合带增强(减弱),西太平洋副热带高压强度减弱(增强)、东撤(西伸),南海北部和西北太平洋地区为明显的气旋式(反气旋式)环流异常,使得南海夏季风增强(减弱)和东亚副热带夏季风减弱(增强)。此外,当盛夏SCEF偏强时,由于东亚副热带夏季风减弱,我国华南地区为东北风异常,华北地区为偏南风异常,受其影响,我国华南地区为显著的水汽辐合区,华中地区为显著的水汽辐散区,使得盛夏华南地区降水增多,华中地区降水减少;反之亦然。      

全球热带气旋活动与全球气候变化相关特征

阐述全球气候变化对全球热带气旋活动的影响在国际上取得的进展。从3方面进行综合分析：（1）气候变化特征对全球热带气旋的影响;（2）热带气旋活动的年际变化和年代际振荡以及影响因子;（3）热带气旋活动与全球气候变化方面的数值模拟进展。总结国际上在这一领域取得的研究进展,全球气候变化主要以全球大气环流、海气相互作用、全球海面温度以及温盐环流（Thermohaline Circulation）这4个方面相互影响及其共同作用,可对全球热带气旋活动的发生频率、强度、路径趋势和登陆地区产生影响。     

南海至西太平洋一带夏季低空越赤道气流和季风的初步研究

本文对南海至西太平洋一带夏季低空越赤道气流的情况和西南季风的来源,进行了初步研究。发现:(1)就气候平均而言,东非低空急流的影响范围,包括印度南部、孟加拉湾南部直到中南半岛南部和南海南部。在这一范围内,夏季月平均西南季风强度的年际变化十分一致;(2)夏季在中南半岛南部、南海南部,西南季风的主要来源是上游印度、孟加拉湾地区,直接来自南半球的气流比重不大。而热带西北太平洋的西南季风,则主要来自南半球;(3)在110-140°E 的赤道地区,并不存在一支主要的越赤道气流;(4)在150°E 附近的新几内亚东岸,有一条越赤道气流的通道。热带西北太平洋的西南季风,主要就是这支越赤道气流转向而成(但似乎要求这支气流的南风分量强度超过某一下限,即存在一阈值,才能对西北太平洋的西南季风变化有影响)。新几内亚岛上的山脉,对南半球东南信风的阻挡,是形成这支越赤道气流的重要原因之一;(5)大致在15°N 以南的南亚至西北太平洋地区,其西南季风主要由二支气流构成:一支在非洲东岸附近越过赤道,成为东非低空急流,经印度南部,往下游一直影响到南海南部;另一支在新几内亚东岸附近越过赤道,转向成西南气流影响西北太平洋。     

东亚下垫面热力异常与南海夏季风爆发早晚和强弱的关系

利用我国南方逐日降水资料及逐月温度资料，采用Mann-Kendall 突变检验方法，并计算极端降水的GPD(Generalized Pareto Distribution)重现值，讨论了气候变暖前后我国南方冬季极端降水事件的变化。结果表明，我国南方冬季气候变暖的突变发生在1991年前后，且气候变暖后我国南方冬季的极端降水强度普遍有所增加。利用NCEP/NCAR再分析资料进一步分析气候变暖前后的环流场特征，发现东亚热带冬季风异常与我国华南、江南地区降水异常有显著的相关关系。东亚热带冬季风偏强(弱)，华南、江南地区降水偏少(多)。气候变暖后中高纬度环流经向度加大，有利于北方的冷空气向南输送。此外, 气候变暖后我国南方地面气温升高，海陆热力差异减小，东亚热带冬季风减弱，有利于西太平洋的暖湿气流向我国大陆东南部输送，并在东南部形成异常的水汽通量辐合，有利于形成强降水。气候变暖后，中高纬度与中低纬度异常环流系统的相互作用是我国东南部降水强度增加的主要原因。     

夏季中高纬500 hPa高度和海表温度异常特征及其相关分析

用旋转主分量（ＲＰＣ）方法,对１９４９～１９８８年４０个夏季的中高纬５００ｈＰａ高度场以及北太平洋和北大西洋海表温度异常（ＳＳＴＡ）的主要时空分布特征作分析,然后通过交叉相关讨论夏季海气相互作用的特征。结果表明,夏季中高纬５００ｈＰａ高度场最明显的异常型为副热带型（ＳＴ）,极地北美型（ＰＡ）,４波型（ＦＷ）,以及３波型（ＴＷ）。夏季北太平洋ＳＳＴ的主要异常型为赤道东太平洋型（ＥＥＰ）,阿拉斯加湾型（ＢＡＬ）,热带中太平洋（ＣＴＰ）,以及北部北太平洋型（ＮＮＰ）。而夏季北大西洋ＳＳＴ的主要异常型为赤道大西洋型（ＥＡＬ）,加勒比海型（ＣＡＲ）,东部北大西洋型（ＥＮＡ）和中部北大西洋型（ＣＮＡ）。夏季中高纬海气之间的最强相关出现在海气异常对应的空间位置上。这种区域性或邻域性的海气相关呈正相关的特征。但海气之间的相关耦合不及冬季紧密,赤道ＳＳＴＡ与中高纬５００ｈＰａ高度异常的相关不显著。太平洋ＳＳＴＡ所对应的５００ｈＰａ高度场的相关中心多为局地性,而大西洋ＳＳＴＡ所对应的５００ｈＰａ高度场的相关中心呈现更有组织性的,甚至是波状的形态。