低纬平均经圈环流异常与海表温度异常关系的诊断分析

利用NCEP/NCAR的40年大气再分析资料中的月平均经向风速及垂直速度，计算了纬向平均经圈环流的质量流函数，分析了纬向平均的海表温度和纬向平均的经圈环流的气候态及异常态特征，结果表明，（1）南、北半球Hadley环流圈的共同上升支偏于赤道附近的夏半球一侧，与[SST↑-]极大值位置相对应；强下沉支位于冬半球一侧；（2）El Nino事件中低纬[SST]′是异常经圈环流产生的重要外强迫源，但其影响程度受基本气流和[SST↑-]及[SST]′的季节变化和年际差异的影响甚大。     

1950年平均经圈环流与角动量的平衡

本文利用了Buch和Starr与White所计算的1950年各纬度上空的平均经向风速([V]),绘制了子午面上的平均环流(全年:图1,冬季:图2,夏季:图3),图中显示出三个环型(cell),低纬度和高纬度的两个正环型与中纬度的逆环型。 1950年平均西风急流的位置正好处于中纬度的逆环流之中。全年平均的赤道辐合线位于北纬5°左右。自夏至冬三个环型均向北移,冬季半球Hadley环型伸向夏季半球去。三个环型的强度都是冬季大。 对于1950年北半球10°—70°的角动量平衡也作了分析(图4),并绘制了这个空间中角动量输送流线图(图5),其中应该提出,就是通过东西风的界面流线是铅直的,也就是总的来说,在东风带里产生的角动量不是在水平方向上输送到西风带里去,而是在铅直方向上输送到低纬度的高空西风里去,再由那里在水平方向上送到中高纬度去。 最后对于平均纬圈环流的维持也作了讨论,结论是:在中高纬度大型扰动起着主导作用,在低纬度则平均经圈环流是重要的。     

垂直低分辨率GCM模式大气平均经圈环流的诊断

以ＩＡＰ２－Ｌ ＧＣＭ为例，给出垂直低分辨率ＧＣＭ模式大气平均经圈环流质量流函数的一个计算方案，结果表明，模式大气的Ｈａｄｌｅｙ环流季节变化与实际大气相一致。Ｅｌ Ｎｉｎｏ年模式大气平均经圈环流中可分离出一个与Ｅｌ Ｎｉｎｏ型ＳＳＴ异常关系密切的异常经圈环流，它导致平均Ｈａｄｌｅｙ环流向北半球盛夏型转变的滞后。     

热带大气垂直环流对海表温度异常的响应——一个初步的理论分析

本文提出了一个β平面定常的线性二维模式,并考虑了海面边界层和赤道侧向边界层,讨论了热带海表温度异常对大气所产生的垂直环流——经向环流和纬向环流。结果表明:热带大洋东部(例如太平洋)海表温度比平均状态暖而西部较冷时,其上空经向环流(Hadley环流)比平均状态强,而纬向环流(如在太平洋上,称Walker环流)弱。相反,当热带大洋西部暖而东部冷时,经向环流减弱,纬向环流加强。这些是与观测事实比较一致的。     

轴对称加热条件下圆盘实验中波的转变过程的初步分析

对于一控制在中心降冷、边缘加热的旋转圆盘内的流体,增加或减少其温差,可引起流体中波数的转变。本文对四波向三波及三波向四波的转变过程作了较详细的分析,发现在四波向三波转变时,平均经圈环流和西风强度均发生迅速的变化。维持四波时,平均经圈环流为靠近热源处下沉和靠近冷源处上升的反环流。当转变过程发生时,经圈环流转变成正环流,转换完成后则恢复成反环流。在经圈环流变化的同时,西风强度也发生由弱变强而后再由强变弱的转变。三波向四波转变时,经圈环流及西风强度没有上述变化,只有强度的不同。 根据热量输送的计算结果,波数不同,它所产生的热量的涡动输送也不一样,三波时热量的涡动输送较强,四波时热量的涡动输送较弱。最后,我们联系热量输送的特点对上述结果进行了初步的讨论。     

热带大气环流平均状况的研究

应用NMCl7年热带u、v风及OLR资料研究了热带地区大气环流的平均结构和特征。指出热带大尺度环流基本上是由东西向的walker环流和南北向的Hadley环流所组成的。这些环流是由热力作用直接驱动的,它具有高低层风向相反的特征。扰动风场与平均风场有密切关系。西风基本气流对应着扰动动能的极大值而东风则对应着扰动动能的极小值。热带地区存在着明显的辐散辐合作用,它也是由热力作用引起的并与热带对流活动有密切联系。      

2015年11月中国南方降水异常定量诊断

利用NCEP/FNL再分析资料和地面月降水量资料,应用局地经向环流诊断方程对2015年11月中国南方地区降水异常进行定量诊断,并结合对应天气形势分析了其形成原因。结果表明： 1) 潜热加热、平均纬向温度平流、平均西风动量经向输送是导致2015年11月中国南方地区持续性降水天气形成的主要物理因子;2) 2015年11月来自热带海洋的水汽输送明显偏强,水汽在中国南方地区辐合抬升,其凝结潜热加热对经向环流上升支的正贡献较大;3) 中国南方地区受孟加拉湾槽前的西南风和西太平洋副热带高压西北侧的西南风控制,以暖平流为主,是平均纬向温度平流对南方地区经向环流上升支起正贡献的主要原因;4) 中国南方地区位于高空西风急流入口区反气旋切变一侧,受高层辐散抽吸影响,激发的上升运动是西风动量纬向平流对南方地区降水异常起正贡献的主要原因。     

ANALYSIS OF CAUSATION OF ABNORMAL MOTION OF LANDING TROPICAL CYCLONES IN GUANGDONG

1 INTRODUCTION It is doubtless that TCs making landfalls on Guangdong are one of the important aspects of the research on and prediction of short-term climate changes for the province. With regard to the climate patterns of TCs motion and factors governin…     

热带海温异常对东南亚夏季风爆发的影响

通过季风指数Im定义了能表征东南亚地区降水实况的东南亚夏季风指数,根据东南亚夏季风指数测算出东南亚夏季风爆发的平均时间为5月7日.利用东南亚夏季风指数分析热带海温场及垂直速度场的变化后发现,在东南亚夏季风爆发的前期秋、冬季节,中东太平洋地区以及中西印度洋地区的冷海温有利于东南亚地区夏季风的提前爆发.当中东太平洋地区是冷(暖)海温时,对应着纬向的Walker环流及季风环流圈强(弱),东南亚地区的对流也强(弱),则东南亚地区夏季风爆发早(迟).     

Effect of chlorophyll-a spatial distribution on upper ocean temperature in the central and eastern equatorial Pacific

Effect of the spatial distributions of chlorophyll-a concentration on upper ocean temperature and currents in the equatorial Pacific is investigated through a set of numerical experiments by using an ocean general circulation model. This study indicates that enhanced meridional gradient of chlorophyll-a between the equator and off-equatorial regions can strengthen zonal circulation and lead to a decrease in equatorial sea surface temperature （SST）. However, the circulation changes by themselves are not effective enough to affect SST in the equatorial cold tongue （CT） region. The comparison between the experiments indicates that the CT SST are more sensitive to chlorophyll-a distribution away from the equator. The off-equatorial chlorophyll-a traps more solar radiation in the mixed layer, therefore, the temperature in the thermoeline decreases. The cold water can then be transported to the equator by the meridional circulation within the mixed layer. Furthermore, the relation among CT SST, the surface heat flux, and the equatorial upwelling are discussed. The study implies the simulation biases of temperature on the equator are not only related to the local ocean dynamics but also related to some deficiency in simulating off-equatorial processes.     

1998年夏季风爆发前后南海地区的水汽输送和水汽收支

利用NCEP逐日再分析资料、Micaps系统提供的气象观测资料及局地经向环流线性诊断模式，定量分析了2003年夏季东亚地区局地经向环流的演变情况。结果表明：(1)东亚地区夏季雨带的移动与局地经向环流的演变紧密联系。当淮河流域发生强降水时，在淮河流域上升和华南地区下沉的副热带季风环流圈尤为显著，该环流圈主要由潜热加热、热量垂直输送、温度平流和西风动量经向输送等物理因子所驱动；(2)潜热加热主要影响副热带季风环流上升支的强度，反映了梅雨锋对流系统的重要作用；(3)热量垂直输送、温度平流及西风动量经向输送则主要影响副热带季风环流上升支的北移，其中热量垂直输送、与强(弱)斜压槽活动有关的经向温度平流和涡动西风动量经向输送(纬向温度平流和平均西风动量经向输送)对上升支北移的作用在华南地区汛期后期(在其余夏季降水阶段)较突出。以上这些物理因子具有预报东亚地区局地经向环流演变和雨带移动的参考价值。     

Anthropogenic changes of the thermal and zonal flow structure over Western Europe and Eastern North Atlantic in CMIP3 and CMIP5 models

The anthropogenic changes during boreal winter in the thermal and zonal flow structure over Eastern Atlantic and Western Europe (EAWE) have been investigated using an ensemble of CMIP3 and CMIP5 models. The ensemble mean change in the zonal wind at 500 hPa over this region is characterized by an eastward extension of the belt of zonal winds. Using the thermal wind relation these wind changes are found to be consistent with the changes in the tropospheric temperature profile. An enhanced warming is simulated in the subtropical upper troposphere and a relative surface cooling in the mid-latitudes. The subtropical upper tropospheric warming is related to the downward branch of the mean meridional circulation, whereas the mid-latitude lower tropospheric relative cooling is linked to the ocean processes that govern changes in its surface temperatures. Inter-model differences in the simulated change of the zonal wind over the EAWE by the CMIP3 and CMIP5 models relate well with differences in the upper tropospheric subtropical warming and the mid-latitude lower tropospheric relative cooling. The simulated change of the zonal wind over the EAWE region by the CMIP3 and CMIP5 models correlates well with changes in the meridional SST gradient. We conclude that uncertainties in the projected changes of the zonal flow over Europe are at least partly due to uncertainties in the response of the North Atlantic Ocean to increased levels of greenhouse gases.     

Oceanic Origin of A Recent La Nina-Like Trend in the Tropical Pacific

Global ocean temperature has been rising since the late 1970s at a speed unprecedented during the past century of recordkeeping.This accelerated warming has profound impacts not only on the marine ecosystem and oceanic carbon uptake but also on the global water cycle and climate.During this rapid warming period,the tropical Pacific displays a pronounced La Nin a-like trend,characterized by an intensification of west-east SST gradient and of atmospheric zonal overturning circulation,namely the Walker circulation.This La Nin a-like trend differs from the El Nin o-like trend in warm climate projected by most climate models,and cannot be explained by responses of the global water cycle to warm climate.The results of this study indicate that the intensification of the zonal SST gradient and the Walker circulation are associated with recent strengthening of the upper-ocean meridional overturning circulation.     

纬圈平均大气运动特征的振动

本文考虑高度非线性的大气中期运动是一种准涡旋运动,引用了准涡旋观点和方法来处理二维无辐散和三维运动方程,即在开始时保留涡旋项,而在对方程进行纬圈平均后,去掉一些涡旋项,得到了某些大气运动特征如西风指数、纬向动量和涡度的经向输送的纬圈平均值等的变化或摆动的振动方程,并求出谐波解。振动周期决定于经向动能二倍的纬圈平均值的平方根(v~2)~(1/2)。基本周期约二十天左右。 所得结果可能对极端复杂的大气运动总有出现中期振动的趋势和精致设计的圆盘模拟实验出现摆动的事实,提供某种程度的动力学解释,同时也可能对中期预报的实践提供一些依据。 本文的主要科学目的,是想指出对极端复杂的大气中期过程还是可能用线性理论来研究其某些特征的。     

太平洋海气相互作用的时空变化

本文根据1957—1976年赤道太平洋海温和北太平洋海平面气压的月平均资料,计算了它们之间全年(1—12月)逐月的时滞相关,分析了北太平洋副热带反气旋影响赤道海温和赤道海温对副高反馈的季节变化。发现它们之间的联系不同季节、不同地区有明显差异:副热带反气旋对赤道海温的影响(负相关)以春季最大,秋季最小;赤道海温的反馈,对副高的不同部分作用不同,对副高主体的作用(正相关)以冬半年最大、夏半年较小(尤其是盛夏),对西部副高脊的作用(负相关)相反,以夏半年最大,冬半年较小。其过渡期为5月和11月。同时对其季节变化的可能原因也提出了一些初步看法。其中特别强调了大型环流背景的基本状态(包括平均垂直环流)对海气相互作用过程的重要性。     

低平流层准两年变率研究

分析ＮＣＡＲ／ＮＣＥＰ４０年分析资料得出,赤道低平流层纬向风年际变率的平均周期约２８．２个月,最大振幅的２０ｈＰａ,西（东）风距平平垂直下传平均速度１．２１（１．０４）ｋｍ／月。用１０ｈＰａ和７０ｈＰａ月平均纬向风标准化距平之差反映整层准两年变率的相位。低平流层两半球中纬气温有与之配合的振荡,西（东）风切变时,中纬气温偏低（高）。赤道纬向风准两年变率引起的经圈环流异常是联系低续续向风与中纬气温准年     

我国西南地区干湿季降水的主模态分析

利用我国西南地区26个台站降水资料,通过经验正交函数（EOF）分解的方法,分析了1980～2009年该地区干季（10～4月）和湿季（5～9月）降水的主模态。我国西南地区干季降水的时空变化存在两种主模态,它们分别可以解释总方差的22.4%和15.6%。第1主模态为全区一致型,具有准两年周期振荡的年际变化特征;第2主模态为东南—西北反向型,从20世纪90年代中期至21世纪初呈现2～3年的变化周期。我国西南地区湿季降水的时空变化存在三种主模态,它们分别可以解释总方差的17.1%,13.8%和11.1%。第1主模态为全区一致型,20世纪90年代初期具有较强的2～4年周期;第2主模态为经向偶极子型分布,并具有显著的4年周期;第3主模态为纬向偶极子型分布,具有2～4年的年际变化信号。进一步利用NCEP/NCAR再分析资料以及美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的海表面温度（SST）资料,通过合成分析和回归分析的方法探讨了与干湿季降水各主模态对应的大尺度大气环流和海温状况。我国西南地区干季降水第1主模态与北极涛动（AO）有明显的正相关关系,对应的大气环流和海温状况表现为高纬北冰洋与中纬度地区上空高度场的反向异常分布,北大西洋和北太平洋海温低纬与中高纬的偶极子型异常分布;第2主模态与中高纬欧亚大陆上空高度场经向偶极子型异常分布有关,中纬度北太平洋的海温异常与该模态具有紧密的联系。我国西南地区湿季降水第1主模态与北大西洋涛动（NAO）显著负相关,对应的大气环流和海温状况表现为北大西洋上,高纬度与中纬度地区上空高度场的偶极子型异常分布,海温从低纬到中高纬的三极子型异常分布;第2主模态受欧亚大陆上空高度场经向三极子型异常分布影响,并与北太平洋海温异常的一致型分布有关;第3主模态可能与El Ni?o Modoki有关,同时受到南亚高压的影响,赤道太平洋海温的纬向三极子型异常分布对该模态具有一定的潜在预报意义。     

2006年北半球大气环流及对中国气候异常的影响

2006年,赤道中东太平洋经历了一次从La Nina状态到El-Nino事件的过程。500hPa高度场上,欧亚中高纬度地区前冬为经向型环流,后冬亚洲地区盛行纬向环流;夏、秋季,亚洲高纬度地区为经向型环流而中纬度为纬向环流,这种环流形势不利于冷空气南下,导致我国2006年的夏、秋季变得异常暖。2006年西太平洋副热带高压面积偏大、强度偏强且西伸脊点异常偏西。夏季没有出现持续性的较强的阻塞形势,从而使长江中下游地区降水较常年同期偏少,梅雨较弱。东亚夏季风异常偏强。2005／2006年冬季,青藏高原温度异常偏高,各季的高度场也较常年同期偏高,这有利于副高的加强西伸,而7-8月、10月太平洋暖池区对流活动强盛,为热带气旋的生成发展提供了有利的动力条件,并在副高的引导下多为西行路径。     

大气热力强迫和动力强迫的调配及平均经圈环流的仿真模拟

通过研究平均经围环流（ＭＭＣ）及其所受的内外强迫作用的相互配置，指出对ＭＭＣ的热力和动力强迫满足确定的调配率。这一调配率受大气内在的斜压性、静力稳定度及绝对涡度制约。利用辐射加热和凝结加热参数化方案，结合欧洲中期天气预报中心（ＥＣＭＷＦ）的分析资料，对１月份平均经围环流进行数值仿真模拟。结果表明，热带对流加热可以形成双层Ｈａｄｌｅｙ环流结构；涡动动量输送对双Ｈａｄｌｅｙ环流的形成也有一定影响。中高纬度的ＭＭＣ则主要由外动量强迫及大气的动量和热量输送特征决定。