冷空气爆发时陆地边界层的数值模拟

本文建立了一个三维中尺度模式,分别模拟了平坦地形及规则山地情形下冷空气爆发过程,并模拟了无冷空气时天气演变过程作为比较.模拟结果合理地给出了冷空气爆发后边界层内诸要素的变化规律,如大风的出现、风向的改变、动量通量的增大、气压的升高等.     

入侵冷空气强度对台风变性过程的影响

利用WRF中尺度模式对0716号"罗莎"台风的变性过程进行数值试验研究,讨论不同强度的入侵冷空气对台风变性过程的影响,结果表明适当强度冷空气入侵有利于斜压能的积累和释放,是导致台风变性的重要因素,而太强或太弱的冷空气都不利于台风的变性加强。当冷空气减弱时,台风登陆后边界层的热量通量减少,在没有新的能量供给的情况下,台风由于边界层摩擦作用和水汽供应不足而逐渐消散;当入侵冷空气过强时,台风内部会被迅速填塞,暖心变为冷心,从而逐渐消散。     

一次东亚寒潮爆发后冷涌发展的研究

分析了１９８１年１月２１—２８日一次东亚强寒潮爆发后南海和西太平洋地区冷涌的发展过程。冷涌的发展最先表现为低层强东北风沿东亚沿海地区和南海中北部的迅速建立。２—３ｄ之后，又在菲律宾以东洋面激起第二次冷涌。与冷涌相伴随的低层温度场变化也十分明显，同样具有先后两次降温过程。冷涌期高空风场表现有明显的脉动，南海北部高空西风迅速减弱，而在南海近赤道地区出现了很强的高空东风区。冷涌的发展与寒潮冷高压的南下有密切关系，它的强度在很大程度上取决于中纬度冷高压的强度。另一方面，冷涌发展后，通过Ｈａｄｌｅｙ环流可影响中纬西风急流和热带东风急流的变化。     

澳大利亚冷空气活动影响东亚夏季风的过程——数值试验

本文基于诊断分析结果,使用郭晓岚-钱永甫的P-σ坐标5层原始方程球带模式做了澳大利亚冷空气活动影响北半球亚洲夏季风的数值试验。文章分析了亚洲季风地区特别是东亚地区的流场、降水场以及非绝热加热场对澳大利亚地区有、无冷空气活动的不同响应,着重讨论了澳大利亚地区冷空气活动影响东亚夏季风加强北进的传播过程。指出在这种过程中,经向风扰动呈现出由南向北的传播,流场和降水场也有相应的向北移动,其时间退后约12天左右。     

登陆台风变性过程的物理机制分析

0509号台风“Matsa”和0712号台风“Wipha”,均在中国大陆发生变性成为温带气旋。但前者变性后再度加强,后者变性后减弱消亡。用日本JRA25再分析资料,对其变性过程对比分析。表明：“Matsa”和“Wipha”均是在登陆后北上与中高纬西风槽相互作用的过程中,受到冷空气入侵后变性,从垂直对称分布演变为倾斜的非对称分布,且在北上过程中与中纬度高空锋区作用,但“Matsa”中心嵌入中纬度高空锋区,有再加强过程;而“Wipha”仅外围环流与锋区接触,中心未进入锋区,无再加强过程。通过对大气稳定度和垂直螺旋度等进一步分析表明：“Matsa”变性过程是系统性冷空气的南侵,而Wipha的变性只有弱冷空气的入侵;台风中心所在的垂直涡度ζ_p的增长大值区是否落在△θ_e<0的大气对流性不稳定的区域内,对台风变性后是否再加强有一定影响。此外,垂直螺旋度的高低空配置及正涡度柱与上升运动的相互配合是使台风变性加强的重要因素。     

东亚寒潮冷空气的传播和行星尺度作用

本文研究了1980—1984年冬季19次东亚寒潮爆发过程中低频扰动的传播特征和行星尺度作用。揭示出冷空气的向南传播主要是一种低频模态的10—20天周期的振荡。另一方面,与寒潮爆发有关的西伯利亚冷高压作为北半球冬季对流层的主要冷源会导致一系列行星尺度过程的响应。这主要表现为辐散环流的上升支迅速地从印尼—马来西亚地区东移到东太平洋,使正常的沃克环流反向。这种情况十分相似于由非厄尔尼诺年到厄尔尼诺年辐散环流的运动。从动力学上,这种辐散环流有利于东太平洋以及北美西岸的天气发展。     

东亚夏季风时期冷空气活动的位涡分析

通过多时间尺度分析方法, 比较了夏季风时期表征冷空气活动的多种指标, 得到表征夏季风时期冷空气活动的最优指标——位涡。分析表明, 位涡 (potential vorticity, 简称PV) 的低频振荡 (20～80天和40～80天振荡) 在表征冷空气活动中效果最好。利用该指标对东亚夏季风中冷空气的来源和作用进行了研究, 重点分析了梅雨时期中高纬和中高层系统与夏季风系统相互作用的过程和机制。得出几点重要的结论: 中高纬平流层下部和对流层顶的高位涡库以及60°N附近的亚洲大陆东部低层的高位涡库是东亚夏季风系统中冷空气的主要来源。冷空气的侵入路径对不同的雨季表现出不同的特征: 华南前汛期, 有两次冷空气的侵入, 第一次来自东北方向低层, 第二次来自对流层高层的高位涡库; 梅雨期, 爆发时主要来自高层的高位涡库, 中后期鄂霍次克海附近850 hPa的高位涡库是冷空气加强和维持的主要来源; 华北雨季, 冷空气主要来自对流层高层。倾斜等熵面是垂直涡度最易发展的区域, 它也是高层冷空气侵入的路径。特定的位涡分布对应特定的降水类型, 位涡和降水的季节内振荡 (尤其是低频部分) 蕴含了中高纬系统与夏季风系统相互作用的关键信息。     

冷空气引发江苏近海强风形成和发展的物理过程探讨

对一次强冷空气伴随的近海大风天气进行了分析,研究了强冷空气影响过程中地面变压场和高空各层温度平流场的演变特征及其与地面风场之间的关系,在此基础上对强冷空气引发江苏近海强风形成与发展的物理过程进行了探讨,研究表明：温度平流与地面风场之间是通过变压场相互关联和促进的,强冷空气所伴随的冷平流增强了地面变压场及变压梯度,是导致江苏近海大风出现的重要原因。     

东亚季风区夏季陆地生态系统碳循环对东亚夏季风的响应

东亚地区陆地生态系统的时空变率表现出明显的对季风气候的响应特征。使用EOF（经验正交分解）方法分析了AVIM2动态植被陆面模式离线模拟试验模拟的1953～2004年东亚季风区夏季陆地生态系统总初级生产力（GPP）、生态系统净初级生产力（NPP）、净生态系统初级生产力（NEP）、植被呼吸以及土壤呼吸的时空分布特点,探讨了东亚夏季风对陆地生态系统碳循环影响机制。研究发现,在强季风年,江淮地区高温少雨的特点限制了光合作用,造成GPP偏低;而华南地区在强季风年气候温暖湿润,利于植被生长,GPP偏高。季风对于植被呼吸和土壤呼吸影响不明显,使得GPP和植被呼吸之差NPP的变化及NPP和土壤呼吸之差NEP的变化与GPP的变化保持一致。在强季风年江淮流域地区干热的气候条件使得NPP和NEP降低;但是在华南地区温度升高的同时降水增多使得在NPP偏高的基础上NEP也偏高。     

青藏高原对冷空气爆发影响的个例分析(一)

本文通过对1979年4月10—13日在我国的一次寒潮爆发过程进行了有、无地形及修改地形的数值试验和对比分析,发现高原地形对冷空气活动强度及路径等有明显的影响:(1)由于高原地形的存在使冷空气快速沿地形边缘向南推移,冷锋偏南,给我国平原地区带来较大的降温及较多的降雨。(2)这种冷锋的移动快而达到很偏南的纬度主要是低层冷空气沿高原地形边缘绕流所产生的。(3)如果高原大地形不存在,这时冷空气直侵印度,给印度北方带来强降温。     

STUDY OF PHYSICAL PROCESSES AFFECTING THE TRANSFORMATION OF COLD AIR OVER LAND AFTER OUTBREAK OF COLD WAVES IN EAST ASIA

Authors have studied the transformation processes of cold air over land in East Asia for eight cases which occurredin different months of 1981.First,the surface eddy sensible and latent heat fluxes,and drag coefficient were estimatedaccording to the approach of similarity theory.Then,the apparent heat source,the apparent moisture sink,and solarand long-wave radiative heating(or cooling)were further calculated through the budget method and physicalparameterization algorithm.It has been found that the cold air immediately starts the transformation process over landonce it moves away from its region of origin.In winter,the degree of transformation of cold air mass gradually intensi-fied as it travelled southeastward;while arriving in the ocean,the cold air mass underwent the most significant transfor-mation process.In summer,the most vigorous transformation of thermal and moisture fields was observed in NorthChina and Mongolian region,with much greater intensity than that in winter.     

陆面特征对初夏华南冷锋过程影响的数值研究

利用ＲＡＭＳ模式，对１９７９年６月一次冷锋过程进行了数值模拟，讨论了不同陆面对冷锋南下变性过程的影响，几组异常试验的结果表明，地形因素对华南地区降水有较大的影响，去掉南岭地形的动力作用后，华南到东南沿海一带低层气旋性涡度明显减小，降水量减少，而青藏高原东部和华东地区受地气交换过程和下垫面热力状况影响较显著。     

用轨迹法研究寒潮个例

本文利用FGGEⅢ_bSOP(Ⅰ)资料,计算了1979年1月24日—31日的一次东亚寒潮过程中空气质点的三维运动轨迹。结果表明:这例寒潮高压不是原来在欧亚交界处的早期冷高压的东移加强而成,而是在后者的前部巴尔喀什湖及其附近地区再发展而成。整个寒潮酝酿过程实质是一次地面冷高压的替换过程。根据轨迹分析,这例寒潮高压的形成主要是由于在亚马尔半岛及其附近地区对流层中层具有极地冷空气特性的气团南下、到巴尔喀什湖及其附近地区的堆积;同时,这一地区空气本身的绝热上升冷却也起到一定的作用。寒潮爆发阶段,冷空气主体自对流层低层作扇形散开。冷空气的整个活动过程是堆积—散开—再堆积—再度散开的过程。     

东亚夏季风建立过程中的大气能量变化

本文利用1980、1981年4—6月资料,分析了0°—25°N、95°—120°E区域中的大气能量变化。发现在东亚夏季风建立过程中,该区域中能量水平收支和分布均发生了明显的变化,并能较好地反映出东亚夏季风的建立早晚和强弱差异。对总能量各项的计算结果表明:潜热能是东亚夏季风建立过程中的一个重要影响因子。 文章还初步研究了东亚夏季风建立前期,中低纬环流之间相互作用的动力学表现。指出90°—125°E之间,前期越过35°N向南输送的涡动动量对东亚夏季风建立具有触发作用。      

在一种寒潮情况下的水平温度场及冷锋构造

本文选择了一次大气物理过程比较简单的寒潮作为例子,讨论其温度场及冷锋的构造。事实看出,寒潮前沿的冷锋,在黄河流域时与在华南时,构造是不同的。本文对于锋的构造的改变进行了初步的讨论。再者,寒潮末期的高空温度场改变很大,作者试用锋生公式计算,结果指出,温度平流值的变化起着主导作用。     

TRAJECTORY ANALYSES OF THE DUSTSTORMS OVER EAST ASIA

The transports of dust are calculated using 3-dimensional(3-D)trajectory method for three cases of duststorms inthe terrain-following coordinate system,and the synoptic processes are also discussed for each case.The case of 17—20April 1980,a severe duststorm was associated with the rapid development of a cyclone over the Mongolia Plateau.Thedust moved from west to east across several deserts,formed a typical dust path in spring.The other two were weaker andthe dust was triggered by the strong wind behind the cold front from northwest or north.Because the vertical velocity isconsidered in 3-D trajectory analysis,trajectories calculated should better reveal the transport rule of the dust particlesand the results seem to be more consistent with the synoptic processes.The trajectory analysis on the 2-D isobaric sur-faces is simpler but can be used only in the conditions with weak vertical wind shear and weak vertical velocity.The dif-ference of trajectories at lower levels between two methods may be caused by the different treatment of orography.     

冬季中国上空平直西风环流条件下的西风波动

在亚洲中部和南部上空平直西风的环流条件下,往往有一个个高空西风带的低压槽从亚洲西部越过西藏高原移到中国东部。这类高空的低压槽在低层对流层大气中表现不很清楚,但在高层对流层中却表现很显著。在本文中对于这类高空槽的结构和性质作了叙述,并举出1956年2月10—12日的一个高空低槽的例子。     

A NUMERICAL STUDY ON THE EFFECTS OF THE QINGHAIXIZANG PLATEAU ON THE MEDIUM-RANGE WEATHER PROCESSES OF THE SUMMER MONSOON RAIN IN EAST ASIA

By employing the T42L9 spectral model introduced from ECMWF and utilizing the FGGE-III_b datacovering the period from 14 June to 19 June 1979,the effects of the Qinghai-Xizang Plateau on the medium-range weather processes of the rain during the onset period of the summer monsoon in Eastern Asia in1979 were studied numerically.According to the initial field of 12GMT 14 June 1979,five-day numericalexperiments with or without the orographic effects were carried out respectively.The results show that thePlateau can influence the precipitation significantly during the summer monsoon season.Although the summermonsoon is the result of the seasonal variations of the global circulation and the heating difference betweenland and sea,it is influenced evidently by the Plateau in medium-range processes.There are very complexinteractions between the mountain and diabatic heating effects so that both of them should be consideredcorrectly in the general circulation models in order to describe the nature of the atmosphere reliably.