海气相互作用与长期天气预报

本文根据世界气象组织自1984年以来召开的几次规模较大的长期天气预报学术会议及海气相互作用的专题讨论会的报告和文集,简要地介绍了这方面的动态和主要进展。指出ENSO循环和季节内部振荡的观测研究和数值模拟研究对加强长期天气预报的物理基础具有重要意义,重点介绍了英国气象局用5层和11层大气环流模式进行长期预报试验的结果。这些试验表明,在长期数值天气预报中采用实测的海表温度对减小预报误差,提高预报技巧有肯定的作用。     

近年来统计预报和统计动力预报的发展

一、引言 概率统计方法,对分析和研究气象随机过程是一种重要的手段,对天气预报业务(特别是气象要素的预报)和科研工作是一种有效的数学工具。最近二十多年,特别是近十年来,统计预报有了较大的发展,各国都很重视这方面的工作,而且在业务预报中已经得到了广泛的应用,取得了一定的成效。     

现代统计预报的进展

一、现代统计预报的发展在气象学中统计预报并不是一件新鲜东西。在20—40年代中曾经流行一时的瓦尔克、保尔、维泽等学派,都是采用统计方法作天气预报的。现代统计预报在以下三方面又有了新的发展: 一、统计预报的基本原则是从大量历史资料(子样)中运用统计方法寻找统计规律和关系。现代统计预报采用了大型电子计算机,使它建立在客观而稳定的统计关系上。二、统计数学近20年来有很大发展。如在随机函数理论中出现了概率理论的动力学部     

动力统计大风预报系统

本文介绍了动力统计大风预报系统的原理、计算过程和流程，根据东京２４、３６小时地面形势预报场，利用地转风和梯度风原理作大风的预报。根据不同的风向求出订正系数，并给出了检验和使用效果。     

统计-动力预报评述

现代统计—动力预报,如果从1957年Sellers首次组成正压模式的统计—动力方案算起,已经历了20年的历史。至今,富有成效且投入业务使用的是,数值预报成品用于局地天气预告的统计法,即1959年由Klein提出的“完全的预报方法”和1970年由Glahn等提出的模式输出统计(MOS,以下简称模输)。     

动力统计预报方法简介

一、动力统计是一种客观的方法目前客观定量的预报方法有三种,即数值预报、经典统计预报和动力统计预报。近年来,数值预报中的天气形势预报已超过人的经验预报水平,并不断提高和完善。但当前数值预报尚存在一些问题。例如,对地形条件和非绝热加热等因子的考虑还有不少     

海气相互作用与湖北大涝的关系分析

利用1951~1994年北太平洋海温、副热带高压环流特征量、湖北大涝资料,通过对北太平洋海温场和副热带高压(以下简称副高)的特征指数与湖北大涝的相关普查,发现几个关键区域的海温异常分布与湖北大涝有密切关系;特别春季和初夏的副高异常分布是影响湖北大涝的主要因素;海温和副高两者之间的异常变化密切关联;海温异常变化早于副高异常变化约1~3个月。利用统计预报方法分别建立了利用海温因子、副高环流特征量因子预报湖北大涝的模型,并在汛期进行了试验。验证表明:湖北大涝与海气相互作用密切相关,北太平洋海温异常引起副高异常,副高异常导致湖北大涝的出现。     

东亚夏季风与热带海气相互作用研究进展

在东亚夏季风变异的众多影响因子中,热带海温是影响夏季风系统变化的主要原因。近年来,国内外学者在热带海温异常对东亚夏季风影响的研究方面取得了很大进展。本文从季节内、年际到年代际时间尺度,简要回顾了近年来关于热带海气相互作用影响东亚夏季风变异及其机理的研究进展,特别综述了关于ENSO(El Ni?o–Southern Oscillation)、热带印度洋和大西洋海温异常对东亚夏季风系统的影响和机理方面的主要研究进展。此外,本文还系统回顾了热带海温对东亚夏季风与冬季风关联的影响及过程。最后,提出了在热带海温异常影响东亚夏季风季节内尺度变化、全球变暖下热带海温的变化及其对东亚夏季风的影响等方面值得深入探讨的科学问题。     

旱、涝年与海气相互作用

利用1951～1991年500hPa高度场和海温场以及1980～1991年TBB资料,采用合成分析方法研究了东亚季风区季节转换在旱、涝年的不同特征。发现旱、涝年海温场分布型的不同及其形成的海气相互作用的差异使得西太平洋副热带高压在涝年季节北进较平缓,其脊线位置稳定在25°N左右,强度较强,从而导致夏季风雨带在江淮流域停滞,形成江淮洪涝。文中还讨论了中南半岛对流和赤道干旱带的变化对江淮流域旱、涝的先兆作用。     

全球海气相互作用关键区及区内气候特征分析

采用合成分析方法研究了南海夏季风的爆发过程及其前期征兆。研究结果表明，在南海夏季风爆发之前，对流首先在中南半岛出现，随后在临近南海夏季风爆发时，菲律宾附近也出现对流活动，这表明菲律宾附近对流活动的出现也是引起南海夏季风爆发的原因之一。在南海夏季风爆发之前，赤道印度洋上（75～95°E）的赤道西风有一次明显的增强过程，它对南海夏季风的爆发也起了十分重要的作用，因为一方面它通过赤道西风的东扩促使南海南部的赤道西风建立和增强；另一方面，它又通过西风的北抬以及激发孟加拉湾的对流扰动发展和北移东传，诱使我国华南沿海西风的增强和南压，从而对南海夏季风爆发产生影响。进一步的研究还表明，印度洋赤道西风和南海南部赤道西风的增强又分别与南半球马斯克林高压、澳大利亚高压的增强以及索马里、85°E附近和105 °E附近向北越赤道气流的增强有关。     

奇异交叉谱在海气相互作用诊断研究中的应用

利用SCSA（奇异交叉谱分析）方法,对中低纬海气及中低纬环流相互作用的耦合同期信号进行分析。结果表明：在3－7年尺度上海气相互作用关系密切,这个尺度与ENSO循环尺度基本一致,且其振荡行为与ENSO根荡相似．从这个意义上说在中低纬海气相互作用中,ENSO是个强信号;中低纬环流相互作用存在10－12年及准4年的优势耦合周期,其中准4年振荡和ENSO循环尺度相一致．这说明中低纬环流相互作用,除受ENSO影响外,自身还存在10年左右的振荡周期。     

KEY AREAS OF AIR-SEA INTERACTION IN GLOBAL OCEANS AND STUDY OF THE CLIMATOLOGICAL FEATURES

Seven key areas of air-sea interaction in the global oceans are determined by comprehensive analysis of the global data of monthly mean sea surface temperature (SST), surface wind, temperature, humidity, sea surface sensible heat and latent heat fluxes. The time-lag correlation between SST and each atmospheric element in each key area are focally analyzed to expose the same and the different features of air-sea interaction in different key areas. The results show that the air-sea thermal interaction is strong in each area, SST, temperature and humidity can be fairly replaced with one another, particularly in the central eastern Pacific and the south India Ocean. The dynamic effect on SST is different in different areas and in the central western Pacific such effect is more important. The correlation between sensible heat, latent heat and SST is more significant in the eastern Pacific, the western Pacific and the two major monsoon areas — the northwestern Pacific and the south India Ocean. By analyzing the sustainable correlation probability of SST and every atmospheric element in each key area, we further know that the anomalies of which element, in which area and in which period are well sustained or easily destroyed. This is beneficial not only to prediction, but also to discussion of the physical mechanism of air-sea interaction.     

THE AIR-SEA INTERACTION WAVES IN THE TROPICS AND THEIR INSTABILITIES

By using a simple air-sea coupled model,the interaction of Rossby waves between the air and sea inthe tropics is discussed.It is shown that the coupling of Rossby waves in the two media produces notonly the westward propagating waves,but also a type of new wave which moves eastward.The eastwardpropagating waves exist in the scope of comparatively long wavelengths and this scope is governed bythe intensity of the air-sea interaction.In addition,instability may appear in both the eastward and west-ward propagating waves,and the wave amplifying rates are also governed by the intensity of the air-seainteraction.In the end,a possible explanation to ENSO events is given in terms of the air-sea interactionwaves.     

热带海气相互作用波及其不稳定性

本文利用一个简单的海气耦合模式,讨论了热带海洋和大气中Rossby波的相互作用。结果指出,海洋和大气中向西传播的Rossby波耦合后,不仅存在着向西传播的波动,而且还可以产生一类向东传的新波。这种向东传播的波动出现在波长较长的波段范围内,这个范围的大小受海气相互作用强度的制约。另外,波动可以出现不稳定性,向西和向东传的波均有不稳定现象发生,不稳定增长率也受海气相互作用强度的制约。最后,根据所得到的海气相互作用波,对ENSO现象作了一个可能的解释。     

海气相互作用的零维模式

利用文献[4],本文求出了考虑海气耦合时零维模式的平衡态,讨论了它们的稳定性和现代气候的敏感性问题。 结果表明:气候系统存在三个平衡态,两个稳定态分别表示冰期和间冰期气候;当考虑海气作用时,现代气候条件下的敏感性比不考虑海气作用时小,外参数变化为1%,温度平均变化为1°K左右。 在此基础上,就随机模式的反馈系数提出了不同的看法,对随机分析作了简略探讨,并用实际资料进行了检验。      

经向风应力在热带不稳定海气相互作用中的角色

利用1951-2000年北太平洋海温和副高特征量资料，探讨夏半年副高与前期海温的关系，发现影响副高活动的海温关键区赤道东太平洋前期信息最明显，从前期秋季持续至春季都保持与夏半年各月副高强度、西伸脊点位置的高相关；ENS0事件的形成超前于副高强度的转折约半年时间；El Nino年副高持续偏强偏西，La Nina年则相反，脊线位置也有所反映，但不如强度与西伸显著。在此基础上进一步分析表明，福建雨季降水、副高强度与Nino 3区海温存在着大约相一致的年代际振荡与突变时间；雨季降水分布的异常直接受到副高活动的影响，而副高活动又明显受ENS0循环的制约，因而关注赤道东太平洋海温异常及ENS0信息对福建雨季降水分布趋势的预测旦有重要意义。     

热带印度洋的大尺度海气相互作用事件

分析了热带温跃层上海温距平资料后指出 ,在印度洋东西方向的海温距平分布呈现出距平符号相反的偶极子现象 ,在大气中的纬圈环流即Walker环流上也呈现出与海温距平相协调的或匹配的上升和下沉分支 (距平意义下 )分布。这一分析表明 ,印度洋也存在和太平洋类似ENSO的大尺度海气相互作用事件     

小尺度对流的发展和环境间相互作用的一个近似分析

本文应用一个近似的模式,分析了大气中小尺度对流发展时和环境(平均运动)间的非线性相互作用。分析结果指出,对流除在不稳定和中性稳定层结条件下可以发展外,在稳定层结条件下也可以得到发展,并且扰动的振幅最后均趋于有限值。同时,由于扰动的发展,大气的平均状态也要发生改变,不论开始时大气的层结如何,最后均趋向于中性,而大气的平均风速最后一般都要减小。