西太平洋热带地区大气能量收支分析——中美西太平洋海-气合作考察观测事实之二

依据1986年2月8—14日中美西太平洋海气合作考察资料,计算了西太平洋热带海域(140—160°E,18°N—14°S)内的大气能量收支。结果表明,该区域的能量是由外界向区域内输送的。在东、南、西、西北四个边界积上以能量输到为主,只有在东北边界上,以输出为主。该区内的能量输送是以平均输送为主,扰动输送的数量级较小。考察期间,该区域内大气有明显的增温现象。     

热带西太平洋海面的热量收支——中美西太平洋海-气合作考察观测事实之三

本文根据1986年2月8—14日中国“向阳红14号”考察船以及其它的船泊水文气象观测资料,计算了西太平洋热带海面(140—160°E、18°S—14°N)的能量收支各分量。计算结果表明,这个期间内该海面所获得的热量净收入的大小与赤道辐合带低值系统的增强或减弱有关;海面向大气输送的热量主要是以潜热通量输送方式进行的;考察海域内相当部分海面,供给大气能量大于它从大气接收的能量,其中最明显的地区出现在西太平洋热带地区(10°N附近),而不是在赤道地区。     

西太平洋赤道海域的热量平衡

本文利用1986年11月中国科学院实验3号考察船在西太平洋赤道海域(0°～5°N,130°～150°E)考察所获得的29天辐射资料和同期取得的温、压、湿、风和探空等资料,计算了这一海域11月份的热量平衡各量值和整层气柱的加热量。结果表明:该海域是一个强热源区,其上空大气也是一个强热源区。     

区域随机动力统计气候模式及其预报试验

本文从大气热力学与动力学原理出发,设计并推导了一个以高度场和海温场为主要变量的多网格点的海气耦合随机动力模式,用此模式作500hPa平均高度场的预报试验。预报以春季月份(2月)为初始场,取西太平洋副热带高压活动地区(10°N-40°N,110°E-170°W)6月500hPa高度场作为预报场。另外取赤道东太平洋地区5°S—10°S范围内海温场作为耦合场,把该模式中的微分方程组化为差分形式,以前期月平均高度场和海温场为初始场,以时间步长1天进行积分,积分系数是用依赖资料(1951—1980年)反演估计出来的,然后对独立样本(1981—1986年)作预报试验。方程中的随机项假设为白噪音,并对不同的白噪音量级作了一系列试验。结果表明,加上白噪音的效果均比未加时要好,说明次要因素的随机作用在海气相互作用中是不可忽视的。     

用赤道东太平洋海温预报西太平洋热带气旋年际变化的探讨

根据实际应用中统计预报对相关系数的基本要求,利用相关分析探讨了用赤道东太平洋海温预测西太平洋热带气旋年际变化的可行性。同时,利用谱分析方法探讨了这种预报的有效性和局限性。主要结论是:用区域(5°N—5°S,90—150°W)的平均海温预测西太平洋热带气旋的年际变化,效果比使用赤道东太平洋海温好,用前者可预测西太平洋中区各类热带气旋的年际变化,用后者只能预测西太平洋全区及中区热带气旋总体的年际变化,对达到热带风暴或台风的热带气旋的年际变化则分别是勉强能或不能预测;用赤道东太平洋海温无法预测南海热带气旋的年际变化;用赤道东太平洋海温预测西太平洋热带气旋活动实际上只对年际变化中的ENSO(3—5年)周期及准二年周期有效。     

用赤道东太平洋海温预报西太平洋热带气旋年际变化的探讨

根据实际应用中统计预报对相关系数的基本要求,利用相关分析探讨了用赤道东太平洋海温预测西太平洋热带气旋年际变化的可行性。同时,利用谱分析方法探讨了这种预报的有效性和局限性。主要结论是:用区域(5°N—5°S,90—150°W)的平均海温预测西太平洋热带气旋的年际变化,效果比使用赤道东太平洋海温好,用前者可预测西太平洋中区各类热带气旋的年际变化,用后者只能预测西太平洋全区及中区热带气旋总体的年际变化,对达到热带风暴或台风的热带气旋的年际变化则分别是勉强能或不能预测;用赤道东太平洋海温无法预测南海热带气旋的年际变化;用赤道东太平洋海温预测西太平洋热带气旋活动实际上只对年际变化中的ENSO(3—5年)周期及准二年周期有效。     

1986/1987厄尔尼诺期间的西风强化和海气相互作用过程分析

本文利用欧洲中期数值天气预报中心(ECMWF)西北太平洋上空(25°—35°N,110°—180°)850 hPa客观分析的西风分量,计算了1986/1987厄尔尼诺期间的西风强度.结果表明1986年12月—1987年5月西风的累计强度比1986/1987厄尔尼诺前后诸年份同期的西风更强,这种强化与历次厄尔尼诺期间西北太平洋副热带高压的加强是一致的,都反映了哈德莱环流的强化.为了探讨大气环流发生这种变化的原因,作者利用中美海气观测期间的海洋资料,说明了热带两太平洋东部对低纬度大气异常的加热和西部边界流向中纬度海洋输送热量的减少是两个十分重要的原因.     

西太平洋热带海域动量、感热和潜热等湍流通量的观测研究

本文根据中国科学院“实验3号”科学考察船1986年10月至12月在菲律宾以东60多万平方公里辽阔的西太平洋热带海域6个连续测站上(146°E,0°;145°E,0°;150°E,0°;140°E,5°N;145°E,5°N;150°E,5°N),使用我国自行研制的小型系留气艇探测系统观测到的大气温度、湿度、气压和风等廓线资料,利用相似理论的通量-廓线关系,给出这一海域的动量通量(特别是曳力系数CD)、感热通量和潜热通量.结果表明,这一海域上的曳力系数值CD=(1.53±0.25)×10-3;该海域总是将其贮存的热量以感热形式特别是以潜热形式输送到大气中(其中感热输送仅占10%,其余主要为水汽潜热输送),使该海域成为地球上不可多见的热源.     

越赤道气流对副高脊线北抬至25°N的影响

副高脊线北抬至25°N的时间早晚是福建前汛期结束和开始进入夏季的重要环流背景。应用850hPa月平均风场、500hPa环流场和西太平洋副热带高压脊线北抬至25°N日期及福建省25个代表站(县)6—7月的降水为基本分析资料,首先标定副高北抬至25°N的标准与年例,其次采用合成分析法揭示异常年例6月850hPa风场的基本特征,进而探讨了索马里越赤道气流强度变化对副高北抬至25°N的影响关系,最后对2005年进行诊断。其主要结果有:(1)6月索马里越赤道气流强劲(不够明显),较常年偏强(偏弱),有利于副高北抬至25°N提早(推迟);(2)5—6月索马里越赤道气流强度与500hPa东亚至西太平洋中纬度区域的高度场呈现正相关关系,该区域高度场高(低)有(不)利于副高主体北抬,为副高北抬25°N时间提早(推迟)提供有利环流背景;(3)索马里越赤道气流强度为副高北抬至25°N提供了一个较强的预报预测信号;诊断2005年副高北抬至25°N提早,实况与诊断相符。     

夏季西太平洋副热带高压的振荡

本文用1965年,1976-1985年夏季(6-8月)500hPa逐日西太平洋副热带高压脊线位置的复经验正交函数(CEOF)展开讨论了夏季西太平洋副热带高压的振荡特征.发现西太平洋副热带高压主要存在15-20d以及10d左右的振荡周期,它们一般都是从西太平洋的东部(180°E)向西部(110°E)传播的,其速度为5-7long./d.西太平洋副热带高压10d以下的短周期振荡一般自西(110°E)向东(180°E)传播.其东西部的振荡呈反位相.15-20d周期的振荡能量主要集中在西太平洋东、中部(150-170°E),而10d左右周期的振荡能量主要集中在西太平洋的西部(120-140°E).一般6月下旬至7月中旬是西太平洋副热带高压的低振荡能量期,而7月中旬以后有一段高振荡能量期.     

我国东南海岸线分布对9216号台风暴雨增幅影响的数值研究

利用一个三重水平结构，双向嵌套的台风数值模式，以１９９２年８月２９日１２冒为初始场，根据模式中地形插值时遇到的问题，设计了实际海岩线与扩展海岸线两种方案，对９２１６号登陆台风及其暴雨进行了对比模拟试验。结果表明：地形动力抬升形成的对流陈水是台风暴雨增幅的一个重要原因。     

气候系统性态行为复杂性的探索

用滑动t-检验方法(Moving t-tcst technique)对中国东部部分地区年降水量序列进行阶段分析,从各阶段气候性态频率分布特征得到启示．对气候系统性态行为的复杂性进行探索。提出气候系统性态行为的确定性与随机性份额比接近Fibonacci数(黄金分割比)的假设。用信息论的方法对气候变量的不确定性做了定量计算和分析，讨论了气候预测的局限性．提出气候预测(以年降水量为例)准确率的理论上限在中国北方可能为75％左右：在中国南方可能为80％左右。     

非绝热加热及地形动力作用下的大气环流长期演变过程

本文建立了一个理想的大气环流数值试验模式,其中简单地考虑了辐射、湍流、凝结加热及地形的动力作用。模式中放了两个陆地和两个海洋,海陆的影响由给定的下垫面温度表现出来。把方程组化成常微分方程组后,用Runge-Kutta方法在电子计算机上求数值解。 首先,在非绝热加热的作用下,由静止大气开始经过40天就建立起基本气流。其次,在具有年周期的太阳辐射、下垫面温度及凝结加热的作用下,基本气流以年周期变化。扰动也有明显的年周期,夏季扰动振幅变小,冬季扰动振幅变大,而且海陆温度的季节变化能控制波数为2的超长波的进退。夏季温度槽位于海洋东部,冬季位于大陆东部。 最后,在数值试验中看到初始场的影响只有100天左右。     

局地积云降水过程对云结构的影响

本文考虑了降水过程中水滴对空气的拖带作用和降温作用,并考虑到含水量变化时,由于水滴对空气拖带力的变化,而对垂直运动产生的反馈影响,导出了局地积云的运动方程、热力方程和含水量方程,并由此研究在降水过程中云中空气垂直运动、云内外温差和含水量结构的变化。计算结果指出,局地积云在降水过程的影响下,云中空气的垂直运动、云内外温差和含水量都要明显变小,并且很快地由下向上逐渐出现下沉运动,云也由下向上逐渐消散。计算结果与实际观测现象是基本相似的。本文共做了五个不同条件的个例数值计算,并由此分析比较了不同降水强度、不同稳定度、不同云中初始条件和不同云外环境所起的不同作用。     

日本东部附近海域海温异常对鄂霍次克海高压的影响

通过诊断分析和数值模拟,研究了初夏日本东部附近海域负的海温异常对6月鄂霍次克海地区阻塞高压的影响.首先,利用1951-2000年6月份的500 hPa月平均位势高度资料计算了历年6月鄂霍次克海阻塞高压指数,并分析了它的变化规律.其次,对阻塞高压年和非阻塞高压年的500 hPa位势高度及其异常进行合成和相关分析表明,阻塞高压年,鄂霍次克海地区存在明显的正高度异常,贝加尔湖附近为负高度异常,乌拉尔山附近为正异常,欧亚中高纬度地区纬向呈\     

亚洲夏季风各子系统主要变率相互关系初析

使用NCEP/NCAR再分析资料和CMAP月平均降水资料分析了亚洲夏季风各个子系统的相互关系。结果表明亚洲夏季风子系统之间存在显著相关。从同期强度变化可知,当东亚季风偏强时,大尺度亚洲季风、东南亚季风、南亚季风均偏弱,相关区域降水偏少;而同时大尺度亚洲季风偏强时,东南亚和南亚季风偏强,相关区域降水偏多;东南亚季风偏强时,南亚季风偏弱,南亚地区降水偏少;反之亦然。从不同周期强度变化可知各个子系统相关仍然显著。      

地球旋转向量水平分量对赤道β平面上波动的影响

文中利用合理的赤道 β平面近似方程组研究 β效应和地球旋转向量水平分量 (即Coriolis力分量 f*=2 Ω cosφ)共同作用下低纬度大气波动的特征。定性结果分析表明 ,若扰动与纬度有关 (混合 Rossby-重力波和 Rossby波 ) ,f*虽然不影响波动传播的频率特征 ,但修改其决定波动经向结构的振幅。如果扰动与纬度无关 (Kelvin波 ) ,则 f*的影响消失 ,这与 f*- f平面上波动的情况显然不同。     

气象资料三维化技术中的插值问题

通过对不同源气象资料及数字地理信息资料的插值，实现了不同气象资料与地理信息资料分辨率的协调；从而将多种信息叠加到一起，实现了多源资料的二维、三维仿真显示。这对于模拟真实的大气空间结构、理解地形及植被对大气运动的影响、辨识各种天气系统及多种信息的融合等有积极意义。     

THE ANALYSIS OF THE RELATIONSHIP BETWEEN THE SUBSYSTEMS OF THE ASIAN SUMMER MONSOON

In this study, the relationship between the subsystems of Asian summer monsoon is analyzed using U.S. National Centers for Environmental Protection/National Center for Atmospheric Research reanalysis and Climate Prediction Center Merged Analysis of Precipitation monthly mean precipitation data. The results showed that there is significant correlation between the subsystems of Asian summer monsoon. The changes of intensity over the same period show that weak large-scale Asian monsoon, Southeast Asia monsoon and South Asian monsoon are associated with strong East Asian monsoon and decreasing rainfall in related areas. And when the large-scale Asian monsoon is strong, Southeast Asia and South Asia monsoons will be strong and precipitation will increase. While the Southeast Asia monsoon is strong, the South Asia monsoon is weak and the rainfall of South Asia is decreasing, and vice versa. The various subsystems are significantly correlated for all periods of intensity changes.     

凝结反馈对云层垂直发展影响的一个线性理论

根据小尺度垂直运动的线性分析,作者证明凝结反馈对云层的垂直发展有着很强的制约作用。这种制约作用在温度和湿度较大的情况下更为明显。作者引出了在凝结反馈作用下非定常运动中的频率公式和定常运动下的波速公式。这样,南方雨季中每次雨停时常常见到的云层迅速分层的现象得到了可能的理论解释。