基本气流对赤道Rossby波和重力波的影响

应用考虑基本气流作用的赤道β平面线性模式，分析了基本气流对赤道Rossby波和重力波的影响。分析表明，基本西风气流中西传的赤道Rossby波和西传重力波仍有混合现象，基本西风气流将使Rossby波出现不稳定增长，而基本东风气流中的Rossby波和重力波是完全可分的。     

索马里跨赤道气流对南海夏季风爆发的重要作用

通过分析NCEP/NCAR多年再分析资料,清楚地揭露了南海夏季风爆发与索马里跨赤道南风气流建立之间的重要关系.对应南海夏季风爆发,总是已先期在赤道印度洋地区有西风加强和索马里跨赤道南风气流的建立;而且,若南海夏季风爆发偏早(晚),赤道印度洋地区西风的加强和索马里跨赤道南风气流的建立也偏早(晚).可以认为,索马里跨赤道南风气流的稳定建立是南海夏季风爆发的重要物理机制之一,它的建立导致赤道印度洋地区西风的持续加强和向东扩展,并最终在南海地区形成西南气流.     

基本气流对热带波动传播影响的数值试验

本文研究了在各种定常基本状态下大气对位于热带及中纬度地区的定常强迫源的响应。进一步证实了东风基本气流将限制热带扰动向中高纬度的传播,从而也抑制了两半球的相互作用;西风基本气流则有利于热带波动向中纬度传播,有利于中纬度扰动通过热带向另一半球传播。赤道地区基本气流随经度的变化对罗斯贝波的传播也有重大影响,波动能量将在基本气流辐合的地区累积并向中纬度发射。因此赤道西风辐合最大的地区就是热带与中纬度相互作用以及两半球相互作用最明显的地区。应用实测风场作基本气流所进行的实验表明,冬季与夏季热带波动的传播特征,两半球相互作用的状况均有明显差异。     

东南亚基本气流与台风发生的一些事实的統計与分析

本文根据近年来的资料,对东南亚低緯度基本气流与台风发生的关系进行了統計与个例分析.結果指出,北半球夏季西太平洋极大多数台风发生在赤道西风与北半球信风間交界面的东端.赤道西风尺度大,比較稳定,可視作夏季低緯度基本气流,而台风可視为这种基本气流与另一基本气流——信风——間交界面上的涡旋.台风发生的时間、地点及次数与低緯度基本气流的位置及强度有密切的关系。低緯度基本气流的位置与强度具有一个月以上的长周期式振动,因而可供台风发生频率的中期預报参考.     

热带大气中的地形强迫运动

本文研究了在基本气流无切变和有切变的情况下地形对低伟大气大尺度定常运动的影响。从赤道β平面的线性化正压原始方程出发,求得一个解析形式的地形影响函数。对它的分析表明:大气的受迫运动不仅取决于越过山脉的基本气流的方向,而且还与山脉所处的纬度以及山脉的尺度有关。当适度的西风越过山脉时,会在背风侧形成地形槽。在线性模式中,基本气流的东西风切变对地形强迫波的经向伸展范围起限制作用。利用本文的模式,对东南亚近赤道地区的气压场和流场进行模拟,其结果与观测事实定性一致。最后,本文还讨论了越赤道气流通道的形成机制。      

海陆纬向非均匀热力结构与跨赤道气流和温带西风急流分布的关系

用数值模拟方法,研究海陆热力结构季节变化对经圈环流、南北半球西风轴以及急流中心的影响。数值试验得到如下结果:(1)海陆纬向非均匀加热结构不仅有利于跨赤道气流的加强,而且形成跨赤道气流高、低层反向特征;(2)海陆纬向非均匀结构使模拟到的北半球西风急流更接近实况。说明南北半球海陆热力强迫不仅是全球跨赤道气流通道形成的重要原因,而且影响北半球西风急流的强度和分布。      

越赤道气流的季节变化及其对南海夏季风爆发的影响

基于NCEP/NCAR资料分析了对流层越赤道气流的季节变化,指出越赤道气流中心在低层位于925hPa,在高层位于150 hPa。东半球的越赤道气流是一种典型的季风型气流,而西半球越赤道气流具有信风特征。研究结果还表明,低层的索马里和南海越赤道气流对南海夏季风的爆发有至关重要的作用,在季风爆发前2候,索马里急流有一次迅速的增强,这一增强有利于加速孟加拉湾地区西风的向东扩展,并使控制在南海上空的西太平洋副高东撤;同时,南海越赤道气流的迅速增强也推动副高北上,共同促使南海夏季风全面爆发。不仅如此,二者对季风爆发的早晚也有重要影响,当前期这两支越赤道气流建立偏早、强度偏强时,南海夏季风爆发易偏早。反之,当其建立偏晚、强度偏弱时,季风爆发易偏晚。     

夏季南海区域赤道西风与热带扰动的相互作用

本文分析了1973—1984年6—9月南海地区赤道西风与热带扰动的活动情况,结果表明,赤道西风对热带扰动的发生发展有一定的贡献,而热带扰动的发展又反过来使其南侧的赤道西风进一步增强,赤道西风的增强往往导致热带扰动移向的改变。这种相互作用过程,存在着能量的输送。本文参照水平运动方程和涡度方程,推导得赤道西风变化率方程,说明局地赤道西风变化主要取决于总能量和涡动的输送。分析还发现,赤道西风变化率与赤道西风值有超前相关关系,借此可估计赤道西风和热带扰动的演变趋势。      

ENSO发生前与发展初期赤道西太平洋西风异常的爆发问题

利用 NCEP/NCAR再分析资料 ,通过对 El Nino与 La Nina发生前与发展初期低层风场的合成分析 ,发现在赤道中东太平洋增暖当年的春季与夏季 ,赤道西太平洋存在两次显著的西风局地 ( 1 40°E～ 1 80 )增强过程。其原因并不仅仅在于印度洋的西风异常东移 ,更在于南北半球的经向风在该地区强烈辐合 ,造成局地气压梯度增强 ,促进西风加强并向东爆发 ;同时由于地球自转效应的作用 ,来自北半球的东北风到达赤道附近后转西北风 ,南半球的东南风转西南风 ,直接加强了西风的强度。对比分析南北半球经向风的作用表明 ,南半球东南风的强度与位置更稳定 ,对赤道西风两次增幅过程的贡献更大。这支南半球的经向气流来自高纬极区 ,与中高纬度气压场异常有直接的关系。     

夏季南海—菲律宾上空低频热源对东亚环流影响的数值试验

采用钱永甫ｐ－σ五层坐标原始方程模式，研究南海－菲律宾地区上空的低频热源对东亚大气环流的影响。结果表明，当低频热源处于加热位相时，对流层上层澳大利亚上空西风加强，对流层低层１２０°Ｅ处越赤道气流增强，副高位置偏北，此时低层东南风影响我国东部沿海地区的降水；冷却位相时，对流层上层澳大利亚上空西风减弱，对流层低层越赤道气流减弱，副高位置偏南，此时低层西南风造成我国东部沿海的降水。     

1950年平均经圈环流与角动量的平衡

本文利用了Buch和Starr与White所计算的1950年各纬度上空的平均经向风速([V]),绘制了子午面上的平均环流(全年:图1,冬季:图2,夏季:图3),图中显示出三个环型(cell),低纬度和高纬度的两个正环型与中纬度的逆环型。 1950年平均西风急流的位置正好处于中纬度的逆环流之中。全年平均的赤道辐合线位于北纬5°左右。自夏至冬三个环型均向北移,冬季半球Hadley环型伸向夏季半球去。三个环型的强度都是冬季大。 对于1950年北半球10°—70°的角动量平衡也作了分析(图4),并绘制了这个空间中角动量输送流线图(图5),其中应该提出,就是通过东西风的界面流线是铅直的,也就是总的来说,在东风带里产生的角动量不是在水平方向上输送到西风带里去,而是在铅直方向上输送到低纬度的高空西风里去,再由那里在水平方向上送到中高纬度去。 最后对于平均纬圈环流的维持也作了讨论,结论是:在中高纬度大型扰动起着主导作用,在低纬度则平均经圈环流是重要的。     

海洋和大气状态异常对西北太平洋台风活动的影响

本文分析了33年(1951—1983年)逐月平均的赤道东太平洋海温距平(SSTA)、热带西北太平洋500hPa高度距平和西北太平洋台风频数距平资料,指出:赤道东太平洋热力状况的异常对西北太平洋台风活动有明显影响。进一步对于1982—1983年的厄尼诺过程进行诊断分析,认为,SSTA异常可以通过经圈环流改变中、低纬环流的相互作用,以此来制约西北太平洋台风活动,即:当赤道东太平洋出现暖水时,北半球的哈得来环流加强,导致中纬度上空西风带加强、斜压扰动向南发展,结果,北半球副热带高压滞留在较低纬度、热带盛行东风气流,形成了不利于西北太平洋台风发生、发展的大尺度环流条件。     

东西风廓线特征与大气运动平衡态定常波的相关关系及共振条件的研究

本文采用简化数学模型探讨了东、西风廓线特征与外源强迫下大气环流平衡态定常波结构的相关关系。文中采用实际观测资料研究了西风廓线特征与大气环流型季节特征之间的联系。研究表明,西风廓线冬、夏季节差异与中、高纬度西风槽“冬三夏四”波数差气候特征有关,且低纬强东风切变可作为赤道东风波周期振荡成因之一。冬夏西风廓线季节特征可导致大地形强迫效应、海陆加热因子影响作用的显著季节差异。研究还揭示了大气环流型优势波转换的基流特征影响效应,并导出了流场与纬向加热强迫源共振状态的西风廓线特征函数与临界曲线。     

THE ROLE OF THE MERIDIONAL CIRCULATION IN STATIONARY WAVE PROPAGATION

In a general baroclinic atmosphere,when the basic state includes meridional circulation,the sta-tionary waves might not only pass through the equatorial easterlies,but also strengthen significantly.The orographic forcing in the Northern Hemisphere mid-latitude might cause marked responses in thelow latitude atmosphere.This suggests that the meridional circulation plays an important role in theconnection of stationary responses in mid and low latitudes,and so does the heating forcing in theNorthern Hemisphere mid-latitude.Forced by the heating forcing in the Northern Hemisphere mid-latitude,the features similar to the Northern Hemisphere summer monsoon circulation can be ob-tained.It appears that the meridional circulation plays certain role in the formation of summer mon-soon circulation.The heating anomaly forcing located at the eastern equatorial Pacific makes the sta-tionary waves present PNA(Pacific-North America)pattern in the winter hemisphere,but it doesnot in the summer hemisphere.It suggests that the meridional circulation has a marked influence onthe route of stationary wave propagation both in the winter and summer hemispheres.     

北半球东半部对流层夏季平均环流形成物理机制的流体模拟实验

在旋转流体盘中做物理实验 ,模拟研究北半球东半部对流层夏季平均大气环流的形成物理机制。用镍铬电阻丝通电加热实验盘底作为热源 ,用冷水循环的铜管对实验盘底制冷作为冷源。将热源及冷源分布在绘有北半球极赤射面投影地图的底面上。人工地制造出中高纬西风带及越赤道气流模型。用流体物理模拟实验方法研究北半球东半部对流层夏季平均大气环流物理机制。逐个地试验了海陆温差、青藏高原地形及其高空热源、中高纬西风带 ,及来自南半球的越赤道气流的作用     

The structure of low frequency phenomena in the tropics and its interaction with the extratropics

The structure of planetary scale low frequency phenomena in the tropics is studied, and an attempt is made to de-termine its influence and interactions with phenomena at higher latitudes.In the tropics, it is found that the majority of the variance in the zonal wind structure is made up in wave num-bers 1 and 2. During warm events in the Pacific Ocean, when the Southern Oscillation Index is negative, almost all of the variance resides in the gravest mode which undergoes a 40o eastward phase shift. Meanwhile, the second logitudinal mode almost disappears. On the other hand, the meridional wind field possesses maximum amplitude at higher wave numbers. However, near the equator, the amplitude is small with extreme values occurring in the subtropics. The difference in scale and the location of extrema of the meridional and zonal wind components indicate that the tropical atmosphere is responding to two different driving mechanisms,Correlation analyses between variations of the zonal wind at reference points along the equator with variations of component elsewhere show that there are strong logitudinal connections. The strongest correlations between the tropics and higher latitudes exist in the region of the equatorial westerlies. In fact, stronger correlations occur between variations in U anywhere along the equator and the middle latitudes to the north and south of the equatorial wester-lies than to the latitudes immediately to the north and south of the reference points. We interpret this “remote” corre-lation pattern as indicating a two-stage teleconnection process which emphasizes the importance of the equatorial tropical westerlies of the Pacific Ocean as a “corridor” of communication between the low and high latitudes. The regionality of the correlations confirms, to some extent, recent theoretical development regarding trapped equatorial modes. Finally, time lagged correlations from plus and minus six months between variations of U and OLR indicate that the interactions between the extratropics and low latitudes possess an organized sequence. The extratropical in-fluence appears to propagate into the tropics followed by an eastward propagation along the equator. Finally, a propagation from the tropics to the extratropics in the upper troposphere occurs in the eastern Pacific Ocean. The time-lagged correlation sequence does not appear to be symmetric about the equator.     

A Preliminarily Statistic and Synoptic Study about the Basic Currents over Southeastern Asia and the Initiation of Typhoons

The relation between the basic currents of the low latitudes and the initiation of typhoons is investigated statistically and synoptically by means of recent aerological data. It is shown that about 80% of typhoons developed in the eastern part of the equatorial convergence zone between the equatorial westerlies and trade wind of West Pacific Ocean. The equatorial westerly is a large scale and quasi-steady phenomenon; therefore, it is probably reasonable to be called “basic current” and typhoons are considered as vortices of smaller scale. There is a quite definite relationship between the time, position, frequency of the initiation of typhoons and the position, strength of the basic currents in the low latitudes. There is a quasi-periodical variation of the strength and position of the basic currents with a period longer than one month. This fact may be helpful for the extended forecast the initiation and development of typhoons.     

低平流层准两年变率研究

分析ＮＣＡＲ／ＮＣＥＰ４０年分析资料得出,赤道低平流层纬向风年际变率的平均周期约２８．２个月,最大振幅的２０ｈＰａ,西（东）风距平平垂直下传平均速度１．２１（１．０４）ｋｍ／月。用１０ｈＰａ和７０ｈＰａ月平均纬向风标准化距平之差反映整层准两年变率的相位。低平流层两半球中纬气温有与之配合的振荡,西（东）风切变时,中纬气温偏低（高）。赤道纬向风准两年变率引起的经圈环流异常是联系低续续向风与中纬气温准年     

THE ROLE OF CLOUDE/RADIATION IN LONG-RANGE NUMERICAL WEATHER PREDICTION*

We investigate the role of clouds and radiation in the general circulation of the atmosphere using a model designed for 30-day predictions.Comprehensive verifications of 30-day predictions for the 500 hPa geopotential height field have been carried out,using the data from ECMWF objective analyses that cover the period from May 5 to June 3,1982.We perform three model simulations,including experiments with interactive cloud formation,without clouds,and without radiative heating.The latter two experiments allow us to study the effects of cloud/radiation interactions and feedbacks on the predicted vertical velocity,and the meridional and zonal wind profiles,averaged over a 30-day period.We demonstrate that the Hadley circulation is maintained by the presence of clouds.The radiative cooling in the atmosphere intensifies the vertical motion in low latitudes and,to some extent,also strengthens the overall meridional circulation.The meridional winds are correctly reproduced in the model if clouds are incorporated.The zonal winds are significantly affected by clouds and radiative cooling.Without an appropriate incorporation of these physical elements,the model results would deviate significantly from observations.The presence of clouds strengthens the westerlies in middle and high levels.In May,the northerly movemen of the jet stream over eastern Asia is,in part,associated with the presence of clouds.     

冬季低纬度热源异常在北半球对流层大气环流异常中的作用

本文首先从理论上讨论了北半球冬季低纬度强迫源与中纬度强迫源强迫所产生的准定常行星波在实际基本气流中传播路径及其振幅分布的差异,指出冬季低纬度热源异常将对北半球中、高纬度对流层大气环流的异常起很大影响,而中纬度热源异常将对平流层环流异常起很大作用。 本文应用一个包括Rayleigh摩擦、Newton冷却及水平涡旋热力扩散准地转34层球坐标模式分别计算了冬季低纬度热源异常与中纬度热源异常所造成北半球扰动系统的异常情况,计算结果表明了冬季低纬度热源异常将对中、高纬度对流层大气环流异常起很大作用,热带太平洋上空热源异常将产生PNA型环流异常。