夏季东亚热带和副热带地区经向和纬向流型的特征

囿于副热带高压(简称副高)中心区域下沉运动不利于成云致雨的传统认识,迄今有关副高中心区域内云和降水过程的研究甚少。基于此,回顾了目前利用卫星遥感观测结果而开展的与之相关的研究成果。对这些研究的主要结论归纳如下: (1)副高中心区域内总云量可达30%以上,夏季副高中心区域以层积云为主(云量14.92%),高层云和卷层云的平均云量均不及5%,卷云的平均云量为12.13%;(2)副高中心区域内云的短波辐射强迫(82.19 W·m^-2)加热地气,长波辐射强迫(22.28 W·m^-2)冷却地气;(3)副高中心区域内四季均存在上升运动及降水,西太平洋副高中心区域内冬、春两季日均降水量为1.5 mm·d^-1,夏季达2.0 mm·d^-1,夏季北美南部至大西洋、北非的副高中心区域内日均降水量达3.0 mm· d^-1以上,其对局地降水的贡献率超过或接近50%;(4)副高中心区域内降水频次与上升运动频次有着准线性对应关系。

     

副热带季风环流圈的特征及其与东亚夏季环流的关系

本文利用ECMWF的2.5°×2.5°网格资料对1980—1983年夏季节12次西太平洋副高的中期进退过程进行合成分析。通过对合成场的诊断,论证了夏季东亚季风区存在着在大陆雨带中上升,副热带地区下沉的副热带季风环流圈。它是大陆季风雨带凝结加热驱动的上升辐散气流在向南运行过程中与南海ITCZ上空向北运行的上升辐散气流在副热带地区汇合下沉而构成的热力环流圈。这一环流圈的存在在东亚夏季环流中起着重要作用。     

热带和副热带环流对东亚低纬度冬季风强度影响

东亚冬季风具有南北一致变化和南北反相变化两种主要模态。与第一模态反映的南北贯穿的冬季风整体强弱变化不同,第二模态体现了低纬度（中国南方地区）冬季风强弱变化不依赖于中高纬度（中国北方地区）冬季风强弱、甚至与之相反的变化状态。本文利用经验正交函数分析、相关分析、偏相关分析等方法重点研究了在第二模态背景下,低纬度（中国南方地区）冬季风强弱变化对应的热带和副热带环流异常特征。研究发现:热带辐合带是影响低纬度冬季风的一个重要系统。当热带辐合带加强并向北推进时,热带西太平洋及南海地区对流上升运动相应加强。这一上升支可能强迫出低层偏北风异常,从而引起低纬度冬季风加强。此外,副热带高空急流是影响低纬度冬季风的另一个重要系统。急流轴上风速加强会造成入口区准地转偏北风的异常,它强迫出的正次级环流也会相应加强,对应急流北侧的异常下沉和南侧的异常上升,并促使低层产生偏北风异常,也即促进了低纬度冬季风加强。进一步考察热带辐合带对流活动和副热带急流风速异常对低纬度冬季风的独立和协同影响发现,前者的影响相对更为重要。而在二者同时增强的综合作用下,可引起中国南部35°N以南地区的偏北风异常显著增强,反之亦然。上述结果揭示,冬季低纬度风场的变化不仅受到北方冷空气爆发的影响,它还受制于热带、副热带环流系统异常的共同调控作用。     

夏季西太平洋副热带高压异常时的东亚大气环流特征

利用NCAR/NCEP月平均再分析资料,探讨夏季西太平洋副热带高压异常时东亚热带季风、梅雨锋及中高纬环流的变化特征.研究表明:夏季西太平洋副热带高压脊线异常偏南或脊点异常偏西时,东亚夏季风环流偏弱,850 hPa矢量风距平场上东亚热带地区出现反气旋性环流,副热带地区呈气旋性环流,500 hPa垂直速度距平场上东亚热带地区上升运动减弱,梅雨锋区上升运动加强,500 hPa高度上东亚高纬鄂霍次克海区域出现阻塞高压,高纬冷空气直达中纬度,梅雨锋扰动加强,造成江淮流域汛期降水偏多.夏季西太平洋副热带高压脊线异常偏北或脊点异常偏东时,东亚夏季风环流偏强,东亚大气环流系统的活动出现了与上述情况相反的异常型,江淮流域汛期降水偏少.     

青藏高原对东亚纬向型环流形成的动力作用

本文用大气环流的气候资料,指出东亚地区纬向型环流较多。利用原始方程数值模拟和简单的理论分析讨论了形成区类环流特征的动力机制;并指出东亚纬向型环流比北美多,可能是与青藏高原和洛矶山高原的地形强迫性动力作用的特点不同有关。     

夏季东亚热带和副热带季风与中国东部汛期降水

利用欧洲中心１９８０～１９８９年逐日２００ｈＰａ、８５０ｈＰａ风场及日本气象研究所提供的ＧＭＳ观测的ＴＢＢ逐日资料,探讨了夏季东亚热带、副热带季风的强弱对中国东部夏季降水的影响．指出东亚夏季风系统中的两条辐合带热带辐合带（热带季风槽）和副热带辐合带（副热带梅雨锋）的强度的变化呈相反趋势,即热带季风槽偏弱时（弱季风）,副热带梅雨锋偏强;反之热带季风槽偏强时（强季风）,副热带梅雨锋偏弱．江淮流域的降水与热带季风槽、副热带梅雨锋的强度密切相关,即热带季风槽偏弱（弱季风）,梅雨锋偏强时,江淮流域的降水偏多;热带季风槽偏强（强季风）,梅雨锋偏弱时,江淮流域的降水偏少．研究表明：热带季风槽和副热带梅雨锋的强度与偏西气流的加强密切相关．当赤道东太平洋海温偏高,赤道西太平洋海温偏低,黑潮地区的海温偏高时,赤道东西太平洋上空的Ｗａｌｋｅｒ环流和西太平洋中纬度Ｈａｄｌｅｙ环流的下沉支气流减弱,东亚季风槽较弱（弱季风）,梅雨锋较强;当赤道东太平洋海温偏低、西太平洋海温偏高,黑潮地区的海温偏低时,赤道东西太平洋上空的Ｗａｌｋｅｒ环流和西太平洋中纬度Ｈａｄｌｅｙ环流的下沉支气流加强,东亚季风槽较强（强季风）,梅雨锋较弱．     

夏季东亚副热带经圈环流特征及其对长江流域降水的影响

利用NCEP/NCAR 1979-2009年月平均风场资料,用质量流函数来定义东亚副热带的经圈环流指数,分析夏季(6-8月)东亚副热带经圈环流特征.结果表明,夏季东亚地区受反Hadlev环流影响,表现出与全球平均经圈环流不同的特征,用指数表征的东亚副热带经圈环流强度存在明显的年际和年代际变化.另外,利用相关性及水汽通量...     

纬向平均副热带高压和Hadley环流下沉支的关系

气象学者传统地认为副热带高压带是Ｈａｄｌｅｙ环流的下沉支形成的。鉴于冬 (夏 )季Ｈａｄｌｅｙ环流最强 (弱 )时副热带高压反而最 (弱 )强的事实 ,Ｈｏｓｋｉｎｓ[1] 对经典理论提出质疑。吴国雄等[2 ,3] 指出副热带高压 (下文中称副高 )的形成主要是加热的垂直非均匀造成的。刘屹岷等[4 ,5] 发现夏季 5 0 0ｈＰａ月平均图上 165°Ｅ以西的西太平洋副高以上升运动为特征。一般来说 ,受副高控制天气晴好 ,这与西太平洋副高以上升运动为特征是否有矛盾。为此 ,我们首先研究气候纬向平均副高的动力问题 ,结果表明Ｈａｄｌｅｙ环流和副高形成…     

1998年夏季低纬环流及热带气旋异常特征的分析

通过1998年和若干历史年份夏季低纬环流的对比分析,发现1998年夏季低纬环流有很多异常特征.这种环流制约了热带气旋的发生发展,由此造成1998年西太平洋和南海生成的热带气旋明显偏少、强度偏弱.     

北半球中纬地区平均纬向垂直环流的特征

Reginald.E.Newell等曾计算了冬夏两季5℃和5°N的沃克环流(Walker Cell),给出了赤道地区纬向气流的特征。Krishnamurti曾根据200mb位势流的计算结果,推论出北半球夏季0°-30°N和北半球冬季15°S—15°N的理想纬向垂直环流圈,给出了热带和副热带地区纬向垂直环流的特征。叶笃正等指出青藏高原地形及其夏季的热源作用,使其与西半球、南半球和中、东太平洋的天气系统产生遥相关,给出了青藏高原地区和遥     

夏季亚洲副热带急流中的长波扰动

本文分析了1955—1961年6—9月亚洲副热带对流层上部流型,分析指出,在300毫巴图上副热带急流中有大尺度的扰动,高空副热带西风急流中的长波,具有以下諸特性: 1.高空副热带西风急流中长波和我国天气有密切的关系。 2.副热带长波分布的稳定性与大范围早涝有一定联系. 3.在盛夏,亚洲上空有两个副热带长波槽,其位置在65°E,115°E.     

夏季亚洲大陆上空大气环流的结构

作者分析了1951—55时期中850、700及500毫巴的7月平均气流场的构造,以及1956年7、8两月亚洲上空200毫巴平均等高线图.又作了1956年7、8两月东经75度、90度、105度和120度经线上平均风场和温度场的剖面.我们发现,在夏季有三种基本气流组成亚洲大陆上空三度空间的气流场:即,(1)中纬度的西风气流,(2)高空热带和副热带的东风气流,(3)位于高空热带和副热带东风气流下面的西南季风.此外,对于1956年从春季到夏季的过渡时期中,亚洲上空大气环流的转变,亦作了研究.我们发现,从春季到夏季的过渡时期中,亚洲上空的大气环流有着一个跳躍的转变.在这个时期中,喜马拉雅山南边的高空副热带西风急流向北撤退,在西藏高原的纬度上空,建立一个副热带高压脊线,并且在亚洲南部上空(北纬12度以南)建立一支高空东空急流.同时印度的西南季风和我国长江流域的梅雨时期开始出现.作者又发现,夏季在中国大陆上,雨带的北移和西风带北撤以及相应的西风带强度的削弱有着密切的联系.     

东亚低纬地区局地Hadley环流特征及其与大气臭氧的关系

利用1975—2008年NCEP/NCAR的逐月平均风场资料及1975—2001年ECMWF的逐月多层臭氧质量混合比资料,用大气环流三维分解方法研究了东亚低纬度地区之局地Hadley环流的结构及年代际演变特征,分析了该区域局地Hadley环流异常时对应大气臭氧的空间距平分布。研究结果表明:(1)东亚低纬度地区局地Hadley环流既与纬圈平均Hadley环流具有明显的季节变化,但又具有明显区别于纬圈平均Hadley环流的自身结构特征:除冬季存在明显向南、向北输送的两闭合环流圈外,局地Hadley环流在其余季节均以向南输送为主;(2)该局地Hadley环流具有不同于纬圈平均Hadley环流的年代际演变特征,在整个研究时段上以振荡变化为主,并没有表现出象纬圈平均值那样明显的增强趋势;(3)区域赤道上空平流层20～50 hPa大气臭氧的正负距平异常中包含有局地Hadley环流的异常信息:当局地Hadley环流异常强时,区域赤道上空20～50 hPa大气臭氧有一显著负距平异常中心,反之亦然。     

2006年东亚夏季风活动特征与我国东部雨带分布

利用1979—2006年NCEP/NCAR大气月平均资料、OLR对流和CMAP降水日平均资料,从季节平均、月平均、季节内振荡不同时间尺度分析了2006年东亚夏季风活动特征及其与雨带分布之间的联系。结果表明,2006年东亚夏季风爆发时间正常,而夏季风推进过程存在异常：前沿在华南地区和华北地区维持时间偏长、在长江流域维持时间偏短,夏季风极端北界偏北,这种推进异常与南海夏季风强度偏强有关。南海夏季风强度偏强及推进过程异常导致东亚夏季(6—8月)降水为Ⅰ类雨带分布,即长江流域降水偏少,华南、黄淮流域-朝鲜半岛-日本中南部降水偏多。从月时间尺度看,2006夏季各月都具有南海地区夏季风强度偏强、前沿位置偏北和偏东的异常趋势;西太平洋副热带高压6月偏西偏南,7、8月偏北,在这种异常形势下,长江流域6、7、8各月降水都偏少,华南地区各月以偏多为主,黄淮流域7、8月降水偏多。从季节内振荡看,2006年大气季节内振荡(ISO)纬向传播与气候平均相比具有特殊性,长江流域纬度带西传波和静止波偏弱,华南地区纬度带东传波和静止波偏强,ISO这种异常与夏季长江流域降水偏少、华南降水偏多有关。     

夏半年青藏高原东部大气热源异常对环流和降水的影响

本文利用高原２３个测站探空资料，经客观分析求得的１９８３－１９９２年夏半年逐月青藏高原东部大气热源和水汽汇积分值，讨论了高原东部大气热源对北半球大气环流以及对我国降水的影响。月距平均资料显示，高原东部大气热源在ＥＮＳＯ年一般有所加强，与此相应，５００ｈＰａ高度场从高原到淮河流域为一低值区，蒙古一带为高压区，１００ｈＰａ高度场高原上空为高压区，我国东北，朝鲜和日本一带为低值区。     

一九八一年初夏东南亚地区大气热源结构及其对经向环流的影响

本文用热力学方程和水汽连续方程计算了东南亚地区1981年初夏的大气热源和水汽汇的分布情况。文章讨论了大气热源的演变与该地区经向垂直环流的相互关系,并讨论了大气热源和经向环流在南海和中南半岛的差异。分析结果表明,经向环流圈与大气冷热源的分布密切相关。东亚季风建立后的大气热源中心在南海北部,热汇区在赤道附近,相应的最大上升气流也出现在南海下沉区主要在赤道南侧,而且南海的经向环流比中南半岛的要强盛的多。大气热源对于经向环流圈的形成和维持有很大的作用。      

夏季亚洲季风槽的断裂过程及其结构特征

本文分析了1982年7月一次亚洲季风槽的断裂过程。结果发现,在盛夏亚洲季风盛行期间,中南半岛与南海地区的季风槽可在西太平洋副热带高压东退与孟加拉湾季风低压的西移过程中断裂消失。与此同时,热带西南季风北进,梅雨雨带北移,雨景加大。此外,根据季风区内纬向风的垂直结构,说明了下列事实的成因:在印度和中南半岛季风槽附近及其南侧广大地区内,经常出现大量的季风云团和季风低压;而在西太平洋季风槽的北侧及槽的附近,则经常产生强的热带气旋和台风螺旋云系;南海地区的状况介于以上两者之间,在这里可以有弱的台风生成,也可以有季风云团存在。      

1979年东亚地区的夏季风环流特征及其与降水的关系

本文用1979年5—8月份美国华盛顿发布的格点风资料(5°×5°网格)、卫星云图、中央气象局出版的《中国高空气象》、历史天气图等资料计算了低纬地区(30°N—10°S)逐日110°E115°E、120°E三个经度上的平均经圈环流。按其环流的主要特征和性质分为三类,然后用合成分析的方法求出各类的平均环流。并分析了其平均垂直环流和水平环流及降水分布,在此基础上概括出各类三维环流图象及其与降水的关系。这些环流型,较好地反映了东亚夏季风环流的季节特征和环流特征。      

非绝热过程对热带副热带环流和天气影响的数值预报试验

本文用p—σ混合坐标系原始方程模式,对1982年5月8日至10日的一次天气过程进行了数值预报试验。试验方案有两类,一类是湿绝热预报方案,另一类是非绝热预极方案,即模式中除考虑水汽凝结所产生的潜热外,还包含了海陆分布、地形以及不同的土壤下垫面物理特征所引起的各种非绝热物理过程。文中着重比较和讨论了非绝热加热过程对于北半球热带副热带地区环流和天气现象的影响。结果指出,非绝热物理过程对于高空温压场形势的短期影响不明显,对于低层气压形势以及风场的影响较大,对孟加拉湾及高原东部影响甚大,两种方案的风矢差变率可达到100%。忽略非绝热过程,会使青藏高原热低压大为减弱,风场的气旋性环流和辐合均大为减小,西南气流也被削弱。对于降水分布和降水量来说,忽略非绝热物理过程可使孟加拉湾地区不出现降水区,我国东南部沿海地区以及西太平洋中的降水也被减少甚至消失。