包括大地形作用的大气环流模式的长时期性状

本文用一个两层斜压原始方程模式研究了包含大地形作用的大气环流模式的长时期性状.首先以刚体旋转为初值条件,用绝热无摩擦的两层斜压模式作了一个月的数值积分,研究了模式大气对纯粹地形强迫的响应.结果发现积分至第15天以后,中纬度西风渐弱,使得积分前期由地形强迫产生的槽脊难以辨认.本文通过不同模式之间的比较,对500hPa高度场上的球谐分析以及对动量方程的诊断,认为它是一种确定的动力学现象,而不是计算紊乱.在模式中引入纬向对称型加热和地面摩擦过程后,即使将模式积分长达5个月以上,由地形强迫激发的扰动所形成的槽脊仍可长久地维持,但它不是简单意义下的定常波,位相分析表明只有二波分量近似驻波,与转盘实验结果相似.     

Dynamical role of the Rocky Mountain controlled by East Asian topographies in modulating the tropospheric westerly jet in northern winter

本文通过数值模拟,研究了有无东亚地形存在时,落基山地形作用对冬季北半球副热带西风急流的影响,分析了东亚大地形对落基山地形的调制作用。结果表明,东亚地形的存在能够完全抑制落基山地形对太平洋副热带急流的加强作用,使得落基山地形作用仅能加强其下游的大西洋副热带急流。主要原因是东亚大地形可抑制落基山地形北侧反气旋环流的发展,进而抑制中纬度太平洋地区经向温度梯度的加强。该结果有助于我们进一步理解北半球大地形强迫作用,及其相互调制作用对对流层天气和环流结构的影响。     

地形对大气环流影响的数值试验

本文利用北半球正压原始方程模式和理想初始场，加入北半球实际的平滑地形的作用，对北半球超长波2波型、3波型、长波4波型、5波型，分别进行了240小时的积分计算。从考虑地形和不考虑地形的四组结果对比中，发现地形对上述四种波型的演变有很大的影响，证实了地形作用确系影响大气环流、形成某些天气气候特征的重要因素之一；同时发现，在地形的动力作用下，北半球大气形成了一些重要的环流系统。例如，极涡向北欧偏移，东亚、北美大槽和阿拉斯加脊的维持，都与地形有密切关系。在地形作用下:（1）北太平洋西槽东脊，而北大西洋西脊东槽。（2）阻塞和切断形势的出现更为频繁、典型。（3）在欧亚大陆上，m=4时出现倒Ω流型，而m=5时，出现两槽一脊型。     

北半球两大地形下游冬季环流的动力分析——Ⅱ.行星波的垂直传播

线性、定常、多层半球谱模式模拟结果表明,在东亚纬向气流下,青藏高原能在平流层激发出强大的1波扰动,脊槽分别位于太平洋和大西洋上空。在北美纬向气流下,落基山在平流层激发的1波很弱。观测资料计算指出,对流层行星1波很难通过北美对流层顶上传,但却能自由穿过东亚高纬度地区的对流层顶向平流层传播。北美地形所激发的波动在上传过程中均折向低纬传播。青藏高原所激发的行星1波和2波在上传过程中有分支:折向低纬的一支主要局限在对流层中;折向高纬的一支进入平流层。模拟和分析证明,这些差异是北半球两大地形不同的动力作用的结果。     

北半球两大地形下游冬季环流的动力分析——Ⅰ.环流、遥相关和定常波的联系

位势场中槽脊的分布、遥相关型的形态和准定常波的传播路径是1月份500hPa月平均高度场的重要特征。通过资料分析和数值试验,本文证明此三者之间是彼此关联的整体,它们与青藏高原和落基山的强迫作用有关。东亚大槽和北美大槽的强度在中高纬度上存在显著的负相关。这种负相关和槽前急流强度的年际变化导致北美和东亚存在相似的相关型分布,准定常波在两大地形下游传播的不同则导致两区域相关波链形态的明显差异。     

青藏高原译亚洲季风平均环流影响的数值试验

利用垂直方向具有９层σ面、，水平方向菱形截断波烽为１５的全球在气环充谱 有、无青藏高原大地形两种情况下１０年积分的模拟结果，研究了青藏高原大地形对亚洲季风平均环流的影响。结果表明：有、无青藏高原大地形、亚洲冬、青季季风流均存在很大的差异：去除地形，使夏季高层的南亚高压、低层的在陆热低压、副热带高压及冬季的大陆冷高压在位置或强度上发生了改变；地形的有，无决定着冬季东亚大槽的强度；索在越赤道气流有地形     

青藏高原与落基山背风气旋的对比分析(二)——诊断分析

本文对第一部分所选的东亚和北美的背风气旋个例继续进行诊断分析。利用Q矢量诊断了两者的锋生函数和垂直运动,同时对两者进行了涡度收支、热量和水汽收支的计算,对比分析了两者物理量的分布特征。结果表明:北美的锋生与落基山地形影响有关,在落基山东侧,对流活跃;而东亚的锋生与海洋上感热和水汽蒸发有关,气旋入海后,对流作用加强。     

阻塞理论

1.罗斯贝波 1.1驻波模式讨论阻塞理论的合适起点是北半球12-2月对流层上部的平均流场。北美东海岸有一个西风急流中心,北非有一个急流的最大值延伸进入北美东海岸的主急流区。大洋西部中纬度有两个西风最小区域,它相当于流函数等值线的分流。这就是北半球的阻塞区域。阻塞可以看成是这两个气候脊或者其中     

青藏高原对亚洲季风平均环流影响的数值试验

利用垂直方向具有９层σ面、水平方向菱形截断波数为１５的全球大气环流谱模式和有、无青藏高原大地形两种情况下１０年积分的模拟结果，研究了青藏高原大地形对亚洲季风平均环流的影响。结果表明：有、无青藏高原大地形，亚洲冬、夏季季风平均环流均存在很大的差异。去除地形，使夏季高层的南亚高压、低层的大陆热低压、副热带高压及冬季的大陆冷高压在位置或强度上发生了改变；地形的有、无决定着冬季东亚大槽的强度；索马里越赤道气流有地形时明显较无地形时强；地形的有无还影响着降水强度和雨带的分布。另外，副热带高压中心及雨带的季节性移动与高原大地形的存在与否亦有很大的关系     

世界异常天气及其评价(1991年6月天气)

在500hPa逐日天气图上,极涡位置前半月维持在泰米尔半岛附近,后半月维持在加拿大北部。中纬度大气环流为明显的5波形势,在月平均图上,北欧附近、苏联海宾地区、北美西岸以及加拿大东侧洋面均为显著的槽区。 1.日本、中国沿海高温中国沿海一带至日本气温普遍偏高。不少地区还遭受暴雨袭击,长江下游的江苏、安徽两省发生洪涝灾害,造成不少人员伤亡。北京和长期持续干旱的台北出现了相当     

模式大气中青藏高原对环流E—P通量特征的影响

利用有青藏高原地形存在及没有青藏高原地形存在时的数值模拟结果，对比分析了它们环流E—P通量特征的差异。结果表明，这些差异与大地形对西风气流的阻挡、抬升作用有关；也与大地形在夏季季年环流中所起的热力作用有关。同时青藏高原对中纬度地区上传的E—P通量有激发作用。     

天寒冬来早阿山飞雪急

自 2000年 10月上、中旬北疆出现了比较少见的寒潮天气之后，进入 11月份，我区北疆地区又遭受数次天气过程侵袭，致使入冬期明显提早；同时，接连不断的大雪天气，使北疆北部积雪迅速增厚，并突破历史记录，阿勒泰和塔城地区出现严重的“白灾”。 1平均环流形势特征 1.1 500hPa月平均环流形势 11月份 500hPa月平均高度场 (图略 )上，高纬呈 2波型分布，极涡偏向东半球，中心在堪察加半岛附近，次中心在加拿大北部地区；中纬度地区呈 3波型分布，环流经向度不大，北美大陆东岸低槽维持，欧洲沿岸低槽加深，欧洲高压脊强烈发展并维持，导致…     

亚洲中部干旱气候研究综述与机理分析

综述了亚洲中部干旱气候若干研究进展,并对亚洲中纬度干旱区形成机理进行了深入分析。依据大尺度气候分类法将全球陆地划分为季风、地中海及西风带气候区,分别对应于年内季节循环中多雨—高温的同位相、反位相及不相关等类型水—热配置特征。亚洲中部干旱区南北部分属地中海和西风带气候区,其不同水—热位相配置又对应于不同的水汽通量及其散度等特征。研究揭示了欧亚大陆中部干旱区形成于降水不足且季节性水—热配置不当,起因于大气环流平均槽脊季节变化引起的大气动力—热力配置,其根源是海陆热力差异及大地形对大气环流强迫的结果。本文还讨论了季风区与非季风区之间平均气流水汽散度的季节性互动,以及行星尺度上不同气候区之间平均气流与瞬变涡动水汽散度之间的配置等问题。     

2013年7月四川盆地一次特大暴雨的中尺度系统演变特征

利用常规观测资料、地面加密资料、卫星观测资料和NCEP再分析资料等,对2013年7月8日四川盆地西部大暴雨过程的天气背景、水汽来源、地面环境场特征、中尺度云团活动等进行了分析并开展了数值模拟研究。这次过程发生在中纬度“东高西低”的环流背景下,西风槽与西太平洋副热带高压稳定的同时有高原东部小槽东移,孟加拉湾低槽槽前西南暖湿气流在盆地转为偏东风,输送充沛水汽。地面偏东风与偏北风形成的中尺度辐合线上有对流云团发展加强,为此次大暴雨的发生提供了有利的中尺度辐合条件。模拟结果表明,在川西高原地形阻挡影响下,偏东气流被迫抬升,配合中低层低涡发展形成的辐合上升,形成有利于对流系统发生和维持的环境条件。近地层辐合线北侧偏北冷空气的侵入促使对流不稳定能量释放,对对流的触发和维持有一定作用。     

青藏高原和落基山脉对ENSO影响的比较研究

本文利用耦合气候模式研究了“有/无”青藏高原和落基山脉对厄尔尼诺—南方涛动（ENSO）的影响,并从温度变率方程的角度详细分析了ENSO变化的成因,结果表明:移除青藏高原或落基山脉均会造成ENSO变率增强;ENSO变率在无青藏高原试验中增强的幅度比在无落基山脉试验中更大。ENSO变率在地形敏感性试验中的变化与热带太平洋平均气候态的改变密切相关。移除青藏高原后热带太平洋信风减弱,大气对流中心东移,混合层变浅,温跃层变平,呈现出El Ni?o型海温分布,这些平均态的变化使海表风应力敏感性,Ekman抽吸敏感性以及温跃层敏感性幅度增强,最终导致ENSO振幅增大60%。然而,在移除落基山脉的情景下,热带太平洋信风变化更加复杂,大气对流中心稍有东移,混合层加深,温跃层变平,呈现出类La Ni?a型海温分布。这些变化增强了风应力敏感性和温跃层敏感性,最终导致ENSO振幅仅增大15%左右。本文研究表明,在地质时间尺度上青藏高原和落基山脉的抬升均抑制了ENSO变率。     

2000—2021 年影响山东的北上台风分类及降水落区分析

将2000—2021年影响山东的15个台风，按大尺度环流形势进行分类，以台风登陆之后500 hPa中纬度是否存在槽进行分类，可以分为3类：（1）中纬度有槽且形成闭合中心，台风与槽结合，在山东产生暴雨以上量级的降水；（2）中纬度只有高空槽，降水范围最大；（3）中纬度无明显槽脊，降水量和降水范围最小。以西太平洋副热带高压（简称“副高”）的位置分类，可分为3类：（1）副高西伸脊点过120°E且北部边缘过40°N，台风沿副高外围移动，降水最少；（2）副高西伸脊点不过120°E且北部边缘过40°N，高空槽与副高在中国沿海交汇，降水范围广，山东降水与台风位置有关。位置偏西，降水范围大；位置偏东，降水主要集中在山东半岛地区；（3）副高西伸脊点不过120°E且北部边缘不过40°N，台风环流中心较强，降水最强。以700 hPa环流形势分类，分为3类：（1）700 hPa有高压坝，降水范围最小；（2）700 hPa无高压坝，东北地区有冷涡，山东降水量和降水范围最大；（3）700 hPa无高压坝，中纬度存在大槽，降水量均可达大暴雨量级。     

冬季青藏高原对东移大槽动力影响的研究 （Ⅱ）理想初始场、地形场的构造和数值试验方案的设计

为了以数值试验手段定量地再现青藏高原地形对冬季东移大槽的影响，也同时讨论冬季亚洲不同高空环流形势下地形对东移槽影响的差别，本文使用我所６层有限区域格点模式，首先根据该模式对初始场的需要，也源于冬季亚洲地区高空流型的特点，构造了以基本斜压西风气流加高空西风急流，并在其上迭加正弦波槽扰动为主要特征的环境流场等的理想初始场及理想地形场。然后，根据不同流场成员和地形的组合，设计了１３个数值模拟试验。接着，利用整层无辐散初始化方案，固定侧边界条件，对各试验积分４—５天，最后分析各试验中东移槽的行为。本研究第三部分的模拟试验结果的分析表明〔１９〕，模式计算稳定，模拟结果合理，说明文中理想场的构造是协调的、合理的，也比较接近实际。侧边界条件及初始场的预处理也大体是合适的。     

斜压大气中的地形扰动

本文主要讨论地形对天气系统的影响,研究了斜压大气中地形背风气旋的问题。用小参数法简化基本运动方程,利用青藏高原和落基山脉的实际地形,采用FFT的数值方法,考虑了不同地形、风切变、大气层结等诸因素对地形扰动的影响。结果表明:青藏高原和落基山脉东侧的地形扰动与统计结果较一致;层结对地形扰动的影响较敏感。     

大尺度热源、热汇和地形对西风带的常定扰动(二)

本文第二部分根据简单的两层斜压模式,用小扰动分别解出地形、热源的常定扰动和地形与热源的共同扰动.作者得到西藏高原对于东亚平均槽、脊的形成具有一定的作用.洛矶山加上格林兰高地后更能解释北美槽、脊的形成.在夏季由于西风带的北移,只有地形作用也使得平均槽的强度和位置发生变化.热源的扰动作用对平均槽的生成具有更显著的作用,冬季的西风急流和夏季小槽的生成都和热源扰动更有直接的关系.考虑了热源和地形的共同作用后所得的扰动流型更接近了实现.由此作者提出热源和地形作用通过动力过程在大气环流中相互制约的统一性.     

青藏高原与落基山背风气旋的对比分析(一)——天气结构

本文分别选用了一个东亚(EA)和北美(NA)的背风气旋进行对比分析.分析了两者的天气形势、动力和热力结构的差异.由于青藏高原和落基山地形对气流的不同影响,北美水汽从墨西哥湾向北输送,东亚水汽从南海向东北输送,因而,NA的对流不稳定区成南北带状分布;而EA的则成东西带状分布.EA的初生时,正压不稳定作用是主要的;在发展中,起主导作用的是斜压不稳定.