影响西太平洋台风形成的大尺度环流条件

根据全球热带气旋频率的统计^[1],这些频率有明显的年际变化。在过去二十年中全球热带气旋数年变化的百分率为其平均数的-13%-+23%,最多和最少年热带气旋数差达28个,相当于全球年平均热带气旋数(79)的35%。目前认为有三个原因可能影响热带气旋频率:大尺度环流,海面温度和地球以外的因子。     

南海大尺度地转环流的季节特征

使用Ｓ．Ｌｅｖｉｔｕｓ的温度、盐度的气候资料，用诊断分析方法获得南海平均和各季的海面起伏以及大尺度地转环流的统计结果，并比较了其季节变化。结果表明：南海冬、夏季的地转环流场有相反的流动趋势；但在东北部常年存在气旋式环流，在戎驱动下巴士海峡西侧存在准定常的Ｎ向流；南海还存在明显的随季节变化的强流区。     

南海大尺度地转环流的季节特征

使用Ｓ．Ｌｅｖｉｔｕｓ的温度、盐度的气候资料，用诊断分析方法获得南海年平均和各季的海面起伏以及大尺度地转环流的统计结果，并比较了其季节变化。结果表明：南海冬、夏季的地转环流场有相反的流动趋势；但在东北部常年存在气旋式环流，在其驱动下巴士海峡西侧存在准定常的Ｎ向流；南海还存在明显的随季节变化的强流区。     

冬季北大西洋涛动和乌拉尔山阻塞环流对欧亚大陆变冷的协同影响

虽然全球平均表面气温不断升高,但在冬季欧亚大陆经常出现年际-年代际尺度上的变冷趋势。利用美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction, NCEP)再分析资料,指出冬季影响欧亚大陆变冷的大气环流主要是北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation, NAO)和乌拉尔山阻塞(Ural blocking, UB)的环流组合。其中,NAO环流可以在年际尺度上作为背景环流影响UB过程对欧亚低温天气的作用。统计分析发现,在NAO正(负)位相(NAO⁺/NAO^-)环流背景下UB的发生频率可以解释冬季平均UB发生频率的52%(13%),表明NAO⁺环流有利于下游阻塞形势出现。尽管如此,研究发现在NAO^-环流背景下的UB事件平均给欧亚地区带来的降温幅度更强,约是NAO⁺环流背景下的2倍,而且亚洲降温区的位置偏北约5°、偏东约13.5°。中等强度的NAO⁺环流背景下UB事件对欧亚降温的贡献...     

大尺度环流异常对南极印度洋扇区海表面高盐异常的影响

南极印度洋扇区分布了许多南极底层水的生成区,此海域海水盐度变化对全球的气候变化有着深远影响。本文采用EN4再分析数据、实测海豹资料和WOD18数据,结合大气再分析和海冰密集度数据,对南极印度洋扇区表面盐度长期变化及其对大尺度环流异常的响应进行探究。2008年以来,南极沿岸出现显著的海表面持续性高盐异常,其中印度洋扇区变化最为显著,表层高盐水主要集中在达恩利冰间湖附近与沙克尔顿冰架以北的海域。沿岸海域的高盐陆架水向北扩张且影响深度不断加深,高盐的绕极深层水上涌也更加明显。此高盐异常与南极涛动(Antarctic Oscillation,AAO)、印度洋偶极子(Indian Ocean Dipole,IOD)两种大尺度环流密切相关。AAO与IOD正位相下,西风显著增强,促进海冰大量生成,为海表面提供了大量的盐通量。同时,海表面出现更显著的风场旋度负异常与低压异常,促进高盐深层水上涌,对高盐异常有重要维持作用。此外,纬向风剪切与蒸发增强也是影响该高盐异常的重要局地过程。     

大西洋热盐环流年代际变化机制研究Ⅲ.北大西洋海气要素对热盐环流年代际振荡的影响

基于该系列文章前文研究中构建的海气耦合气候模式和所揭示的北大西洋热盐环流年代际振荡机制,针对海气要素对该振荡机制的影响问题进行了重点的探讨。为细致准确的研究北大西洋海洋要素同北大西洋热盐环流年代际振荡的关系,有针对性的定义了副极地海区表层密度指数和北大西洋暖流强度指数并对模式结果进行了全面分析。分析结果表明副极地海区表层密度变化领先大西洋径向翻转环流(MOC)变化7 a,北大西洋暖流的变化领先 MOC变化4 a,格陵兰－苏格兰海脊溢流水强度(包括丹麦海峡溢流水和法鲁海峡溢流水,是北大西洋深层水的重要来源)的变化领先 MOC的变化3 a;北大西洋大气要素变化对北大西洋热盐环流年代际振荡有非常重要的调制作用,当副极地流环和北大西洋暖流(NAC)达到最强的2 a之前,高纬度地区大气为气旋式环流异常,中纬度地区大气为反气旋式环流异常,海表热通量在大西洋副极地海区是负异常,这都有利于副极地流环和NAC的加强,更多高盐度的北大西洋水进入格陵兰-冰岛-挪威海(GIN)海域,由此可以导致GIN海域表层密度上升,使水体的层结稳定性减弱,有利于深层对流的发生,同时大气变化通过风应力旋度和海表热通量也直接影响GIN海域深层水的生成,进而导致格陵兰－苏格兰海脊溢流水的强度增加。     

影响西太平洋和北大西洋热带气旋发生频数相关的大尺度环流分析

从近三十年西北太平洋台风和北大西洋飓风发生频数的资料中选取了四组最显著的年份,进行了大尺度环流的分析,发现两大洋热带气旋发生数的距平同时为正与同时为负的年份具有完全反相的长波型,并且高低纬的长波分布也趋于反向,在两大洋热带气旋发生数距平反号的两种情况下,热带和副热带长波型也是近于反相的,但高低纬长波分布近于同相.研究还揭示热带环流和海温场对于所选的对比年份也表现出不同的特征.     

大西洋热盐环流年代际变化机制研究Ⅲ.北大西洋海气要素对热盐环流年代际振荡的影响

基于该系列文章前文研究中构建的海气耦合气候模式和所揭示的北大西洋热盐环流年代际振荡机制,针对海气要素对该振荡机制的影响问题进行了重点的探讨.为细致准确的研究北大西洋海洋要素同北大西洋热盐环流年代际振荡的关系,有针对性的定义了副极地海区表层密度指数和北大西洋暖流强度指数并对模式结果进行了全面分析.分析结果表明副极地海区表...     

从全球海平面气压场的变化分析埃尔尼诺形成的大气环流条件

本文根据南北半球(60°N-50°S)月平均海平面气压图,研究了赤道东太平洋(0°-10°S,180°-90°W)海表温度与前期12个月各月大气环流异常的关系,发现无论是南半球还是北半球,均是冬季大气环流对以后的海温变化影响大.又对比了埃尔尼诺年及反埃尔尼诺年前期大气环流的差异,如以接近埃尔尼诺峰值的11月为例,则在此之前的12个月内,大气环流的影响可分为三个阶段.第一个阶段自上一年11月至当年1月,与海温相关最大的地区在北半球的大陆上;第二个阶段自2月至5月,为过渡阶段,相关区不稳定,但大部分显著相关区在南半球;第三个阶段自6月到10月,为加强影响阶段,相关区稳定在南半球,反映出南方涛动的特征.最后对环流异常影响埃尔尼诺的物理过程进行了讨论.     

2008年6月深圳异常降水大尺度环流特征及成因分析

利用NCC/CMA资料分析了2008年6月深圳降水异常事件的成因.结果表明, 2007年7月-2008年2月赤道西太平洋海表温度异常偏低、2008年前冬今春青藏高原积雪面积偏大是深圳异常降水事件的前期气候背景;2008年6月东亚阻塞高压的异常强大及乌拉尔山长波槽的异常加深发展, 促进了经向环流异常增强;偏强的冷空气以阶梯槽的形式频繁入侵华南, 为深圳异常降水事件提供了动力条件.副高西段较常年偏南、西伸脊点偏东, 强劲的季风潮为深圳地区输送了巨大的水汽和热量, 冷暖空气在深圳繁交汇等, 是深圳异常降水事件的主要成因.上述多种因素的异常共同导致了深圳异常降水事件的发生.     

试论夏季南海北部环流的形成机制

继续讨论了南海北部环流在夏季的形成机制，认为是由充沛的雨量引起，或可简称为“淡水驱动”。     

台风条件下朗缪尔环流对上层海洋混合的影响研究进展

回顾了近10年来台风条件下朗缪尔环流影响上层海洋混合的研究进展,朗缪尔致湍流对海洋上混合层的形成和加深的重要作用已形成了基本共识,但对于朗缪尔致湍流对海洋上混合层的混合作用机制和程度仍然存在诸多不确定性。观测表明台风条件下台风眼附近的混合层平均湍流动能受到了较强的抑制,可能与台风不同位置朗缪尔致湍流的特征变异有关;台风条件下,现有的朗缪尔致湍流参数化方案在上层混合过程模拟中还有显著误差。在今后研究中,通过改进斯托克斯漂流剖面的计算方法,优化表征台风条件下海面状况的朗缪尔致湍流参数化计算方案,是进一步揭示台风条件下朗缪尔环流对海洋上层混合的影响机理的必要途径。     

北太平洋环流振荡形成机理的数值研究

利用大洋环流模式,探讨海洋对大气强迫的响应及北太平洋环流振荡模态(NPGO)形成的直接原因。对控制试验模拟的海表温度异常(SSTA)进行经验正交函数(EOF)分解,发现第二模态类似于经典NPGO 模态,说明采用该模式研究海洋对大气强迫的响应是可行的。在控制试验基础上,通过改变大气强迫场设计了一系列敏感试验,发现大气强迫场为NPGO 模态正强年的合成场时,所得SST异常场能较好再现NPGO 空间特征,说明海洋状态强烈依赖于大气强迫,大气强迫是造成NPGO 的直接原因;对大气强迫场中的动力强迫、热力强迫等物理量进行不同配置进行试验,发现风场动力强迫对NPGO 的影响最大,是形成NPGO 的关键强迫,其中又以纬向风应力的影响居首。     

逃离飓风的威胁

1969年8月19日,星斯天。开米勒飓风自东南向西北横扫墨西哥湾,整整一白天,电台、电视台都在播放有关它的警报。约翰·克萨克知道开米勒飓风很厉害,而他的全家恰恰住在密西西比州的哥芙波特市,看来,这座城市在劫难逃。将近15万居民已经从路易斯安娜、密西西比和阿拉巴玛三个州的海岸地区逃向内陆的安全地带。但是,就像许多人一样,约翰深深眷恋自己的家     

格陵兰冰心记录的北大西洋振荡动力学

北大西洋振荡（ＮＡＯ）是北半球多年气候波动之一,而且一般是根据冰岛和亚速尔群岛间的压力差用指数来描述的。就多年的时间尺度来说,ＮＡＯ的变化对北大西洋和欧洲气候有巨大影响,并且对北半球最近表面温度变暖趋势也有巨大影响。在最近的几十年间,冬季指数主要处于...     

火山活动对于北大西洋涛动的激发作用

为了探索北大西洋涛动形成的大尺度大气物理场背景条件和外部强迫因子,通过对比分析、相关分析和环流系统温压场垂直结构分析得到:(1)强火山活动指数距平与冰岛低压和亚速尔高压海平面气压场(SLP)距平总体相关函数符号相反,强火山活动指数与冰岛低压SLP为反相关,与亚速尔高压SLP为正相关,就是说火山活动指数异常引起了高纬度冰岛低压和中低纬度亚速尔高压海平面气压场相反的变化趋势,形成高低纬之间海平面气压场反相振荡;(2)夏季7月亚速尔高压对流层中下层至海平面,温度距平中心和位势高度距平中心距平符号大致正正相对负负相对,说明夏季亚速尔高压为深厚暖性系统,低层温度升高亚速尔高压加强,低层温度降低亚速尔高压减弱,所以火山活动指数与亚速尔高压SLP均呈反相关关系;冬季1月对流层中下层至海平面,温度距平和位势高度距平符号大致正负相对,说明冬季亚速尔高压为浅薄系统,低层温度升高亚速尔高压减弱,低层温度降低亚速尔高压加强,所以火山活动指数与亚速尔高压SLP均呈正相关关系;(3)冬季1月冰岛低压对流层中下层至海平面,温度距平中心和位势高度距平中心距平符号大致正正相对负负相对,说明冬季冰岛低压为深厚冷性系统,低层温度升高冰岛低压减弱,低层温度降低冰岛低压加深,所以火山活动指数与冰岛低压SLP均呈反相关关系;夏季7月对流层中下层至海平面,温度距平和位势高度距平符号大致正负相对,说明夏季冰岛低压为浅薄系统,低层温度升高冰岛低压减弱,低层温度降低冰岛低压加深,所以火山活动指数与冰岛低压SLP均呈正相关关系;(4).由于对流层中下层至海平面冰岛低压和亚速尔高压冬、夏季温压场结构特点基本相反,火山活动指数异常在两个环流系统中引起了相反响应,导致高低纬之间海平面气压场反相振荡,形成了影响广泛的著名的北大西洋涛动现象。     

湖区风环流对湖泊环流影响的探讨和数值模拟

本文对北半球大湖中普遍存在的大规模反时针环流的形成,提出了一种物理解释,认为大气在经过湖体时的地转适应过程产生了一个有利于这种环流形成的附加风场。这种环流的强度在一年四季中是变化的,夏季最强,冬季最弱。在此理论的基础上建立了一个三维非线性水动力学数学模型。数值试验表明,风场的有旋性对这种环流的形成起了决定性的作用。计算得到的环流形态基本上与实测结果相吻合。     

海洋运动对大尺度风场影响的解析研究

为探讨海洋向大尺度风应力响应的具体过程,建立了考虑海面风应力强迫的正压原始方程海洋模型,并利用Green函数做了解析求解和讨论。发现风应力引起的Ekman抽吸正比于风应力旋度。得到了海洋向风应力响应的具体形式:即海洋流场和压力场进行着准平衡的演变,并有海洋中压力梯度与科氏力之间的准地转平衡以及海洋Ekman体积输送的散度场与风应力旋度场之间的准平衡;此时有短周期的重力惯性波被激发,该波会较快弥散掉;而准平衡的演变则始终持续着。海洋在大尺度风场的强迫下的运动由重力惯性波、强迫惯性振荡和缓慢演变的准平衡过程三部分组成;前两部分是快过程,第一部分更快,第三部分是慢过程。最终海洋运动表现为强迫惯性振荡和准平衡演变过程的叠加。     

考虑飓风过程非平稳性的沿海地区飓风灾害评估

飓风等自然灾害的发生会对沿海地区造成巨大的社会、经济损失,因此有必要合理评估这些区域的建筑在飓风作用下的灾害。已有研究指出,全球气候变暖会影响未来飓风的强度和发生频率。本文考虑飓风发生（随机）过程的非平稳性,提出了沿海地区飓风灾害评估的新方法。用非齐次泊松过程来描述飓风的发生,并用时变的统计参数（均值、标准差）来反映飓风强度的变化。在此基础上,给出了累积飓风灾害的均值、方差的显式公式。选取美国佛罗里达州迈阿密县进行案例分析,研究了飓风过程非平稳性对累积灾害的影响。