北半球50 hPa位势高度距平场的EOF分析及其与对流层的比较

本文以EOF方法为基础对北半球50 hPa高度月平均距平场进行了分析，指出北半球50 hPa场存在着几种定常的环流型，且它的距平场的EOF展开精度具有相当好的稳定性。另外，北半球50 hPa高度月平均距平场高、中纬之间存在着远远超过α=0.001信度检验的“跷跷板”式振荡。功率谱分析发现，北半球50 hPa环流场有着显著的准2—3年及准4个月振荡周期，赤道平流层QBO现象在高度场上也有清楚的反映。通过与对流层的EOF分析比较得到，500 hPa与50 hPa第一、第二特征向量场有相似的空间分布，但对于EOF展开无论是从拟合精度的稳定性还是收敛性看，平流层都远远优于对流层。     

北半球月平均环流与长江中下游降水的关系

本文利用1951—1984年500hPa月平均高空和月总降水资料,着重分析了500hPa距平场对长江中下游夏季降水的影响及其相关关系。针对长江中下游夏季降水这一预报对象,计算了500hPa距平场的信息区,指出在大尺度距平场的演变过程中,不同时间和不同地点距平场的量值对长江中下游这一特定顶报区域降水的影响是不同的。並且指出长江中下游地区冬季降水主要是受欧业型环流的影响,而夏季降水则主要是由于东亚—西太平洋型环流所形成。另外通过对实际距乎场和信息近似距平场的分析表明,信息区的变化在一定程度上反映了实际距平场的大尺度变化特点。     

T63月动力延伸预报产品的检验

采用NCEP/NCAR再分析资料和T63谱模式月动力延伸预报产品资料,对200、500hPa高度场及200hPa、700hPaU、V风场进行相关系数、距平、距平同号率、距平相关系数的分析,得出如下结论:月动力延伸预报产品对极涡、南亚高压、副热带高压预报能力较强,夏季副热带系统预报偏强,西风带系统预报偏弱;冬季西风带系统预报偏强,副热带系统预报偏弱。西风带和副热带系统的距平误差基本反映出影响我国年季气候变化主导系统的进退及预报误差。      

神威中期集合数值预报产品的业务应用

目前神威中期集合数值预报产品包括 500 hPa 集合平均预报图、850 hPa 温度距平概率分布图、不同降水级别的降水概率分布图。 其中 500 hPa 集合平均预报场对欧亚大型环流形势演变趋势、春季风沙天气、降水天气过程以及夏季副热带高压变化趋势等的预报中得到应用, 850 hPa 温度距平概率分布图对未来气温变化趋势以及冷空气过程的预报有很好的使用价值, 而降水概率分布图可供预报员在做降水预报时参考。     

广西春播低温阴雨环流特征及预报研究

从广西春季低温阴雨天气发生的同期500hPa环流分析出发,制作了轻、重年500hPa高度场差异图,详细分析了低温阴雨轻、重年同期(2～3月)500hPa大气环流特征,分别计算了桂北、桂南低温阴雨结束期和总日数与同期2、3月500hPa高度场相关.指出:影响广西低温阴雨天气的关键区域是乌拉尔山附近地区和蒙古及内蒙古附近区域,低温阴雨重年在乌拉尔山地区500hPa高度场为显著的正距平区域和正相关区,蒙古及内蒙古区域为显著的负距平区域和负相关区,这样的环流配置使得中高纬度环流经向度加大,有利冷空气南下.低温阴雨偏轻年份的环流配置与重年相反.本文分别以该两个关键区格点的平均值作为序列,与前期(9-11月)北半球500hPa高度场计算相关系数,挑选出通过相关检验格点数多的月份作为样本场,以相似离度理论为计算依据,作出次年低温阴雨天气的预报.     

ENSO 年冬季北半球平流层大气环流异常特征分析

利用1957-2002年欧洲中心的再分析资料和Hadley气候预测和研究中心的全球海表温度资料,对ENSO年冬季的平流层环流进行了合成分析,分别从暖事件和冷事件年的温度场、高度场和风场,分析研究了平流层大气环流的异常特征.分析结果表明,对应El Ni(n)o年冬季,在赤道东太平洋的温度场、高度场和纬向风场都有由大气低层的正距平转变为平流层负距平的特征;与之相反,在El Ni(n)a年冬季,赤道东太平洋大气低层的负距平到了高层变为正距平.同时,在纬向平均垂直剖面图中, El Ni(n)o年冬季北半球高纬地区从对流层顶到平流层温度场和高度场为正距平,而La Ni(n)na年出现相反的情况.在热带平流层,El Ni(n)o年冬季高空纬向风场在50 hPa到15 hPa左右为负距平,从15 hPa到1 hPa为正距平;而El Ni(n)a年则相反.在El Ni(n)o年冬季100 hPa以上的北半球高纬度地区存在一个类偶极子结构的异常高度场和风场,El Ni(n)o年在极区主要为正距平,El Ni(n)a年在极区主要为负距平.     

东亚大气环流的低频振荡及与韵律的关系

本文根据北半球500hPa高度场30年(1951—1980)平均的逐候格点资料,对气候平均的东亚各主要大气环流系统的年内变化进行了谐波分析和天气学分析.结果表明,东亚大气环流系统存在着三种主要的大气低频波:年波、半年波和30—50天的季内波;中、高纬度的大气环流以年波振荡为主,低纬度的大气环流以半年波振荡为主;30—50天的季内波是北半球各纬度上都存在的一种波,但它对总方差的贡献在低纬比中、高纬度大.此外,还讨论了年波和半年波这两种大气低频波与我国长期预报中常用的各种韵律指标特别是隔季相关现象的关系.     

河南省焦作市持续冰雪低温天气气候特征及其预报

本文采用焦作市建站50年来的气象资料,统计分析了焦作持续冰雪低温天气过程的气象要素及气候变化特征。利用NCEP再分析资料计算出了焦作建站50年以来的8次10d以上持续冰雪低温天气过程的500hPa平均位势高度和距平场,总结出发生低温冰冻灾害的大气环流分布特征;通过分析500hPa侯平均场大气长波、超长波演变,发现“拉尼娜”事件下必须高度关注低温雨雪冰冻过程的预测。     

山东伏期旱涝特征与大气环流异常

以山东75个观测站伏期降水资料(1959-2005年)分析得到山东伏期旱涝在演变趋势有其独特性;500 hPa高度场距平分析表明,在中高纬尤其是贝加尔湖地区大气环流的异常对山东伏期的严重旱涝和洪涝形成起着重要作用;500 hPa高度距平场的EOF分析进一步证明,山东上游蒙古地区的冷空气活动和副高的强度是500 hPa高度场上影响山东伏期旱涝的两个最主要因子.     

中国东部夏季极端降水事件及大气环流异常分析

主要利用1961~2014年中国东部地区438个台站的逐日降水资料和NCEP/NCAR的再分析资料,从大气内部动力角度对夏季不同极端降水情况下的环境场进行分析,结果表明:对长江中下游地区而言,在极端降水频次偏多年时,850 hPa风场及整层水汽输送距平场均表明东亚夏季风偏弱,有利于更多的水汽输送到长江中下游地区,500 hPa鄂霍次克海阻塞高压持续日数偏多,有利于冷空气南下,200 hPa东亚副热带急流偏南,且30°N以南偏西风异常有利于辐散,而在斜压波包从西北东南向传播为极端降水事件分发生集聚了能量;对华北地区极端降水频次偏多年而言,850 hPa风场及整层的水汽输送距平场均表明东亚夏季风偏强,有利于更多的水汽输送到华北地区,500 hPa高度距平场日本海正距平,贝加尔湖蒙古地区为负距平,华北地区东高西低,200 hPa东亚副热带急流偏北,从而导致我国华北地区极端降水频次偏多,能量传播也为西北东南向。这些结果表明极端降水的变化,与大气内部的动力作用和能量的传播有密切的关系。     

北半球50hPa环流异常与厄尔尼诺/反厄尔尼诺事件

本文对近三十年来的厄尔尼诺和反厄尔尼诺事件与北半球50hPa高度距平场的变化进行了分析。结果表明,厄尔尼诺发生的前冬(前一年11月至当年1月,下同),500hPa高度场的距平分布为:在极地附近地区是负距平;中纬地区除北美洲上空是弱负距平外,其余地区是正距平;30°N以南的低纬地区为负距平。反厄尔尼诺出现的前冬,500hPa高度场的距平分布为附近地区是正距平;中纬地区北美洲上空是弱正距平,其余地区为负距平;30°N以南的低纬地区为正距平。此外,厄尔尼诺和反厄尔尼诺事件发生的前冬,50hPa高度距平场的变化比50hPa其它各月高度距平场的变化以及500hPa高度距平场的变化都大。且前冬50hPa高度距平场的变化对厄尔尼诺和反厄尔尼诺事件的发生具有明显的指示意义。      

北半球50hPa平均环流的若干特征及其与500hPa的某些关联

本文根据北半球50hPa20年平均环流的槽脊特征,分析发现:在全年各月,尤其是冬半年中高纬圈,以2波为主要特征;夏季50hPa平均环流在30°N圈的90—120°E上存在着可能是青藏高原影响的强高压脊。 对50hPa超长波的波数、波长以及500hPa占50hPa波长之比率分析发现:由于地转偏向力向北(南)的增加(减小)和平均波长向北(南)的减小(增大)的相反作用的共同结果,50hPa上的波数在极地和赤道少,而在中纬度最多,这与500 hPa相类似; 对流层(500hPa)与平流层(50hPa)的平均波长比率冬季明显大于夏季,尤其是中高纬度。这表明中高纬度对流层与平流层之间冬季比夏季有着更多的相互作用。这与Charney和Drazin的理论分析相一致。     

两类极区平流层异常增温的特征及其与850hPa温度的关系

采用NCEP/NCAR逐日再分析资料,将冬季极区平流层增温分为两种类型:Ⅰ型和Ⅱ型,并分析了两种类型增温的特征、机制及其与850hPa温度的关系。结果表明,波动强迫的强度和对流层的热量能否向上到达平流层是决定两类平流层异常增温的两个主要因素。Ⅰ型平流层增温期间,对流层也表现出了明显的增温特征,850hPa与平流层温度距平场呈现相当正压结构,极区和中纬度异常表现为反位相的振荡,呈现典型的北极涛动的特征;Ⅱ型平流层异常增温期间,增温异常仅局限在平流层范围内,平流层的中低层与高层呈现反位相的距平分布,850hPa温度距平场呈现无规则的分布特征。     

500hPa月平均距平场演变的宏观描述

近年来,采用数值方法进行长期预报和气候异常的研究有了很大的进展,但是这些研究多是沿用了中短期预报的概念和方法,由于长期天气系统是一个强迫耗散的非线性系统,而“耗散系统最终将趋向维数比原始相空间低的极限集合——吸引子,许多自由度在演变过程中成为‘无关变量’,最终剩下支撑起吸引子的少数自由度”。如果不考虑系统的极其复杂的暂态行为,我们自然可以把这些‘无关变量’去掉,从而把高维动力系统简化成低维动力系统。这个解释H.Haken称做随动原理。本文的目的旨在应用上述原理探讨长期天气异常演变的宏观描述方法。我们希望这里提出的概念和方法将有助于建立有效的长期数值预报模式。     

ANALYSIS OF SPHERICAL FUNCTION SPECTRAL STRUCTURE OF THE NORTHERN HEMISPHERE 500 HPA MONTHLY MEAN HEIGHT

Study is undertaken of spherical function spectral structures of long-term mean and anomaly patterns of theNorthern Hemisphere 500 hPa monthly mean geopotential height together with the seasonal and interannual variationsinvestigated.Results show that they are marked by low dimensions and low orders,and the mean and anomaly fields canbe described in terms of 20 and 50 spherical function components,respectively.     

冬季太平洋三种海温异常型及其对欧亚大气环流的影响

通过对冬季太平洋海温场及滞后0—6月的欧亚500hPa高度场的联合REOF相关分析发现,与500hPa环流异常相联系的冬季海温异常分布可分为三种类型:EC型、KC型和WD型,其异常中心区域分别对应于赤道中东太平洋——加利福利亚海流区、黑潮区和北太平洋西风漂流区。各型海温异常对欧亚500hPa环流具有不同的滞后影响特征,滞后0—3月的影响区主要是低纬度地区,4个月以后可达中纬度地区,尤其是对我国东部上空环流的影响。无论是中纬度海洋还是低纬度海洋均可对滞后4个月以后的东亚中纬度环流产生明显影响。      

ANALYSIS OF SPHERICAL FUNCTION SPECTRAL STRUCTURE OF THE NORTHERN HEMISPHERE 500 HPA MONTHLY MEAN HEIGHT*

Study is undertaken of spherical function spectral structures of long-term mean and anomaly patterns of the Northern Hemisphere 500 hPa monthly mean geopotential height together with the seasonal and interannual variations investigated.Results show that they are marked by low dimensions and low orders,and the mean and anomaly fields can be described in terms of 20 and 50 spherical function components,respectively.     

El Nino事件当年和次年夏季低纬环流特征的初步分析

分析1950年以来中等强度以上的ElNiño和LaNina当年和次年夏季(7月)低纬度风场和500hPa高度距平场,发现有不同的特征。其中中-西太平洋近赤道地区850、200hPa上风场异常变化十分明显,这种异常变化与南北半球大气相互作用有密切关系。在500hPa高度距平场上,北半球中、高和低纬地区表现出不同的正、负距平分布型式。上述特点对气候短期预测有一定参考意义。     

青藏高原OLR的气候特征及其对北半球大气环流的影响

利用１９７４－１９９０年青藏高原地区地－气系统月平均射出长波辐射资料，采用ＥＯＦ方法分析了前３个特征向量场，得到了青藏高原地区地－气系统射出长波辐射的几种异常形式，阐述了它们的天气气候特征，并对不同气候区的持续 及其与北半球大气环流的关系作了研究。