正压大气中热带强迫响应和冬季基本气流的相互作用

本文使用简单的正压模式,研究了热带强迫响应和冬季基本气流的相互作用。发现热带强迫响应能够明显改变基本气流的稳定性,并通过改变不稳定正规模的结构对强迫响应本身产生影响。最后讨论了大气环流年际变化的可能机制。     

全球热带副热带地区春冬季闪电活动对ENSO的响应特征

基于1995~2011的卫星闪电格点资料和NCEP/NCAR再分析资料,研究了全球热带副热带地区春、冬季节闪电活动对ENSO的响应特征及相应的环境场变化特征。结果表明,全球热带副热带闪电活动对ENSO的响应存在明显的区域差异:(1)厄尔尼诺时期闪电增多、拉尼娜时期闪电减少的地区主要位于墨西哥湾、乌拉圭、孟加拉、中国东南沿海和苏门答腊;(2)厄尔尼诺时期闪电减少、拉尼娜时期闪电增多的地区主要位于厄瓜多尔、刚果、莫桑比克和马达加斯加;(3)ENSO时期闪电始终增加的地区为百慕大群岛、巴西东部、撒哈拉以南的非洲西部和澳大利亚西北部;(4)ENSO时期闪电始终减少的地区为墨西哥湾沿岸、撒哈拉南侧、喜马拉雅山西南麓、中南半岛以及澳大利亚中部和东海岸。厄尔尼诺时期闪电密度与ENSO强度的相关性好于拉尼娜时期,并且显著相关区域的范围更大。厄尔尼诺时期闪电密度与海洋Nio指数(Oceanic Nio Index,ONI)显著正相关的地区主要位于赤道和南半球大洋及其沿岸,拉尼娜时期显著负相关的地区多位于南半球陆地。闪电密度距平与近地面气压距平的分布有较好的对应,这与气压变化同大气环流及局地对流活动的紧密关系有关。厄尔尼诺时期升温区(拉尼娜时期降温区)中闪电密度与ONI的相关性更好,表明这些地区闪电活动对近地面温度变化具有更敏感的响应。ENSO期间,大部分地区的闪电和降水并不同步变化,但在太平洋及其沿岸(厄尔尼诺时期)和北印度洋沿岸(拉尼娜时期)的闪电和降水呈一致的变化。     

西太平洋副热带高压对热带 海温异常响应的研究

利用多年的观测资料,研究了西太平洋副热带高压对热带海温异常的响应及其相互作用过程。着重研究冬、夏季西太平洋副高对同期及前期不同海域（特别是赤道东、西太平洋以及印度洋海域）海温异常的响应;用SVD方法分析了夏季副热带高压与前冬、前春及同期各月全球海温的最佳耦合模态。在对比研究西太平洋副热带高压异常时其垂直环流变化的基础上,进而研究海气相互作用对副热带高压影响的物理过程。     

夏季东亚热带和副热带地区经向和纬向流型的特征

囿于副热带高压(简称副高)中心区域下沉运动不利于成云致雨的传统认识,迄今有关副高中心区域内云和降水过程的研究甚少。基于此,回顾了目前利用卫星遥感观测结果而开展的与之相关的研究成果。对这些研究的主要结论归纳如下: (1)副高中心区域内总云量可达30%以上,夏季副高中心区域以层积云为主(云量14.92%),高层云和卷层云的平均云量均不及5%,卷云的平均云量为12.13%;(2)副高中心区域内云的短波辐射强迫(82.19 W·m^-2)加热地气,长波辐射强迫(22.28 W·m^-2)冷却地气;(3)副高中心区域内四季均存在上升运动及降水,西太平洋副高中心区域内冬、春两季日均降水量为1.5 mm·d^-1,夏季达2.0 mm·d^-1,夏季北美南部至大西洋、北非的副高中心区域内日均降水量达3.0 mm· d^-1以上,其对局地降水的贡献率超过或接近50%;(4)副高中心区域内降水频次与上升运动频次有着准线性对应关系。

     

夏季东亚热带和副热带地区经向和纬向环流型的特征

根据1958年7月8—18日和1957年7月21—30日东亚低纬度的两个悬殊的环流型,分析了在这两个时期内东亚低纬度环流的各种特征。结果得出,在经向和纬向环流期间,无论北半球纬向风带的位置,长波系统的配置,副热带高压活动的情况以及赤道辐合区的分布都有着很大的不同。此外,台风活动的次数也表现有很大悬殊。其所以有如此悬殊,可以从该两时期低纬度流场的特点来说明原因。在中国大陆上,在这两个时期的天气过程也很不同,在经向环流期间,大陆上的主要雨带成东北—西南向的,而在纬向环流期间,雨带便成东西向分布,并集中在江淮流域之间。 另外,我们又研究了在这两个时期内南北半球间环流关系,从手头所掌握的资料分析结果看,两者关系相当密切。在东亚低纬度经向环流期间,南半球(特别在澳洲)也盛行经向环流,并且在澳洲附近从南半球向北半球的质量输送也最强烈;而在东亚低纬度纬向环流期间,南半球也盛行纬向环流,澳洲附近的冷空气活动不显著,越过赤道向北的质量输送也比较弱。     

热带和副热带湿大气的大尺度运动

本文对热带和副热带湿大气的大尺度运动的热力学性质和动力学性质进行了分析。结果表明,热带湿大气运动的性质与干大气有着巨大的差异,也与中、高纬度地区的大气运动有着很大的不同。指出热带是位势运动、辐合辐散和上升运动广泛盛行的地区。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。我们的结果与实际比较符合,从而证实了谢义炳教授最近提出的空气湿度对大气运动有重要影响的观点。同时,我们提出了一种反映热带大气具有强位势运动特点的风压场的关系,这种关系在任何中、高纬度地区风压场关系的研究中所不曾出现过的。     

正压大气中基态定常波对强迫响应的影响

本文利用正压涡度方程模式研究了热带不同经度位置异常强迫激发的中纬响应类型与北半球冬季基本气流定常波结构的关系.发现对热带印度洋和太平洋的大部分地区,中纬的响应类型主要由基态定常波的结构决定,并且基态定常波通过向扰动转换动能维持了中纬的响应.通过这些结果解释了GCM研究中发现的中综异常响应类型对El Niño成熟期海表面温度异常位置变化的不敏感性.此外还讨论了观测和GCM中出现的热带印度洋--太平洋地区低频尺度上的纬向偶极强迫源对GCM响应结果的作用.     

热带西太平洋暖池和副热带高压之间的关系

文中研究了热带西太平洋暖池和西太平洋副热带高压的季节性变化和年际变化关系。结果表明,西太平洋暖池面积和副热带高压面积指数季节变化趋势基本一致,暖池中心的纬向移动与副热带高压西伸脊点相反,而经向移动和５００ｈＰａ副热带高压脊平均位置的南北季节性变化非常一致。西太平洋副热带高压的年际变化落后暖池大约３个月左右,用暖池２８℃或２９℃面积指数可以很好地预测出当年６,７,８三个月西太平洋副热带高压的面积指数。     

关于东亚副热带季风和热带季风的再认识

利用NCEP/NCAR再分析数据集和CMAP(Climate Prediction Center Merged Analysis of Precipitation)降水资料, 分析了东亚副热带夏季风与热带夏季风的区别和联系, 以及两者相互作用问题, 深入讨论了东亚副热带季风的本质。分析发现东亚副热带夏季风建立早于热带夏季风, 于3月中旬已经开始建立。两者是相互独立的两个过程, 前者并非是后者向北推进的结果;相反, 前者建立后的突然南压有利于后者的爆发。副热带夏季风为渐进式建立, 但撤退迅速;热带夏季风爆发突然, 但撤退缓慢。副热带夏季风的建立以偏南风的建立为特征, 而热带夏季风的建立以偏东风向偏西风转变为特征。热带夏季风的建立时间取决于经向海陆热力差异转向, 而东亚副热带夏季风则更依赖于纬向海陆热力差异的逆转。亚洲大陆（含青藏高原）与西太平洋之间的纬向海陆热力差异的季节逆转无论对东亚副热带夏季风还是热带夏季风均有重要作用。     

一个与中长期预报有关的复合型方程的定解问题

本文研究了涡度方程(?)的始值问题,其中(?)方法是先用特征线法问题将化为积分方程,然后再对积分方程施行逐次迫近,从而证明了问题的适定性,并提供了求解的步骤.这方法可推广到更一般的方程.     

热带、亚热带作物引种气候咨询系统

在建立大型品种、气候及农业气候指标数据库的基础上,依据农业气候相似原理,即采用对作物生长、发育和产量形成有决定意义的关键气候要素,开发出“热带、亚热带作物引种气候咨询系统”。该系统可迅速查询26000多个热带、亚热带作物品种的信息,世界20000多个站点的气候资料,计算针对某品种而言,广东86个站点与世界各地的农业气候相似程度,并输出农业气候相似专用地图。     

增长模在热带地区发展的分析研究

利用T63L9全球谱模式对制作集合预报的增长模繁殖法(BGM)在热带地区的适用性进行研究,分析了在热带地区扰动增长的机理。设计与物理过程、积云对流参数化方案及湿物理过程有关的3个敏感性试验及1个控制试验。为了讨论不同物理过程对BGM生成扰动的影响,定义扰动动能变化率对试验结果进行分析。结果表明:在热带地区积云对流强盛区内风场扰动能够快速增长。扰动增长机制在热带地区与中高纬地区有本质区别,热带地区扰动的发展主要受物理过程的作用,其中模式积云对流及湿物理过程对扰动中快速增长的部分起着至关重要的作用。中高纬地区扰动发展与背景场的斜压不稳定有关。     

带随机初值和随机强迫的简单模式的集合预报试验

本文用简单的准地转正压涡度方程谱模式作为本文模式的动力框架,考虑到作为模式初始场的气象资料中存在着大量的随机误差,以及模式中物理过程的不完善(例如,没有考虑大气与下垫面的相互作用、辐射等),采用在模式中加入随机强迫项和使用随机初值的蒙特卡洛方法,建立了一个统计动力相结合的模式,并用此模式做了1983年1月500hPa月平均高度场的数值预报试验。试验结果表明:同时考虑随机强迫和随机初值的模式预报效果优于纯动力模式、随机初值模式和随机强迫模式的预报效果。     

A MODEL OF INTEGRATED RANDOM INITIAL VALUES AND RANDOM FORCING AND ITS PRELIMINARY EXPERIMENT

A simple quasi-geostrophic barotropic vorticity equation model is used as the dynamic frame of themodel in this paper.Considering that there are many random errors in model's initial values of meteorolo-gical data,and that it is not perfectly complete about model's physical processes (for example,take no ac-count of the interaction between atmosphere and underlying surface,radiation,etc.),we add the random for-ced term to the model and use the Monte-Carlo method with random initial values.A statistical-dynamicintegrated model is thus built up,and a numerical forecasting experiment of 500hPa monthly mean height fieldof January 1983 has been carried out.The experiment result proves that the forecasting result of the model,considering random forcing and random initial values at the same time,is better than that by the pure dynamicmodel,the random initial value model and the random forced model.     

SOUTHERN BOUNDARY FORCING RELATIVE TO GENESIS,MAINTENANCE AND OSCILLATION OF A SUBTROPICAL HIGH

A nonlinear critical layer and a Kelvin cat's eye excited thereupon are simulated through fourschemes in the context of a nonlinear quasi-geostrophic barotropic vorticity equation model withforced stationary wave acting along the southern boundary to investigate effects of tropical steadyforcing on the genesis,maintenance and oscillation of a subtropical high(STH).Evidence suggeststhat the southern forcing is responsible for the planetary quasi-steady anticyclonic Kelvin cat's eye-form flow field inside the nonlinear critical layer,with the eye shifting,vigor and shape changingquite similar to the behaviors of a summer STH,in striking contrast to the northern stationaryforcing.As such,the southern boundary-caused cat's eye is likely to be an even more importantmechanism for STH genesis and evolution.In addition,a physical mechanism is introduced forquasi-steady planetary wave moving through the critical layer at subtropical latitudes.     

ANALYSES OF ERRORS IN MEDIUM-TERM NUMERICAL FORECAST PRODUCTS FOR THE SUBTROPICAL HIGH 1998

1INTRODUCTIONItiswellknownthattheaccuracyoftheforecastingofwesternPacificsubtropicalhighcontributesmuchtothesuccessofforecastsofmedium-termprecipitationduringtherainingseasonofeasternChina.Forthepastfewyears,NWPproductsarebecomingindispensablefoundationsforoperationalforecastersmakingmedium-termforecasts,withtherapidmodernizationofmeteorologicalmeansandon-goingimprovementoftheNWPproducts.ModelscapableofproducingNWPproductscannotyieldresultsthatentirelyrepresentthe搕rueatmosphere?butha…     

热力强迫对副热带高压北跳类型影响机制的分析

通过分岔理论,讨论在取Ψ_A*=0.15,Ψ_L*=Ψ_M*=Ψ_N*=0条件下,Ψ_K*和Ψ_C*对副高北跳的影响。在Ψ_K*值固定的情况下,可以准确求得副高北跳的临界热力参数值。在此基础上,通过对临界热力参数的分析,得到了对于副高北跳类型的判别条件。通过计算,可以得出如下结果:在一定范围内,当|Ψ_K*|＜0.075 8时,没有副高北跳现象发生;当|Ψ_K*|＞0.279 3时,将出现副高不在长江流域停滞而直接跳跃到黄河流域的空梅情况;当0.075 8＜|Ψ_K*|＜0.279 3,将会出现副高的二次北跳现象,但在其绝对值较小时,入梅时的北跳并不明显,只是在出梅时有一次弱北跳,此时,雨带不集中在长江流域,梅雨不明显。      

国内东亚热带-副热带季风的研究进展

简要回顾了近年来国内在东亚热带-副热带季风方面的研究进展。涉及亚洲热带季风爆发特征、爆发机制、季风指数设计、东亚季风环流系统、低频振荡活动以及东亚季风年际和年代际变化等问题,并讨论了东亚热带-副热带季风研究中存在的问题及未来的研究前景。