ON THE DYNAMICAL ASPECTS OF THE MONSOON BOUNDARY LAYER

Characteristic variations in the three forces, viz., pressure gradientforce, Coriolis force and frictional force, in the monsoon boundary layerhave been explored with the help of a one-dimensional model. The windobservations carried out at an inland station during MONTBLEX-90 have beenutilised for this purpose. Variations were observed in the three forcesduring active and break monsoon periods. The height at which the Coriolis andpressure gradient forces showed balance ranged from 360–700 m and500–600 m during break and active periods respectively.     

一个孟加拉湾低压动能收支的研究

本文用1979年夏季风试验时期(MONEX)得到的专门观测资料计算了孟加拉湾地区一个季风低压的能量收支,得到(1)无辐散风动能制造项是低压的主要动能制造项。在整个低压生命期,平均无辐散风动能制造为7.40瓦/米2,辐散风动能制造为0.67瓦/米2。这表明正压能量制造过程的重要性;(2)对于扰动动能收支,斜压能量转换和正压能量转换都有重要作用。另外通过边界通量,低压总是从环境得到扰动动能的。      

热带西南季风对0214号热带气旋“黄蜂”的影响

采用中国数值预报创新基地最新开发的三维变分同化系统(Grapes 3DVAR)的分析场为模式初值场,利用广州热带海洋气象研究所开发的南海热带气旋业务预报模式,在模拟试验(控制试验)的基础上,对强、弱热带西南季风作对比试验(异常试验)研究.试验结果表明除环境引导气流外,"黄蜂"偏心结构变化引起的偏心运动变化对热带气旋移向、移速的变化起了一定的作用;西南季风对热带气旋"黄蜂"的动力结构、热力结构和移动路径都有一定的影响;热带西南季风通过改变热带气旋的不对称结构和削弱副热带高压西侧这两个途径,造成热带气旋路径右偏.     

孟加拉湾冬季风及其与亚洲夏季气候的关系

利用东亚和孟湾近海1000hPa低层风场,定义了一个东亚和孟湾的冬季风指数,通过对比分析发现,孟湾冬季风指数温度场和风场具有显著的气候意义.同时可以看到孟湾和东亚冬季风都具有年际和年代际变化,但其变化特征有较大的不同,东亚冬季风有较明显的15～20年的年代际变化,而孟湾冬季风在最近50年则表现为一致增强的趋势.在此基础上,进一步利用相关分析和合成分析方法分析了孟湾冬季风活动的跨季节影响,研究发现,孟湾冬季风对春、夏季气候有较强的跨季节影响,孟湾冬季风指数与次年夏季中国的降水有较好的对应关系.     

孟加拉湾季风爆发对南海季风爆发的影响Ⅱ:数值试验

通过数值试验研究了孟加拉湾季风爆发期间该地区旺盛的对流凝结加热对南海季风爆发和副热带高压“撤出”南海的影响,结果证明在孟加拉湾地区引入模拟的对流凝结潜热使该地区出现了强烈的上升运动,引起了孟加拉湾季风的爆发。同时由于对凝结加热的非对称Rossby响应,在南海北部导致西风出现和增强及垂直上升运动。因低层水汽平流的共同作用下,在南海北部引起了对流的发展。而正是南海北部的凝结加热促使南海地区温度经向梯度逆转,使副热带高压脊面的倾斜从冬季型转为夏季型,即低层的副热带高压减弱南移。最后当对流在南海地区发展起来时,副热带高压移出南海地区。     

边界层参数化方案对南海秋季台风“莎莉嘉”(2016)模拟的影响

利用美国中尺度数值模式WRF,选取两个局地(QNSE、MYJ)闭合和两个非局地(YSU、ACM2)闭合的边界层参数化方案对台风“莎莉嘉”(2016)进行了4组模拟试验,结果表明,不同边界层方案对台风路径影响较小,但对台风强度和结构有明显的影响,就本个例研究而言,非局地闭合边界层方案明显优于局地闭合边界层方案。台风强度的差异是热力和动力共同作用的影响。局地闭合方案模拟的地表焓通量、水汽通量和动量通量更大,台风偏强;局地闭合方案模拟的边界层高度更高、边界层顶的夹卷过程更强、垂直混合更强、台风暖心结构更强,从而台风也更强。台风强度的差异和台风结构的变化密切相关。      

孟加拉湾季风爆发对南海季风爆发的影响Ⅰ:个例分析

利用南海季风试验分析场和NCAR向外长波辐射通量(OLR)资料研究了1998年孟加拉湾季风和南海季风爆发期间副热带环流的大尺度和天气尺度特征,探讨了孟加拉湾季风爆发与南海季风爆发之间的物理联系及孟加拉湾季风气旋的对流凝结潜热释放对副热带高压“撤出”南海的影响。结果表明,1998年5月爆发的东亚季风展现出典型的从孟加拉湾地区东传发展到南海地区的过程。随着孟加拉湾季风爆发和对流活动增强、北移,南海北部出现了低层西风和对流活动,领先于副热带高压在南海地区减弱和撤退。结果还显示南海北部地区的对流凝结加热有助于该地区经向温度梯度的反转,在热成风关系的制约下南海上空副热带高压脊面的垂直倾斜由冬季型转向夏季型,季风爆发。     

半干旱区植被覆盖度对边界层气候热力影响的数值模拟

在陆－气相互作用的中小尺度系统研究中，水平非均匀下垫面的强迫作用是主要的物理过程。本文利用能量闭合二维陆面过程与大气边界层耦合模式，研究了我国西北半干旱地区（３８°Ｎ，１０５°Ｅ）夏季下垫面物理特征的变化对区域边界层气候的影响。结果表明：土壤湿度、植被覆盖度对局地环流和区域边界层气候的形成起着决定性的作用。模拟结果揭示了在半干旱地区大面积植树造林、提高植被覆盖度，可涵养土壤水分，改善局地生态环境，是人工持续改造干旱、半干旱荒漠地区局地气候的重要途径。     

INFLUENCE OF TIBETAN PLATEAU ON AIR-SEA INTERACTION OVER TROPICAL PACIFIC IN OCEAN-ATMOSPHERIC COUPLED SYSTEM

A hybrid coupled ocean-atmosphere model is designed,which consists of a global atmosphericgeneral circulation model(L9R15 AGCM)and a simple ocean model(ZC ocean model over tropicalPacific).Using the model,experimental predictions are performed for the 1986/87 El Nino eventand the 1988/89 La Nina event with and without the Tibetan Plateau respectively(called TPFORC and NTP FORC hereinafter).It is found as follows:(1)The coupled system cansuccessfully predict the El Nino or La Nina event even if the Tibetan Plateau orography is notincluded in the model.The patterns of SSTA and wind anomalies in the model without the TibetanPlateau are similar to those with the Tibetan Plateau,which further verifies the fact that ENSOprocess is mainly caused by the air-sea interaction in tropical Pacific.(2)However.the existenceof the Tibetan Plateau exerts its influences on the intensity and duration of El Nino(or La Nina).It is unfavorable to the development and maintenance of westerly anomalies,so to some extent,restrains the development of El Nino,but favors the development of La Nina.(3)Effects of theTibetan Plateau orography on the wind anomalies in the coupled system are different from those inuncoupled AGCM simulation.     

1979年夏季季风试验时期一个孟加拉湾低压中凝结加热的分布

过去不少人对台风或飓风中的凝结加热场进行了计算,得到了许多有意思的结果。但是至今还没有人研究过孟加拉湾热带低压和风暴中凝结加热场的作用。这主要是受到资料的限制。1979年夏季季风试验时期,对7月3—8日发生在孟加拉湾地区的一个季风低压进行了观测,得到了较稠密的高空资料。图1是7月7日由各种探测工具得到的资料分布图。可以看到在孟加拉湾有很稠密的高空观测。本文利用上述资料对这个孟加拉湾低压的凝结加热场进行了计算,以此了解凝结加热场对孟加拉湾低压发展的影响。     

NUMERICAL SIMULATION OF THE INFLUENCE OF VEGETATION COVER FACTOR ON BOUNDARY LAYER CLIMATE IN SEMI-ARID REGION

A numerical model has been developed for simulating land-surface processes and atmosphericboundary layer climate of vegetation and desert in semi-arid region.Dynamically,thermal andhydrological processes take place in the atmospheric boundary layer.Vegetation and surface layerof soil are included in the soil-vegetation-atmosphere coupled system,in which,vegetation isconsidered as a horizontally uniform layer,soil is divided into 13 layers and the horizontaldifferences of variables in the system are neglected.The influence of local boundary layer climateby vegetation cover factor is simulated with the coupled model in the semi-arid region of NorthwestChina (around 38°N,105°E).Results indicate that due to significant differences of water andenergy budgets in vegetation and desert region,the air is colder and wetter over the vegetation andcorrespondingly an obvious local circulation in the lower atmosphere is formed.Simulating results also show that maximum updraft and downdraft occur around thevegetation-desert marginal area,where the dynamical and thermodynamical properties of PBL(Planetary Boundary Layer) are uncontinuous.It is stronger at daytime,weaker and reverse atnighttime.In the simulation,the moisture inversion phenomena are analyzed.Finally.theinfluences of vegetation cover factor exchange on local boundary layer climate are simulated.Thesimulating results bring to light that water may be conserved and improved by developing treeplanting and afforestation,and improving cover factor of vegetation in local ecoenvironment,andthis is an important way of transforming local climate in arid and semi-arid area.Results indicatethat the coupled model can be used to study the soil-vegetation-atmosphere interaction and localboundary layer climate.     

关于声振动对球形降水粒子运动边界层和运动状态的影响

运动边界层内的运动状态强烈地影响着边界层分离点的位置,也影响着运动物体所受的阻力。我们认为,当运动边界层的特征厚度与声振动的振幅大小可以比拟时,声振动能引起边界层内各分层间动量交换,这样一来,边界层底层被加速了,分离点将被推后。根据这样一个效应,可以期望声振动能够减少下落着的球状降水粒子所受的阻力。我们把这种现象称为“润滑效应”。我们还利用提供的边界层计算方法,加上声振作用项,计算了这种效应所产生的影响,得出了有启示性的物理图象。     

局地环流与大气边界层湍流相互作用的数值研究

本文建立了一个二维定常大气中尺度数值模式，并用该模式讨论了由下垫面粗糙分布非均匀（局地动力强迫）和温度分布非均匀（局地热力强迫）而产生的局地大气环流与大气边界层湍流的相互作用。结果指出：下垫面存在温度分布非均匀时运动方程中的湍流交换项与水平气压梯项一样可促使局地热力环境的形成，由粗糙度分布非均匀强迫产生的局地环流与由下垫面温度分布非均匀强迫产和的局地热力环流间的非线笥相互作用是通过湍流交换实现的。     

南海、孟加拉湾不对称环流变化对2009年西南特大秋旱的影响

利用NCEP再分析资料及我国160站降水资料,分析了2009年秋季东亚中、低纬环流特征和水汽输送特征及其对西南干旱的影响。同时讨论了秋季不同ENSO状态下东亚地区水汽输送差异,并与2009年进行比较。结果表明:孟加拉湾(简称孟湾)和南海之间环流形势在2009年秋季发生不对称变化,造成两地上空气压梯度减小,孟湾和南海上空分别出现一个反气旋式和气旋式距平环流中心,我国西南至中南半岛处于两距平环流中心之间偏北距平风控制之下,使得进入我国的西南气流异常减弱。水汽输送随之出现变化,南海南部季风低压水汽环流圈异常偏强,孟湾和南海水汽主体经中南半岛重回南海而未进入我国,最终造成我国西南降水异常偏少,出现干旱。这段时间内,西南地区上空出现异常下沉运动,对流活动受到抑制,加剧了干旱程度。在El Ni o年,我国西南及江南地区秋季水汽通量比La Ni a年明显增大,西北及华北则减少。2009年秋季我国的降水分布及南海一带水汽输送特征与普通El Ni o年特征不符,甚至出现相反状态,经对2009年秋季东亚El Ni o影响特征作简单模拟还原和分析,认为上述差异可能与El Ni o反气旋环流影响位置偏北有关。     

2012年南海夏季风活跃期与非活跃期广东电白地区海陆大气边界层特征分析

利用2012年6—9月南海夏季风期间的近海海洋气象观测平台 (海上平台站) 和电白国家气候观象台 (电白站) 的地面气象站资料,气象塔资料以及GPS探空资料对海上平台站和电白站两站在季风活跃期和非活跃期的大气边界层结构特征进行研究分析。结果表明,活跃期与非活跃期两地的大气边界层结构特征有明显差异。(1) 在活跃期两站近地层风向全天由东南风主导,风速较大,且两站均出现连续降水,受云系和降水的影响,与非活跃期相比,电白站近地层日平均气温降低约为2 ℃;非活跃期两站风向全天无规则变化,且风速值小。(2) 在活跃期大气边界层内风向均为一致的东南风,风速较大,200 m以上的风速均大于8 m/s,而在非活跃期大气边界层内风速较小,风向变化较大,同一时刻不同高度的风向差可达180 °。(3) 在季风非活跃期混合层高度最高可达937 m,而在活跃期,受降水和云系的影响混合层高度明显降低,最大高度仅为700 m左右。(4) 活跃期受连续降水影响,大部分时刻的大气边界层内相对湿度大于80%。由此可见在季风活跃期与非活跃期不仅海陆气能量交换发生变化,大气边界层结构特征也有显著变化。      

延安市冬季边界层风、温场特征分布

本文利用1985年12月25日—1986年1月9日的实测资料,分析了延安市冬季边界层风、温场特征。结果表明:延安市冬季低层逆温持续时间长、强度大,逆温持续期近地面几十米表现为混合层结构。边界层风场十分复杂,时空变化大,地面常为小风状态,风向、风速沿垂直方向有明显切变,低层流场有显著渠道效应,山谷风明显。     

城市气溶胶对边界层热量收支的影响

本文利用长、短波辐射模式和地面能量平衡模式，计算了烟雾层状况下的边界层和地面热量收支情况，计算表明，烟地务层的全天辐射效应使低层大气上部辐射能量收入为正，中下部辐射能量收入为负，总的结果是使低层大气稍稍冷却并使稳定增加，计算还表明，烟雾层造成的地面接收短波辐射能量的减少量可由大气逆辐射的增加量来补偿，烟雾层使得地面温度振幅变小。     

孟加拉湾云团影响下云南强降水分析

2001年云南初夏洪涝与孟加拉湾(简称孟湾)云的活动密切相关，本文分析了云南强降水过程中几次孟加拉湾云团发展的大尺度动、热力背景和卫星云图的TBB特征。结果表明：孟加拉湾北上云贵高原的对流云必须得到足够的辐合和抬升动力，才能在高原维持和进一步发展；青藏高原横槽是孟加拉湾云团在云贵高原产生强降水的重要天气系统；孟加拉湾云团的发展与正压和斜压不稳定均有关系；冷空气对北上孟加拉湾云团的发展至关重要，它不但有利于水汽凝结量的增加，还有利于形成强降水天气发生的动力、热力环境；TBB分布更直观地反映了孟加拉湾云团的活动，≤-52℃的冷云覆盖区与云南强降水落区有较好的关系。