大气环流多平衡态的突变

本文研究了低阶正压模式的多平衡态和平衡态的突变.在地形强迫下,随着外热力强迫参数的改变,在非线性的低阶正压系统中可以发生平衡态特征或稳定性质的变化,进而引起高低指数平衡态之间的突变.     

北半球夏季副热带流型的多平衡态特征

Charney和Devore首先论述了高低指数环流型的多平衡态特征。在相同的外部强迫下,由于大尺度大气运动的非线性,能够激发出两类截然不同的环流形态,这是大气环流系统的一项重要的固有属性。对此,已进行了一系列的研究。这些研究一般限于中高纬度高低指数环流的范畴。     

大气平衡态的动力特征 I:多平衡态的共面和非共面性质

本文设计了一个有地形、强迫源和摩擦耗散的球面正压低阶模型来研究大气平衡态的动力特征。在相空间中,存在各平衡态共存的非线性作用曲面、角动量平面和强迫耗散球面。多平衡态的共面特征反映着大气运动的全局行为。指出大气运动的非线性特征只为多平衡态的存在提供可能性,但不提供必然性。动能和位涡拟能的分析表明,不同平衡态处在不同的能级,具有不同的拟能态,在相空间上位于不同的能量球面上。了解各态间的动力差异有助于理解大气运动向定常态收敛和产生振荡的物理原因。这将在第Ⅱ部份深入讨论。     

大气环流的正斜压流型特征与季风类型

利用 NCEP/NCAR的 1 982～ 1 994年全球 1 2层等压面上的风场资料 ,计算了大气流场的正压分量 (即质量加权垂直平均 )和斜压分量 (即各层实际风与正压分量的差值 ) ,分析了全球冬夏季正斜压流场的分布特征 ,并从地面风场的正斜压流型角度对全球季风进行了分类。指出 :斜压流场和正压流场的季节变化都可以产生冬夏季盛行风向的反转 ,因而都能够产生季风。斜压流场反映了大气中不均匀加热 (主要是海陆热力差异 )所驱动的热力环流 ,而正压流场则主要代表动力作用所产生的环流 ,这对认识季风的性质很有意义。进一步分析表明 :亚洲热带地区、非洲、南美等典型季风区属斜压流型季风区 ,南、北半球太平洋中部的副热带地区也为季风区 ,但属正压流型季风区 ,而东亚副热带地区则属正斜压流型共同组成的混合流型季风区。     

大气平衡态的动力特征——Ⅰ:多平衡态的共面和非共面性质

本文设计了一个有地形、强迫源和摩擦耗散的球面正压低阶模型来研究大气平衡态的动力特征。在相空间中,存在各平衡态共存的非线性作用曲面、角动量平面和强迫耗散球面。多平衡态的共面特征反映着大气运动的全局行为。指出大气运动的非线性特征只为多平衡态的存在提供可能性,但不提供必然性。动能和位涡拟能的分析表明,不同平衡态处在不同的能级,具有不同的拟能态,在相空间上位于不同的能量球面上。了解各态间的动力差异有助于理解大气运动向定常态收敛和产生振荡的物理原因。这将在第Ⅱ部份深入讨论。     

副热带流型多平衡态的转换与加热场变动的两重性

中高纬度高低指数环流多平衡态[1]与副热带流型双稳态[2]两者形成的原因不同。前者由地形强迫下基波与谐波及谐波之间的平流非线性所引起,后者归因于加热场分布与非线性平流之间的相互作用。大范围加热场分布的变动可以激发副热带稳态流型的转换。但是,这种变动的持续时间,必须大于某个临界值;否则,该变动将被原稳态作为扰动所吸收,这就显示出加热变动的两重性。     

大气环流

一般所说的大气环流指的是大范围的大气运行现象。这些运动的水平空间尺度是以千公里计的,垂直空间尺度是10公里以上的,时间尺度是1—2日以上。这种大尺度运动的现象很多,它们构成大气运行的基本状态,不但影响天气的改变,也影响了气候的形成。因此不论从事天气预报或气候研究都需要了解大气环流。     

冬季平流层大气环流平均槽脊的形成

本文利用一个π坐标的3层模式描写对流层和平流层的大气运动。由线性化方程的解,讨论了大尺度地形和加热分布的控制作用和定常扰动。 结果得到:(1)地形和对流层热源的超长波扰动,可以传播到平流层中,扰动振幅向上增强,地形波的位相近于垂直,而热源波的位相随高度向西倾斜。(2)地形和热源对平流层平均槽脊的形成都是重要的。但对流层和平流层大气的热源、热汇对30mb阿留申高压的形成起了主要作用。(3)平流层扰动的强大振幅主要是由于平流层大气密度很小所造成的。     

北极多冰年和少冰年的大气环流差异

本文利用一个改进的海冰热力模式,取北极区大气和有关场的气候资料,模拟了1982年10月至1988年9月的北极海冰空间分布和季节变化的循环特征,较好地模拟出多冰年（1983,1987）和少冰年（1984,1986）。模拟结果与部分研究工作以及实况相比较,基本状况趋于一致。并且在此基础上进一步探讨了北极多冰年和少冰年的大气环境差异,可以看到多冰年的北极极涡偏西半球;少冰年的北极极涡基本是围绕极地。从而进一步影响多冰年和少冰年大气环流差异,特别是对亚洲环流的影响较大。     

大气环流的季节变化和季风

利用多年平均气候资料计算了全球各地和各等压面上的大气环流季节变率（即冬季和夏季环流之差或者1月和7月环流之差再除以年平均）,发现在对流层低层环流有5个很突出的季节变率极大值的区域,分别位于热带和南北两半球的副热带和中-高纬度带（温-寒带）,它们分别对应于经典所谓的热带季风区,太平洋、印度洋和大西洋的副热带高 压季节性移动区域,以及温-寒带气旋的风暴轴线区域。这5个区域也可分别称为热带季风区、副热带季风区和温-寒带季风区。季节变率带有鲜明的斜压性:在对流层低层热带季风和副热带季风虽相互连接然而仍然明显可分,但越往上,副热带季风一支就越往低纬移动,结果在200 hPa处与热带季风混合为一,形成为斜交赤道的带,和所谓的行星季风区相对应;再往上,在平流层上层,则南北两半球各在中纬度带有一完好的非常鲜明的季节变率极大值带,它们与黑夜急流的维持和崩溃有关。此外,文中还探索了各季节来临的时空分布以及年际变化等问题。     

强迫耗散非线性系统的局域阻塞流型

本文将正压涡度方程约化为强迫耗散的KdV方程,求得了该方程的一个定常解.这个定常解描述了非绝热加热、耗散、非线性平流和线性频散共同作用所形成的阻塞流型.在确定性初条件、随机性初条件和随机热源扰动的情况下,积分时间大于60天的三组试验表明:该阻塞流型闭合高压中心位置维持定常,而阻高中心强度的演变显示出清晰的准两周或一个月左右的低频振荡现象.     

局域流型形成的初步研究

文中提出一个具有东西向偶极子形态的涡源强迫的解析式。8组时间积分达 36个模式日的试验结果表明 :该涡源强迫可以激发出空间尺度约 30 0 0 km,时间尺度为 1个月的局域流型。局域流型对于强度扰动和位置扰动均具有稳定性性质。     

大气环流因子在贵州夏季旱涝形成中的作用

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大气环流模式评述

一、引言本文主要是从方法论的角度来评述使用大气环流模式确定气候系统特征方面的一些气象问题。近年来人们一直在从如下两方面对气候进行研究,即:气候在各种意义上和各种时间尺度上的可预报性如何;人类的活动是否正在通过某种途径影响气候。几年以前,劳伦兹(Lorenz,1975)把这些问题区分为第一类可预报性问题和第二类可预报性问题,前者是把     

关于东亚大气环流和季风的研究

为了纪念我国现代气象的奠基人竺可祯先生,本文回顾了自竺先生“东南亚季风和中国雨量开创性论文发表以后在东亚大气环流研究方面的主要成果。给一部分讨论了大气坏流的双元性和季节突变,第二部分讨论了海陆差异和地形在季风发展的动力和热力过程中的作用,这包括冬季风、夏季风以及有关的热源和热汇。第三部分讨论了季风降水,尤其重点介绍了中尺度扰动、低空急流和梅雨的年际变率。     

气候的多平衡态及其转换

本文利用一个简单的气候模式,求得三个平衡态的全球半均温度值分别为:T_1=248.5K,T_2=271.9K和T_3=288.1K,其中对应于温暖时期和寒冷时期的T_3和T_1是稳定的.若要使现代温暖气候转变为寒冷气候,太阳常数约需比现代值减少3％:若从寒冷气候转变成温暖气候,太阳常数需增加约6.3％.这表明寒冷气候的状态要比温暖气候的状态相对稳定些.然后讨论了随机扰动对气候半衡态之间转换的作用.结果表明:仅通过天气随机扰动的涨落效应不可能使气候系统实现冰期-间冰期之间10~5年周期尺度的转换.     

非绝热加热驱动的热带轴对称环流多重平衡态

本文利用赤道β一平面上的浅水波方程,对热带轴对称环流进行理论分析。首先解析地求得线性自由波解,发现低阶模态上u、φ与v的关于赤道的对称和反对称性相反。其次,用高截谱模式分析理想化非绝加热作用下热带环流的平衡态,发现热带夏季环流具有二类稳定的平衡态,而冬季有单一稳定态。      

夏季乌拉尔地区大气环流持续异常的形成与维持

从天气尺度瞬变涡旋与时间平均基本气流双向相互作用建立异常型的角度，研究了夏季乌拉尔地区大气环流持续异常的形成与维持，首先基于合成分析，研究了持续异常期间的天气尺度瞬变波活动情况，结果表明：正异常时，在上游地区，从北大西洋中部到西欧沿岸，瞬变活动明显增强。负异常过程时相反，该地区瞬变活动减弱。利用线性正压原始方程模式，研究了在合成正异常基本流及7月气候基本流等两种基本流下，正异常时上游异常瞬变活动对异常建立的贡献。结果表明：正异常时，上游增强的瞬变波活动有利于正异常的建立与维持。利用基于线性正压原始方程模式设计的风暴轴模式，研究了时间平均基本流在组织与调控瞬变活动中所起的作用。结果表明：当乌拉尔地区高压脊发展时，有利于瞬变在上游的北大西洋中部到西欧沿岸地区组织起来。脊发展越强，越有利。结合上述两方面的结果，提出了瞬变与行星波双向相互作用的乌拉尔持续正异常形成和自维持机制。     

“大气环流”

本书是苏联水文气象总局科学通俗丛书之一。但原来它是给水文气象专业学生、技术员以及气象方面其他人员看的,并不是对一般群众的通俗读物。全书共分五章,分论地球上温压场分布、气团变性对于北半球对流层温度场建立的作用、对流层平均温压场对大气环流生成的作用、大气环流的距常以及大气环流和水份循环。在基本概念上,本书以作者在1947年所写论文“大气环流的季节变动”作为基础,并且也引用到这论文的主要结论和材料。     

江淮梅雨的多尺度特征及其与厄尔尼诺和大气环流的联系

利用小波变换，分析了江淮流域夏季降水的多尺度特征和存在的周期，通过对Nino3区海温、西太平洋副高以及亚洲纬向环流指数的小波变换，分析了它们与江淮流域夏季降水的多尺度联系。结果表明，整个江淮流域的降水具有明显的年际和年代际变化特征，年际变化主要表现为3～4a、5～6a和7～8a的周期，年代际变化则表现为12～13a、l6～17a和27a的周期。南片和北片以及长江中游和下游之间所具有的特征是不尽相同的。相对于亚洲纬向环流指数而言，Nino3区海温对江淮流域降水的影响较为重要。Nino3区的海温与江淮流域降水的联系，在一些时段是同位相的，而在另一些时段是反位相的。