2000-2019年兰州地区秋冬季大气环流下的污染特征分析

利用Lamb-Jenkinson大气环流分型法,对2000-2019年兰州地区秋冬季(当年11、12月及次年1、2月)850 hPa、700 hPa、500 hPa环流场进行环流指数分型,并分析该地区主要环流型与空气污染之间的关系。结果表明：850 hPa高度层以平直环流型为主,NE型(东北型)是主要环流型,700 hPa及500 hPa高度层均以混合型环流为主,主要环流型均为CE型(气旋东风型)。通过分析环流型与空气污染之间的关系发现,850 hPa、700 hPa和500 hPa高度层配合形成的组合环流型中,NE-CNE-CE、CNE-CE-CE、NE-CE-CE型是兰州秋冬季较易造成污染的环流型。在这3类环流型下,气团主要经由兰州市东北部进入市区,途经污染排放源地区,是造成兰州地区秋冬季污染的主要原因。NE-C-CE和E-C-CE环流型属于有利于传输扩散的环流型。在这2类环流型控制下兰州市位于低压区,气压梯度小,全天以弱上升气流为主,上升气流有利于污染物浓度降低。空气污染指数与环流型存在较好的对应,但并不能一直保持一致变化,这是因为污染变化相对于环流型变化具有一定的滞后性。     

北京地区大气环流型及气候特征

以北京地区为研究对象,应用Lamb-Jenkinson大气环流分型方法对1948-2008年的逐日平均海平面气压场进行定量计算环流指数。通过对27类逐日环流分型结果的统计分析得出：北京地区主导环流类型依次为A型、C型和SW型,其频率分别为23.8 %、15.4%和7.0%;A和C环流型频率均呈逐年上升趋势,但A型频率上升速度远大于C型;春季北京主导环流类型为A型和C型,夏季主导环流型为C型和SW型,夏季CSW型环流所占比例也较大,秋季和冬季为A型。通过主导环流型和北京气温、降水之间变化规律的分析可知：冬季在A型环流的控制下北京地区多为低温晴好天气;夏季在C型环流的控制下北京地区降水增多,在SW型环流的控制下北京地区降水偏少,而CSW型环流控制下北京地区呈现干热天气状态,2000年后尤为明显。     

大气环流客观分型在渤海海峡大风气候特征分析中的应用

应用Lamb-Jenkinson大气环流分型法对渤海海峡1979—2013年逐日海平面气压场进行大气环流客观分型,分析了渤海海峡大风天气与大气环流型的关系;以长岛气象站在渤海海峡大风天气中的指示作用为基础,分析了主要环流型下大风天气的气候特征。结果表明：渤海海峡大风天气以平直环流型为主,偏北型明显多于偏南型;春（夏）季是发生大风天气最多（少）的季节,以西南（SW）型出现频率最高,秋、冬季大风天气的环流型频率分布基本相同,均以偏北型为主;不同环流型下出现大风天气的概率及大风天气的气候特征也有明显不同。     

西江流域面雨量与区域大气环流型关系

利用Lamb-Jenkinson大气环流分型方法,对西江流域1971—2015年逐日平均850 hPa和500 hPa高度场进行环流客观分型,分析流域降水天气环流型出现概率及主导环流型变化特征,探讨主导环流型对西江流域总面雨量和子流域面雨量的贡献率及环流型配置与降水的关系。结果表明:当850 hPa为西南风型、500 hPa为西风型时,流域出现降水天气的概率最大;850 hPa气旋型和500 hPa西风型对年总面雨量和各子流域面雨量的贡献率均为最大,且对东部子流域面雨量的贡献率大于西部子流域,850 hPa南风型与500 hPa反气旋型的环流配置是西部子流域秋季降水偏多的主导环流型配置;春季850 hPa气旋型与500 hPa西风型、夏季850 hPa气旋型与500 hPa西风型、秋季850 hPa南风型与500 hPa反气旋型、冬季850 hPa西南风型与500 hPa西风型的环流配置时,出现强降水天气的概率分别为18.7%,21.1%,4.0%和2.0%,即夏季最大,其次为春季,冬季最小。近45年,850 hPa气旋型、500 hPa西风型对流域年总面雨量的贡献率呈增加趋势,是西江流域面雨量呈偏多趋势的主导环流型。     

影响广西酸雨的大气环流特征分析

通过对广西主要城市近13年酸雨观测的数据统计分析,发现广西的酸雨频率较高,酸雨的酸度较大（即pH值小）,pH〈4．5强酸性降雨的频率也较高。季节变化特征为夏半年酸雨频率较低,冬半年酸雨频率较高。广西酸雨形成与大气环流密切相关,经分析造成广西酸雨的天气系统主要是高空槽、切变线和锋面,约占广西酸雨的76％,而其它天气系统造成的酸雨所占的比例为24％。     

新疆哈密大降水的大气环流特征分型

利用1951~2012年新疆哈密市的观测资料和NCEP再分析资料,对造成哈密市大降水(12.0 mm)的大气环流特征进行合成分析。结果发现造成哈密站大降水的大气环流分为4种类型:横槽型、低涡型、低槽(ω)型和不稳定小槽型。其中出现暴雨以上降水(24 h降水量24.0 mm)的个例集中在低槽(ω)型;横槽型个例的降水量在13.0~22.0 mm之间;低涡型个例的降水量分布相对均匀,在15.0~20.0 mm之间;不稳定小槽型个例的降水量偏少,全部在18.0 mm以下。4种类型的大气环流特征主要在对流层中高层差异明显。横槽型中低纬度环流平直,其横槽的北部是西北气流,南亚高压是青藏高压西部型;低涡型的中低纬度,在孟加拉湾有低槽,低槽的北部有低涡存在,低涡西面的脊偏强,其南亚高压是青藏高压东部型;低槽(ω)型东部的脊偏强,呈西北东南向,南亚高压是伊朗高压型;不稳定小槽型的南亚高压为伊朗高原到青藏高原东部的带状,500 hPa位势高度场上,85°E以西是平直的偏西气流,新疆东部地区有一小的短波槽。     

大气环流：一个在不断演变的问题

本文回顾了十七世纪中叶到１９７０年间关于大气环流流行观点的演变过程，如以物理量羔代表我们对于那结已经意识到但学没有解释清楚的大气环流若干特征的程度的话，则分析Ｕ经历了四次明显的循环。１９７０年以后，再没有出现额外的循环，这一时期，大气环流研究的显著特征是它的多样性，为此，我们认为大气充研究本身是一种混沌过程，即在任何时候，即使能消除许多可能性，对大气环流研究未来的发展我法驾确切地预测的。     

东北地区降水与大气环流关系

利用Lamb-Jenkinson大气环流分型方法, 将1951—2004年逐日的海平面气压场分型, 得到27种不同的环流型, 研究了大气环流型与我国东北地区降水的关系。给出了8种出现频率最高的主要环流型出现的规律及它们平均的环流形势, 分析了8种主要环流型下东北地区降水异常分布状况, 并选出东北地区资料齐全、有代表性的9个站点进行了深入细致地分析, 成功地建立了降水与环流型出现频率的统计关系, 并用此重建了9个代表站54年的降水序列。结果表明:Lamb-Jenkinson大气环流分型方法可以很好地应用于我国东北地区, 由此划分的环流型符合实际情况; 8种主要环流型与降水的空间分布特征有很好的对应关系; 所建立的9个代表站降水距平回归方程能够解释近54年各站的大部分降水变化, 进一步证明了东北地区降水与大气环流之间的密切关系。     

横断山脉地区霜冻时空分布变化特征分析

以小于等于0℃的地面气温作为霜冻的指标,利用1961～2007年横断山脉27个气象监测站逐日温度资料分析了横断山脉初、终霜期和无霜期的变化特征.结果表明,该地区平均初霜期以1.09d/10a气候倾向率推迟,终霜期以4.02d/10a的气候倾向率提早,无霜期以4.08d/10a的气候倾向率延长,存在较明显的地域差异.从年代际变化来看,自20世纪90年代开始,初霜冻日期20世纪90年代明显推迟,终霜冻日期明显提早,无霜冻期明显延长。     

山东夏季降水异常与大气环流特征分析

通过分析山东近40年夏季旱涝分布特征,利用NCEP再分析资料运用合成分析的方法,分析了影响山东夏季降水异常的大气环流特征,结果表明:山东夏季旱涝年,中高纬度环流、东亚大槽分布和西太平洋副高的位置和强度差异明显,涡度、散度等物理量也有明显的差异。     

27.3-day and 13.6-day atmospheric tide and lunar forcing on atmospheric circulation

An analysis of time variations of the earth‘s length of day (LOD) versus atmospheric geopotential height fields and lunar phase is presented. A strong correlation is found between LOD and geopotential height from which a close relationship is inferred and found between atmospheric circulation and the lunar cycle around the earth. It is found that there is a 27.3-day and 13.6-day east-west oscillation in the atmospheric circulation following the lunar phase change. The lunar revolution around the earth strongly influences the atmospheric circulation. During each lunar cycle around the earth there is, on average, an alternating change of 6.8-day-decrease, 6.8-day-increase, 6.8-day-deerease and 6.8-day-increase in atmospheric zonal wind, atmospheric angular momentum and LOD. The dominant factor producing such an oscillation in atmospheric circulation is the periodic change of lunar declination during the lunar revolution around the earth. The 27.3- day and 13.6-day atmospheric oscillatory phenomenon is akin to a strong atmospheric tide, which is different from the weak atmospheric tides, diurnal and semidiurnal, previously documented in the literature. Also it is different from the tides in the ocean in accordance with their frequency and date of occurrence. Estimation shows that the 27.3-day lunar forcing produces a 1-2 m s^-1 change in atmospheric zonal wind. Therefore, it should be considered in models of atmospheric circulation and short and middle term weather forecasting. The physical mechanism and dynamic processes in lunar forcing on atmospheric circulation are discussed.     

Simple general atmospheric circulation and climate models with memory

This article examines some general atmospheric circulation and climate models in the context of the notion of “memory”. Two kinds of memories are defined： statistical memory and deterministic memory. The former is defined through the autocorrelation characteristic of the process if it is random （chaotic）, while for the latter, a special memory function is introduced. Three of the numerous existing models are selected as examples. For each of the models, asymptotic （at t →∞） expressions are derived. In this way, the transients are filtered out and that which remains concerns the final behaviour of the models.     

High resolution global modeling of the atmospheric circulation

An informal review is presented of recent developments in numerical simulation of the global atmospheric circulation with very fine numerical resolution models. The focus is on results obtained recently with versions of the GFDL SKYHI model and the Atmospheric Model for the Earth Simulator (AFES) global atmospheric models. These models have been run with effective horizontal grid resolution of 10–40 km and fine vertical resolution. The results presented demonstrate the utility of such models for the study of a diverse range of phenomena. Specifically the models are shown to simulate the development of tropical cyclones with peak winds and minimum central pressures comparable to those of the most intense hurricanes actually observed. More fundamentally, the spectrum of energy content in the mesoscale in the flow can be reproduced by these models down to near the smallest explicitly-resolved horizontal scales. In the middle atmosphere it is shown that increasing horizontal resolution can lead to significantly improved overall simulation of the global-scale circulation. The application of the models to two specific problems requiring very fine resolution global will be discussed. The spatial and temporal variability of the vertical eddy flux of zonal momentum associated with gravity waves near the tropopause is evaluated in the very fine resolution AFES model. This is a subject of great importance for understanding and modelling the flow in the middle atmosphere. Then the simulation of the small scale variations of the semidiurnal surface pressure oscillation is analyzed, and the signature of significant topographic modulation of the semidiurnal atmospheric tide is identified.     

福州市大雾天气环流分型研究

利用1981～2005年NCEP再分析资料、常规地面和高空观测资料,结合Lamb-Jenkinson（L—J）环流分型方法和传统天气形势分型方法,分析了福州大雾发生时的天气形势特征。分析结果表明：传统分型方法和L—J分型方法对大雾发生时的主要天气形势分型具有基本一致的气压场分布,即大雾发生时海平面气压为均压场分布;并且L-J分型方法可得到较传统分型方法更细致和全面的结果,可为福州大雾的客观预报提供重要的依据。     

秦岭邻近地区旬降水气候学及其大气环流特征

利用秦岭及其邻近地区76个气象台1961～2000年的旬降水量和NCEP／NCAR850hPa格点风场资料。分析了该地区的降水气候时空特征及其与大气环流变化的联系。结果表明。秦岭地区多年平均汛期出现在6月下旬至10月上旬，其间7月上旬和9月上旬先后出现两次降水峰值。该地区平均汛期降水量为403mm，占年总降水量的60％。秦岭南侧气候平均汛期降水量明显高于秦岭北侧，但秦岭南、北汛期降水年际变化基本一致。从流场分析看，秦岭及其邻近地区的汛期降水既受西南季风，又受到东南季风系统的影响。合成分析表明，汛期降水量偏多(少)的年份通常对应于同期对流层低层研究区南侧偏南气流的增强(减弱)。回归分析发现，汛期中旬雨量增加与超前2旬索马里急流和热带印度洋西南气流增强。以及超前1旬及同期台湾附近距平反气旋的发展密切相关。     

夏季淮河流域大气环流型在降水趋势预测中的应用

采用NCEP/NCAR逐日海平面气压场资料,利用Lamb-Jenkinson大气环流分型方法对淮河流域夏季环流进行分型,并利用逐步回归方法建立了淮河流域夏季降水趋势的预测模型。结果表明:影响夏季淮河流域的主要环流型有南风型、西南风型、东南风型及气旋性环流,这些环流型都具有显著的年际和年代际变化特征,利用大气环流型建立的夏季淮河流域降水趋势预测模型具有一定的预报能力。     

横断山脉中西部降水的季节演变特征

利用台站观测逐日降水资料,对横断山脉中西部地区的降水季节演变特征进行了分析,发现该地区降水具有独特的季节变化特征:雨季开始早,从第10候前后降水开始迅速增加,至第19候前后就达到第1个峰值;雨季时间长,从第10候前后雨季开始,至第60候雨季结束,雨季持续长达8个月;多峰值特征明显,雨季先后经历3个降水峰值,分别在第19、35、55候前后.通过再分析资料对这一地区风场的季节变化进行分析发现,这些降水的季节演变特征与这一地区独特地形下风场季节演变密不可分.雨季开始早与第10候起低层西风、南风迅速加强,特别是西风加强有关;第2、3个降水峰值则与西南风,特小,降水主要受西风系统影响,与西风系统的季节变化密切相关;而第2、3个降水峰值分别发生在西太平洋副热带高压西伸、东退进程中,位势高度场东高西低,降水主要受西南风控制,并伴有南风辐合,与南风的季节变化相关.别是经向南风增强有关.对3个降水峰值时刻的环流背景进行了分析,第1个降水峰值发生时,位势高度东西方向水平差异     

MJO对春季中国东部大气环流和降水的影响

利用再分析资料分析了MJO（Madden-Julian Oscillation）不同位相对春季中国东部降水的影响。结果表明：MJO处于位相3时对应长江及其以南地区降水增多,处于位相7时该区域降水减小。当热带MJO对流从位相1东传至位相4,与其相伴的北向辐散辐合流会在印度东北部—长江及副热带西北太平洋地区的对流层中低层产生明显的辐合异常,且在MJO位相3时中国东部的辐合异常达到最大。从Rossby波源角度分析,这种辐合异常会增强对流层中低层气旋性环流,导致MJO处于位相3时长江流域及其以南地区降水增多。同时,利用现代次季节和季节预报业务系统探讨了MJO与降水的关系对降水预报技巧的影响,发现预报降水和再分析产品的相关系数在MJO处于位相3和7时有所增加。     

西北太平洋热带气旋对东亚大气环流的影响

使用1960—2015年6—10月上海台风研究所(CMA-STI)整编的热带气旋最佳路径数据集和NCEP/NCAR再分析资料,借助相关性分析、典型相关分析、耦合场分离方法等统计学方法研究了热带气旋对东亚大气环流的影响。主要结论如下:热带气旋活动增强使得对流层高层温度增加,低层温度降低;对位势高度场的影响主要是使得位势高度降低,最大的影响区在500 hPa;分析东亚大气环流与热带气旋之间的耦合相互作用发现,大气环流和热带气旋相互反馈作用较强的区域往往也是热带气旋对大气环流独立影响较强的区域。两者相互耦合影响部分的解释方差(4%～7%)明显小于单方面由热带气旋引起的大气环流变化部分的解释方差(12%～18%)。