广东沿海强东北季风的概率预报方法

用1979～1999年共21年资料分析了全球越赤道气流的空间分布,并初步讨论了东半球低层主要通道越赤道气流强度的年际变化特征。结果表明,全球越赤道气流分布存在明显的空间不对称性,即通道分布的高低层不对称性和沿纬圈不对称。低层通道窄而多,高层通道宽而少;东半球低层通道数目远较西半球多,且强度更强。无论高、低层,夏季越赤道气流总和都强于冬季。这也反映了南北半球空气质量交换的时空分布的不对称性,即空气质量的交换主要集中在夏季和东半球。 东半球低层越赤道气流的年际变化主要受TBO(2～3年周期)和ENSO(4～7年周期)的周期振荡影响,尤其是北半球夏季85 oE弱的越赤道气流年份基本上都与ENSO年相对应。这说明85 oE越赤道气流的强弱不仅决定于南北半球环流,还与热带纬向环流有关。而冬季105 oE越赤道气流的强弱不仅受TBO的影响,同时还受ENSO的影响。东半球各不同通道越赤道气流的年际变化特征必将对亚洲季风及降水有重要影响。     

北半球冬季风时期越赤道气流的初步分析

利用1980—1986年格点风资料，分析了各年北半球冬季风期间（12—2月）东半球对流层低层及高空的越赤道气流通道。在该地区冬季低空具有气候意义的通道是105°E、125°E、45°E、80°E及150°E 5条，其中以100°—130°E为主要通道。高空则主要集中在80°–120°E区间。在1983—1984、1984—1985年两个冬季，45°E处出现较强的低空北风越赤道气流，这与高纬度大西洋东部上空持续的强阻塞形势有关。这支强越赤道气流与南印度洋及南太平洋多热带风暴也有联系。由平均经圈环流分析指出，     

105°E和125°E越赤道气流与南、北半球环流变化的关系

采用1980～2004年5～8月NCEP/NCAR逐日再分析资料, 将105°E和125°E越赤道气流增强过程按一定标准进行取样, 并对增强过程中越赤道气流的变化特点及其相应的南、 北半球环流特征进行分析, 结果表明: 越赤道气流的增强往往对应着通道南侧或北侧从热带到副热带地区的环流调整, 而这种环流调整在南半球主要指澳洲冷空气活动, 在北半球主要为辐合带的变化, 二者是影响越赤道气流的主要环流因子; 北半球辐合带的变化与西太平洋副高的东西振荡有密切关系, 前者的分布形态在一定程度上决定了南半球环流及越赤道气流变化对北半球热带外环流的影响情况; 125°E越赤道气流比105°E越赤道气流的增强过程通常更为显著, 这与它们对应的南、 北半球环流调整的差异有关。     

NCEP／NCAR再分析资料中南北半球大气质量交换的特征研究

用1948～2000年共53年的NCEP／NCAR再分析资料,分析了南北半球大气质量交换的周期变化特征和两半球大气质量交换通道的空间分布。结果表明：两半球的大气质量交换从长时间来看基本上是平衡的。两半球质量交换的季节变化表现为明显的半年周期,冬季和夏季的交换比较显著,且以夏季为主;具有显著的十年际变化;年际变化特征总体来看不显著,只在1980年代～1990年代存在较为显著的2-5年的年际振荡。NCEP资料存在较大变更的三个时段（以1968、1979年为分界）的周期变化特征确实存在一定的差异。全球平均异常向南的越赤道质量输送不存在很强的季节依赖性,主要由低空北半球太平洋．大西洋副热带高压南侧东北信风和亚洲季风区对流层高层副热带高压南侧的越赤道东北气流决定,亚洲季风区冬季南下的冷空气也起到很大的作用;而异常向北的越赤道质量净输送则主要发生在夏季,主要由亚洲季风区越赤道西南季风决定,特别是索马里越赤道急流从对流层低层到高层整层的向北输送,同时对流层低层赤道中东太平洋．大西洋信风区的东南信风也有较大的贡献。     

远距离热带低压影响下山东半岛特大暴雨成因分析

用1948～2000年共53年的NCEP/NCAR再分析资料,分析了南北半球大气质量交换的周期变化特征和两半球大气质量交换通道的空间分布.结果表明:两半球的大气质量交换从长时间来看基本上是平衡的.两半球质量交换的季节变化表现为明显的半年周期,冬季和夏季的交换比较显著,且以夏季为主;具有显著的十年际变化;年际变化特征总体来看不显著,只在1980年代～1990年代存在较为显著的2～5年的年际振荡.NCEP资料存在较大变更的三个时段(以1968、1979年为分界)的周期变化特征确实存在一定的差异.全球平均异常向南的越赤道质量输送不存在很强的季节依赖性,主要由低空北半球太平洋-大西洋副热带高压南侧东北信风和亚洲季风区对流层高层副热带高压南侧的越赤道东北气流决定,亚洲季风区冬季南下的冷空气也起到很大的作用;而异常向北的越赤道质量净输送则主要发生在夏季,主要由亚洲季风区越赤道西南季风决定,特别是索马里越赤道急流从对流层低层到高层整层的向北输送,同时对流层低层赤道中东太平洋-大西洋信风区的东南信风也有较大的贡献.     

西北太平洋热带辐合区上升运动与越赤道气流和澳大利亚高压的关系研究

基于NCEP/NCAR再分析资料,分析西北太平洋热带辐合区上升运动(ITCZω)与越赤道气流和澳大利亚高压之间的关系,并给出了三者在2003、2007年淮河流域强降水的异常特征。结果表明越赤道气流对西北太平洋ITCZω的影响主要反映在对其强度的影响,对其位置的影响不明显。总体上来说,925 h Pa上各支越赤道气流强度与西北太平洋ITCZω强度的相关性都要好于850 h Pa;ITCZω强度与澳大利亚高压强度的相关只在对流层低层可以通过95%的信度检验。2003、2007年淮河流域强降水期间,90°E及以东的越赤道气流偏弱;澳大利亚高压强度也偏弱;对应ITCZω偏弱、偏南;2003、2007年90°E、105°E、150°E附近越赤道气流的强度较多年平均都要偏弱,2007年125°E附近越赤道气流的强度较多年平均也较弱;2007年ITCZω偏弱的程度要大于2003年;2007年南半球冷空气偏弱持续的时间虽然长于2003年,但偏弱的程度却小于2003年。     

全球越赤道气流的时空变化

本文首先通过850和200毫巴空间、时间剖面图讨论了全球越赤道气流的时空变化。在东半球夏季各月大气低层存在5条越赤道的偏南气流通道,冬季转为偏北气流,呈现了季节性的年变。在西半球,有3条偏南气流和2条偏北气流通道,它们都未呈现出季节性的年变。其次阐述了它们与环流系统的关联。索马里急流的建立与维持,看来与澳大利亚、西太平洋副高和西风的某些先期变化有关系。它们可能说明全球不同地区大气环流系统季节性变化过程存在一定的时间序列。      

越赤道气流ISO特征在台风季节预报中的可行性研究

越赤道气流作为南北半球物质、能量和水汽的输送通道,它的季节内变化引起台风水汽源变化,影响台风的生成频数和路径。该文研究了越赤道气流ISO特征在台风季节预报中的可行性。台风路径在传统的分类基础上细分为7种,对不同路径的台风所对应的低频流场进行超前和滞后合成,发现不同台风路径对应着不同的低频越赤道气流通道,低层20°N附近的低频气旋外围气流总是预示着台风路径未来的走向。低层低频流场的演变表明,越赤道气流的振荡周期为准40 d,它的ISO特征影响低纬地区的低频气旋的位置和强度,进而影响台风路径。高层低频流场刚好与低层反向,越赤道气流不再是以通道出现而是呈现区域特征。越赤道气流ISO特征可以作为台风季节预报的参考量之一。     

北半球夏季风时期东半球越赤道气流通道的研究

本文利用1974—1979六年的格点风资料,分析了北半球夏季风期间(6—9月)东半球对流层低层及高空的越赤道气流通道.指出在该地区低空具有气候意义的仅有45°E、105°E、150°E及70°E四条通道.高空则存在两条主要的自北向南越赤道气流通道:100°E及60—70°E.根据连续方程,计算了1979年6—8月850、700、500、300、250及200hPa各层的垂直速度ω,指出在东半球存在两支主要的季风经圈环流.     

热带西太平洋越赤道气流的年际变化对西北太平洋热带气旋生成的影响

利用美国联合台风预警中心的热带气旋(TC)数据以及日本JRA-25全球再分析等资料,分析了6—10月西太平洋上空3支越赤道气流的年际变化对西北太平洋(WNP)热带气旋(TC)生成数量和位置的影响。相关分析结果表明:越赤道气流主要影响140 °E以东TC的生成数量,越赤道气流越强,在该海域生成的TC越多。通过合成分析讨论了越赤道气流强弱对WNP大气低层的风场、垂直风切变、高空散度、低层涡度以及OLR的影响,结果表明:在140 °E以东的热带WNP,以上要素在越赤道气流偏强背景下的配置均有利于TC生成。同时,通过正压能量转换讨论了越赤道气流强弱对WNP TC生成的动力作用,指出在越赤道气流偏强年,季风槽东伸,东部的扰动容易从基本气流获得动能加强形成TC;在越赤道气流偏弱年,季风槽偏西,扰动动能增加的区域主要位于140 °E以西,导致东部海域较少生成TC。此外,无论在越赤道气流强年或者弱年,在TC生成之前的2～4 d均可发现有临近的越赤道气流突然加强的过程,这有可能是触发TC生成的动力因素之一。      

越赤道气流与中国天气关系的初步统计分析

本文利用1974—1979年的资料,分析了夏季风期间(6—9月)东半球对流层低层(850hPa)及高空(200hPa)越赤道气流的主要特征。定义了东半球越赤道气流总量E以及0°—90°E、90°E—180°越赤道气流总量E_1、E_2,分别统计了它们与中国大陆降水、西北太平洋台风发生数以及北半球副热带高压活动的关系。     

南海周边越赤道气流的多时间尺度变化特征及其与环流和降水的联系

利用NCAR/NCEP-1再分析资料、NOAA的OLR资料以及GPCP降水资料等,通过功率谱分析、超前滞后回归等方法,对夏季南海周边105 °E、125 °E以及150 °E三支越赤道气流进行了多尺度特征分析,重点探讨三支越赤道气流季节内振荡与热带大气环流异常及南海周边降水的联系。结果表明,在季节内时间尺度上,105 °E与125 °E越赤道气流均具有10~20 d以及30~60 d低频振荡显著周期,而150 °E越赤道气流则以10~20 d周期为主。在年际尺度上,105 °E、125 °E、150 °E越赤道气流分别具有2~4年、2~3年、2~6年振荡周期。无论是季内还是年际变化,皆以105 °E与125 °E这两支越赤道气流之间关系较密切。南亚-南海-西太平洋地区对流层低层10~20 d振荡的气旋(对流加强)和反气旋(对流减弱)的环流活动变化,决定着105 °E及125 °E越赤道气流的10~20 d振荡的演变。这两支越赤道气流之30~60 d振荡所伴随的异常变化与热带夏季季节内振荡(BSISO)的演变过程非常相似,而150 °E越赤道气流之30~60 d振荡所伴随的异常低频环流则与南半球热带辐合带关系密切。105 °E及125 °E越赤道气流的季节内振荡及年际异常均与南海周边降水异常密切相关。      

澳大利亚植被覆盖对亚澳季风影响的数值模拟(I):对澳洲气候及冬季风的影响

通过澳大利亚植被绿化和沙漠化的数值试验,对植被覆盖变化引起的地方性气候变化及对半球尺度环流的影响进行了探讨。结果表明,澳洲大陆植被覆盖变化可显著影响地方性温湿和降水,大陆中西部绿化可使大陆东部显著降温,局地水汽增加对温度变化影响显著。绿化引起的中东部降水增加与地表粗糙度增加引发的水汽辐合增强,垂直上升运动增强引发的对流旺盛有关系。局地温湿和环流的变化通过大气定长波的经向传播影响了越赤道气流的强弱,进而对亚澳冬季季风系统降水产生了影响。研究表明,绿化使低层南北半球越赤道气流略微增强,增加了北半球冬季寒潮深入南半球内部的几率,并引起了澳洲大陆北部沿岸的气流明显增强,季风槽南移,降雨带区域性的南移,增加了气旋干扰深入内陆的几率,降水发生的频率增多;沙漠化则引起澳洲大陆增温显著,由于局地下沉运动抑制了对流,造成了陆上降水的减少,通过波的外传,引起了100°~110°E和120°~130°E的低层越赤道气流的变弱和澳大利亚季风槽降水的减少。     

澳大利亚植被覆盖对亚澳季风影响的数值模拟(Ⅰ): 对澳洲气候及冬季风的影响

通过澳大利亚植被绿化和沙漠化的数值试验,对植被覆盖变化引起的地方性气候变化及对半球尺度环流的影响进行了探讨.结果表明,澳洲大陆植被覆盖变化可显著影响地方性温湿和降水,大陆中西部绿化可使大陆东部显著降温,局地水汽增加对温度变化影响显著.绿化引起的中东部降水增加与地表粗糙度增加引发的水汽辐合增强,垂直上升运动增强引发的对流旺盛有关系.局地温湿和环流的变化通过大气定长波的经向传播影响了越赤道气流的强弱,进而对亚澳冬季季风系统降水产生了影响.研究表明, 绿化使低层南北半球越赤道气流略微增强,增加了北半球冬季寒潮深入南半球内部的几率,并引起了澳洲大陆北部沿岸的气流明显增强,季风槽南移,降雨带区域性的南移,增加了气旋干扰深入内陆的几率,降水发生的频率增多; 沙漠化则引起澳洲大陆增温显著,由于局地下沉运动抑制了对流,造成了陆上降水的减少,通过波的外传,引起了100°～110°E和120°～130°E的低层越赤道气流的变弱和澳大利亚季风槽降水的减少.     

1948～2004年全球越赤道气流气候变化

利用1948年1月～2004年12月逐月NCEP/NCAR的全球1000 hPa、850 hPa、700 hPa、600 hPa、500 hPa、400 hPa、300 hPa、200 hPa、150 hPa、100 hPa的10层经向格点风,计算了全球越赤道气流和年变化,分析了全球850 hPa越赤道气流通道的时、空变化特征。指出在研究的时间段内,全球850 hPa越赤道气流有明显的长期趋势变化和年代际变化。近57年,6～8月的45～50°E、5～9月的105～115°E、5～9月和5～11月的130～140°E、2～4月的20～25°E的越赤道气流有明显的加强,6～8月的50～35°W的越赤道气流减弱。夏季索马里的越赤道气流,平均每10年增强0.25 m/s,而130～140°E,5～9月的越赤道气流,平均每10年增强0.32 m/s。奇异谱分析表明,850 hPa越赤道气流的年代际变化和趋势变化的方差贡献达到35%～45%。年际变化的方差贡献不超过30%,还指出夏季太平洋的越赤道气流的强度变化与南方涛动有明显关系,弱南方涛动时,有强的越赤道气流。而索马里急流强度与北大西洋涛动有弱的正相关。     

印度尼西亚群岛邻近海域SST对越赤道气流的影响

利用COADS资料研究了印度尼西亚群岛邻近海域海表面温度(SST)的季节变化特征,并根据热带大气扰动量的低阶模式,分析了印度尼西亚群岛邻近SST的季节变化对越赤道气流季节变化的影响.研究结果表明:印度尼西亚群岛邻近海域年平均SST基本上关于赤道对称分布,最高温度出现在赤道附近;由于南海SST冬季较低,冬季(北半球)SST的经向差最大值(大于2℃)出现在110°E附近;夏季(北半球)最大经向温差出现在130～145°E和110°E附近,它有利于105°E越赤道气流的形成和维持.     

夏季低空越赤道气流与ENSO的关系

利用NCEP/NCAR风场和海温等资料,分析了东半球夏季低空各支越赤道气流与ENSO循环的关系及其年代际变化,结果表明:东半球夏季低空越赤道气流强度的年际变化和ENSO循环密切相关,ElNino年夏季马斯克林高压减弱,导致索马里越赤道气流变弱,而澳大利亚高压加强, 105°E及其以东的越赤道气流明显加强,LaNina年则相反;夏季越赤道气流与ENSO的年际关系具有年代际变化特征,索马里越赤道气流与ENSO的关系在 20世纪 70年代末变弱,而 105°E及其以东的越赤道气流与ENSO的关系在 20世纪 60年代末增强。     

夏季南半球越赤道气流与东南亚地区产生多台风的关系

本文运用1978年夏季850百帕天气图资料,分析南半球越赤道气流的通道、强度以及与北半球热带辐合带中产生多台风的关系。分析表明,东南亚地区存在三个明显的越赤道气流通道。其中105°E处气流出现有季节性变化,125°E,145°E处为准定常通道。三个通道略呈等距分布。当越赤道气流强度达到一定数值后,北半球热带辐合带中容易产生多台风,这给多台风发生的时、空预报提供了一定的客观依据。     

热带风暴“Bilis”(0604)暴雨增幅前后的水汽输送轨迹路径模拟

采用水平分辨率1°×1°的NCEP 再分析资料、1°×1°的NCEP GDAS资料和2.5°×2.5°的NOAA大气环流资料, 结合NOAA HYSPLIT v4.8轨迹模式对0604号热带风暴“Bilis”整个生命史的水汽输送特征进行模拟分析, 并分析了“Bilis”暴雨增幅前和增幅后的水汽输送轨迹及不同来源的水汽贡献。结果表明, “Bilis”整个活动过程中主要有四支水汽输送通道, 分别是源自索马里、孟加拉湾、120°E 越赤道气流和东太平洋的水汽, 其中源自索马里和孟加拉湾的西南水汽输送(偏南水汽通道)占主导地位, 120°E 越赤道气流和东太平洋的水汽是西南水汽随着“Bilis”环流逆时针旋转, 自环流中心东北侧进入雨区(东北水汽通道), 是低压环流与偏南风相互作用的结果。其中, 偏南通道水汽大部分输送到850 hPa以下的低层, 自环流北侧输入的水汽则主要输送到暴雨区上空850 hPa以上。对比暴雨增幅前后各通道的水汽贡献率发现, 孟加拉湾西南气流输送的低纬水汽对此次暴雨增幅的形成、发展起重要作用。     

江淮梅雨异常的大气环流特征

江淮梅雨是我国夏季风雨带向北推进期中的一个重要阶段。利用江苏省气象局提供的江淮地区1954—2001年入梅日期、出梅日期和梅雨量资料,详细讨论了江淮梅雨丰、枯梅年同期大气环流的差异。结果表明:丰梅年高层100 hPa南亚高压呈纬向分布,高压强度增强。中层500 hPa极涡强度增强,乌拉尔山高压脊强度增强,鄂霍茨克海阻塞高压强度增强,蒙古高压增强,东亚大槽位置较常年偏东偏南,120°E副热带高压脊线位于20°~25°N之间。低层850 hPa南半球越赤道气流抵达北半球后向北偏西方向伸展,与来自阿拉伯海、孟加拉湾的西南气流和副热带高压西南侧的东南气流在南海北部汇合,在我国江淮流域形成一条准东—西向的强风速辐合带,一直延伸到国际日界线附近。丰梅年低层辐合增强,高层辐散增强,高低层抽吸作用增强,垂直运动增强,对流旺盛,有利于梅雨的异常偏多;枯梅年则反之。