南沙海区西南大风成因及预报着眼点

本文用东亚低纬地区常规观测资料研究了1988年南沙海区夏季风期间西南大风成因及预报着眼点。结果表明,南沙海区西南大风产生的原因有:1)东亚季风环流的准双周振荡;2)南半球澳大利亚冷高压加强造成赤道105～110°E地区的过赤道气流加强,结果启动东亚季风环流并使其加强;3)北半球ITCZ上热带气旋移近南海时,也可启动季风环流并使其加强。预报着眼点主要是准双周振荡的时间、澳大利亚冷高压的强度和位置、北半球ITCZ上热带气旋的强度和路径、对流层高层北支高空东风急流的厚度变化等。     

夏季影响105°E越赤道气流变化的环流系统

105°E越赤道气流的发展变化与南北半球的大气环流系统发展变化有关,但这些环流系统并非同时起同样重要的作用。作者利用候平均Outgoing Longwave Radiation (简称OLR)资料与850hPa风场资料(1979～1986年)对热带东印度洋—西太平洋海域与(夏季)越赤道气流有关的环流系统做相关分析和越赤道气流偏强类合成分析。结果表明,夏季海洋大陆赤道缓冲区的对流上升运动(90°E～120°E,5°N～5°S)、澳州大陆冷性高压(10°S～30°S,120°E～155°E)的发展,都影响2～3候以后105°E夏季越赤道气流;澳洲大陆北部的冷性高压,西太平洋副热带高压西端位置西伸或东缩造成的东中国海季风区上升运动的变化,又是南北半球环流同时影响CEF变化的具体表现。南半球澳洲冷性高压北部(10°S～25°S,120°E～170°E)的辐散下沉气流对CEF加强起决定作用。     

东南印度洋海温变化对我国东部夏季降水的影响

利用区域气候模式RegCM3对东南印度样海温变化对我国夏季降水的影响进行了模拟研究,结果表明:热带东南印度洋海温异常通过影响东亚大气环流和105°E附近越赤道气流,对南海夏季风爆发产生影响。热带东南印度洋海温异常对我国夏季降水影响显著,特别是长江中下游及黄淮地区的降水,与东南印度洋海温分别呈现出正相关及负相关的关系。     

西太平洋越赤道气流的初步研究

本文通过对1979年资料的分析,初步确定东经105°附近的赤道地区是西太平洋上一条最显著的低空越赤道气流通道,并对东经105°低空越赤道气流的结构和强度动等问题进行了讨论.     

澳大利亚冷空气活动对西北太平洋热带辐合带强度的影响

利用1959～2004年纬向风的NCEP/NCAR候平均再分析资料分析和中国科学院大气物理研究所研制的9层大气环流模式(IAP9L-AGCM)数值试验,考察了南半球越赤道气流和澳大利亚冷空气活动对西北太平洋ITCZ和台风的影响。研究发现:100°E～165°E向北越赤道气流与ITCZ的强度增强具有明显的关系;10～15 d前130°E～140°E与150°E～160°E越赤道气流的加强对145°E～170°E位置上ITCZ强度的增加具有指示意义。越赤道气流强度对同期110°E～140°E经度ITCZ位置的变化也有影响。数值试验表明:南半球澳大利亚冷空气的活动是造成越赤道气流加强的重要原因,澳大利亚地区受较强冷空气影响时易造成100°E～160°E经度带越赤道气流的加强,特别是140°E～165°E的越赤道气流有利于ITCZ强度增加,导致西北太平洋热带气旋的发生和加强。     

热带太平洋冬季海面气象特征分析

本文主要根据1985—1986年冬季热带太平洋大面积海洋气象调查资料,初步分析了热带太平洋中、西部海区海面气象要素基本特征。指出热带太平洋海面气象要素随经度而变化的规律性是比较明显的。一般是以170°E为界,其东、西两侧变化趋势基本相反,离开赤道越远,要素的经向变化越显著,在赤道上要素的经向变化最小。并指出北太平洋副热带高压及西太平洋赤道辐合带是形成上述规律的主要原因。     

赤道低空急流及天气成因的诊断分析

利用“热带海洋与全球大气”──海洋大气耦合响应试验强化观测阶段,“向阳红五”号科学考察船于2°S、155°E定点海洋气象和高空大气探测资料,分析了热带西太平洋暖水池区低空急流及天气的成因.文章指出强化观测阶段北半球东北季风(或信风)越过赤道转变成的西北气流与赤道南侧SPCZ北─西北部西南气流辐合,是暖水池赤道南侧低空西风急流、赤道西风爆发及降水过程形成的主要原因.     

155°E断面夏季温、盐度的基本特征

有关太平洋海洋环流,特别是对亚热带(又称副热带)、热带和赤道带环流的调查研究,近数十年来在国内、外海洋学界已蓬勃展开。其中,日本气象厅于1967年至今在137°E断面上每年进行1-2次定期海洋观测,并于1972-1979年、1987-1995年在155°E断面上每年夏季进行一次观测。根据上述经向断面观测资料,许多学者对137°E断面的海流结构,温、盐分布,水团及其变异,以及与ENSO现象的关系作了细致的分析研究(邹娥梅等,1993;顾玉荷,1996;Guan,1986;Masuzawa,1967);关于155°E断面的研究,则着重于太平洋赤道区域海流结构和它的变异及其与ENSO现象的关系等(顾玉荷,1990;Guan,1986)。本文拟根据155°E断面1972-1979年夏季(6-7月)日本气象厅的海洋水文气象观测资料(其中1974年无资料),分析研究该断面(北亚热带、热带和赤道带海域)的温、盐度分布特征和热、盐含量及其年际变异,并探讨其与ENSO现象之间的关系。 155°E断面北起30°N,南至11°S,自北向南横穿北亚热带、热带、赤道带和南半球热带。测站的密度以1975-1977年最密(设55个测站),1972年和1973年次之(分别设测站33个和40个),1978年和1979年测站稀疏,仅为15个和12个。采样深度间隔于30m以浅为10m,50-150m层间为25m,150-300m层间为50m,300-1000m层间为100m。图1为断面的位置和站位分布(5028站至5058站每相邻两站中间省略一站位)。 为了便于分析断面上各纬度带的水文特征及年际变异,将该断面自北向南划分为4个纬度带,即北亚热带(18°-30°N)、北半球热带(2°-18°N,以下简称北热带)、赤道带(2°N-2°S)和南半球热带(2°S以南,以下简称南热带)。其中北热带又划分为北赤道流区(8°-18°N)和北赤道逆流区(2°-8°N)。     

影响南沙及其邻近海区的越赤道气流

本文综合分析了,有利于南半球气流越过赤道的天气形势;气流越过赤道后影响南沙及其邻近海区的基本规律;南半球气流与南海及其邻近海区的热带天气系统相互作用的基本特征;受越赤道气流直接影响下,南沙及其邻近海区的环流形势、天气、气候、水文气象特征变化明显。     

印度洋近赤道地区风场的变化与ENSO

本文利用综合海洋大气(COADS)资料,计算了0°—10°N、70°—120°E和0°—10°S、7O°—120°E两地区1950—1979年逐月纬向和经向风的平均值,并与东太平洋表面海温(以下简称海温)进行了相关分析,得出在ENSO发生前,印度洋赤道地区有纬向西风偏强和经向北风偏强,与南印度洋的气旋性环流加强相联系,ENSO发生时,异常情况完全相反,同时分析了30°—40°N、120°—140°E地区经向风的变化与ENSO的关系,在ENSO发生前,印度洋赤道地区的西风偏强和赤道以北的北风偏强与印度尼西亚地区的高海温异常有关,而东亚强的冬季风可影响印度尼西亚纬向西风的异常.     

热带太平洋月平均海平面低频变化的循环传播规律及其与埃尔尼诺的关系

本文对赤道东太平洋表层水温和热带太平洋月平均海平面变化进行了长时间序列分析,揭示了它们的准周期低频振荡特性,其中20°N～20°S区域月平均海平面低频变化的显着周期在43.5～50.0个月之间,与47.6个月的埃尔尼诺显着周期颇为接近;引入空间谱分析的概念与方法,分析阐明了热带太平洋月平均海平面低频变化遵从下列逆时针循环传播规律:东太平洋(墨西哥近海)→北赤道流区域→西赤道太平洋→北赤道逆流区域→东太平洋,该循环与埃尔尼诺循环过程存在密切的一一对应关系;根据上述分析结果,初步建立了依据典型区域月平均海平面变化预报埃尔尼诺的八元逐步回归模型,预报值与实测值序列的相关系数达0.89.     

亚洲夏季风系统准40天振荡与中国南方降水的联系

本文选取了1983年4月1日到9月30日的ECMWF的2.5°×2.5°网格点资料,采用了1000、850、500、200hPa等层的范围为30°-160°E,35°S-40°N的u、v、z三个要素,引用了T.Murakami等人的方法,将各要素场消除季节变化趋势后,对所选定的各等压面上季风系统特征区的要素场进行了谱分析,从而得到了1983年亚洲夏季风系统的风场和气压场普遍存在着的准40天、准两周和准一周的振荡.在低层850hPa上,经向风40天周期振荡在东亚季风区,位相有从南向北传播的特征,赤道对于南北半球的40天振荡的传播具有陷波现象.纬向风40天振荡的位相传播,西太平洋到南海是向西传播的,其传播速度为7-10个经度/天;印度到南海是向东传播,其传播速度为5-8个经度/天.而中国南方各特征区降水和其南侧经向风的40天振荡却有很好的位相关系,一般滞后4-8天.     

ENSO期间热带西太平洋势能的年际变化

利用1986/1987ENSO事件前后的深水CTD资料,计算了热带西太平洋(141°~165°E,10°N~10°S)相对于不同等压面的势能空间分布和时间变化。结果表明,ENSO期间热带西太平洋单位面积上水柱的势能明显减小,而热带西太平洋势能的经向变化明显大于纬向变化。经向变化的特征是赤道外势能大于赤道上的势能。势能最大值位于4°N和4°S,而最大年际变化则发生于7°N,远大于赤道附近。最后,还分析了热带西太平洋势能分布的地域性特征,并指出了这些特征与海洋水文特征的联系。     

西太平洋暖池热含量与南海夏季风强度的关系

为了进一步明确西太平洋暖池热含量对南海夏季风强度的影响,利用1948~2012年日本气象厅(japan meteorological agency,JMA)逐月的海温资料、Hadley中心的海表面温度(Sea Surface Temperature,SST)资料以及NCEP/NCAR再分析资料,分析比较了南海夏季风强度与热带太平洋上层海洋热含量和SST的关系;探讨了海洋热含量影响南海夏季风强度的机制。结果表明:(1)相比于西太暖池SST,西太暖池上层海洋热含量是南海夏季风强度更好的预测因子;(2)前期冬春季的西太平洋暖池热含量与南海夏季风强度呈现显著的正相关,尤其在3月,二者相关系数最大;当暖池热含量偏高(低)时,西太平洋副热带高压偏弱(强),赤道印度洋出现异常反气旋(气旋),印度洋上空的Walker环流分支偏强(弱),南海越赤道气流增强(减弱),最终使得南海夏季风强度偏强(弱)。     

137°E赤道潜流1月年际变化及其原因的探讨

利用日本海洋调查船沿137°E断面8°N—1°S之间、1968—1985年每年1月份的海流实测资料,分析了该断面上赤道潜流的变化。资料表明,该处赤道潜流位于1°—2°N之间的温跃层中、下部,其单、双核结构均可出现,且下层流核之流速多大于上层流核。该处潜流1月年际变化明显,一般E1 Nino(简称EN)后期流速小于非EN时期。这主要是由于EN初期夏、秋季中太平洋信风风场发生变化,从而导致赤道及热带太平洋纬向压力梯度变化。此外,137°E赤道潜流与其两侧流的经向辐合关系密切,这表明了北赤道逆流和南赤道流对潜流的可能影响。     

初夏南海海温对华南降水影响的数值模拟

本文采用P-σ五层原始方程模式以气候统计分析结果为依据就6月份南海海温对华南地区降水的影响进行了数值模拟.试验结果表明,由于南海的海表温度增暖,华南地区低层有水汽辐合,并有较强的上升运动配置,使该地区降水增加.同时东亚季风环流也随之加强,整个东亚高、低层都呈现有利于华南地区降水增加的环流形势.在低层,由于南海海温增暖,使越过中南半岛的西南季风和110°E附近的越赤道气流都得到加强,从而增加了向南海及华南地区的水汽输送.在高层,南亚高压呈“东部型”,在我国大陆上空得到加强.     

西北太平洋副热带逆流、北赤道流、北赤道逆流几个特征的比较

根据137°E断面1967～1995年冬、夏季的温、盐资料,计算和分析该断面的地转流;分析144°E断面上投放卫星跟踪漂流浮标的漂移轨迹;结合CSK图集中的海面重力势分布,对副热带逆流、北赤道流和北赤道逆流几个特征的相同点和不同点进行比较,得出若干有益的结论:(1)副热带逆流、北赤道流、北赤道逆流,并不是单纯的单支海流,而是存在着两支或多支现象;(2)流速结构的带状分布,东、西向流相互交错间隔出现,流层较浅,均为表层流或近表层流;(3)多年平均而言,3支海流的流速以北赤道逆流最强,北赤道流次之,副热带逆流最弱;流量则不同,北赤道流最大,副热带逆流最小,北赤道逆流居中.3支海流的流速夏季均大于冬季,但流量稍有差异:副热带逆流和北赤道流均具有夏强、冬弱的特点,而北赤道逆流为冬强、夏弱;(4)冬季,副热带逆流的"源地",位于巴士海峡和台湾以东"副热带脊"的一个"暖脊"中心附近海域;(5)冬季,卫星跟踪漂流浮标的漂移轨迹,基本上反映出北赤道流和北赤道逆流的路径.但因副热带逆流区为涡旋频繁区,致使浮标漂移轨迹难以反映出副热带逆流的路径.     

东亚冬夏季风对热带印度洋秋季海温异常的响应

利用多年的Reynolds月平均海表温度资料和NCEP/NCAR全球大气再分析资料,分析了热带印度洋秋季海表温度距平(SSTA)与后期东亚冬夏季风强度变化的关系。结果表明,热带印度洋秋季SSTA的主要模态是全区一致(USB)型和偶极子(IOD)型,USB型模态主要代表热带印度洋秋季SSTA的长期变化趋势,而IOD型模态主要反映热带印度洋秋季SSTA的年际变化。热带印度洋秋季海温气候变率中既存在着明显的ENSO信号,也有独立于ENSO的变率特征,独立于ENSO的热带印度洋秋季SSTA变化的主要模态仍是USB型和IOD型。前期秋季USB模态与东亚冬季风及东亚副热带夏季风之间为负相关关系;与前期正(负)IOD模态相对应,南海夏季风强度偏弱(强),而东亚副热带夏季风强度偏强(弱)。USB型和IOD型模态对后期东亚冬、夏季风强度变化的影响是独立于ENSO的,但ENSO起到了调节二者相关显著程度的作用。     

太平洋中低纬海水中的二氧化碳分布特征及其与海洋环境条件的关系

根据1986年11月至1990年6月进行的中美热带西太平洋海-气相互作用(TOGA)联合考查和1995年10月至1996年6月“中日副热带联合调查”期间获得的14个航次大气和海水CO₂的观测资料,给出了主要观测海区CO₂的源与汇的分布特征:在赤道地区5°N~5°S,130°~165°E观测到的表面水中二氧化碳分压的值超过了大气中二氧化碳分压1.5~4.5 Pa,结果表明该海区对大气CO₂而言是源,但是该值远小于在中赤道测到的+9.1 Pa和在东赤道太平洋所测的+15 Pa的值.由此表明热带太平洋CO₂源的强度是向西减弱的.副热带海区在秋季对大气CO₂而言是较强的源,春季是汇.对影响海水CO₂变化的主要因素温度、盐度等进行了讨论,表明CO₂的分布变化直接受海流、水团、黑潮和ENSO事件影响.     

西风爆发、次表层暖水东移与厄尔尼诺现象

利用最近20 a的大气海洋资料,分析了厄尔尼诺事件与赤道太平洋西风异常以及赤道太平洋次表层海温之间的关系.结果表明,赤道西太平洋(5°S～5°N,120°～160°E)和赤道中东太平洋(5°S～5°N,160°E～160°W)西风异常都存在着与厄尔尼诺周期一致的年际变化,但前者还包含有显著的2～3个月季节内振荡.赤道西太平洋次表层冷暖水东移也呈现年和年际时间尺度的振荡周期.在厄尔尼诺发生前,赤道西太平洋次表层海水出现持续性增暖,赤道西太平洋西风异常频率加快,强度增强.随后赤道中太平洋(160°E～160°W)出现持续性(3个月以上)强西风异常(即西风爆发),并进一步向东扩展,同时次表层暖水沿着赤道波导东移到赤道东太平洋混合层,导致赤道东太平洋海表大面积异常增暖,形成一次厄尔尼诺现象.最后,模式模拟了1980～1984年赤道太平洋海温的变化,进一步证实了赤道纬向西风异常对暖水东移起着重要的作用.