夏季太平洋低纬地区季风环流与信风环流一种可能的连接机制

北半球夏季太平洋低纬地区的平均经向环流,西部(150°E以西)为季风环流;中部和东部(170°W以东)为信风区的Hadley环流;150°E—170°W之间为季风环流与信风环流的连接区或过渡区。连接季风环流与信风环流的水平环流系统,在高层为太平洋中部热带对流层高层槽(TUTT),低层为强大的太平洋副热带高压。太平洋中部高空槽区就是季风环流与信风环流的连接区或过渡区。本文分析了高空槽的流场结构,并根据各层水平环流和各经度带的垂直环流给出了太平洋低纬地区的三维气流分布示意图。      

2022年秋季我国气候异常特征及成因分析北大核心CSCD

2022年秋季,全国气候总体呈现暖干的特征,其中南方大部出现持续高温干旱。秋季平均气温为1961年以来历史同期最高。秋季降水季节内变率大,9月全国大部降水偏少,10月降水总体呈现南北少、中间多,11月我国中东部大部降水偏多而西部大部降水偏少。9—10月环流异常特征显示我国南方上空为偏北风距平,来自南海和西北太平洋的水汽输送条件极差,西北太平洋副热带高压偏强偏西,我国南方受下沉运动控制,有利于大部地区降水偏少、气温偏高,出现持续干旱。海温外强迫影响分析显示,2022年秋季印度-太平洋暖池异常偏暖,热带太平洋中东部偏冷,赤道印度洋西部偏冷,对应赤道印度洋上空纬向季风环流和太平洋上空Walker环流之间为显著的耦合特征。热带印度洋偶极子(TIOD)显著影响区域为江南西部和西南地区东南部,厄尔尼诺-南方涛动显著影响区域是江南大部和华南北部。即2022年秋季我国南方降水异常偏少受到TIOD负位相和拉尼娜状态的协同影响。     

基于热带和热带外独立影响途径的中国东部冬季阴天频次的季节预测

本文利用中国东部1078个测站1961～2003年逐日云量数据资料,揭示了中国东部冬季阴天频次主模态的时空分布特征,探讨了其形成的两条独立影响途径,并根据影响机理建立了季节预测模型。结果表明：（1）中国东部冬季阴天频次的经验正交函数分解第一模态独立且显著,解释了其59%的总方差。该模态基本呈现空间一致型的分布,表现出显著的年际变率特征。当该模态为正位相时,北太平洋对流层低层存在显著的大尺度反气旋环流异常,其西侧异常偏南风能够将热带海洋的水汽输送至中国东部地区,导致该地区阴天频次增多。（2）前期8月和9月北太平洋副热带持续性海温异常的纬向偶极型分布（NPD）和副热带北大西洋海平面气压9至11月的短期变化（LPA）是该模态的两个主要驱动因子。当NPD中的西极为冷异常时,在局地低层气旋性异常环流的作用下冷海温异常向南平流,发展至热带西太平洋。而当热带西太平洋冷海温异常形成后,皮耶克里斯反馈作用能够发展和维持太平洋“西冷东暖”海表温度异常分布。“西冷东暖”的海表温度异常导致的热带纬向偶极型对流异常能够进一步激发北太平洋“北正南负”的偶极型高度场异常。北部反气旋异常西侧的偏南风有利于水汽输送至中...     

冬季北太平洋大气低频环流的年际和年代际变化特征及其与大气环流和海温异常的联系

利用1979—2015年ECMWF逐日再分析资料,通过EOF分解和回归分析研究了冬季北太平洋大气低频环流的年际和年代际变化特征及其与海表面温度异常(SSTA)和大气环流异常之间的联系。研究结果表明:冬季中纬度北太平洋地区850 h Pa低频尺度环流存在3个明显的变化模态:第一模态为海盆尺度的单极型异常气旋(反气旋)式环流,同期太平洋SSTA呈现El Ni1o(La Ni1a)以及PDO暖位相(冷位相)空间分布,阿留申低压强度增强(减弱),对流层中高层是正位相(负位相)的PNA型遥相关,北太平洋天气尺度风暴轴中东部南压(北抬);第二模态为在白令海峡和副热带地区呈气旋式与反气旋式环流南北向偶极型变化,同时中纬度北太平洋SSTA呈现NPGO(North Pacific Gyre Oscillation)正位相(负位相)的空间分布,黑潮区域SSTA偏暖(偏冷),北太平洋SSTA经向梯度加大(减小),对流层中高层为负位相(正位相)的WP型遥相关,北太平洋天气尺度风暴轴整体偏北(偏南),强度增强(减弱);第三模态为北太平洋中西部和北美西岸呈气旋式与反气旋式环流东西向偶极型异常,黑潮区域SSTA偏冷(偏暖)而北太平洋东部SSTA偏暖(偏冷),SSTA纬向梯度加大(减弱),同时赤道东太平洋出现类似La Ni1a(El Ni1o)的SSTA分布,北太平洋天气尺度风暴轴中东部明显减弱(加强)而西部略有加强(减弱)。     

冷暖事件对大气能量循环和纬向平均环流影响的模拟研究

利用中国科学院大气物理研究所大气科学与地球流体力学数值模拟国家重点实验室新发展的GOALS 5全球海 陆 气耦合模式研究了暖事件 (ElNi no)和冷事件 (LaNina)对大气能量循环和纬向平均环流的影响 ,并用观测资料进行了对比分析。结果表明 :对于纬向平均资料来说 ,冷、暖事件在热带和副热带地区的大气环流相关量的反相变化特征非常清晰 ,中高纬度地区并不明显。此外 ,还发现 ,暖事件时定常涡动的经向热通量的变化是北半球对流层热带外地区温度异常的主要原因 ,而瞬变波的影响则起抵消作用。冷事件时定常波和瞬变波相互抵消的局地特征也依然存在 ,但瞬变波的影响有所增强。     

我国西南地区秋季降水年际变化的空间差异及其成因

使用1980～2010年全国站点降水资料、ERA-Interim再分析环流资料、哈德莱海表温度资料,运用聚类分析和旋转经验正交函数分解,对西南地区的秋季降水按照其年际变化规律进行分区,进而分析影响各区域降水变化的物理过程和机理。结果表明:西南地区被分为东、西两个区域。西南东、西区域秋季降水的年际变化、显著周期、旱涝异常年份、相关的环流系统都有明显差异。西南东部秋季降水主要与热带海温异常有关,受低纬度环流影响。当赤道东太平洋为暖海温异常,热带印度洋为西正东负的偶极子型海温异常时,分别激发出西北太平洋反气旋和孟加拉反气旋,共同向西南东部输送水汽,造成西南东部降水偏多。西南西部降水在秋季三个月份与不同的环流形势对应:9月降水由中南半岛反气旋输送的暖湿气流决定;10月降水受高原以东反气旋环流和孟加拉湾低槽共同影响;11月降水主要受中高纬环流异常的影响,与斯堪的纳维亚遥相关存在显著负相关。     

热带太平洋与印度洋相互作用的年代际变化及其数值模拟

利用全球海表温度资料和NCEP／NCAR再分析资料,发现热带印度洋偶极子事件与热带太平洋ENSO事件存在相互作用,但其相互作用关系在1961年前后发生了明显的跃变。通过CCM3（community climate model version3）模式,研究了不同年代热带太平洋和热带印度洋SST（seasur—face temperature）变化对其上空大气环流影响的变化,结果表明：1961年后,热带印度洋发生正偶极子事件时,两大洋的垂直环流异常的耦合很强,热带太平洋上空大气环流对印度洋偶极子事件的响应,给太平洋暖事件的异常发展提供了有利条件;同样,热带太平洋暖事件通过对热带印度洋上空大气环流的影响,给印度洋偶极子的异常发展提供了有利条件。     

1990年初夏西太平洋暖水池区海面热量收支特征分析

根据TOGA计划,1990年初夏,中美两国科学工作者对18°N—10°S、120—165°E的热带西太平洋海区进行了科学考察,本文用这次考察的资料(包括总辐射、净辐射、海温、气温、气压、湿度、露点、风、云和海浪),计算了睛天和阴雨天、两个剖面(165°E经向剖面和赤道纬向剖面)以及整个考察区域的(昼夜)净辐射强度、感热和潜热通量、净热量通量和动量通量的日平均和日总量,并对热带西太平洋西部和东部进行了比较,发现西部比东部获得更多的太阳辐射能,这是热带西太平洋暖水池形成的直接原因之一。      

2006年北半球大气环流及对中国气候异常的影响

2006年,赤道中东太平洋经历了一次从La Nina状态到El-Nino事件的过程。500hPa高度场上,欧亚中高纬度地区前冬为经向型环流,后冬亚洲地区盛行纬向环流;夏、秋季,亚洲高纬度地区为经向型环流而中纬度为纬向环流,这种环流形势不利于冷空气南下,导致我国2006年的夏、秋季变得异常暖。2006年西太平洋副热带高压面积偏大、强度偏强且西伸脊点异常偏西。夏季没有出现持续性的较强的阻塞形势,从而使长江中下游地区降水较常年同期偏少,梅雨较弱。东亚夏季风异常偏强。2005／2006年冬季,青藏高原温度异常偏高,各季的高度场也较常年同期偏高,这有利于副高的加强西伸,而7-8月、10月太平洋暖池区对流活动强盛,为热带气旋的生成发展提供了有利的动力条件,并在副高的引导下多为西行路径。     

赤道印度洋海表温度纬向异常及其对季风环流的影响

引言印度季风是热带环流最突出的特征,它的建立与维持决定于大尺度季节性的海陆温差。夏季,季风向暖的大陆辐合,并在大陆上升经高层对流层返回海洋。冬季,温度场反过来,环流亦反过来,在暖的洋面上空气上升,在冷的大陆上空气下沉。然而由经向温度差控制的这种平均环流,可以大大地被由大陆或海洋的纬向温度异常所修改。皮叶克尼斯(Bjerknes 1966,     

太平洋热带海区海洋气象特征

本文通过对中美首次太平洋热带海区调查资料的分析研究,得到如下较为有意义的结果:(1)今冬(1985年12月—1986年2月)海面气温28℃包围的暖中心范围比历年大,而且方向由西北-东南向(主体)变成东西向;(2)太平洋热带海区海面蒸发量分布特征是:较高纬度海区大于赤道海区,大洋西部大于东部,海区平均日蒸发量小于湾流和黑潮海区;(3)该区大气结构特征是:逆温层高度都在850hPa以上,在多台风的Ⅱ区,对流层内没有发现大气逆温层,这和人们已掌握的事实是完全一致的。     

东亚-太平洋型季节内演变和维持机理研究

利用850hPa的纬向风异常建立一个逐候东亚-太平洋(East Asian Pacific,EAP)型指数,研究其季节内演变特征,发现东亚-太平洋型经向波列是东亚夏季风季节内变化的主要模态.其演变过程为:扰动首先出现在北太平洋中部,并通过正压不稳定过程从基本气流中获得能量而发展,在高层罗斯贝波能量向南频散,激发热带对流异常和赤道罗斯贝波,并相互锁相,因赤道罗斯贝波受β效应影响而共同向西移动.热带对流和环流异常在菲律宾附近达到最强,此时在东亚沿岸出现经向三极型波列,此后中低纬度异常继续向西北方向移动,使降水异常在长江流域能维持较长时间.东亚-太平洋型在东亚发展和维持有以下原因:首先,菲律宾暖水上空的对流和低层环流之间存在正反馈;其次,由于海陆热力差异导致暖大陆和冷海洋之间存在特殊的纬向温度梯度和北风垂直切变,东亚-太平洋型在经向上有向北倾斜的斜压结构,能通过斜压能量转换从平均有效位能中获得能量,同时,也能从经向温度梯度的平均有效位能中获得能量.     

南海海温异常对华南气候影响的数值研究

采用NCEP／NCAR再分析的500hPa高度场、海温场(SST)、极冰资料，分析讨论了登陆广东省热带气旋活动异常与大气环流、极冰、SST、各种环流指数等影响因子之间的关系，得到登陆广东省热带气旋(TC)偏多、偏少年对应的大气环流、极冰、SST、各种环流指数的概念模型。分析结果表明：(1)亚欧大陆在秋、冬季中高纬度以经(纬)向环流为主，则次年登陆广东省的TC偏多(少)；(2)赤道东太平洋SST对热带气旋的影响最稳定和最明显，当1～4月赤道东太平洋SST偏暖(冷)时，当年登陆广东省的TC偏少(多)，次年登陆的TC偏多(少)；(3)夏、秋、冬季多(少)冰年，或者秋冬季连续多(少)冰年时，登陆热带气旋多为正常偏少(多)。     

El Ni?o事件发生和消亡中热带太平洋纬向风应力的动力作用 I. 资料诊断和理论分析

通过资料分析,研究了发生在热带西太平洋海表面西风或东风应力异常与El Ni?o事件的关系。分析结果表明,对应着El Ni?o事件从发生到消亡的过程,热带西太平洋纬向风应力存在着从西风应力异常到东风应力异常的变化,并且在这个过程中,西风应力异常向东传,东风应力异常紧接其后也向东传。本文还根据观测资料的分析结果建立了理想风应力,并利用简单热带海洋模式,对热带西太平洋纬向风应力异常及其东传在ENSO循环中的作用进行了动力学分析,指出了它们在El Ni?o事件发生和消亡中起着重要的作用。西风应力异常通过激发出海洋中东传的暖Kelvin波及其在大洋东边界反射产生的暖Rossby波、以及西风应力异常本身东传到赤道东太平洋,引起正的海洋混合层扰动厚度异常,导致了El Ni?o事件的发生;而异常东风应力则通过激发出东传的冷Kelvin波及其在大洋东边界反射产生的冷Rossby波、以及东风应力异常本身东传到赤道东太平洋,引起负的海洋混合层扰动厚度异常,导致了El Ni?o事件的消亡。对于热带西太平洋上风应力异常的形式是东部为异常西风应力而其西部为异常东风应力,并且它们同时向东传时,则大洋东部混合层厚度对异常风应力的响应随异常东风和西风应力的强度不同而不同,它们强度的相对大小对El Ni?o的持续时间具有重要的作用。     

热带西太平洋对风应力响应的动力学

应用一个线性等值浅水模式,在低频近似下研究了热带大洋西部对风应力响应的动力过程.指出,由于西边界将激发出振幅大的Kelvin波,以及激发出能形成动力边界层结构的Rossby短波,这种结构使来自风应力的能量可在边界附近聚集和维持,并向东传播,表明了热带西太平洋对El Nino(La Nina)事件的形成和发展较热带东太平洋更为重要,因为后者只激发非色散的Rossby长波.一个重要的观点是:热带西太平洋发展成El Nino的初始暖海温距平是在强烈东风应力作用下形成的,当大气改吹西风时,暖的温度距平只是向东传播及进一步发展而已,而西风恰恰是形成La Nina事件的前期动力.另一个结果是当风应力停止作用于海洋后,海洋边界上的经圈流仍随时间呈正比的发展,这一类不稳定性的发现加强了对热带特西太平洋在El Nino(La Nina)发展中作用的认识.     

西北太平洋区域纬向风垂直切变的气候特征研究

西北太平洋区域纬向风垂直切变的变化是影响西北太平洋热带气旋生成和发展的一个重要的动力因子,弱的纬向风切变有利于热带气旋的发生、发展。文中将西北太平洋区域纬向风垂直切变幅度(MWS)定义为850与200 hPa的纬向风之差的绝对值,以研究MWS的气候特征。结果表明,西北太平洋区域的MWS有两个主要空间模态,第1空间模态表现为在15°N以南的热带西太平洋存在MWS东西向变化相反的两个区域,20°N附近的热带西太平洋MWS的变化与其以北海区的MWS的变化相反。第2空间模态表现为在热带太平洋140°E东、西的变化相反。研究了两个模态相关的大气环流特征,发现去掉强ENSO信号后,第1模态不但与低纬度大气环流有关,而且还与南、北半球中高纬度的大气环流有关,第2模态主要与热带西太平洋和北太平洋局地大气环流有关。另外,第1模态的时间系数与赤道东太平洋海温、西北太平洋台风生成频次有着密切联系;第2模态时间系数与西北太平洋台风活动频次联系密切。     

热带大气对非绝热加热的响应及其与ENSO循环关系

通过求解赤道β平面上的线性运动方程,研究了热带大气对主要由海洋热状况异常导致的大气非绝热加热的响应,并探讨了该过程与ENSO循环的关系。结果表明,非绝热加热的直接作用及其产生的Kelvin波、Rossby短波是大气零阶的扰动位势和纬向风速变化的原因。在El Nino期间,大洋西部首先发展出正的大气位势异常。但随着海洋热状况的正异常的持续,随之在大洋西部即开始孕育和发展,导致热带太平洋海气耦合系统回归正常状态,甚至是转向La Nina的大气异常状态或系统,其标识是非绝热的异常加热所激发的大气Kelvin波的产生和东传,并伴随正位势异常的大值向东移动和大洋西部正的位势异常减弱,信风由此而增强。在La Nina的盛期,海洋热状况存在负异常(即弱于平均状态),则将有相反的过程。     

影响南海夏季风爆发年际变化的关键海区及机制初探

利用1958—2011年NCEP/ NCAR再分析资料和ERSST资料,采用Lanczos时间滤波器、相关分析、回归分析、合成分析和交叉检验等方法,研究了影响南海夏季风爆发年际变化的关键海区海温异常的来源与可能机制。结果表明,前冬(12—2月)热带西南印度洋和热带西北太平洋是影响南海夏季风爆发年际变化的关键海区。冬季热带西南印度洋(热带西北太平洋)的异常增暖是由前一年夏季El Ni?o早爆发(强印度季风异常驱动的行星尺度东-西向环流)触发、热带印度洋(西北太平洋)局地海气正反馈过程引起并维持到春季。冬季热带西北太平洋反气旋性环流(气旋性环流)及印度洋(热带西北太平洋)的暖海区局地海气相互作用使得印度洋(热带西北太平洋)海温异常维持到春末。春季,逐渐加强北移到10 °N附近的低层大气对北印度洋(热带西北太平洋)暖海温异常响应的东风急流(异常西风)及南海-热带西北太平洋维持的反气旋性环流(气旋性环流)异常,使得南海夏季风晚(早)爆发。      

赤道海温异常与大气的垂直环流圈

本文用实测风资料计算了赤道海面大范围异常增暖和冷却时期太平洋地区的平均径圈环流和赤道附近的平均纬圈环流。结果表明,赤道东太平洋的海面温度变化对这两种垂直环流圈有着显著的影响,并且通过这两种环流圈的相互作用,影响北太平洋付热带高压的长期变化。     

暖大洋冷大陆

2011年3月,Kaspi等[1]从理论上研究了暖大洋西部大陆东岸寒冷的问题,指出这种现象不能完全用大地形解释。因为北美大陆与亚洲大陆地形差异很大,但是两个大陆东岸温度相对于纬圈平均偏低的"冷区"范围大小却相近。他们认为暖大洋上空的稳定Rossby波群速向西是控制其西部冷区的一个