1998年东亚夏季风过程的数值模拟(英文)

利用改进的九层 Ｐ－σ模式和 １９９８年南海季风试验从 ５月 １日到 ８月３１日共 １２３天的再分析资料对该年的东亚夏季风进行模拟,发现基本的大气环流形势（南亚高压和西太平洋副高）均能模拟出来,但南亚高压模拟偏强,西太平洋副高模拟偏弱。由时间相关系数分析可以发现,该模式对于短期气候模拟（约２个月）效果较好,对于长期积分,则气候飘移较明显;由空间相关系数分析发现,模拟的较差区域位于青藏高原及其相邻的中南半岛西北部等地区。降水的模拟是较差的,五、六月份能模拟出雨带的大致移动,七、八月份模拟的降水明显较观测场偏北。由敏感性试验的分析结果发现,嵌套边界条件的改善对于降水的模拟影响较大。     

东亚夏季风过程大气低频振荡的数值模拟研究

利用区域气候模式RegCM3对东亚夏季风及其中的大气低频振荡(LFO)进行了模拟研究。(1)进行控制试验,借助Lanczos带通滤波等方法分析了实测及模拟结果LFO强度和传播等特征,检验RegCM3对夏季风LFO的模拟能力;(2)通过增、减南海表面海温两个敏感试验探讨海温异常变化对LFO各特征的影响,并探究异常海温下的LFO与季风爆发时间的可能联系。结果表明:季风LFO强值集中在低纬地区,低纬夏季强冬季弱,高纬则相反。季风爆发前后的发生南传向北传的转换。模式RegCM3对季风区LFO基本特征有较好的把握,但高纬地区偏强。南海异常增(减)温有利于季风提前(推迟)爆发,也有利于LFO传向发生转换时间的提前(推迟)。说明季风爆发时间与LFO传向转换存在一定联系。两个试验均有使振荡能量大值区南移的趋势,且通过LFO的变化造成较高纬地区季风后期的气候异常。     

夏季风数值模拟的最新研究

综述各国研究机构用各种模式对１９８７、１９８８年夏季风做数值模拟研究的结果。     

1998年东亚夏季风降水的模拟

利用改进后的p-σ9层混合坐标系模型，采用不同的土壤温度与太阳短波辐射参数化方案，对1998年夏季风降水进行模拟，发现改进的土壤温度计算法和改进的Lacis和Hansen(NEW)短波辐射参数化方法相结合能较好地模拟降水，利用不同的统计方法对模拟结果进行统计检验发现，土壤温度对降水的显著性影响主要体现在降水场的空间分布，通过与实测降水的比较，发现该模式对些时段的降水模拟拟得较好，对有些时段的降水特别是对强降水过程模拟较差，降水量普遍偏小。     

南海季风试验与东亚夏季风

南海季风试验是一次国际性大气与海洋的联合试验 ,旨在更好地了解南海季风的爆发、维持与变化 ,以改进东亚和东南亚地区的季风预报。 1998年 5～ 8月进行的外场试验取得了圆满成功 ,获得了大量气象与海洋资料。不少国家对这些资料进行四维资料同化 ,并改进数值模拟和预报 ;同时也为东亚与南海地区季风的研究提供了必要的资料集。文中总结了中国科学家在这方面的主要研究成果 ,共包括 6个方面 :(1)南海夏季风的爆发过程与机理 ;(2 )南海季风爆发过程中对流与中尺度系统的发展及其与大尺度环流的相互作用 ;(3)低频振荡与遥相关作用 ;(4 )南海海 气通量的测量及其与季风活动的关系 ;(5 )夏季风时期南海海洋的热力结构、环流和中尺度涡旋及其与ENSO事件的关系 ;(6 )南海与东亚季风的数值模拟。     

东亚城市群发展对中国东部夏季风降水影响的模拟——以1994年和1998年为例

在区域气候模式RegCM3中加入了描述城市陆面类型的主要参数,使其能模拟城市群的影响。在此基础上运用它对东亚夏季风强年（1994年）和弱年（1998年）夏季降水作了有/无城市化的理想性试验。结果表明:（1） 大规模高密度城市化会增高城市上空及其下风方区域的850 hPa位势高度,并降低中国东海和城市群西北侧的850 hPa位势高度,致使中国东南沿海的西南风减弱,城市群西北侧的西南风增强;（2） 大规模高密度城市化使长江流域及其以南东部内陆的水汽辐合减弱、降水减少,而使黄河沿线下游的水汽辐散减弱、降水略有增加;（3） 城市群效应在1998年弱季风环流背景下使长江及其以南地区的降水减少更多;（4） 当城市建筑群密度较小、植被覆盖度较大时,城市化对东部夏季降水的影响也较小。      

赤道东太平洋海温异常期间印度洋偶极子对东亚季风区影响的数值模拟

利用中科院大气所的IAP AGCM-Ⅱ大气环流模式，模拟了在存在和没有赤道东太平洋海温异常影响下，印度洋偶极子对东亚季风区天气气候的影响。结果表明：后者东亚地区西南季风的爆发偏晚，南海夏季风增强，此时我国大陆降水偏多；而前者西南季风的爆发将更偏晚，南海夏季风减弱，此时华北降水偏少；赤道东太平洋海温异常和印度洋偶极子有协同作用。     

夏季风及其降水的数值模拟

本文介绍利用IAP2—L GCM模式模拟东亚地区西南季风的活动及长江流域的“梅雨”,结果表明:对于西南季风的进退;季风向北推进时的三次集中的降水活动;梅雨的降水;入出梅时间;梅雨期的高、低空环流结构;典型的降水分布等。都得到了较为成功的模拟。同时发现,在降水集中地带低频振荡现象甚为清楚。     

南海夏季风爆发的数值模拟

利用高分辨率的区域气候模式 (RegCM_NCC) 对南海夏季风爆发进行模拟研究。研究表明:该模式对积云对流参数化方案的选择十分敏感, 其中以Kuo积云参数化方案为最好, 可以比较成功地模拟出南海夏季风的爆发时间、爆发前后高、低层风场的剧烈变化以及季风与季风雨带的向北推进。然而该方案对于雨量和副热带高压位置的模拟, 与观测相比尚存在一定的偏差, 主要表现为副热带高压位置模拟偏北、偏东; 南海地区的降水量模拟偏少、降水范围偏小。此外, 采用4种参数化方案 (Kuo, Grell, MFS, Betts-Miller) 集成的结果在某种程度上要优于单个方案的结果, 这种改善主要体现在对南海地区季风爆发后降水的模拟上。     

ENSO对东亚夏季风强度的影响

夏季风的形成和强弱变化是季风问题中的一个重要方面。本文使用１９５１￣１９９２年的海平面气压（ＳＬＰ）和太平洋海表温度（ＳＳＴ）资料,地东亚夏季负强度指数进行研究,试探讨其与ＥＮＳＯ间的联系。结果表明,厄尔尼诺当年,东亚季风偏弱,次年夏季风偏强;反厄尔尼诺年反之。     

冬季黑潮SSTA影响东亚夏季风的数值试验

利用NCAR CCM3模式研究了前期冬季黑潮区域海温异常（SSTA）对东亚夏季风的影响，结果表明：当前期冬季黑潮区域海温异常偏高时，西北太平洋副热带高压位置偏西、强度偏强，夏季风较弱，梅雨锋位置偏南，江淮流域及长江中下游地区降水偏多，而华北和东北地区降水偏少；反之亦然。     

海表温度异常影响东亚夏季风年代际变化的数值模拟

采用1950-2000年逐月观测的不同海域(全球、热带外、热带、热带印度洋-太平洋、热带印度洋及热带太平洋)海表温度分别驱动NCAR CAM3全球大气环流模式,进行了多组长时间积分试验,对比ERA-40和NCEP/NCAR再分析资料,讨论了这些海域海表温度异常对东亚夏季风年代际变化的影响。数值试验结果表明:全球、热带、热带印度洋-太平洋和热带太平洋海表温度变化对东亚夏季风的年代际变化具有重要作用,均模拟出了东亚夏季风在20世纪70年代中后期发生的年代际减弱现象,以及强、弱夏季风年代夏季大气环流异常分布的显著不同,这与观测结果较一致,表明热带太平洋是影响东亚夏季风此次年代际变化的关键海区;利用热带印度洋海表温度驱动模式模拟出的东亚夏季风在20世纪70年代中后期发生年代际增强现象,即当热带印度洋海表温度年代际偏暖(冷)时,东亚夏季风年代际增强(减弱),与热带太平洋海表温度变化对东亚夏季风年代际变化的影响相反;热带太平洋海表温度年代际背景的变化对东亚夏季风在20世纪70年代中后期的年代际减弱有重要作用。     

东亚夏季风降水和环流数值模拟对不同对流参数化方案的敏感性

A 5-level spectral AGCM (ImPKU-5LAGCM) is used to examine the sensitivity of the simulated results of the summer monsoon rainfall and circulation in East Asia to different cumulus parameterization schemes in the climatological-mean case and in the cases of weak and strong Asian summer monsoons,respectively. The results simulated with the Arakawa-Schubert＇s(hereafter A-S＇s), Kuo＇s and Manabe＇s cumulus parameterization schemes show that these simulated distributions of the summer monsoon rainfall and circulation in East Asia depend strongly on the cumulus parameterization schemes either in the climatological-mean case or in the cases of weak and strong Asian summer monsoons. From the simulated results, it might be shown that the Kuo scheme appears to be more suitable for the simulation of the summer monsoon rainfall and circulation in East Asia than the A-S scheme or the Manabe scheme, although the A-S scheme is somewhat better in the simulations of the tropical rainfall. This might be due to that the Kuo＇s cumulus parameterization scheme is able to reflect well the characteristics of rainfall cloud system in the East Asian summer monsoon region, where the rainfall system used to be a mixing of cumulus and stratus.     

南海海温异常影响南海夏季风的数值模拟研究

采用p－σ九层区域气候模式(p－σRCM9）模拟并研究了南海海温异常对南海夏季风的影响, 数值模拟结果表明, 5月份的南海海温对南海夏季风的爆发日期起关键作用: 5月份南海海温持续增温 (降温）, 南海夏季风爆发日期偏早 (偏晚）。南海夏季风爆发后, 南海异常增温, 同期的南海夏季风增强, 而后期的南海夏季风减弱; 南海异常降温, 则与之相反。机制分析表明, 南海海温正(负)异常增强(减弱)了海面与行星边界层之间的能量交换, 主要是潜热通量的输送, 并在大气中通过积云对流加热率的变化来影响对流层热量的分布, 进而引起对流层中低层辐合和高层辐散的变化, 然后使得环流场和风场作出相应地调整, 环流场和风场又会反过来影响积云对流加热率的变化, 这是一个正反馈过程。在5月份南海增温(降温)强迫下, 5月份南海地区的对流活动加强(减弱）, 使得对流层低层副热带高压提前(延后)撤出南海, 从而有利于南海夏季风爆发偏早(晚）。在南海海温异常强迫下, 中国东南部和南海地区的降水率异常主要是由积云对流所产生的降水率异常引起。     

东亚区域气候变化的长期数值模拟试验

文中利用NCAR的中尺度模式MM 5V3对东亚地区进行了 10a的长期积分模拟试验 ,并着重对冬、夏两季东亚区域气候变化特征进行了分析。分析结果表明 :(1)模式能够合理地模拟出 10a冬、夏平均的区域气候特征。模拟的 10a冬季平均降水的分布和强度与实际比较一致 ,对夏季降水分布特征的模拟也比较合理 ,但模拟的夏季华北降水偏多。模式对冬季平均场的模拟要优于对夏季的模拟 ;(2 )模式对降水、地面气温年际变率的模拟较为合理 ,模拟的中高层环流、温度场等要素的距平相关系数都比较高 ;(3)模式对不同ElNi no年对东亚区域气候变化影响的模拟能力有所不同 ,模拟的 1992 ,1995年的结果比较合理 ,但对 1998年模拟得不理想 ;(4)MM5V3模式具备一定的区域气候模拟能力。     

中国东部地区人为气溶胶影响东亚夏季风爆发和推进过程的数值模拟

使用一个高分辨率的公用大气环流模式(CAM5.1)研究我国东部地区人为气溶胶对东亚夏季风爆发和推进过程的影响。结果表明,CAM5.1模式能很好地模拟出南海夏季风爆发前后大尺度环流的季节性转变。南海夏季风在中国东部地区人为气溶胶的影响下提前2候爆发,并且可能是影响1993年后南海夏季风提前爆发的重要原因。人为气溶胶使得低纬度地区的东西风分界线在5月中旬明显向东扩展,南海地区出现显著的西/西南风差值气流,同时赤道纬向西风提前向北增强。人为气溶胶中硫酸盐和黑碳气溶胶含量的季节变化通过改变大气的热力结构,影响我国东部地区大气低层环流场,减弱夏季风前期北上的西南风暖湿气流,而相反地增强了其盛期在华北地区的偏南风分量,造成东亚夏季风北边缘从5月上旬—6月初缓慢北移至长江中下游地区,而后在7月中旬加速向北推进,且到达的最北位置要偏北1个纬度。     

近22 a人为气溶胶对东亚地区夏季风环流影响的数值模拟研究

运用区域气候模式RegCM3耦合入一个化学过程,对东亚地区三类人为排放气溶胶（硫酸盐、黑碳和有机碳）的时空分布特征及其对夏季风环流的影响进行了数值模拟研究。模拟结果显示,气溶胶的引入会引起东亚地区夏季850 hPa风场发生改变,我国江淮以东洋面上空出现了一个气旋式距平环流中心,中心以西的偏北风气流将削弱东亚地区夏季西南季风。通过讨论春季中国地区气溶胶浓度与夏季东亚地区850 hPa经向风的时滞关系,以及夏季中国地区气溶胶浓度与同期东亚地区850 hPa经向风的关系,可以发现,春、夏季中国地区气溶胶浓度均与夏季东亚地区850 hPa经向风有很好的负相关关系,当春季中国北方和夏季中国南方地区气溶胶浓度增加时,中国东部地区夏季偏南季风减弱。这可能与气溶胶改变了大气层顶和地表的辐射强迫,进而引起了海陆气压差异和位势高度场的变化有关。     

一个能反映梅雨现象的东亚夏季风指数

分析了东亚中纬度地区气候特点的特殊性,并针对此特性定义了一个衡量夏季风强度的指数.对其他东亚季风指数也进行了比较和分析,并针对1998年梅雨个例进行了讨论.这个新的东亚季风指数基本上满足了由Lau等提出的最佳季风指数的原则.该指数的特点为:(1)可以反映逐年季风活动的南北分布;(2)可以较好地描述梅雨现象,尤其对中国江淮梅雨有良好的指示意义,季风指数偏强时,梅雨量大,反之亦然;(3)它与东亚地区大范围的环流变化密切相关,当副高西伸,高纬度地区有阻高(或强脊)活动时属高季风指数,反之为低指数;(4)它也与前期厄尔尼诺现象有密切关联.     

海温异常对东亚夏季风及长江流域降水影响的分析及数值试验

对夏季的向外长波辐射(OLR)场及前期热带海温之间的奇异值分解(SVD)分析表明,当自前冬开始的热带海温呈La Nia 型异常分布,相应的对流的最佳耦合模态将是:从印度半岛经孟加拉湾直至南海以及西太平洋暖池都为强对流活动区,而在中国江淮流域地区则为弱区.当海温呈El Nio分布时,则相反.数值试验的结果是:在1998年实际海温强迫下,模式十分成功地模拟了该年夏季流场的基本特征,南海季风爆发的日期及强度皆与实际十分符合,印度季风也偏弱.特别是模式成功地模拟出了1998年长江流域6～7月的强降水,距平百分率达到100%以上.改变热带海温,分别用气候海温代替赤道东太平洋和西印度洋实际海温.结果发现,在用赤道东太平洋气候海温取代实际海温时,与1998年实况相比,印度季风与南海季风明显加强,长江流域降水趋于正常值.即如果1998年不出现El Nio现象,或者海温异常的强度减弱,则长江流域降水就会大大减弱.1998年热带西印度洋海温异常对东亚季风的影响与热带东太平洋十分相像.暖洋面将有利于长江流域的强降水,而不利于南海季风的加强.关键词:海面温度;长江流域;洪涝;南海季风;数值试验     

1998年南海夏季风低频振荡特征分析

利用NCEP/NCAR1998年再分析资料和SST资料，研究了南海夏季风的低频振荡特征。结果表明，南海夏季风的低频振荡对南海夏季风的爆发具有加强的作用；南海低频低层辐合（散）区对应低频降水正（负）值区；南海地区的大气低频振荡以向北、向东传播为主，南海地区低频散度在垂直方向呈现出相互补偿的特征。