1979—2011年热带对流层顶高度线性趋势变化的因子贡献及其年际变率成因探讨

利用美国国家环境预报中心/大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析资料分析了近30年(1979—2011年)热带(0~360 °E,20 °S~20 °N)对流层顶高度变化,结果显示其高度有明显的线性上升趋势,近30年气压下降了3.5 hPa。其中对流、臭氧和对流层温度的贡献分别为13.3%、27.26%和57.31%。在去除线性趋势后,热带对流层顶气压表现出了显著的年际变率,主要周期峰值为18.2、28.6和40个月。其中臭氧和热带对流层温度都对18.2个月的周期有贡献,而臭氧和热带对流层温度18.2个月的周期很可能是由北半球的季风环流引起的;28.6个月的周期主要源于臭氧总量的准两年周期变化,而后者是由热带平流层低层纬向风场的准两年振荡引起的;热带对流层顶气压40个月的周期似乎源于ENSO循环引起的对流层温度变化。      

北半球冬季110°—120°E垂直经向环流的年际变化及其与中国东部同期降水的关系

利用NCEP／NCAR再分析月平均风场资料和中国东部120个站的降水资料,分析了1951--2010年北半球冬季110°-120°E经向环流的气候特征,定义了北半球冬季110°-120°E低纬Hadley环流和中高纬气流强度指数,并分析了其强度的长期变化趋势以及对中国东部同期降水的影响。结果表明：（1）北半球冬季110°-120°E经向环流主要包括低纬Hadley环流和中高纬度从高层到低层较-致的偏北下沉气流。（2）北半球冬季110°-120°EHadley环流和中高纬气流强度有明显的年际和年代际变化,二者在长期变化趋势上表现-致,即在1990年以前呈约20a的振荡周期,且波动更大,而在1990年以后呈约10a的振荡周期,波动相对较小。（3）北半球冬季110°-120°E经向环流强度指数对中国东部同期降水的年际变率具有较高的解释率,二者在统计上呈显著的负相关关系。北半球冬季110°-120°EHadley环流强度和中国东部同期降水相关程度大值区集中在江南、华南及江淮地区,中高纬气流强度和中国东部同期降水相关程度大值区集中在西北、江淮及江南地区。（4）东亚地区冬季经向环流异常的显著差异主要表现在中高纬度反向的异常气流和中低纬度反向异常环流圈的变化。强（弱）经向风年,北半球中高纬度从高层到低层为异常的偏北（南）气流,中低纬度对流层存在顺时针（逆时针）方向闭合的异常经向环流,对应中国东部降水显著减少（增多）。     

北半球冬季风时期越赤道气流的初步分析

利用1980—1986年格点风资料，分析了各年北半球冬季风期间（12—2月）东半球对流层低层及高空的越赤道气流通道。在该地区冬季低空具有气候意义的通道是105°E、125°E、45°E、80°E及150°E 5条，其中以100°—130°E为主要通道。高空则主要集中在80°–120°E区间。在1983—1984、1984—1985年两个冬季，45°E处出现较强的低空北风越赤道气流，这与高纬度大西洋东部上空持续的强阻塞形势有关。这支强越赤道气流与南印度洋及南太平洋多热带风暴也有联系。由平均经圈环流分析指出，     

南亚高压与台风路径

一、前言 在台风路径预报研究中,过去使用对流层中、低层资料较多。韦有造等研究过200hPa环流型与台风的优势路径。本文主要分析对流层上部200hPa南亚高压的变化特征与台风路径的关系。使用1974—1983年共10年的资料,分析进入27°N、125°E至12°N、125°E防线以西海域(下称进防     

对厄尔尼诺事件和海洋环流的数值模拟研究

用太平洋海洋环流模式，模拟研究热带太平洋海温和环流的年际变化特征和机制．用观测的逐月风应力强迫模式，模拟１９７１～１９９５年发生的主要厄尔尼诺事件．说明风应力异常对厄尔尼诺生成起主要作用．对海温异常峰值附近３个月海温和洋流的综合分析表明：在厄尔尼诺事件时，１６０°Ｗ以西温跃层上升，以东温跃层下降，温跃层的东西倾斜显著变小．同时沿赤道的垂直环流圈减弱，中东赤道太平洋涌升流、海表层向西的赤道洋流和次表层向东的赤道潜流都减弱且厚度减小；在反厄尔尼诺时，情况则相反．     

全球变暖背景下青藏高原夏季气温在对流层上下反相变化及其与降水和环流的关系

本文利用NCEP/NCAR月平均再分析资料及中国596个测站月降水资料,采用线性倾向估计、经验正交函数分解(EOF)、相关分析、合成分析等方法,对青藏高原夏季对流层气温垂直变化及其与降水和环流的关系进行了分析。气温垂直变化特征分析表明:自1971年以来,青藏高原夏季对流层低层至对流层中上部气温呈现显著增暖趋势,对流层上部气温呈现显著变冷趋势,高原对流层低层至中上部气温及对流层上部气温在年际、年代际尺度上均呈较显著负相关,且均存在2~4 a及8~13 a的周期;夏季青藏高原地区沿27.5°N~40°N平均的气温距平垂直分布的EOF分解第一模态特征向量在对流层表现为"下降温上增温"的反相变化,其时间系数呈显著负趋势,且存在1978年及1994年的突变点。高原夏季气温在对流层的上下反相变化与我国夏季降水的关系在年际、年代际尺度上均显示:当高原对流层低层至对流层中上部升温而对流层上部降温时,我国夏季降水表现为南方型,其中以江南至华南地区降水显著偏多而我国东北地区降水显著偏少为主要分布特征;另外,长江流域的局部地区及我国西北的部分地区降水也明显偏少,而华北东部的局部地区、青藏高原中部及东部地区以及新疆西北部地区降水明显偏多;降水异常分布在年代际尺度上比年际尺度更显著。环流分析显示:当高原对流层低层至对流层中上部升温而对流层上部降温时东亚中高纬度地区为异常高压控制,中低纬度地区受异常低压影响。环流场与降水分布有较好的配置关系。     

1982-1983年冬季厄尔尼诺期间大气环流异常的诊断分析

本文利用ECMWF的逐日资料,对比分析了1982年12月和1980年12月的平均大气环流情况,结论是:1982—1983年El Nino事件对全球大气环流有重大影响。(1)El Nino事件不仅使Hadley环流得到加强,而且使所有经圈环流都有所加强;(2)El Nino事件使两个半球(特别是北半球)的中纬度西风加强,使对流层低层及中纬度200hPa附近的温度升高,中纬度的对流层低层有弱的降温;(3)El Nino事件使大气湿度明显增加,但在北半球副热带地区除近地面层外湿度都明显减小。 同大气环流基本状态的异常相应,El Nino事件也导致了大气中动量、热量和水汽输送的明显异常。这些物理量输送的异常不仅同平均环流的异常有关,而且扰动(特别是行星尺度的扰动)对此也有着重要贡献。      

夏季太平洋低纬地区季风环流与信风环流一种可能的连接机制

北半球夏季太平洋低纬地区的平均经向环流,西部(150°E以西)为季风环流;中部和东部(170°W以东)为信风区的Hadley环流;150°E—170°W之间为季风环流与信风环流的连接区或过渡区。连接季风环流与信风环流的水平环流系统,在高层为太平洋中部热带对流层高层槽(TUTT),低层为强大的太平洋副热带高压。太平洋中部高空槽区就是季风环流与信风环流的连接区或过渡区。本文分析了高空槽的流场结构,并根据各层水平环流和各经度带的垂直环流给出了太平洋低纬地区的三维气流分布示意图。      

1979年季风试验期间东亚地区夏季风爆发时期的观测研究

本文分析1979年季风试验期间5—7月从春到夏的季节转变过程。在亚洲南部和西北太平洋地区大范围夏季风爆发前1—2候,南半球40°—160°E之间中纬度地区高空西风急流有一次增强过程。南半球对流层中部的经向环流发展,对流层低层的越赤道偏南气流加强,这时亚洲南部和西北太平洋热带地区低空西南风风速增大,并且范围向北扩展,南亚地区对流层上部热带东风加大,季风环流圈加强,我国东部雨带出现季节性北移。看来南半球大气环流的变化对东亚地区夏季风的建立及其向北推进起着触发作用。     

澳大利亚高压的年际变化及其对应的亚澳季风

利用NCEP/NCAR再分析资料,分析了 1948—2002年澳大利亚高压(简称澳高,下同)的年际变化及其对亚澳季风环流系统的影响。结果显示,澳高存在明显的年际变化,当澳高偏强时,亚澳季风环流系统其他各成员 (100~160°E高、低层越赤道气流,近赤道ITCZ,西太平洋副热带高压,梅雨锋,南亚高压,近赤道东风急流,季风经圈环流,Hadley环流等)也随之得到加强,从而导致整个亚澳季风环流系统的增强。     

西北太平洋台风路径与厄尼诺关系初步分析

本文分析了近百年西北太平洋台风路径与厄尼诺的关系,得出了在厄尼诺年,西太平洋(120°E以东)转向的台风路径比在反厄尼诺年偏多,而西行路径则偏少。厄尼诺与反厄尼诺年的台风路径差异主要是受副高形势的影响,有明显的月际差异。      

大气季节内振荡的活动与El Nino

用广东省４７个测站１９５４－１９９０年各月的平均气温、降水、日照时数的标准化资料分别作按时间点分解的主分量分析,取其前６个主分量作为各测站的气候特征量,用相关系数－重心法作聚类分析,作出各月、全年综合要素的气候分区。结果表明：（１）将广东各月分为有较显著差异的５个区,则冬半年（１０－翌年４月）各月的分区形式较类似且规律性明显,夏半年（５－９月）各月的分区逐月变化明显,且分区形式差别较大。（２）若用６个自然季节的平均气温、降水、日照时数标准化资料分别作主分量分析,各取前３个主分量作为全年气候分区的特征量,则广东全年的气候区可分为东南沿海、西南沿海、西北内陆３个区。     

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。      

EI Nino现象对东亚夏季风环流影响的初步研究

本文分析了1971—80年发生在南美洲西海岸的EI Nino现象及其对东亚夏季风环流的影响。结果表明,1972和1976年为强的EI Nino年,而1971和1974年为显著的反EI Nino年。还指出,1—6月份南美西海岸的海温与7月份我国东部大部分地区夏季风呈负相关.在EI Nino年,主要环流的特征为:(1)西太平洋副热带高压脊线偏北,强度偏弱.(2)澳大利亚高压位置偏南。(3)赤道缓冲脊强大.ITCZ东伸到太平洋中部。南半球的信风在105°E附近越过赤道之后,于10°N折向东去,流入西太平洋.(4)印度次大陆季风中断.孟湾西南季风直接影响我国东部地区的分量极其有限,在反EI Nino年,上述各系统特征完全相反.我们认为,EI Nino现象的发生,引起夏季风环流系统的变动,最终影响到我国夏季风的强度,这是二者之间遥相关的一种可能过程.      

强火山爆发与厄尼诺事件

前人研究指出,强火山爆发时,把大量火山灰喷入平流层。0.5—1年内即可扩展到全球,它可以使全球平均气温下降0.5℃。本文主要揭示了近34年来,强火山爆发使全球平均气温降低这一微弱信息,经过大尺度海气相互作用调节、放大之后,使西太平洋副热带高压、赤道辐合带、北太平洋海温距平场转折,并容易发生厄尼诺的规律性。指出强火山爆发可能是厄尼诺发生的重要原因之一。     

用灰色模型预测厄尼诺事件

厄尼诺是影响全球天气和气候的重大气象—海洋事件,因此对厄尼诺事件发生的事前预测是至关重要的。本文用1860—1986年之间的厄尼诺年份的数据,按顺序每五个厄尼诺年构成一组,分别建立灰色模型,用这些模型作一步预测并与实况对比进行验证。同时,厄尼诺年与南方涛动指数间也建立了二变量灰色模型。所得结果表明,能用灰色模型对未来厄尼诺年的出现作出展望。      

CHARACTERISTICS OF THE NORTHERN HEMISPHERE 500hPa DIABATIC HEAT FLOW FIELD IN YEARS OF EL NINO AND ANTI-EL NINO

In this paper,by using spectral method,the monthly-and seasonal-scale atmospheric diabatic heat flow(ADHF)departure fields are diagnosed in the period of 1964—1985 with 6 El Nino years and 6 anti-El Nino years over theNorthern hemisphere(NH).The results show that El Nino phenomena have pronounced influence on the ADHF depar-ture fields.The response of atmosphere exhibits a preferred arrangement of organizing positive and negative departurecenters at low,middle and high latitudes.In anti-El Nino years,the response has the same forms as in El Nino years,but departure centers are opposite in phase.Furthermore,ADHF departure shows low-frequency oscillation in El Ninoyears and anti-El Nino years.The center of difference in departure between El Nino and anti-El Nino years displays abi-monthly oscillation.Finally,through air-sea correlation analysis,it is pointed out that the SST anomaly is the most important cause forADHF anomaly.     

厄尔尼诺年和反厄尔尼诺年北半球500hPa非绝热热流量场的特征

本文应用谱方法,诊断、计算了1964—1985年间,6个厄尔尼诺年和6个反厄尔尼诺年北半球月、季大气非绝热热流量距平场。结果表明:厄尔尼诺现象对大气非绝热热流量距平场具有显著影响,大气的响应表现为低纬和中高纬非绝热热流量正负距平中心有组织的优势排列,其位相或强度存在低频振荡,并且差值中心表现为双月周期。反厄尔尼诺年,大气具有分布不变,但距平中心基本上为反位相的响应形式。最后,通过海气相关分析,指出了海温异常是决定大气非绝热热流量异常的最重要的原因。     

赤道太平洋降水与厄·尼诺

根据1899年—1982年赤道太平洋降水资料,研究了10月—12月降水量的时空变化。发现中太平洋最主要的特点是赤道地区与20°N以北及10°S以南变化相反。与赤道东太平洋海温变化比较证实,海温高时中太平洋多雨。分析赤道中太平洋多雨及少雨时海平面气压场表明,多雨时赤道低压偏东,南太平洋高压弱,而澳大利亚气压上升。最后指出,1982—1983年的厄·尼诺事件,就其伴随的环流与气候异常来讲,与以前的事件并无本质上的不同,但其强烈程度则是几十年来少见的。     

STUDY ON AIR-SEA HEAT EXCHANGE MECHANISM IN EL NINO AND LA NINA EVENTS

2°×2° mean monthly COADS grid data in 1974 and 1987 of E1 Nino and La Nina years are used to compute thesensible and latent heat fluxes,the net longwave radiation,the incident solar radiation and heat budget on the tropicalPacific surface(30°S—30°N).The difference of the heat budget between El Nino and La Nina mainly occurred on theequatorial ocean surface,especially the water area west of Ecuador and Peru.During El Nino,the sensible and latentheat exchange increased,the net longwave radiation and incident solar radiation decreased and the net gain(loss) of heatreduced(increased) on the ocean surface.During La Nina,the circumstances were opposite.Finally an ideal model ofair-sea heat exchange mechanism for the El Nino-La Nina cycle is summarized. Key words:El Nino,La Nina,air-sea heat exchange,COADS grid data