11月气候异常型及前期环流信号

利用全国160站1951—2008年11月温度、降水资料和同期秋季NCEP/NCAR 500 hPa高度场再分析资料,分析了我国东部季风区11月暖湿、暖干、冷湿、冷干年同期环流特征,并对同期、前期环流特征进行了差异t检验。结果表明:暖型 (冷型) 同期环流对应乌拉尔山阻塞高压不明显 (明显),欧亚中高纬度地区盛行纬向 (经向) 环流;干型 (湿型) 同期环流对应西太平洋副热带高压偏弱 (强)、偏东 (西)。差异t检验分布特征表明:在亚洲中高纬度地区,暖干、冷湿型 (暖湿、冷干型) 同期环流主要表现为南北 (东西) 气压场的差异;暖干、冷湿型的前期和同期环流特征分别具有EU (Eurasia) 和反EU遥相关距平结构,而暖湿、冷干型前期和同期环流特征分别具有反PNA (Pacific/North American) 和PNA遥相关距平结构。     

青藏高原夏季热力状态和南半球大气环流的可能联系

本文通过对观测和再分析数据采用最大协方差分析以及回归、合成等分析方法,研究了青藏高原夏季地表气温与南半球大气环流之间的遥相关关系。结果表明,前期(4月)南半球极地—中高纬度大气环流呈现负位势高度异常、较低纬度印度洋—西太平洋区域呈现正位势高度异常时,高原中部和东部大部分区域夏季出现暖异常。在上述遥相关中,印度洋—西太平洋海温异常可能起到了重要的中间桥梁作用。在高原夏季温度偏高的年份,前期跨赤道的印度洋—西太平洋海温也持续偏暖,带来的海陆热力对比减小、经向跨赤道气流减弱有利于削弱夏季的季风环流,使得高原夏季降水偏少,有利于形成高原夏季的暖异常。在这一高原气温—南半球大气环流的遥相关关系中,4月南半球的大气位势高度场异常和与印度洋—西太平洋海温异常相关的异常高度场分布也十分相似。这一前期的跨赤道区域海温异常与南半球中高纬度位势高度场异常的因果关系仍有待进一步揭示。     

淮河流域夏季旱涝急转的低频环流成因

利用1960 2007年4—8月逐日降水资料挑选了淮河流域各分区旱涝急转事件,分析了旱涝急转夏季,逐日降水的低频振荡特征。结果表明,旱涝急转夏季逐日降水30 60 d周期振荡明显加强,流域大部分地区30—60 d低频振荡的方差贡献与夏季降水量呈正相关,低频方差贡献大(小)对应夏季降水量多(少),并且,相关显著区域位于流域南部。欧亚中高纬度高度场、经向风场的低频位相在少雨、多雨期呈相反纬向分布是造成旱涝急转的环流成因。通过对典型年份分析,给出了低频分布型的形成过程。在少雨期,北半球中高纬度扰动场为4—5波列,从东北大西洋经欧洲和贝加尔湖至东亚太平洋沿岸为"+、-、+、-",与低频位相分布一致。在多雨期,副极地波导从欧洲北部沿急流流向亚洲高纬度地区,并在鄂霍次克海形成强盛的正扰动中心,有利于鄂霍次克海阻塞形势的形成与维持。当中纬度中亚为负扰动中心,印度季风偏弱时,由于下游效应在日本海形成负扰动,导致副热带高压位置偏南。在低纬度孟加拉湾到中国南海对流层高层为负扰动时,中国南海对流活动偏弱。少雨、多雨期的欧亚中高纬度纬向低频环流型实际上反映了副极地、副热带急流罗斯贝波导结构及其传播的异常。     

热带对流层上空东风带扰动影响西太平洋副热带高压的个例分析

利用NCEP/NCAR1000—10hPa2.5°×2.5°日平均和每日4次再分析资料,分析了2003年6月19—25日热带对流层上空东风带扰动对西太平洋副热带高压东西向进退的影响。结果表明:热带对流层上空东风带扰动从对流层中低层伸展到50hPa高度附近,在200hPa上表现最为明显,在热力场上表现出“上暖强,下冷弱”的垂直分布特征。当西太平洋副热带高压南/北侧的东/西风带上的扰动在相向运动中抵达同一经度上时,对应于西太平洋副热带高压的异常东退。垂直涡度方程的诊断分析表明:在东风带扰动附近,涡度倾向效应贯穿于对流层整层到50hPa高度上,在200hPa高度附近表现最显著,当高层东风带扰动东/西侧的负/正变涡增强时,当东/西风带扰动在相向移动过程中,它们涡度倾向正值区在130°E南北打通时,西太平洋副热带高压出现突然东撤。涡度方程分析还表明,对于涡度倾向变化的贡献中,水平涡度平流的贡献最大、β效应的贡献最小;当东风带扰动附近的水平涡度平流和β效应增强时、且由β效应所引起的东/西风带扰动中的南、北风分量在130°E附近南北同相迭加出现“正压发展”时,有显著的正涡度增长,对应于西太平洋副热带高压的东撤。     

北半球副热带—中纬度太平洋大气季节内扰动的纬向传播与东亚夏季旱涝

用时空滤波和Morlet小波方法,分析了1958—2000年夏季东亚(20°—45°N,110°—135°E)不同纬带(由南到北分为4个区域)的降水分别与太平洋同一纬带上大气30—60 d振荡(ISO)沿纬圈传播的关系及其成因机制。发现太平洋上经向风ISO向西传播的强或弱,是东亚夏季风区降水偏多或偏少的必要条件。对逐年夏季的分析表明,无论当年东亚夏季风强与否,在所划分的几个东亚季风区所有涝的年份里,太平洋同一纬带上大气ISO向西传播都明显较强,而在这些区域绝大多数旱的年份里,相应的ISO向西传播明显较弱。进一步分析发现,经向风ISO的纬向传播对应着大气经向型环流系统的移动,向西传影响东亚夏季风区降水的ISO有来自低纬中东太平洋东风流中的低频气旋(如副热带东风带中ISO的演变);也有来自中高纬度阿拉斯加湾及鄂霍次克海一带低频低压(如洋中槽)和高压(如阻塞高压和东北太平洋高压)的向南向西频散。因此东亚夏季旱涝不但与热带季风有关,而且与中东太平洋副热带东风系统中ISO的向西传播、中高纬度长波调整时低频扰动向西南经北太平洋副热带的传播密切相关。     

地球大气纬向风系、副热带高压和太阳较差自转的形成机制

利用N S(Navier Stokes)方程和一个基本假设推导出星体大气平均纬向风和平均气压公式,根据公式讨论了地球大气纬向风系和平均气压以及副热带高压的成因并进行了数值模拟。结果发现,地球大气纬向风是大气微团密度与基准大气密度存在差异而形成的,大气微团的密度大于（小于）基准密度,则为西风（东风）;密度的差距越大,风速越强。在中高纬度地区大气微团吸收的太阳辐射少而向空间辐射多,导致其密度变大,因此在中高纬度盛行西风;而在低纬度地区,因为吸收的太阳辐射多使大气微团密度变小而盛行东风。夏季（冬季）太阳辐射增强（减弱）使得大气微团密度变小（增大）,进而导致中高纬度地区西风减弱（增强）和低纬度地区的东风加强（减弱）。风速的大小还与纬度的余弦成正比,这就使得最大西风带位于中纬度地区而不是大气微团密度最大的极地附近;也使得最大的东风不是发生在太阳直射点附近而是靠近赤道一侧。根据气压公式和大气密度的经向差异可以得出中高纬度区域气压随纬度的升高而减小的分布特征,而太阳辐射所造成低纬地区密度的减小是该区域气压大于中高纬度的主要原因;在赤道上纬度的正弦为零,使得气压在赤道上存在极小值,导致了赤道槽和副热带高压的形成,且太阳辐射越强、副热带高压越强。因为纬度正弦因子的存在,使得副高脊线总是位于太阳直射点的向极一侧。在假定太阳大气为理想气体的情况下,由N S方程推导出太阳大气自转角速度随纬度的变化公式,由此解释了太阳较差自转的成因在于低纬地区的大气微团密度大于高纬度,并且在赤道上大气微团的密度最大。该公式与观测得到的经验公式在略去高阶小项后一致。由此认为,太阳大气的运动在形成机制上与地球大气没有区别,不同的是在太阳表面没有象地球表面那样受太阳辐射的影响,N S方程是所有星体（包括恒星、行星）大气共同遵守的动力方程。     

隆冬极地涡旋的崩溃过程

本文利用波谱分析方法,研究了隆冬北半球极地涡旋的崩溃过程,指出极地涡旋的崩溃是中、高纬度环流相互作用的产物。当中纬度地区有长波脊向北发展时,有利于极地涡旋崩溃。当高纬度地区有西风角动量向南输送时,有利于极地高压的建立。     

1979年7、8月东亚地区赤道缓冲带的结构及其活动

本文利用美国华盛顿气象中心发布的1979年7、8月逐日格点风资料(范围35°S—35°N、85°—145°E),分析了东亚赤道缓冲带结构及其活动特征。结果表明东亚赤道缓冲带为对流层中低层不对称暖性系统,其内为负涡度、辐散下沉区;并发现7、8月它的活动是不相同的,7月缓冲带活动在1°N—1°S赤道附近,8月稳定在2°N以北地区。文中指出7、8月赤道缓冲带活动不相同是由于在这个期间西太平洋副热带高压第二次季节性北跳,经向大尺度环流产生一次明显的调整造成的。      

波包传播特征与西太平洋副热带高压移动的关系

利用波包传播诊断方法,研究高频波波包传播特征与瞬变波和副热带高压北进南退的关系。波包传播的初步特征为冬季波包传播生命史长,一般为7—10 d,传播速度为2—10 m/s,中心强度可超过0.4,在中高纬度地区传播路径一般为先向东南移,后向东北移;夏季比冬季的生命史短,中心强度也弱,传播路径与冬季相同。热带地区的波包传播路径先向西南,后向北移。一般波包强中心增强时,有利于槽发展,当强中心明显减弱时,有利于槽的衰减。当波包强中心持续地叠加在脊上时,脊将减弱。副热带高压的明显北跳常与南海特征区(0°—20°N,100°—120°E)持续5 d及以上的无波包强中心活动有关,并且在2次季节性北跳之后,又持续5 d以上出现波包强中心;副热带高压南移过程都与持续5 d及以上的南亚区域波包强中心、台风强中心或温带波包强中心活动有关。     

北半球阻塞高压的某些统计特征

阻塞高压是北半球中、高纬度的大尺度系统,它的生成,维持及崩溃与大气环流的剧烈变化相联系,并常常与我国的寒潮过程有着密切的关系。因而早已引起国内外气象工作者的重视,并进行过一些研究。随着气象资料的增多,有必要利用近年来的新资料对阻高的活动再作调查。 本文用1958—1973年15个冬半年(前一年10月—次年4月)的资料,将北半球按经度分为三个大区,即120°E—120°W(简称太平洋地区),40—120°E(简称乌拉尔山地区),70°W—40°E(简称大西洋地     

江西省冬季大雪气候概况和环流特征分析

利用NCEP2．5°×2．5°再分析资料和常规观测资料,对1980--2008年江西省50次区域性大雪过程的气候概况、环流演变、热力层结、影响系统特征进行归纳分析。结果表明,江西省冬季大雪具有明显的年际、月际变化特征,冷冬年为大雪天气的多发年,进入暖冬期后,则有减少的趋势;空间变化上,出现大雪的频次基本上呈现出自西北向东南逐渐减少的特征,各地区积雪分布极不均匀。大雪期间,极涡、阻塞高压异常强而稳定,中低纬锋区异常强盛;超长波的稳定形势有利于天气背景的维持,造成连续性大雪。有80％的比例存在阻塞高压,以贝加尔湖阻塞高压最多;有70％的比例是受南支槽影响,当南支槽与中高纬度转竖的横槽同位叠加时,有利于引导极地强冷空气向副热带地区爆发,形成江西大范围降雪天气。对流层中低层多存在切变线,雪区位于冷式切变线以南1—3个纬距内或暖式切变附近,雪区伴随着暖切的南移而扩展;700hPa西南气流强盛,急流轴最大风速超过16m／s;当850hPa同时存在切变线时,降雪天气更剧烈。有98％的比例对流层中低层存在逆温,逆温高度平均在700-925hPa;温度垂直分布一般具有1000hPa温度≤0℃,925—850hPa温度≤-2℃,700hPa温度≤-2℃的特点。地面冷空气多为中路,蒙古冷高压异常强大,为降雪的产生创造良好的热力条件。     

对流层低层偏东风对北京局地暴雨的作用

本文利用风廓线仪、地面自动站观测资料及NCAR/NCEP 1°×1°分析资料等,对北京地区两次局地暴雨天气过程的对流层低层偏东风进行了对比分析研究,重点分析了浅薄和深厚两次偏东风的形成机制、偏东风的垂直结构特征和温、湿特性,以及偏东风在北京局地暴雨中的作用等。主要结论如下:(1)浅薄偏东风活动在距地面高度500 m 以下,水平尺度约250 km,时间尺度约12 h, 地面风速平均约1 m/s;深厚偏东风活动在距地面高度3000 m 以下,水平尺度大于600 km,持续时间大于24 h,地面风速平均约4 m/s。(2)浅薄偏东风由边界层内浅薄的次天气尺度暖性低涡引起,深厚偏东风由天气尺度地面暖性低压倒槽的发展引起。(3)偏东风具有高相当位温的属性,其源地是北京东部或东南部的暖湿气团;在暖湿偏东风上方800～600 hPa 存在干冷空气活动,形成了有利的对流不稳定层结;浅薄偏东风暖湿能量的局地集中特征更为显著,而深厚偏东风在水汽和能量的持续输送方面,以及与500 hPa 偏西风形成较强的、有利于强对流风暴发展的低层垂直风切变方面作用更为显著。(4)浅薄偏东风在时间和空间上与近地面层辐合中心对应较好,与中高空辐散有较好配合,动力作用明显,直接起到了对流风暴的触发机制作用;深厚偏东风与辐合中心对应较差,与垂直运动及上层辐散也没有很好的配合,与对流风暴的触发没有直接的关系。但是深厚偏东风在对流层低层对应厚达3000 m 的潮湿空气层,削弱了雨滴下落过程中产生的蒸发降温作用,有利于对流的发展和维持。     

涪陵区近54a伏旱高温气候与2006年特大干旱特征分析

利用涪陵区1953—2006年伏旱资料、大气环流资料、大气物理量资料等,分析了近54 a涪陵区伏旱高温气候的变化特征以及2006年出现在涪陵区的特大干旱(伏旱)。结果表明:涪陵区伏旱高温气候变化与全球气候变化有关,其形成和时空分布与北半球盛夏大气环流型密切相关。500hPa冬季贝加尔湖地区为明显负距平、亚洲中高纬度地区盛行纬向环流、副热带高压偏西偏北并与发展东移的青藏高压结合交替影响四川盆地,盛夏100hPa西欧高度场偏高、欧亚大陆中高纬度呈+-+分布,是造成涪陵区伏旱高温主要环流特征。     

2010年6月大气环流和天气分析

2010年6月大气环流主要特征如下:极涡呈两个中心分布并偏离极地;北支锋区偏北,冷空气偏北偏弱;欧亚中高纬度位势高度偏高;低纬度地区多波动;副热带高压偏西,强度偏强。2010年6月,全国平均降水量为95.0 mm接近常年同期,全国平均气温为20.5℃,较常年同期偏高1.0℃。月内南方地区出现持续性强降水过程,共有7次暴雨过程。东北、新疆部分地区出现罕见高温天气。河北、辽宁、山东、江苏等地遭受风雹灾害。     

不同季节内剩余环流时空结构转换及其演变特征的研究

利用ERA-Interim资料,采用改进的变形欧拉平均方法对1979—2011年剩余环流季节内时空结构转换及其演变特征进行了分析。结果表明:(1)150 hPa附近4—8月剩余环流上升中心发生了整体向北移动的趋势,而9月至次年2月则表现为整体向南的移动,并且6—8月和9—11月的移动较为明显,分别向北和向南移动了3.168°和2.277°。(2)对流层内的剩余质量输送显著增强,但是热带环流上升区以及穿越对流层顶进入平流层的输送存在着减弱的趋势。(3)两半球高纬度100 hPa附近从最低平流层向下输送的质量通量以及热带对流层顶附近向上输送的质量通量在各季节年代际变化中基本都是减弱的,仅在6—8月和9—11月北半球向下质量通量出现了增强。     

寒潮天气及其预报

用中央台印发的历史天气图和本站的温度资料,采用天气学分析的方法对1965-1991年发生的16次寒潮和7次强降温天气过程进行了分析。根据冷空气的源地、路径及其导致冷空气南下的中高纬度暖性高压脊的建立和发展,将23个寒潮及强降温天气过程分为3个类型,即①乌拉尔高压极地型;②中亚高压超极地型;③欧洲高压型。统计了每种类型的关键区,阐述了每种类型的特点。提出了寒潮和进入关键区的冷空气与控制齐齐哈尔市暖气团的强度对比有密切关系的论点。得出了寒潮的预报指标。     

2017年7月陕西高温热浪天气成因及前期信号初探

利用陕西98个气象观测站最高气温逐日资料和NCEP/NCAR再分析逐日、逐月资料、NOAA逐月海表温度资料以及国家气候中心逐月环流指数资料,分析了2017年7月陕西极端高温热浪天气的成因,探寻其前期信号。结果表明:此次高温演变过程分为两个阶段,第一阶段为9—14日,陕西大部处于新疆至河套一带高度场正异常控制中,异常下沉运动和低层暖平流位置偏北造成陕西中北部出现高温;第二阶段为19—27日,西太平洋副热带高压明显北抬西伸、高空急流与南亚高压东进,造成异常下沉运动增强、南移,加之低层暖平流范围增大、强度增强,使得高温向陕西南部扩展,高温中心南移且强度增大。前期5—6月赤道西太平洋关键区(10°S—15°N、160°E—140°W)海温异常与7月陕西中南部高温呈显著正相关,它是7月陕西中南部高温一个可靠的前期信号。当前期5—6月关键区海温偏高时,其可通过激发遥相关波列与西太副高、南亚高压及东亚上空纬向风发生联系,进而影响陕西中南部气温变化,这可能是造成该地区7月极端高温事件的主要原因。     

中高纬度垂直环流的低频振荡与华北地区夏季干旱初探

用国家气象中心１９９２年６月１０日至７月２３日Ｔ４２中期数值预报模式格点资料，分析了中高纬度夏季垂直环流的低频振荡。发现中高纬度纬向垂直环流与热带纬向环流不同存在着２０－４０天的局地低频振荡，在热带季风中断时，３５－４５°Ｎ范围内中高纬度纬向垂直环流主要表现为１２０°Ｅ附近区域内下沉气流加强。初步探讨了中高纬度地区经圈环流的低频振荡，所选范围为１００－１２０°Ｅ平均低频经向环流，热带季风中断时，下沉气流在３０－４０°Ｎ区域内加强。通过对中高纬度地区垂直环而的低频振荡的分析，探讨了中高纬度地区垂直环流的低频振荡与华北地区夏季干旱的可能联系。由于热带季风中断时，主要降雨带位于我国江淮一带，此时垂直环流表现为在对流层低层２８°Ｎ左右范围内为上升运动区，在３５－４５°Ｎ区域附近内下沉气流加强，即我国华北地区上空盛行下沉气流，对应于该地区干旱、少雨。     

南亚高压的水平和垂直结构及其变化特征

利用1948—2016年NCEP/NCAR月平均再分析资料,对南亚高压的水平与垂直结构、中心强度、位置及多年变化特征进行分析。结果表明:与多年平均相比,在上对流层下平流层区域(70、100、150、200 hPa),不同典型异常年份南亚高压的水平结构表现出双中心、纬向与经向跨度变大的特征,但不同高度其水平范围变化不同。近69 a对南亚高压内部空气束缚的东风急流最大风速整体呈减弱趋势,而西风急流的最大风速则无明显变化趋势。南亚高压的热力和动力垂直结构在不同年份有所不同,即东、西风急流强度和温度异常存在年际差异。1948—2016年南亚高压的厚度有明显的年际变化,大致为6.32～6.42 km。各高度南亚高压中心位势高度值在1975—1980年间均上升了0.1 gpkm左右,且中心位置存在东西振荡和南北位移,但这种变化幅度存在一定差异。     

东亚大陆东岸的倒暖锋

一、引言 冬半年,在特定的环流条件下,极地海洋气团可以入侵东亚大陆,并进入我国造成天气影响。当极地海洋气团侵入东亚大陆后与极地大陆气团交绥,就会在东亚大陆东岸的中、高纬度地区形成近东西向单独的暖锋,它的暖区在北、冷区在南,自北向南移动,在移动过程中逐渐转成东北西南向,而后消失。以前,由于对这种暖锋注意不够,