北半球冬季大气环流低频异常变化特征的研究

本文使用观测的北半球冬季逐年月平均500hPa高度场资料序列,对5种低规变化模态对应的正指数和负指数环流异常的持续性和稳定性特征进行了统计分析和动力学诊断,发现对不同指数的低频变化模态其持续性和稳定性的特征不同,它们之间有内在的动力学关系。最后讨论了这些结果对长期天气预报的意义。     

冬季北半球大气低频环流型的年际变化特征

采用NCEP/NCAR逐日再分析资料,利用31点数字滤波器提取了58个冬季(1951/1952-2008/2009年)的500 hPa高度场低频分量,通过经验正交函数分析方法定义了6种低频环流型.从逐年低频环流型的差异和低频环流型系数两个角度分析低频环流型的年际变化特征;给出了58个冬季的主要低频环流型并分析了逐年低频...     

北半球中高纬度大气低频变化的若干基本特征

根据１９８４－１９８６年ＥＣＭＷＦ／ＷＭＯ客观分析资料的分析结果，揭示了中高纬度大气低频变化的若干特征。结果表明，中高纬度低频扰动的相当正压结构可以用低频扰动的“结构参数”来表征；中高纬度低频动能的高值区与西风急流的同非对称性和经向切变紧密相关；中高纬度低频振荡的传播具有显著的地域性和汇合、分离特征，并可利用中太平洋地区低频反气旋和低频气旋的涡旋对的逆时针打转来解释；东亚西风急流入口区所在经度是中     

北极Ⅲ区海冰面积低频变化对北半球冬季大气环流异常的作用

北极Ⅲ区海冰面积的低频变化所引起的热力强迫作用，可以激发出ＥＡ和类似于ＷＰ的大气遥相关型。冰气系统之间存在着３￣４年的不规则振荡，在振荡过程中，它们是相互作用的。对比表明，北极Ⅲ区的重冰年和轻冰年，北半球冬季中纬度地区大气环流以及我国的天气气候特征有十分明显的差异。     

北极III区海冰面积低频变化对北半球冬季大气环流异常的作用

北极III区海冰面积的低频变化所引起的热力强迫作用，可以激发出EA和类似于WP的大气遥相关型。冰气系统之间存在着3～4年的不规则振荡，在振荡过程中，它们是相互作用的。对比表明，北极III区的重冰年和轻冰年，北半球冬季中纬度地区大气环流以及我国的天气气候特征有十分明显的差异。     

北半球冬季南北半球环流同时变化的主要模态及其与ENSO的联系

采用NCEP/NCAR再分析资料、NOAA全球海温重建资料及CPC的ENSO指数和CMAP降水资料,从南北半球环流协同变化的角度,利用SVD(Singular Value Decomposition)方法揭示了南北半球环流同时变化的主要模态及其与ENSO的联系。结果表明:存在南北半球的同时变化模态(BHCM),其可由海平面气压场(SLP)的SVD分析的第一模态(SVD1)表示。BHCM可解释南北半球SLP总协方差的57.36%,且其存在显著的3～5年变化周期及长期趋势。SVD1揭示的长期趋势显示出海表气压异常在赤道中东太平洋升高而在西太平洋及热带印度洋地区下降,利于1998年后异常东风加强,不利于El Ni?o事件的频繁发生。BHCM的空间分布在热带地区关于赤道大致对称,而在北半球中纬度纬向扰动非常明显,在南半球则与AAO密切相关。在年际时间尺度上,此模态与ENSO存在紧密联系。赤道海温异常可强迫南北半球大气作出响应,反过来,南北半球环流的共同变化亦可能对El Ni?o/La Ni?a事件产生影响。北半球冬季时,与BHCM相关的全球降水和气温存在显著异常,当BHCM处于正位相,中国东部及东亚其他区域降水偏少、气温偏低。这些结果有助于人们进一步加深对南北半球环流相互作用变化规律和机理的认识。      

北半球大气环流的纬向对称模态

运用自然正交分解方法（EOF）提取了北半球冬季热带外地区标准化纬向平均纬向风场的前两个模态。第1模态（方差贡献为34%）表现为中高纬带的西风（东风）异常和中纬带的东风（西风）异常,与之相联系的海平面气压场的异常表现为极区与中高纬度地区海平面气压场的反位相变化,即北极涛动（AO）;第2模态（方差贡献为21%）表现为中纬带的西风（东风）异常和中低纬带的东风（西风）异常,与之相联系的海平面气压场的异常表现为副极地地区与副热带地区海平面气压场的反位相变化,即副热带涛动STO（sub-tropical oscillation）。副热带涛动的水平结构表现出较强的纬向对称性,垂直方向上表现出相当正压性;与副热带涛动正位相相联系的纬向平均温度场表现为中高纬度地区负异常和副热带地区正异常,而且费雷尔环流加强南移。副热带涛动不仅在冬季有所表现,而且在整个冬半年（11月—翌年4月）都有所表现,但在夏半年则不存在。     

NUMERICAL SIMULATION OF EURASIAN TELECONNECTION PATTERN IN ATMOSPHERIC CIRCULATION DURING THE NORTHERN HEMISPHERE WINTER

In this paper, the anomaly of disturbance height field over Northern Hemisphere due to SST anomaly in the tropical Atlantic Ocean is simulated by using the general circulation model of 1AP. A quasi-geostrophic, 34-level spherical coordinate model is also used to compute the distribution of atmospheric circulation anomaly when there is an anomaly of heat source over the tropical Atlantic. The computed results show that, owing to the heat source anomaly over the tropical Atlantic, the EU-pattern anomaly in the winter circulation may be caused. Namely, a ridge will be enhanced over the northwest Europe, a trough will be deepened over Siberia, but a positive anomaly of disturbance height field will be formed over the northeast China, Japan and other areas of East Asia. Moreover, the numerically simulated results show that the above-mentioned EU-pattern anomalies of circulation are due to the propagations of planetary wave train. About 15 days after an anomaly of the heat source over the tropical Atlantic is     

北半球大气中角動量的年变化和它的輸送机構

把30°N以北大气角動量平衡方程由七月積分到一月,則其中各項都可計算:此緯度以北大气相对西風角動量的改变可用Mintz平均西風冬夏分佈圖算出;地轉角動量的改变可用冬夏地面平均气压圖算出;通过30°N緯度的角動量的渦動輸送已为Starr和White算出,因此利用積分結果可求得30°N以北地面应力和山脈东西兩側气压差所引起的角動量消耗,結果与别的作者用别的方法所得數值極为符合。 作者更指出: 1.从夏到冬大型天气系統的角动量輸送勝过地面摩擦的消耗,从夏到冬西風环流增强的主要部分(約85％)即由於二者之差,西風环流增强的其餘一小部分則由於大气的質量平流,而引起地轉角動量的傳送。 2.角動量的输送,角動量的消耗以及西風环流强度都有年变化。但这种年变化並非正餘弦型,即从夏到冬的变化並不正是从冬到夏变化的反面,此种非对称性可由加熱过程和减熱过程的不可逆性解釋。在北半球从冬到夏对大气來说是加熱的,而从夏到冬大气失去熱量,因为加熟过程和減熱过程都不是可逆的,故从夏到冬的变化也不与从冬到夏的变化对称。 3.东風帶向西風帶的角動量輸送,主要發生於西風环流破坏的時候;主要發生於“引伸槽”和“引伸脊”的經度帶;同時也主要發生於大气的高層。     

北半球50hPa大气低频振荡与突发性增温

本文利用５０ｈＰａ１９６９－１９７６年７个冬季的高度场资料进行了功率谱分析。分析发现３０－６０天低频振荡在高纬地区比中低纬更为显著；并且发现在阿留申高压北进的路径以及在极点上平流层突发性增浊的强年比弱年的相关要高，这表明３０－６０天的振荡在上述地区与温度有着密切联系。我们选取１９７０－１９７１年冬季强突发性增温个例，进一步分析了平流层突发性增温过程中的基本特征，结果表明：３０－６０天的振荡对平流层     

近四百年北半球气温变化的分析:EMD方法的应用

利用一个二维非弹性非静力的数值模式，讨论了初始扰动的尺度对于对称不稳定发展的影响。结果表明：虽然对称不稳定是β-中尺度的不稳定，但其不一定必须由β-中尺度的扰动来激发；由不同水平尺度的扰动所激发的倾斜环流有不同的特点；对称不稳定倾斜环流可能存在最小临界尺度；对称不稳定的发展存在最优扰动水平尺度，而扰动的垂直尺度对于对称不稳定的发展影响不大。     

城市区域下垫面性质和位置差异对太阳辐射平衡的影响

介绍了时间序列的经验模态分解(EMD)方法，将EMD方法应用于近400年北半球重建平均气温资料的分析，从气候时间序列中提取气候信号中各个尺度的变化，进而分析气候的周期性振荡在20世纪的20年代变暖、40年代变冷及70年代变暖的可能作用。     

A PRINCIPAL MODE OF CIRCULATION COVARIATION BETWEEN THE NORTHERN AND SOUTHERN HEMISPHERES AND ITS ASSOCIATION WITH ENSO DURING BOREAL WINTER

By employing the singular value decomposition(SVD) analysis, we have investigated in the present paper the covariations between circulation changes in the Northern(NH) and Southern Hemispheres(SH) and their associations with ENSO by using the NCEP/NCAR reanalysis, the reconstructed monthly NOAA SST, and CMAP precipitation along with NOAA Climate Prediction Center(CPC) ENSO indices. A bi-hemispheric covariation mode(hereafter BHCM) is explored, which is well represented by the first mode of the SVD analysis of sea surface pressure anomaly(SLPA-SVD1). This SVD mode can explain 57.36% of the total covariance of SLPA. BHCM varies in time with a long-term trend and periodicities of 3—5 years. The long term trend revealed by SVD1 shows that the SLP increases in the equatorial central and eastern Pacific but decreases in the western Pacific and tropical Indian Ocean, which facilitates easterlies in the lower troposphere to be intensified and El Ni觡o events to occur with lower frequency. The spatial pattern of the BHCM looks roughly symmetric about the equator in the tropics, whereas it is characterized by zonal disturbances in the mid-latitude of NH and is highly associated with AAO in the mid-latitude of SH. On inter-annual time scales, the BHCM is highly correlated with ENSO. The atmosphere in both the NH and SH responds to sea surface temperature anomalies in the equatorial region, while the contemporaneous circulation changes in the NH and SH in turn affect the occurrence of El Ni觡o/La Ni觡a. In boreal winter, significant temperature and precipitation anomalies associated with the BHCM are found worldwide. Specifically, in the positive phase of the BHCM,temperature and precipitation are anomalously low in eastern China and some other regions of East Asia. These results are helpful for us to better understand interactions between circulations in the NH and SH and the dynamical mechanisms behind these interactions.     

北半球东半部对流层夏季平均环流形成物理机制的流体模拟实验

在旋转流体盘中做物理实验 ,模拟研究北半球东半部对流层夏季平均大气环流的形成物理机制。用镍铬电阻丝通电加热实验盘底作为热源 ,用冷水循环的铜管对实验盘底制冷作为冷源。将热源及冷源分布在绘有北半球极赤射面投影地图的底面上。人工地制造出中高纬西风带及越赤道气流模型。用流体物理模拟实验方法研究北半球东半部对流层夏季平均大气环流物理机制。逐个地试验了海陆温差、青藏高原地形及其高空热源、中高纬西风带 ,及来自南半球的越赤道气流的作用     

ENSO事件与北半球中高纬低频振荡

采用诊断方法研究了E1 Nino和La Nina事件与北半球中高纬大气低频振荡。用1950—2003年北半球中高纬逐日500hPa高度场资料进行功率谱分析得出：（1）ENSO事件对中高纬大气低频振荡有调频作用,即夏季低频振荡较弱,冬季低频振荡较强。（2）E1 Nino（La Nina）事件有使低频振荡周期缩短（延长）的趋势。（3）ENSO事件对中高纬大气低频振荡的调频作用比中低纬明显。