超长波活动规律的定性分析

一、引言 大气运动在空间上是多尺度的,时间上是多频率的。在整个北半球范围内,沿纬圈方向上波数为1、2、3的大气波动通常称为超长波。长波的水平尺度为几千公里,时间尺度为3—5天,而超长波的水平尺度在一万公里以上,时间尺度在10天以上。可见超长波是大气中时空尺度最大的一类波动。     

中期天气情况的环流背景

一、概述 各种天气情况都是大气运动的产物。大气运动的形式是多种多样的,如长波槽脊、锋面气旋、飑线、龙卷风等等,每一种形式都有一定的空间尺度和时间尺度。根据时间和空间尺度的大小,可将大气的各种运动形式分为四类: (1) 行星尺度:包括全球规模的大气环流、高     

气候大气和海洋的临界时间跨度与非线性作用结构

研究了气候海洋与大气的临界时间跨度及其非线性作用的大致结构。与预报的空间分辩率及系统的非线性强度相联系，气候大气和海洋的临界时间跨度可反映系统可预报的相对时间尺度。对于具有同样空间特征尺度的大气和海洋，海洋的最小临界时间跨度约是大气的9倍（可达数日至数十日）。一般（外源变化缓慢的）气候海洋与大气的一阶非线性越强，其临界时间跨度越小。气候海洋与大气非线性作用的大致结构是：通常与科里奥利力对流体运动的规范作用（如地转运动）有关，非线性作用随纬度增加而减弱。距平流场的切变结构及其沿经向与纬向上强度的比较直接改变气候大气和海洋的非线性作用（比如，向东的距平环流强度与经向环流强度相当时，非线性作用最强），较强的外部驱动（风应力和压弹梯度力）使非线性作用加大等等。     

第三讲:滤波

大气中存在各种不同规模的运动和运动系统,水平尺度从几十米至几千公里,时间尺度从数十分钟至数月。根据运动的水平尺度一般将大气运动分成三类:水平尺度在千公里及其以上的运动系统称大尺度天气系统,如大气长波、超长波、气旋、反气旋、高空急流及副热带高压等天气系统;水平尺度在数十公里以内的为小尺度天气系统,如龙卷、局地     

印度洋海气相互作用对热带夏季大气环流气候态的影响

利用分辨率较高的SINTEX-F(Scale INTeraction EXperiment-FRCGC) 海气耦合模式, 进行多组长时间积分模拟和理想试验, 分析研究热带印度洋海气耦合对夏季大气环流气候态的影响。主要结果有: (1) 热带印度洋海气相互作用使热带东印度洋产生明显的东风变化, 使热带中西太平洋赤道北部产生气旋性切变变化。 (2) 印度洋海气相互作用对大气环流气候态的影响绝大部分由于大气对海气相互作用的响应存在年际变化正负距平不对称性造成, 这种年际变化不对称性包括正偶极子与负偶极子的不对称、 海盆宽度正异常与海盆宽度负异常的不对称。 (3) 年际和季节内两种时间尺度海气相互作用对印度洋关键区大气环流平均态都有影响, 约各占60%、 40%; 季节内尺度海气相互作用对太平洋近赤道区大气环流平均态有重要影响; 年际尺度海气相互作用对太平洋赤道外地区大气环流平均态有重要影响。热带印度洋年际尺度、 季节内尺度海气相互作用对大气环流气候态的影响, 都存在年际变化以及年际变化正负距平不对称性。这两种尺度海气相互作用主要通过年际变化正负距平不对称性而对大气环流平均态产生影响。     

对大气过程尺度的个种合理划分

1.引言在历史上气象学家们一直倾向于从空间和时间尺度有很大差别的两个观点出发来研究大气动力学。在试图解释最接近人们生活环境的地面上的细微运动特征方面,他们发展了微气象学,来处理空间尺度为几米和时间尺度大约一分钟的大气动力学问题。同样,为了预报大气中天气形势的发展,气象学家们对空间尺度为一千公里以上和时间尺度为一周的大尺度动力学的运动特征给以极大的关注。尽管“大尺度”气象学和“小尺度”气象学包含了许多大气过程,但仍然有大量重要的天气现象,它们的空间尺度和时间尺度居于这二者之间。我们对这些中间尺度的认识是逐渐的,这倒不是因为它们不重要,而是因为要获得那些与它们有关的观测资料是困难的。然而,近年来由于对城市环境和强风暴     

第十四讲 大气环流动力学问题

大气环流一般是指大规模的大气运行现象,它的内容甚为广泛,关于它的定义和所讨论的问题也因人而异。 从全球尺度来看,环绕地球上的大气经常维持着沿纬圈的东西风带及与之相联系的平均经圈环流;在地球球面的固定地理区域,有一些永久的或半永久的系统中心形成;在几周的时间过程中,半球范围的大气变化经常出现准周期性的指数循环,发生阻塞形势的建立和崩溃;上述三个现象是大气环流中重要的基本问题。     

2020年7月两次入海江淮气旋爆发性与非爆发性发展特征对比分析

利用高时空分辨率的欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)对全球气候的第五代大气再分析数据集(European Re-Analyses 5, ERA5),对比分析了2020年7月淮河上游地区的两次江淮气旋过程,并结合海洋—大气—波浪—泥沙耦合模式(Coupled Ocean-Atmosphere-Wave-Sediment Transport modeling system, COAWST)进行敏感性试验,探讨同一气候尺度背景下,高低频大气环流形势和海气耦合作用对江淮气旋的影响。结果表明,低空环流形势的高频变化和海表温度的升高对气旋的大风影响和强度发展有重要作用。低空环流形势中,存在“气旋—反气旋—气旋”环流天气尺度波列,易造成气旋大风叠加增强;海气交互界面的高海表温度加热作用导致的感热和潜热释放通过气旋北部弯曲锋面强烈的上升运动,为气旋发展提供能量,促进气旋入海后爆发性增强。     

中期天气变化和中期预报

1引言从宏观上讲，全球大气运动是不可分割的统一整体运动。大气内部在各个纬带、各种尺度、各种频率的运动形式之间相互依存、相互制约、相互影响，按照大气动力学能量串级理论和能量频散原理，大尺度运动系统既可向小尺度系统转移能量，也可从小尺度系统获得能量。这样，各种尺度运动系统就会通过非线性相互作用引起大气环流形势的持续异常或急剧变化。天气、气候变化的直接原因是大气环流的变化或异常。从预报的角度讲，不同时效的预报要侧重考察相应长度的天气过程和长于预报时效的大型环流系统。天气尺度系统是短期预报的主要对象。而…     

中尺度天气数值模拟及近年来国外的进展

一、引言随着大尺度过程研究和大尺度中、短期数值预报不断取得进展,气候变化及甚短时天气的研究已列入了议事日程,并日益为人们所重视。这不仅是由于大气系统本身具有从湍流微团到超长波这样宽广的尺度谱,即包含各种不同尺度的系统,而且各种不同尺度系统之间是互相影响互相作用的。因此,研究大气运动规律必然要包括对气候规律和短时规律(中小尺度系统规律)的研究。其次,人们对中尺度天气的重视还由于它们在实际中的重要性。如果说猛烈的中尺度系统如台风、飑线、雨团等常直接造成生命财产的严重损失,那么,看来是微弱、平常的中尺度环流如海陆风环流、城市环流等在一定条件下也会给人类带来伤害。据Pielke的估计,美国     

我国暴雨研究的进展

自从“75.8”河南特大暴雨会战以来,我国广大气象工作者更加重视暴雨研究,做了不少工作。现对近年来我国暴雨研究的主要进展概述如下。一、关于暴雨成因暴雨是多种尺度大气运动的一种综合现象。它的形成与消失同大气环流状况、不同尺度的大气运动以及云物理结构等都有密切关系。近年来,我国气象工作者,从以下几方面探讨了暴雨成因。 1.大尺度环流的调整与发展适当的流场和充沛的水汽是形成暴雨的必要条件。然而,水汽供应及其分布又受流场的制约,因此     

中国东部夏季降水与东亚垂直环流结构及其预测试验

本文在分析中国东部夏季降水的时空分布特征基础上, 从东亚高、中、低层大尺度环流异常着手, 选取对中国东部夏季降水异常有显著影响的大气环流预报因子, 分别应用逐步回归和最优子集回归法两种统计降尺度方法, 以动力气候模式CAM3.1预报输出的大气环流预报因子为基础, 以中国东部夏季降水的典型空间分布型为预报对象, 建立动力与统计相结合的中国东部夏季降水预测模型, 并对1981～2000年的中国东部夏季降水进行回报试验。结果表明: 中国东部夏季降水具有4类典型的空间分布型式, 且具有显著的准2年和年代际尺度振荡周期; 东亚高、中、低层大气环流异常的特定配置, 对东部夏季降水的空间分布型有显著影响; 使用两种降尺度方案建立的动力与统计相结合的预测模型对中国东部夏季降水异常具有一定的预报技巧, 可以在一定程度上提高动力模式对中国东部夏季降水的预报效果。     

东亚冬季风的时空变化及其与ENSO、AO相互关系的研究进展

作为亚洲季风系统中的一个重要组成部分, 东亚冬季风的变化对北半球甚至全球的天气气候都有重要的影响。本文回顾了近些年国内外关于东亚冬季风变化特征, 主要包括其时间和空间演变及其与ENSO、AO之间相互作用等研究的主要进展。目前已有的研究结果表明, 东亚冬季风系统是一个贯穿于整个大气对流层的深厚型环流系统, 其异常表现为东亚区域整层环流系统的异常;东亚冬季风具有2a, 5~7a的年际变化和10a以上的年代际变化, 有空间分布的不均匀性及爆发与撤退日期的突变性;强弱冬季风年的异常环流形势在对流层各层以及高纬度、中纬度和低纬度地区都有所表现;在年际尺度上, ENSO、AO与东亚冬季风有一定的相关性, 但是在年代际上, 东亚冬季风同两者之间有着更显著的联系, 通过大气动力和热力过程, 它们之间相互影响、相互作用, 共同影响我国、东亚甚至于全球天气气候的变化。      

热带大气运动的长波和超长波(二)

本文对热带湿大气运动的长波、纬向超长波(纬向扰动尺度L_1～10~4公里,经向扰动尺度L_2～10~6公里)和经向超长波(L_1～10~3公里,L_2～10~4公里)进行了尺度分析,得到了适合这些运动的近似方程。对于纬向超长波,与干大气一样为正压无辐散运动;但对于长波和经向超长波,它们的运动特征与干大气有着巨大的差别,在这类运动中,位势部分、辐散辐合和垂直气流相当重要,而且重力内波波速大大变慢,因而可以认定混合的Rossby-重力波是热带长波和经向超长波的一个重要特性。我们所得的结果与Charney对干大气的分析不一致,也与Murakami对湿大气的分析不一致。从而证实了谢义炳教授最近提出的空气温度对大气运动有重要影响的观点。同时,在假定基本气流U=0的情况下,对线性化扰动方程进行了频率分析,证实了上述尺度分析的结果是正确的。     

ENSO与印度洋海盆海温多尺度相互作用及其对气候影响的研究进展

系统回顾了近年来有关ENSO与印度洋海盆海温多时间尺度相互作用及其气候效应研究的相关成果。主要包括年际和年代际时间尺度上,ENSO与印度洋海盆海温之间相互联系的基本事实和机制,以及与之相关的气候影响,特别是上述联系对亚洲季风系统及气候异常的影响。在年际尺度上,ENSO通过“大气桥”过程主导着印度洋海温变化,而后者的异常也可通过纬向环流的“齿轮式耦合”对ENSO产生影响。在年代际尺度上,一方面印度洋海盆海温显著的夏季增暖可能来自ENSO暖事件持续时间的年代际延长,另一方面印度洋秋季海温空间分布模态的年代际变化,则对ENSO暖事件强度的年代际增强具有贡献。二者的多时间尺度相互作用进而通过影响大气和海洋环流、辐射反馈、蒸发降水等多种海气耦合过程产生显著的气候效应。研究成果表明印度洋海温变化对亚洲乃至全球气候异常的重要作用。在回顾上述研究成果的基础上,讨论了进一步研究ENSO与印度洋海盆海温多时间尺度变率影响全球气候的前景和重要意义。     

大气动力学的一些问题

大气动力学的基本问题,也是自然流体力学中的一些基本问题.大气运动是极其多种多样的.在时、空尺度上以及在形态和性质上都有很大差别.大体上说可以分为全球规模的和行星尺度的运动——即所谓大气环流、大尺度天气系统、涡旋、波动、对流以及边界层湍流.我们这里只讲关于前三者的一些问题. 一、大气环流和大尺度运动的动力学 1.在引力和旋转力场中流体运动的一般特点简言之,大气运动是由地球吸收太阳辐射能所推动的.然而它又是在地球重力场和旋转力场作用之下.     

北极臭氧垂直分布和天气尺度变化的观测研究

北极地区臭氧对北极气候和环境系统起着重要作用。研究其分布和变化有助于了解北极的气候和环境及其对全球气候系统的影响,有助于气候和环境变化的数值预报。中国北极科学探测1999在北冰洋楚可奇海域成功的进行了大气臭氧观测。通过在中国“雪龙”号破冰船甲板上（于1999年8月18-24日在75°N,160°W附近处）释放大气臭氧探空仪获得了高分辨率的大气垂直结构和臭氧分布资料,可以进行大气尺度的大气臭氧变化研究。分析大气监测资料、TOMS臭氧总量资料和NCEP大气环流资料表明,大气臭氧总量随着对流层顶的低一高一低变化呈高一低一高的变化过程。研究还表明,大气柱的臭氧总量与13公里以下的大气臭氧含量关系密切,而在约20公里处的大气臭氧浓度最大值的变化与整个气柱臭氧的关系不大。500 hPa天气形势图上一个弱一强一弱的西南天气型造成的弱臭氧平流可能是这次臭氧变化的主要原因。     

前言

叶笃正院士是世界著名的气象学家,是中国现代大气科学奠基人之一。他在罗斯贝波的能量频散、大气运动的适应过程、东亚大气环流变化、青藏高原对大气环流和气候的热力效应以及全球气候变化及其适应等研究领域做出了系统而开创性的贡献。     

海冰在大气环流模型中的重要作用

文章简要综述了次网格尺度海非均匀性大对大气环流模式性能的影响，南极冰在全球环流和短期气候变化中的作用，以及模式中不同的海冰反照率参数化对地表温度和辐射的影响等研究结果，说明海冰对极地海洋和大气的能量收支及短期气候变化有重要作用，不同的海洋参数化方案对气候模拟结果有重要影响。     

Response Characteristics and Mechanism Analyses on Monthly Circulation to SST Anomaly Force

利用全球中期数值预报谱模式,通过在海表温度气候态上叠加不同扰动的方法,研究了不同季节月尺度大气环流对海表温度变化的响应特征及机理。结果表明,大气响应首先出现海表温度的高值区和海温扰动变化的大值区,其发展和演变还与大气环流的背景场有关,大气响应发展达到稳定的状态是沿南、北半球西风急流附近的纬向波状分布;在不同季节,对不同分布的海表温度变化,大气环流响应的速度不同,但在月尺度内大气响应都能达到最大值;相对于夏季,冬季大气响应最大值达到的高度更高,大气响应对扰动的形态更敏感。