500毫巴角动量输送波谱的周期变化

用三年冬半年15个月500毫巴逐日资料,计算写成谱函数形式的角动量涡动输送,研究其周期变化。输送总值(波数k=1—12的总和)盛行准两周的周期,逐年差别不大。k=3波输送值也盛行准两周周期,近于同输送总值同位相,而且负担了50％以上的输送总值。其他波数,k=2盛行26天左右周期,k=4盛行12天左右周期,但这些波的变化幅度比k=3波小得多。初步考察了准两周周期同寒潮的关系。 用解纬圈谱法,选例考察k=3波的槽脊走向和振幅,有同角动量输送准两周变化相应的变化。 最后采用功率谱和交叉谱的分析法,对1976—1977年角动量输送进行统计上处理,得到一些与定性分析相同的结果。     

北半球月平均100毫巴超长波的气候特征

北半球100毫巴月平均图实质上是超长波(驻波)合成图,绝大部分纬圈的1、2波占绝对优势;100毫巴超长波随季节调整的范围是准常定的,而超长波在中高纬度调整的方向与中低纬相反;在中高纬与中低纬之间有一个狭窄的过渡带。沿纬圈的100毫巴位势高度廓线的季节变化与该纬圈近似的拔海高度廓线的配合很一致。     

准两年振荡

从六十年代Veryrd和Ebdon揭露低纬度平流层纬向风26个月准两年周期以来,人们先后做了不少工作,得出区域温度、降水、气压、500毫巴角动量输送、500毫巴中纬度1,2,3波都有准两年周期。 本文的主要目的是讨论西北太平洋热带辐合带云量变化特点和周期,以及中国东部     

多年月平均100毫巴图上副热带及西风带地区波谱的季节变化

本文研究了多年月平均100毫巴图上波谱的季节变化。分析表明,西风带及副热带地区等压面高度的振幅位相谱都有着鲜明的季节变化,但它们差异甚大,这种超长波的不连续带约在40°N附近。 扰动动能谱逐月情况的分析表明,副热带地区纬向扰动动能谱及其前12个波分量之和的季节变化较为清楚。 文中还分析了角动量、感热南北输送谱及动俄转换率谱。发现它们的前12个波分量之和的季节变化,在副热带地区相对要较西风带清楚。并且,在副热带地区这些输送谱或转换率谱中,起主要作用的是一波,三、二波次之;而在西风带中,起主要作用的是二波,一、三波次之。     

平流层臭氧纬向分布季节变化和行星波的关系

通过分析1992—2001年的HALOE卫星资料,给出了各纬度带平流层的臭氧混合比的纬向分布结构,并分析了其季节变化的特征,同时,利用NCEP/NCAR再分析资料,分析了平流层行星波的结构及其与臭氧纬向分布的关系。结果表明:平流层臭氧混合比的纬向分布季节差异较大,在两半球的夏季平流层臭氧混合比的纬向分布较均匀,其它季节在中高纬的臭氧混合比高值区有一些扰动,并且随着纬度的增大其扰动加强,其中冬季它的扰动最强,这些都与平流层的行星波有相同的特点。对这两种资料进行波谱分析发现,在冬半球臭氧混合比在中高纬的纬向扰动有明显的1波信号,并且与位势高度的1波扰动有相同的位相,因此认为臭氧纬向扰动主要是由行星波引起的,并且在中高纬主要是1波的影响;而低纬地区由于不满足行星波上传的条件,所以臭氧纬向分布不受行星波的影响。分析行星波扰动对臭氧的输送作用也表明,行星波的扰动确实引起臭氧在经向上的输送,从而造成臭氧纬向分布的不对称,并且由于基本气流的输送作用,使得臭氧纬向扰动与行星波造成的原始扰动有一个位相差。     

南半球500hPa月平均场谱物理量的气候特征

本文利用南半球500hPa多年（1972年5月至1987年12月）逐月高度场资料，在地转近似条件下，计算了500hPa高度场的各谱物理量，包括月平均环流场、纬向动能谱、经向动能谱、扰动角动量输送以及扰动动能向平均动能转换率。分析了它们的气候特征，发现谱物理量前3波的分布基本上决定了其总体分布，优势域的位置和强度随季节的变化较显著。     

大型天气转变过程中北半球波谱的分析

本文对大型天气转变过程中北半球500毫巴上波谱进行了分析。结果表明,波数为5的波在这次转变过程中起主要作用。在纬向式环流崩溃过程中,中纬度角动量的输送是向北的,这个向北的输送主要是由波数为 5的波动完成的。在纬向式环流生成过程中,中纬度角动量的输送是向南的,它也主要是由波数为5的波动完成的。     

中国大气中的水汽平均输送

大气中水汽平均输送的计算公式如下:式中g为重力加速度,q为某气压层上的平均比湿,p_0和p_10分别为地表和100毫巴等压面上的大气压,V为给定时间内该地区的平均风速。若设U是纬向风速,v是经向风速,则: 大气中水汽的纬向输送为 大气中水汽经向输送为 本文利用了全国10O余个探空站(1961—1970)10年的平均资料,计算了如下一些量: 1.我国上空850毫巴、700毫巴、500毫巴高度上每月和全年的水汽输送; 2.每月和全年水汽的纬向输送; 3.每月和全年水汽的经向输送; 4.整层大气中每月和全年的水汽总输送量和输送方向。     

中层大气行星波在臭氧的季节和年际变化中输运作用的数值研究 II. 波流相互作用的情况

本文利用一个34层球坐标波-流相互耦合原始方程谱模式，从拉格朗日平均环流的观点出发讨论了非常定流下行星波对O3的输运作用。计算结果表明：该耦合模式能较好地模拟中层大气纬向平均流场及准定常行星波的基本变化特征。通过计算行星波对臭氧的输运，我们得到了与观测基本一致的O3的季节变化。此外，计算结果还表明，非常定流下行星波对O3输运的年际变化与常定流下的结果是类似的，都是在热带纬向风为东风位相下的输运作用比西风位相下强，但是在波-流相互作用情况下，中高纬地区行星波对O3输运的年际变化大大增强。     

正压大气球面行星波螺旋结构变化的机制

本文就正压大气球面行星波螺旋结构的发展变化机制进行探讨。当经向波数是时间t的缓变函数时,得到波的平方涡度,波能量和波振幅的三个不同增长条件。球面螺旋波只和具有较差转动的基本气流交换能量和平方涡度。分析表明,旋转大气的球面效应是十分重要的。β效应随纬度的变化,通过对波的传播发生影响,使波的结构发生变化,在北半球,它总是有助于中纬地区东北——西南向槽脊的形成;在南半球,则有助于中纬地区西北——东南向槽脊的形成;使波的角动量涡动输送指向两极;从而有助于低纬东风,中高纬西风的维持。实例计算表明,理论分析和实况较为一致。     

多年月平均500毫巴图上60°N和30°N纬圈的波谱分析

本文对北半球多年月平均500毫巴图上60°N和30°N纬圈的高度和纬圈平均的经向运动动能进行了波谱分析,探讨了前3个波幅和位相角的季节变化,以及在高低纬度之间的差异。主要结果如下: 1 位势场的高度主要贡献,集中在准静止长波范围内,并具有明显的季节变化。 2 波数为1的波在高低纬度性质有显著的不同,其分界线大约在50°—60°N之间。此外,准静止的长波愈向低纬度去逐渐有向西偏移的现象。例如,在30°N上准静止的长波比60°N上要偏西(1/4)—(1/2)波长。 3 60°N纬圈平均的经向运动动能主要部分亦集中在准静止长波范围内。虽然峰值有明显的季节变化,但最大的极值都出现在波数n=2—4之间。30°N纬圈平均的经向运动动能谱有着明显的季节变化,大致可分成如下3个类型: (1)冬季型:纬圈平均的经向运动动能谱存在着两个极值,最大的极值稳定于准静止长波范围内(n=3附近),次极植位于移动性行星波范围内(n=5—8)。 (2)夏季型:纬圈平均的经向运动动能谱只有一个极值,稳定于波数为6—7的波内。 (3)过渡型:纬圈平均的经向运动动能谱分布较平坦,没有稳定的极值存在。     

基于波谱方法的湖北冬季两次长持续低温雨雪天气分析

使用NCEP资料,利用波谱方法,分析了湖北省1954年12月26日至1955年1月18日和2008年1月11日至2月1日两次长持续低温雨雪天气过程的物理量波谱演变。结果发现:(1)40°N纬圈优势波由4波转2波且纬向动能高值区位于35°N时,有利于湖北省维持低温雨雪天气;(2)低温雨雪过程开始前,高纬和低纬分别有纬向动能高值区,过程结束前,35°N纬向扰动动能高值中心或北跳或南移;(3)低温雨雪过程开始前,30°—35°N的长波角动量先辐合,超长波角动量后辐合,过程开始后,35°—55°N负的超长波角动量转正。     

北半球500毫巴候平均图的波谱分析和预报

本文应用谐波分析和功率谱分析方法,计算分析了1951—1970年北半球500毫巴多年候平均图和1975—1980年40°N、60°N 500毫巴逐候的候平均高度值。发现逐候的各谐波系数序列,除具有气候季节变化趋势外,还具有“指数循环”时间尺度及多种韵律活动准周期性振荡的特征。 利用这一特征,设计了一个用周期外延叠加的预报方案。每次接连预报未来8个候的北半球500毫巴候平均高度。对1976—1980年60个月40°N和60°N两纬圈进行预报试验。效果检验表明,本预报方案有一定预报价值。它对纬圈偏差符号的预报准确率平均达ρ=0.22,对气候距平符号的预报准确率平均为ρ=0.08。     

北半球500毫巴候平均环流动能变化的动力统计学分析

本文首先用流场分解方法说明平均环流的维持与演变可以通过对其动能的分析来研究。然后利用1972—80年逐候北半球500毫巴高度资料计算出纬圈平均运动动能、涡动动能及两者间的转换率。结果表明,候平均环流动能三参数的相互关系及其季节变化与瞬时环流的情况相类似,但数量上小于瞬时环流。对三参数序列应用功率谱和交叉谱分析得出,其主要周期变化为准两周振荡。再从动能参数的波谱分析和机理分析出发,指出准两周振荡就是超长波活动过程在能量循环上的反映,其大致过程是涡动动能达峰值后3—4天动能转换率达峰值,以后再过3—4天纬圈平均运动动能达峰值。     

500hPa波谱分析与江苏省入、出梅中期预报

本文重点分析了1975、1980年500hPa中纬度0—7波、0—3波合成波的调整、超长波和长波角动量输送值与江苏省入、出梅的关系。同时对1971—1981年进行普查分析,得出了中、高纬度超长波(1、2、3波)I_k指数演变特征及振幅极值的变化以及25°N、35°N纬圈角动量的南北输送与江苏省入、出梅的对应关系。且以波谱分析中诸特征量作因子,建立了入、出梅中期预报方程。在1982—1984年的反查中拟合较好,预报时效平均存7天左右。     

北半球大气环流季节突变的诊断与模拟

本文根据扰动与纬向平均气流相互作用的EP理论,着重诊断了扰动在北半球大气环流季节突变中所起的作用,并使用一个二维数值模式分别计算了扰动、加热和耗散等因子对于环流变化的贡献。诊断分析表明,源于中纬度低层的斜压扰动能量向副热带对流层顶的输送与西风急流位置和强度的季节变化紧密相关。纬向气流对扰动的强迫作用的响应在“六月突变”中十分迅速显著,而在“十月突变”中不大明显。数值计算也表明,扰动强迫作用总是有利于在急流位置以北维持西风加速。数值计算还表明,无论是六月还是十月,加热场季节变化对于环流变化都十分重要,垂直湍流扩散对于十月环流变化的作用比较明显。     

西风角动量输送的气候特征及其与急流关系研究

利用1958～1997年NCEP/NCAR一日四次的风场再分析资料,系统地分析了季节平均西风角动量（即u角动量）经向、垂直输送通量及其三个分量（平均经圈环流、定常波、瞬变涡输送通量）的气候特征,特别是讨论了12～2月、6～8月它们与东、西风带、副热带西风急流、极夜急流之间的联系。结果表明:（1）包含纬度因子的角动量通量与动量通量在高纬地区存在显著差别,高纬对流层上部的强动量输送中心在角动量通量中不明显。而u角动量强经向输送主要在中低纬对流层顶附近和冬半球高纬平流层顶附近,副热带西风急流和极夜西风急流均位于u角动量强向极输送中心及其高纬一侧的辐合区中。（2）发现三个输送分量对急流维持的作用随纬度、季节不同。北半球冬季（夏季）的副热带西风急流主要由平均经圈环流（强度相当的定常波和瞬变涡）强经向输送及辐合维持;南半球西风急流全年均由平均经圈环流和瞬变涡旋输送及辐合维持;冬半球中平流层极夜急流主要由定常波、瞬变涡旋输送及其辐合共同维持。（3）热带东风区是牵连角动量（即Ω角动量）的高值区,它主要由平均经圈环流向对流层上部输送;冬半球副热带及中纬西风区存在u角动量垂直输送的切变区,它主要由平均经圈环流和瞬变涡旋完成;热带对流层顶附近有u角动量的定常波弱向下输送。     

北半球平流层各高度场谐波分析的若干基本事实

本文用谐波分析方法,对北半球30,50和100hPa等压面上各纬圈各月的1—3波振幅作了计算。分析表明,无论是30,50或100hPa,也无论是1,2或3波,从分纬圈看,其振幅都从低纬到高纬增大,并以50—70°N振幅为最大。从分月看,冬季月份的振幅都是5—10倍地大于夏季月份。无论从分月或分纬圈看,波1加波2的振幅占波1—4总和的主要成份,尤其是波1。夏季不仅对流层100hPa在30—40°N出现最大值带,而且50和30hPa的1波和50hPa的2波,也出现次大值带,这使人联想到青藏高压夏季在平流层内的影响。分析表明,如果我们用平流层各波振幅的减增来表征由冬到夏或相反的转变,那么前者的转变在3到4月,后者一般在8到9月,这样平流层的季变比对流层季变要早一个月以上。     

热带东风急流的气候学和中期振荡

本文用13年夏半年(5—10月)月平均风场和两年逐日风场资料研究了200hPa南亚热带东风急流的气候学特征和中期振荡过程。研究表明,南亚夏季热带东风急流显著的非季节性变动和年际差异与低纬对流层高层大尺度环流变化和南亚夏季风活动密切相关,相对于多年平均而言,存在5类异常的东风急流。 各种分析表明,热带东风带存在三种主要的中期振荡。准50天周期振荡与夏季南亚对流层上部大尺度散度场的变化相关联,表现为十分显著的向南的位相传播。准50天和25天振荡均存在显著的年际变化。准50天周期振荡系统性不强的年份,准25天周期振荡是低纬行星波的主要振荡,在东风急流区除表现为系统性向西传播外也表现为向南的位相传播。准双周振荡在东风带一般向西传播。      

1996年江苏梅雨期暴雨与500hPa高度场波谱特征分析

本文利用EC北半球500hPa5* 5网格点资料,计算了1996年梅雨期80°N-25°N各纬度带上波谱参数Ik、平均纬向动能Eu(k)、平均经向动能Ev(k)和角动量输送Jk。结果表明,梅雨期内中高纬度超长波向长波调整,且这种调整涉及到较低纬度上发生长波调整或长波增长,江苏就有一次暴雨过程发生。这种波的调整在动能场上表现为长波经、纬向动能迅速增长,扰动加强。另外,副热带角动量南北输送的转换和向南输送的明显增长,对暴雨发生有重要作用。