热带对流层大气低频振荡机制的初步研究

本文从赤道β平面近似下的线性化扰动方程组出发,基于第二类条件不稳定(CISK)理论,研究了热带对流层大气准40天低频振荡的动力机制。研究发现,当对流层中、上层存在较大的对流凝结加热时可激发出纬向波数为1、周期为40天左右的不稳定Kelvin波,它以每天8到11个经度的相速缓慢向东移动。由此指出,观测到的热带对流层大气30—50天的低频振荡可能正是这种由对流凝结加热所驱动的缓慢东移的Kelvin波的具体表现。这可对热带对流层大气30—50天低频振荡现象的动力机制给以初步的物理解释。      

春季热带低频振荡研究

本文应用1975—1983年全球逐日OLR资料以及1980—1983年ECMWF全球格点风场资科研究春季热带低频振荡,得出了这一季节热带低频振荡的分布特征及与冬、夏季节的差异,同时还分析了低频振荡中心的偶极子振荡特征以及振荡的传播趋势。同时,本文还得出了东半球季风区域内低层大尺度环流系统在过渡季节的演变趋势以及在低频振荡不同阶段系统间相互作用的一些事实。     

关于热带低频振荡的动力学研究

本文根据近年对国外文献的调研,对热带大气和海气耦合系统中低频现象的一些基本属性和为寻找研究30—60天振荡及ENSO的动力学框架所作的尝试作了介绍。讨论了其中的具体物理过程及它们在一个简单的浅水系统中导致这两种振荡的作用。联系这两种现象最重要的作用是大气中的湿过程和受平均SST及起相互作用的SST距平影响的程度。      

夏季热带对流层上层超长波的振荡机制

本文应用波数—频率空间的动能方程,采用ECMWF/WMO资料,讨论了1983年6月11日至8月13日64天热带对流层上层200百帕东风带纬向平均气流以及各种尺度波动动能的振荡机制。动能20天左右的周期振荡特别明显,纬向平均气流、2—7波动能都具有20天周期的振荡。1波动能似乎存在40天左右的周期振荡.另外,1波、4波及7波动能的准一周振荡也很显著。纬向平均气流动能20天左右的振荡主要是由于平均气流与波动相互作用的强弱变化引起的。波动动能的振荡原因是多方面的,有效位能的转换、侧边界的气压做功以及波动间的非线性作用都很重要。波动动能的高、低频振荡之间存在明显制约关系。在低频振荡出现峰值时,高频振荡的振幅最大;在低频振荡出现低值时,高频振荡的振幅最小。     

热带大气低频振荡的观测和数值试验

一、观测事实近年来与所谓30—60天振荡有关的许多现象已成为研究热带大气季节内部变化的焦点。这种振荡是迄今在热带大气中发现的最强季节内低频信号。它对长期天气预报的潜在影响还远未阐明。七十年代初Madden     

热带西太平洋上空大气低频振荡与副高东西变动及四川盆地旱涝异常的初步分析

本文分析了1982年5—9月热带西太平洋地区,对流层中上层30—50天厚度低频振荡与太平洋副高东西变动的关系及其对四川盆地夏季旱涝的影响。结果表明,当这种厚度低频振荡处于高(低)位相时,太平洋副高中心、西伸脊点位置东退(西进)。并且,太平洋副高588线西伸脊点也存在30—50天低频振荡。特别是厚度低频振荡由谷(峰)值点到峰(谷)值点的过程中,四川盆地东部降水30—50天低频振荡对应处于高(低)位相,有(不)利于东部产生强降水,而西部则处于低(高)位相,不(有)利于西部产生强降水。最后指出,热带西太平洋上空厚度低频振荡与太平洋副高东西变动和四川盆地夏季降水密切相关这一事实,对于中长期天气预报具有重要意义。     

1998年夏季热带内外大气低频振荡特征分析

利用纬向平均的局地经向环流模式，对1984年南海地区4月28日～5月31日每日两个时次的局地平均经向环流进行模拟。模拟结果与观测结果吻合，反映出1984年南海夏季风形势的建立是一个经历反复的过程。此外，用诊断分析的方法通过计算各动力和热力强迫因子对季风经向环流的贡献，发现驱动1984年南海夏季风经向环流的首要因子是潜热加热项，主要由北部凝结加热，南部蒸发冷却的经向不均匀加热场分布使得潜热加热对环流的作用为正。温度垂直对流输送项的作用次之，该项的分布在南海北部的值为正、南部值近似为零，这种分布形势也使该因子能单独引起一个正季风环流。第三大因子是纬向温度平流输送项，在南海地区北部有暖平流，南部冷平流的温度平流分布形势对季风环流也起正的作用。而对季风中断期的因子分析表明：潜热加热及纬向温度平流的作用与正季风环流建立期完全相反，温度垂直对流的正作用也大大减弱。     

影响广西热带气旋与海洋大气低频振荡的关联性分析

使用1951—2020年热带气旋资料、NCEP/NCAR再分析、PDO指数、NOAA OLR、副热带高压指数等资料,从海洋大气低频振荡角度分析影响广西热带气旋气候异常可能原因。结果表明,90年代以来影响广西热带气旋年际变化幅度增大,表现出向极端异常变化的趋势。从印度洋到西太平洋存在明显的MJO向东传播,对流抑制位相较弱、持续时间短,对流增强位相较强,影响广西热带气旋偏多。反之,从印度洋到西太平洋无MJO活动或强度较弱,存在较强的低频对流抑制带向东传播、持续时间长,较强的低频对流带位于东太平洋,影响广西热带气旋偏少。影响广西热带气旋减少趋势与PDO指数增大有密切的联系,可能与在印度洋、太平洋海温增暖背景下副热带高压强度偏强及西伸脊点偏西有关。     

海温对热带低频振荡系统影响的动力学研究

根据热带地区蒸发、辐合上升运动剧烈以及海温异常的特点，构造了一个斜压模式方程组，讨论了海表温度（海温加热和海温异常变化）对热带低频波动的影响。分析表明，对天气尺度波动（Lx～Ly～10^6m），采用完全非地转模式，在海温异常作用下，频率明显发生变化，并容易产生波动的不稳定：海温较低时，波稳定，并随海温的增高，频率变低，波速变慢；海温较高时，会引起波动不稳定，且周期随海温的增高而变小。对超长波系统（Lx～10^7m,L,～10^6m），可以采用半地转模式，海温作用可以激发向东传播的低频Kelvin波以及向西传播的低频Rossby波，热带超常波的波动周期随海温升高和异常增大而变长，且在海温异常作用下，波动会产生不稳定。     

热带低频振荡影响中国东部冬季降水的机理

利用1979—2007年中国站点逐日降水记录、NCEP/NCAR大气再分析资料以及OLR资料等,分析了冬季热带低频振荡(MJO)与中国东部降水的关系及其伴随的大气环流扰动型,利用线性化全球大气环流模式模拟了大气对热带对流热源的响应,揭示了MJO影响中国东部冬季降水的机理。结果表明:热带对流活动从赤道印度洋西部东移至赤道西太平洋,中国东部冬季降水先后经历了长江流域多雨、整个南方多雨、华南多雨而长江流域少雨,这个过程大约经历了20 d左右时间。作为对东移性赤道热源的Rossby波型响应,当对流热源中心位于赤道印度洋中西部时,赤道以北地区的热源西部气旋式环流和热源东部反气旋式环流共同形成的西南气流扰动主要影响到中国长江流域,并造成那里多雨;而当对流热源中心东移到赤道印度洋东部时,西南气流扰动主要影响到中国华南地区,并造成那里多雨。     

对流层大气环流的甚低频振荡

对１９５１—１９９２共４２ａ５００ｈＰａ北半球高度场的月平均资料进行了纬圈谐波分析，计算了３５°Ｎ与５５°Ｎ超长波振幅及位相，以及３５—５５°Ｎ北半球月平均纬向风距平百分比。对超长波振幅及纬向风距平百分比做了小波转换。结果表明，对流层大气环流变化中存在３种准周期性的甚低频振荡：１．年代际的振荡；２．准２ａ周期振荡（ＱＢＯ）；３．半年韵律。同时发现对流层ＱＢＯ和平流层赤道纬向风ＱＢＯ之间可能没有联系。     

高低层纬向风异常与西北太平洋热带气旋生成年频数关系的研究

采用相关和合成分析方法,研究了热带太平洋地区大尺度高低层纬向风异常与西北太平洋热带气旋生成年频数的关系及其影响的可能机理。结果表明：赤道东太平洋地区ΔU200-ΔU850〉0,西太平洋热带地区ΔU200-ΔU850〈0,热带太平洋地区沃克环流偏强,西北太平洋热带气旋生成年频数偏多。高低层纬向风异常年,对流层上、下部环流和对流层中垂直运动有显著的特征。在短期气候预测的时间尺度上,前期高低层纬向风异常可以作为预测热带气旋生成年频数的前兆信号。     

RELATIONSHIPS BETWEEN ZONAL WIND ANOMALIES IN HIGH AND LOW TROPOSPHERE AND ANNUAL FREQUENCY OF NW PACIFIC TROPICAL CYCLONES

Relationships between large-scale zonal wind anomalies and annual frequency of NW Pacific tropical cyclones and possible mechanisms are investigated with the methods of correlation and composition.It is indicated that when △ U200-△U850 ＞0 in the eastern tropical Pacific and △ U200- △U850 ＜0 in western tropical Pacific, the Walker cell is stronger in the Pacific tropical region and the annual frequency of NW Pacific tropical cyclone are above normal. In the years with zonal wind anomalies, the circulation of high and low troposphere and the vertical motions in the troposphere have significant characteristics. In the time scale of short-range climate prediction, zonal wind anomalies in high and low troposphere are useful as a preliminary signal of the annual frequency prediction of NW Pacific tropical cyclones.     

大气环流指数低频振荡机制的流体物理实验研究

使用旋转的环形水槽,用热力驱动的斜压流体作模拟实验,研究地形对斜压波流动状态的影响。使用对称分布的双峰正弦波地形,测量流体中层的流场,计算流函数并作谐波分析,对比无地形及有地形强迫的大尺度流动状态。实验表明,大尺度地形的作用是,对斜压波在时间和空间进行调制,使流动在时间和空间变得不均匀,使斜压波产生127转台旋转周期的振荡。量纲分析表明,这一周期相当于地球自转的26d。这使我们认为,大气环流指数的低频振荡的原因,可能是由于近似对称分布的亚洲及美洲山系大尺度地形的作用,造成大气动量随时间的变化,即对大气流动在时间和空间进行调制造成的。     

我国九大气候区降水特性及其物理成因的研究Ⅱ——我国各区降水与环流因子的关系

利用ECMWF的格点风和位势高度场资料，对1998年夏季热带内外地区大气低频振荡特征进行了分析研究。结果表明，亚洲季风区的季节内振荡非常显著。850hPa季节内振荡纬向风的经向传播揭示出南海地区的西风振荡受南北两支西风的共同影响。与长江流域特大洪涝密切相关的大气环流系统(乌拉尔阻高和西太平洋副高)对季节内振荡有较强的响应。在欧亚范围，持续性异常环流十分活跃，大气低频波的活动与环流持续异常的形成有密切的联系，季节内振荡是高低纬环流持续异常同时发生的纽带。其低频(30—60d)遥相关型的分布同江淮洪涝年的波列结构相类似。     

IMPACT OF TROPICAL INTRASEASONAL OSCILLATIONS ON THE PRECIPITATION OF GUANGDONG IN JUNES

The impact of tropical intraseasonal oscillations on the precipitation of Guangdong in Junes and its physical mechanism are analyzed using 30-yr (1979 to 2008), 86-station observational daily precipitation of Guangdong and daily atmospheric data from NCEP-DOE Reanalysis. It is found that during the annually first rainy season (April to June), the modulating effect of the activity of intraseasonal oscillations propagating eastward along the equator (MJO) on the June precipitation in Guangdong is different from that in other months. The most indicative effect of MJO on positive (negative) anomalous precipitation over the whole or most of the province is phase 3 (phase 6) of strong MJO events in Junes. A Northwest Pacific subtropical high intensifies and extends westward during phase 3. Water vapor transporting along the edge of the subtropical high from Western Pacific enhances significantly the water vapor flux over Guangdong, resulting in the enhancement of the precipitation. The condition is reverse during phase 6. The mechanism for which the subtropical high intensifies and extends westward during phase 3 is related to the atmospheric response to the asymmetric heating over the eastern Indian Ocean. Analyses of two cases of sustained strong rainfall of Guangdong in June 2010 showed that both of them are closely linked with a MJO state which is both strong and in phase 3, besides the effect from a westerly trough. It is argued further that the MJO activity is indicative of strong rainfall of Guangdong in June. The results in the present work are helpful in developing strategies for forecasting severe rainfall in Guangdong and extending, combined with the outputs of dynamic forecast models, the period of forecasting validity.     

热带大气能量频散波射线的低频动力学特征

首先在非零频波条件下采用有、无辐散两类数学模型 ,讨论热带大气低频波传播动力特征 ,研究结果表明 ,非零频的波频率参数是热带大气低频振荡源能量频散波路径及其波振幅的关键影响因子 ,且热带地区低频振荡的经向传播与其伴随着的强对流云团有显著相关 ,并与热带低纬 β因子等相关。文中还进一步揭示了低纬大气低频振荡经向传播伴随的积云对流现象及向高中纬传播机理 ,描述了 WKB近似方法数学模型及其波射线方程解模态对大气低频动力特性及其水汽分布垂直结构、不稳定层结等因子的响应特征。     

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/NCAR 1000-10 hPa 2.5°×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50 hPa高度附近,在200 hPa上表现最为明显,在热力场上表现出\