热带西太平洋海─气热量通量研究──Ⅱ．热带气旋状况下海─气热量交换的特征

本文根据ＴＯＧＡ研究计划第１，２，３，８个航次考察结果，计算了热带西太平洋海－气热量交换值。研究结果表明：在热带气旋环流内海－气界面热量交换非常强烈，在双子台风环流内Ｑｋ出现负值，在台风环流内Ｑｅ也出现减弱现象。１９８６／１９８７年ＥｌＮｉｎｏ事件发生后，热带中太平洋水温异常增暖，热带西太平洋西部洋域表层水也在增暖，但是，热带西太平洋洋域海－气界面间热量交换反而减弱。西风爆发首先出现在中太平洋热带洋域，然后逐渐往西扩展。     

热带气旋过程中海-气界面热量交换

为探索热带气旋与海洋相互作用,采用国家海洋局南海分局Marex(马瑞克斯)数据浮标实测资料,计算了1986年南海的7个热带气旋海气界面热量交换值.结果表明:热带气旋海气界面热量交换强烈,主要贡献来自潜热通量;热带气旋环流内水温、气温均是下降趋势,气温下降更为明显;夏季热带气旋环流内,感热通量会出现负值,海面有效反射辐射通量出现减弱现象;秋季热带气旋环流内,感热通量和海面有效反射辐射通量显著加强;在热带气旋环流内,海面吸收的短波辐射通量均出现减弱现象;热带气旋环流内受到冷空气影响时,感热变得相当重要,热带气旋表现为对海洋的响应为主.     

东海台风状况下海-气界面热量交换

为探索台风与海洋相互作用,用实测资料,计算了在东海和南海活动的共9个台风海-气界面热量交换值。结果:发现台风环流内,水温小于露点时,潜热出现负值,反之为正值,水温与露点相同时,潜热量值为零;台风环流内海-气界面热量交换强烈,主要贡献来自潜热,水温、气温均是下降趋势,气温下降更为明显;夏季,东海和南海海-气界面热量交换值量相近,海洋对大气响应为主。秋、冬季,海-气界面热量交换比夏季强烈,大气对海洋响应为主。结论:台风对海洋响应为主;秋、冬季,海-气界面热量交换,东海比南海更加强烈。     

东海台风状况下海-气界面热量交换

为探索台风与海洋相互作用,用实测资料,计算了在东海和南海活动的共9个台风海-气界面热量交换值。结果：发现台风环流内,水温小于露点时,潜热出现负值,反之为正值,水温与露点相同时,潜热量值为零;台风环流内海-气界面热量交换强烈,主要贡献来自潜热,水温、气温均是下降趋势,气温下降更为明显;夏季,东海和南海海-气界面热量交换值量相近,海洋对大气响应为主。秋、冬季,海-气界面热量交换比夏季强烈,大气对海洋响应为主。结论：台风对海洋响应为主;秋、冬季,海-气界面热量交换,东海比南海更加强烈。     

南海台风状况下海气界面热量交换研究

根据国家海洋局南海分局的Marex(马瑞克斯)数据浮标观测资料、南海断面线 调查资料和西沙海洋站资料，计算了南海海气界面热量交换值。研究结果表明:不论是夏季还是秋季，在台风环流内海气界面热量交换均非常强烈，主要贡献来自潜热通量(Qv)，位于(20.49°N，114.14°E)附近海域。夏季台风环流内显热通量(Qk)出现负值，海面有效反射辐射(Qe)出现减弱现象；秋冬季节台风环流内Qk量值增加显著均为正值，Qe有加强的现象。分析实测资料发现:1961～1989年8次ElNino事件过程中，西沙海洋站水温比赤道太平洋水温提早出现增暖现象的有4次，水温推迟出现增暖现象的也是4次。西沙海洋站水温增暖出现在12月的仅有1次。ElNino事件发生后，南海水温异常增暖，但是海气界面热量交换反而减弱。     

热带西太平洋的海──气热交换特征及其与OLR的关系（详细摘要）

热带西太平洋的海──气热交换特征及其与ＯＬＲ的关系（详细摘要）温市耕刘霞，谢安（内蒙古自治区气象台）（北京大学）热带西太平洋作为赤道附近最强的大气加热区，该区域内通过海一气界面上热量交换而实现的海气相互作用，对大气温压场的转变，以及进一步影响大气环流...     

热带西太平洋的海──气热交换特征及其与OLR的关系（详细摘要）

热带西太平洋的海──气热交换特征及其与ＯＬＲ的关系（详细摘要）温市耕刘霞，谢安（内蒙古自治区气象台）（北京大学）热带西太平洋作为赤道附近最强的大气加热区，该区域内通过海一气界面上热量交换而实现的海气相互作用，对大气温压场的转变，以及进一步影响大气环流...     

耦合海-气环流模式中双热带辐合带现象及其热收支分析

文中研究了耦合海-气环流模式中的双热带辐合带(Double ITCZ)现象,并对这一现象的成因从海洋热量收支的角度进行了初步分析。Double ITCZ现象是在热带太平洋赤道南北两侧各出现一条ITCZ的现象,这是耦合海-气环流模式中的较为普遍的一种异常现象,与实际气候中出现的Double ITCZ现象并非指同一问题。文中对比观测和模式结果,指出了Double ITCZ现象的主要特征,针对它的出现过程进行细致分析,再利用模式输出的热量收支各项进行统计,得到了从海洋热收支分析得到的海表温度变化原因。与观测到的正常模态相比,Double ITCZ是一个异常的模态,它的特征突出地表现为西太平洋暖池区的降温和东南太平洋10°S附近的升温。海洋热量收支分析表明,暖池区的降温主要是受到扩散的作用,而表层平流的异常增暖在决定异常辐合带区升温过程中占第一位的作用。     

1986年东海与南海的海-气界面热量交换

采用实测资料计算1986年7—12月东海和南海观测海域海-气界面热量交换。结果表明：7—9月上旬,大气向观测海域输送热量是主要现象,因为这时的气温比水温高,潜热通量与感热通量出现反相变化,天气晴好,海洋大量吸热;9月中旬—12月,观测海域向大气输送热量是主要现象,东海表现得比南海更为明显,主要贡献来自潜热通量和感热通量。受冷空气影响时,感热通量重要;在热带辐合带和热带气旋系统内海-气界面热量交换强烈,大气对海洋的响应为主。     

ENSO及热带海-气相互作用动力学研究的新进展

本文回顾了最近几年关于ENSO事件及热带海-气相互作用动力学方面研究的最新成就及新发现的观测事实,还指出热带西太平洋海-气相互作用对北半球大气环流异常的作用。     

1995年热带太平洋海-气特征诊断分析

利用国家气候中心气候诊断资料和美国ＣＡＣ和澳大利亚ＮＣＣ资料，对１９９５年热带太平洋海域的海平面高度，南方涛动指数、高、低层纬向风，射出长波辐射，海温等物理量的分布及其演特征进行分析，为短期气候预测提供了大尺度的海－气环境背景。     

一个混合型热带海洋-大气耦合模式I.模式构成及热带太平洋气候态模拟

本工作发展了一个用于研究热带海洋大气系统相互作用和ＥｌＮｉｎ～ｏ／ＳｏｕｔｈｅｒｎＯｓ－ｃｉｌａｔｉｏｎ动力过程的混合型（ｈｙｂｒｉｄ）耦合模式，其中的大气部分为一个由一阶斜压模表示的自由大气和混合行星边界层所组成的简单热带大气模式（区域为热带太平洋：１２０°Ｅ～８０°Ｗ，３０°Ｎ～３０°Ｓ；水平分辨率为２°×２°），海洋部分为大气物理研究所高分辨率自由表面热带太平洋环流模式（经纬圈方向水平分辨率分别为１°和２°，垂直方向分为不等距的１４层）。两模式间的耦合是这样进行的：简单大气模式计算出海表风应力，热通量由松弛公式计算，淡水通量（蒸发与降水之差）由观测资料给定，它们一起作为海洋环流模式（ＯＧＣＭ）的强迫场；而ＯＧＣＭ计算出海表温度（ＳＳＴ），在其以外地区给定观测到的气候海表温度或陆地温度，作为大气模式的边界条件。本文给出采用逐日、同步耦合方案时模式对热带太平洋气候态模拟结果，表明未采用任何通量修正（ｆｌｕｘｅｓｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ），耦合模式未出现气候漂移（ｃｌｉｍａｔｅｄｒｉｆｔ）现象，并且非常逼真地再现了热带太平洋气候态，特别是海表风场及相伴随的辐合带和降水、海表温度和流场及它们的季节变化。文中还进行     

一个可描写ENSO循环基本特点的简单热带海气耦合模式

在所构造的海气耦合模式中,采用Zebiak海洋模式框架,并重建了一个海洋数值模式,大气模式采用了Gill模式.在大气模式中保留了时间发展项,潜热加热采用了Kleeman方案.对模式的积分结果表明,海温异常具有3～7年的准周期振荡.在模式El Nino事件的初始阶段,西风异常,海温正距平(SSTA)首先在赤道西太平洋发生,然后向东传播、加强.在模式ENSO循环的位相转换过程中,SSTA的空间分布共有4种不同类型.模式模拟的El Nino事件的初始阶段有两种发展类型,它们是:在初始阶段中西太平洋和东太平洋沿岸各有海表温度的正异常发生.在以后的发展中,一种情况是这两块正SSTA都发展连成一片,形成El Nino事件;另一种情况是中西太平洋地区的正SSTA衰减,中东太平洋地区的正SSTA加强,向西传播,形成El Nino事件.模式模拟的La Nina事件的初始阶段也有两科发展类型,它们的发展过程和El Nino事件初始阶段的发展过程相似.     

一个混合型热带海洋-大气耦合模式 I. 模式构成及热带太平洋气候态模拟

本工作发展了一个用于研究热带海洋-大气系统相互作用和El Ni?o/Southern Oscillation动力过程的混合型(hybrid)耦合模式，其中的大气部分为一个由一阶斜压模表示的自由大气和混合行星边界层所组成的简单热带大气模式(区域为热带太平洋:120°E～80°W，30°N～30°S；水平分辨率为2°×2°)，海洋部分为大气物理研究所高分辨率自由表面热带太平洋环流模式(经纬圈方向水平分辨率分别为1°和2°，垂直方向分为不等距的14层)。两模式间的耦合是这样进行的:简单大气模式计算出海表风应力，热通量由松弛公式计算，淡水通量(蒸发与降水之差)由观测资料给定，它们一起作为海洋环流模式(OGCM)的强迫场；而OGCM计算出海表温度(SST)，在其以外地区给定观测到的气候海表温度或陆地温度，作为大气模式的边界条件。本文给出采用逐日、同步耦合方案时模式对热带太平洋气候态模拟结果，表明未采用任何通量修正(fluxes correction)，耦合模式未出现气候漂移(climate drift)现象，并且非常逼真地再现了热带太平洋气候态，特别是海表风场及相伴随的辐合带和降水、海表温度和流场及它们的季节变化。文中还进行了对耦合模式的比较研究，以验证其良好性能和对实际热带太平洋气候系统的模拟能力。     

Dynamic Linkage between the North Pacific and the Tropical Pacific: Atmosphere-Ocean Coupling

In this study, dynamic linkage of atmosphere-ocean coupling between the North Pacific and the tropical Pacific was demonstrated using a large number of ensemble perturbed initial condition experiments in a fully coupled fast ocean-atmosphere model (FOAM). In the FOAM model, an idealized mixed layer warming was initiated in the Kuroshio-Oyashio extension region, while the ocean and atmosphere remained fully coupled both locally and elsewhere. The modeling results show that the warm anomalies are associated with anomalous cyclonic winds, which induce initial warming anomalies extending downstream in the following winter. Then, the downstream warming spreads southwestward and induces SST warming in the equatorial Pacific via surface wind-evaporation-SST feedback. Warming in the tropical Pacific is further reinforced by Bjerknes’ feedback.     

Atmosphere-Ocean Coupling Schemes in a One-Dimensional Climate Model

In this paper, the coupling schemes of atmosphere-ocean climate models are discussed with one-dimensional advection equations. The convergence and stability for synchronous and asynchronous schemes are demonstrated and compared.Conclusions inferred from the analysis are given below. The synchronous scheme as well as the asynchronous-implicit scheme in this model are stable for arbitrary integrating time intervals. The asynchronous explicit scheme is unstable under certain conditions, which depend upon advection velocities and heat exchange parameters in the atmosphere and oceans. With both synchronous and asynchronous stable schemes the discrete solutions converge to their unique exact ones. Advections in the atmosphere and ocean accelerate the rate of convergence of the asynchronous-implicit scheme. It is suggusted that the asynchronous-implicit coupling scheme is a stable and efficient method for most climatic simulations.     

海洋-大气耦合辐射传输模式

本文在已有的DISORT大气辐射传输模式基础上，耦合进一个海洋反射模式，在海洋反射模式部分，考虑了风生海表毛细波对海表双向反射的作用以及海洋中叶绿素、悬浮物、溶解有机物对海洋反射光谱的影响，同时，为应用方便，为此模式配套了完整的大气温、压、湿、微量气体、气溶胶及太阳地外谱数据集；此海洋反射模式和海洋-大气耦合辐射传输模式已与1995年9月5日黄海海面反射光谱的实测资料和飞行实验中的光谱仪测量数据进行了对比验证，模拟结果与实测数据基本上符合。     

Cloud and Radiation Processes Simulated by a Coupled Atmosphere-Ocean Model

Using NCC/IAP T63 coupled atmosphere-ocean general circulation model (AOGCM),two 20-yr integra- tions were processed,and their ability to simulate cloud and radiation was analysed in detail.The results show that the model can simulate the basic distribution of cloud cover,and however,obvious differences still exist compared with ISCCP satellite data and ERA reanalysis data.The simulated cloud cover is less in general,especially the abnormal low values in some regions of ocean.By improving the cloud cover scheme, simulated cloud cover in the eastern Pacific and Atlantic,summer hemisphere's oceans from subtropical to mid-latitude is considerably improved.But in the tropical Indian Ocean and West Pacific the cloud cover difference is still evident,mainly due to the deficiency of high cloud simulation in these regions resulting from deep cumulus convection.In terms of the analysis on radiation and cloud radiative forcing,we find that simulation on long wave radiation is better than short wave radiation.The simulation error of short wave radiation is caused mostly by the simulation difference in short wave radiative forcing,sea ice,and snow cover,and also by not involving aerosol's effect.The simulation error of long wave radiation is mainly resulting from deficiency in simulating cloud cover and underlying surface temperature.Corresponding to improvement of cloud cover,the simulated radiation (especially short wave radiation) in eastern oceans, summer hemisphere's oceans from subtropical to mid-latitude is remarkably improved.This also brings obvious improvement to net radiation in these regions.     

基于海气耦合环流模式的ENSO预测

Predictions of ENSO are described by using a coupled atmosphere-ocean general circulation model. The initial conditions are created by forcing the coupled system using SST anomalies in the tropical Pacific at the background of the coupled model climatology. A series of 24-month hindcasts for the period from November 1981 to December 1997 are carried out to validate the performance of the coupled system. Correlations of SST anomalies in the Nino3 region exceed 0.54 up to 15 months in advance and the rms errors are less than 0.9℃. The system is more skillful in predicting SST anomalies in the 1980s and less in the 1990s. The model skills are also seasonal-dependent, which are lower for the predictions starting from late autumn to winter and higher for those from spring to autumn in a year-time forecast length. The prediction, beginning from March, persists 8 months long with the correlation skill exceeding 0.6, which is important in predictions of summer rainfall in China. The predictions are succesful in many aspects for the 1997-2000 ENSO events.     

利用TMI反演的水汽凝结物对热带气旋潜热结构分布的探索研究

本文利用热带测雨卫星TRMM（Tropical Rainfall Measuring Mission）微波成像仪TMI（TRMM Microwave Imager）2A12 水汽凝结物（Hydrometeor）反演资料,对西北太平洋地区从1998～2009 年的236 个热带气旋个例的1776 个“快照”（snapshot）的水汽凝结物的结构特征进行了分析,并探讨了水汽凝结物的时空变化与热带气旋强度演变联系。研究结果表明:（1）TMI 2A12 水汽凝结物资料显示出了热带气旋内部的细致结构及变化特征,水汽凝结物的峰值集中于数十公里到一百多公里的热带气旋眼壁及云墙区;在热带气旋发展过程中,随着热带气旋强度的增强,水汽凝结物增多且往其中心靠拢,从发展阶段到成熟阶段,水汽凝结物的大值中心基本上集中在距离热带气旋中心约50 km 区域,而且强度越强的热带气旋,水汽凝结物的大值中心与热带气旋中心的距离越近;在热带气旋消亡的过程中,水汽凝结物不断减弱且往外围扩散,逐渐扩展到远离中心的区域;（2）热带气旋强度与水汽凝结物的分布关系密切,热带气旋强度变化与热带气旋中心附近200 km 范围内的水汽凝结物含量存在显著的正相关,而200 km 以外的外围水汽凝结物含量存在负相关;（3）热带气旋强度变化与水汽凝结物的变化存在时间差,水汽凝结物的变化超前于热带气旋强度的变化,在热带气旋迅速发展之前数小时,热带气旋中心0～50 km 环状区域的水汽凝结物含量就已经提前增加了,在热带气旋减弱前数小时到十数小时,即使热带气旋还处于它强度的鼎盛时期,其中心0～50 km 环状区域的水汽凝结物含量就已经提前显著减少了,这种水汽凝结物的变化超前于热带气旋强度的变化的现象,可能是热带气旋强度预报的潜在线索。