关于东亚地区夏季季风环流圈的数值试验

本文利用一个包含有各种非绝热加热作用、摩擦耗散以及大气湿过程的原始方程模式在有山脉的条件下模拟出东亚地区的季风经圈环流和两条强降水带,与实况比较一致。削减大气水汽含量、去掉积云对流过程和山脉所进行的对比试验结果表明:东亚地区的季风经圈环流对大气中的湿度场有很强的敏感性,且在120°E经度上这种敏感性比100°E上显著。积云对流过程的有无对于季风经圈环流的强弱有显著作用。山脉的存在对100°E上经圈季风环流的影响比对120°E上的影响显著,这可能意味着,这两个经度上的季风经圈环流的成因有显著的不同。      

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...     

华东区域夏季行星边界层大气稳定度的气候特征及其与气溶胶的联系

利用1979-2008年夏季（6—8月）逐日NCEP／NACR再分析资料、MODIS卫星的气溶胶资料等,研究了华东区域夏季行星边界层大气稳定度的气候特征与年际变化,分析了大气稳定度和相应的加热场与气溶胶光学厚度（aerosol optical depth,AOD）的联系。结果表明：华东区域夏季行星边界层大气稳定度在空间上分布不均匀,时间上具有明显的年际变化。边界层中的非绝热加热率、大气稳定度及气溶胶光学厚度三者之间可能存在密切联系。利用经验正交函数分析了华东区域总体理查森数Rib的距平场,得到了边界层稳定度分布的3个主要模态,这3个模态所代表的边界层大气稳定度异常与夏季风环流异常密切相关,特别是P-J型遥相关波列和西太平洋副热带高压在中国东部大气边界层稳定度变化中可能起着非常重要的作用。     

海洋性大陆核心区域非绝热加热年代际变化及其与东亚夏季风变异的可能联系

海洋性大陆区域是太平洋和印度洋通过“大气桥”发生相互作用的区域,也是亚洲季风和澳洲季风相互作用的重要地区。利用1979—2012年的NCEP/NCAR、CMAP月平均资料和合成分析等方法,研究了海洋性大陆核心区域非绝热加热年代际变化规律及其与东亚夏季风的可能联系。海洋性大陆地区气候变动在95~145 °E,10 °S~10 °N区域尤为显著,记此区域为海洋性大陆核心区域（即KMC区域）。不考虑大气中潜热释放时,KMC区域的非绝热加热率在1979—2012年之间存在显著的年代际变化,加热作用由弱增强,在1980年代末期达到峰值后,即转为减弱阶段。对非绝热加热异常各分量的分析发现,在KMC区域,表面潜热和净大气长波辐射起主要作用。当非绝热加热负异常时,KMC区域的陆地降水偏多,海洋上降水偏少,赤道上存在气流辐合。在115~120 °E区间平均的经圈剖面上,气流在赤道地区上升、南海下沉、30 °N处上升,构成了异常的垂直环流圈。水汽从孟加拉湾、南海地区向中国东部输送,利于产生降水正异常。东亚剖面上的经圈环流在联系KMC区域非绝热加热和东亚夏季风异常的年代际变化中起重要作用。      

平均经圈环流在大气角动量和感热收支中的作用

本文研究相对座标系中近地表角动量的制造和自由大气中角动量的辐散之间的平衡机制,并与绝对参考系中的机制进行比较。 对1982年元月全球角动量和感热的收支分析证明,被激发的平均经圈环流具有下述特征:其下部水平支施加于大气的惯性矩与近地表角动量的制造相平衡,上部水平支反号的惯性矩与涡动角动量通量的辐合(散)相平衡;而其垂直支的绝热加热效应则平衡着自由大气中热通量的辐散和/或大气的非绝热加热。因而,无论动力上还是热力上,平均经圈环流在大气总环流中都起着重要的作用。     

模式大气对于非绝热加热场的线性响应

本文利用一个包含了Newton冷却、Rayleigh摩擦以及▽~4型水平扩散等耗散作用的定常、斜压、线性初始方程三维谱模式,研究了热带和中纬度理想热源以及1979年1月北半球平均非绝热加热场对于冬季行星尺度的大气定常波的影响。数值试验结果表明,热力强迫作用的重要性可以与北半球大地形的动力强迫作用相比拟。利用1979年1月平均加热场作为强迫函数计算得到的强迫扰动,主要表现为纬向波数为2的行星波,并具有明显的斜压结构。热带地区纬向非均匀热源所激发的近似地沿大园路径传播的Rossby波列,对于热带区域与中、高纬大气之间的遥相关现象提供了一种可能的解释,同时,热带外区域的加热场对于整个半球范围内定常波的维持有着更显著的贡献。     

逐日大气加热场的计算方法和个例分析

本文根据涡度方程和热力学方程, 提出了利用四层标准等压面资料倒算逐日整层垂直平均大气加热场的方法。并对冬,春两次强天气过程进行了实例计算,讨论了逐日大气加热场的大小。着重分析了加热场分布与中期环流形势演变的相互关系。     

低纬大气环流季节转换及青藏高原非绝热加热作用的天气统计学分析

本文用天气学方法分析了1979年5～7月低纬逐候100、500、1000毫巴层平均环流,得到该年低纬大气环流由冬入夏的季节转换发生在6月第2候到第4候的结论。用自然正交展开方法分解各层候平均流场序列,得到的第二特征向量是表征环流季节转换的重要分量,称它为季风分量。对青藏高原加热作用与第二特征向量时间系数的统计学分析表明,两者存在显著的相关联系;而对第二特征向量的散度场和垂直运动场的天气学分析表明,两者的显著相关是由高原及其邻近区域与低纬之间的若个垂直环流圈联系的。     

海陆分布及高原对1、7月平均经圈环流及其季节变化的影响

本文利用美国GFDL10年平均资料,计算了全球50°N—35°S共13个经度上的经圈环流及加热场。所取网格点为5×2.5经纬度,计算层次为11层,垂直速度利用实际风计算,加热场是用热流量方程倒算的。经分析指出:(1)A、B两类地区上空经圈环流的季节变化完全不同。A——北边是陆地南边是海洋。B——南北都是海洋或陆地。北半球冬季1月A、B二类都有Hadley环流,但A类比B类强;夏季7月A类变为反Hadley(季风)环流,而B类仍保留Hadley环流,且有所加强。(2)这样冬夏经围环流相反的变化,以青藏高原主体90°E的剖面上最为明显。从2月起Hadley环流减弱,4月在高原南侧低空形成“前季风经圈环流”,同时在高层出现补偿环流圈,6月发展成典型的季风经圈环流;10月又在高原南侧低空先出现Hadley环流圈。这些变化与高原的热力影响有关。文中也分析了高原热力作用对其上、下游经圈环流的影响。     

经圈环流在大气对SSTA强迫响应中的作用

本文建立了一个包括经向Hadley环流作用的简单半谱模式并从1982年欧洲中心的客观分析资料中得到全球纬向平均场。经一系列数值实验发现，当SSTA处于赤道地区时，由它强迫产生的波动可以同时向南北半球传播。但若考虑经向Hadley环流（υ）的作用，波传播的空间位相和振幅就有比较明显的变化，并更接近于实际大气环流异常情况。当非绝热加热源位于偏离赤道的南北半球时，实验结果表明，如果不考虑Hadley环流，南北半球的非绝热加热很难在另一半球产生强的大气响应；考虑了Hadley环流后，则非绝热加热产生的波动可向另一半球传播。数值实验结果还表明，夏季当非绝热加热源的位置改变时，大气对其改变的响应不明显，而冬季大气对非绝热加热源的纬向位置的响应却非常敏感。     

一月东亚大气加热场异常变化对500hpa大气环流的影响

引言 用大气加热场研究对大气环流的影响问题,已有众多的工作。但由于各自工作的研究目的不同,对于大气加热场的计算与分析方法也不尽相同。本文主要利用气象出版社出版的1956—1975年北半球逐月平均大气加热场资料,探讨一月东亚地区平均大气加热场与同期500hpa大气环流的关系及其对后期盛夏副热带地区环流的影响。     

1961～1997年110～140。E垂直经圈环流的年际变化特征及其与海温变化的关系

用NCEP/NCAR再分析资料，分析了196l～1997各年1月和7月的大气垂直经圈环流的变化特征，特别分析了110～140°E平均的垂直经圈环流和其中的东亚季风环流。计算了各年的经圈环流与多年平均垂直经圈环流之相似系数、差异系数和相对强度。文中除讨论了它们的年际和10年际变化外，还讨论了东亚季风环流强弱变化与ENSO循环的关系。结果表明:(1)垂直经圈环流除有年变化外，存在着较明显的年际和年代际变化。1月的全球平均经圈环流1966～1974年较弱，1976～1987年较强；7月的全球垂直经圈环流则是1963～1974年较强，1986～1995年则相对较弱。(2)110～140°E的平均经圈环流主要特点是:1月东亚季风环流圈代替了北半球的Ferrel环流圈，7月东亚季风环流圈代替了北半球的Hadley环流圈，而且其10年际变化也比较明显。(3)东亚季风环流强弱的变化与ENSO循环有一定的关系。     

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。     

平均经圈环流型的转变与长期天气过程

本文揭露,热带太平洋地区的平均经圈环流存在着两种最基本的类型:经典哈得来环流圈和哈得来反环流圈。它们的出现,不仅具有明显的季节特点,而且还存在着一类值得重视的非季节性的长期变化。平均经圈环流强度,具有周期大约48个月的长期振荡。这一振荡与赤道纬圈平面上垂直环流的变化有密切关系,并能对该地区大气的水平环流产生重要的影响。     

1961～1997年110～140°E垂直经圈环流的年际变化特征及其与海温变化的关系

用 ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ再分析资料，分析了 １９６１～ １９９７各年 １月和 ７月的大气垂直 经圈环流的变化特征，特别分析了１１０～１４０°Ｅ平均的垂直经圈环流和其中的东亚季风环 流。计算了各年的经圈环流与多年平均垂直经圈环流之相似系数、差异系数和相对强度。文 中除讨论了它们的年际和１０年际变化外，还讨论了东亚季风环流强弱变化与ＥＮＳＯ循环的 关系。结果表明：（１）垂直经圈环流除有年变化外，存在着较明显的年际和年代际变化。１ 月的全球平均经圈环流１９６６～１９７４年较弱，１９７６～１９８７年较强；７月的全球垂直经圈环流 则是１９６３～１９７４年较强，１９８６～１９９５年则相对较弱。（２）１１０～１４０°Ｅ的平均经圈环流主要 特点是： １月东亚季风环流圈代替了北半球的Ｆｅｒｒｅｌ环流圈，７月东亚季风环流圈代替了北 半球的Ｈａｄｌｅｙ环流圈，而且其１０年际变化也比较明显。（３）东亚季风环流强弱的变化与 ＥＮＳＯ循环有一定的关系。     

地形与热源强迫在亚洲夏季风形成与维持中的物理作用

本文利用变换的欧拉平均运动方程组及一个准地转34层球坐标模式来讨论地形与热源强迫对亚洲夏季风形成与维持的物理作用。 通过地形以及地形与热源强迫所产生的准定常行星波E—P通量的散度,强迫经圈环流及扰动地转风速的计算,表明了青藏高原东南部上空夏季的非绝热加热对于亚洲夏季风形成与维持起着重要作用,它远大于地形的动力作用。 计算结果还表明:地形与热源对亚洲夏季风形成与维持的物理作用中,它通过强迫经圈环流的作用要大于强迫波E—P通量的散度的作用。     

中纬度平均经圈和纬圈环流维持的物理过程(一)

本文主要从分解计算的角度,讨论中纬度平均经圈环流和纬圈环流的维持,并把动量和感热的涡动输送联系起来,说明它们之间的内在联系和统一的物理机理. 大尺度涡动输送、加强和摩擦等强迫作用不断造成纬向平均环流的热成风不平衡,而热成风调整过程又不断使不平衡向平衡调整.平均经圈环流就是在这种强迫变化和调整过程的相互作用中产生的.我们引进了一个由强迫变化决定的温度场、流场的时间变率向量M.时间变率向量M的旋度在x方向的投影等于强迫作用所造成的非热成风产生率,它也等于平均经圈环流向量的旋度在x方向的投影. 当连续方程采用B     

青藏高原加热与亚洲环流季节变化和夏季风爆发

利用逐日NCEP/NCAR再分析资料分析了春夏过渡季节青减高原非绝热加热和大气环流季节变化以及亚洲季风爆发的关系.结果表明,过渡季节的早期(5月中旬以前)青藏高原总非绝热加热与感热加热的时间演变曲线趋势一致,感热加热在过渡季节早期的环流演变中有很重要的作用.青藏高原非绝热加热的时间演变与北半球环流的季节变化和亚洲夏季风爆发有很好的相关.在过渡季节里,青藏高原非绝热加热的变化引起了海-陆热力差异对比的变化,给亚洲夏季风的爆发建立了有利的背景环境,对亚洲夏季风爆发有明显的影响.结果还表明,用各区域纬向风垂直差异的时空分布能更准确地表示季节变化的区域差异.     

对自然正交函数稳定性条件的讨论

对亚洲500毫巴候平均环流进行了天气统计学分析以后,本文进一步利用更新了的资料进行计算分析。指出,原始资料经过中心化处理后,在所对应的时空尺度上,自然正交函数是稳定的。在这一分析基础上,进一步论证了如果所分析的随机过程是平稳的,则其对应的自然正交函数是稳定的。从而为以自然正交分解方法为基础的预报问题提供了依据,并可以大大节省计算工作量。 本文还对气象上使用自然正交分解方法的若干问题进行了讨论,为有效地使用自然正交分解方法提出了一些有意义的看法。     

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。