地球斜压大气纬圈平均运动特征的振动

本文为自各向异性半涡旋观点研究大气纬圈平均运动特征的中期振动奠定基础.     

斜压大气纬圈平均运动特征的振动

本文是纬圈平均大气运动特征的振动[1]**文的推广,以同样的观点和方法,用简单的两层模式处理大气的斜压性,并考虑了简单的辐射过程,得出了500毫巴面纬圈平均温度和一些纬圈平均运动特征、以及纬圈平均经圈环流的中期振动.本文的主要科学目的除了探寻以线性理论处理极端复杂和高度非线性的大气中期运动过程的可能性和限度外,还希望探寻用准涡旋运动等近似观点讨论某些大气环流基本问题的可能性.     

纬圈平均大气运动特征的振动

本文考虑高度非线性的大气中期运动是一种准涡旋运动,引用了准涡旋观点和方法来处理二维无辐散和三维运动方程,即在开始时保留涡旋项,而在对方程进行纬圈平均后,去掉一些涡旋项,得到了某些大气运动特征如西风指数、纬向动量和涡度的经向输送的纬圈平均值等的变化或摆动的振动方程,并求出谐波解。振动周期决定于经向动能二倍的纬圈平均值的平方根(v2)1/2。基本周期约二十天左右。所得结果可能对极端复杂的大气运动总有出现中期振动的趋势和精致设计的圆盘模拟实验出现摆动的事实,提供某种程度的动力学解释,同时也可能对中期预报的实践提供一些依据。本文的主要科学目的,是想指出对极端复杂的大气中期过程还是可能用线性理论来研究其某些特征的。     

对谢义炳教授关于大气纬圈平均运动研究的评论

谢义炳教授从1980年到1982年,在《气象学报》上先后发表了“纬圈平均大气运动特征的振动”(以下简称H1)和“斜压大气纬圈平均运动特征的振动”(以下简称H2).经过阅读,我认为这两篇论文存在着一些问题,不能不加以评论.     

中纬度平均经圈和纬圈环流维持的物理过程(二)

大尺度扰动的感热和动量输送是紧密联系的.在准地转运动中,大尺度涡动输送可分解为平衡输送和不平衡输送.在北半球冬季纬向风系和副热带高压带维持的过程中,中纬度不平衡涡动输送,以及与之相联系的平均经圈环流所造成的垂直输送,起着十分重要的作用.这时水平输送和垂直输送本身就处在内在联系之中.并且这种输送过程是和温度槽落后于流场槽的斜压扰动相联系的. 当把大气运动分解成垂直平均的正压动能和垂直切变的斜压动能时,可以更细致地了解中纬度大气环流能量转化的规律.我们进一步讨论和计算了中纬度北半球冬季能量转换的过程.     

球面斜压大气中上传行星波与纬向平均气流的相互作用

本文指出在球面斜压大气中的行星尺度扰动与纬向平均气流相互作用中必须考虑非地转风分量对位涡度南北方向输送的作用,从而证明了球面大气中行星尺度运动的波作用守恒,并求得球面大气中的行星尺度扰动与纬向平均气流相互作用的欧拉平均运动方程组。 本义利用1979年2月的实际天气观测资料分析了北半球一次对流层阻塞形势建立与平流层爆发性增温过程的行星波与纬向平均气流的相互作用。从分析结果可以看到:由于行星波向上传播,使得在高纬度对流层中、上层出现行星波的波作用通量(也称E-P通量)辐合,使得西风气流减速,因而在高纬度对流层中、上层形成阻塞形势。并且,随着行星波的继续向上传播,使得平流层下、中层的基本气流相继减速并出现东风,因而在平流层下、中层出现爆发性增温。然而,由于高纬度对流层低层出现东风,行星波不能往上传播,在上层波的E-P通量矢量变成辐散,气流由东风又变成西风。     

北半球中高纬月平均环流正压斜压动能的年变化特征

本文利用多年月平均资料计算了北半球中高纬月平均环流正压、斜压动能的年变化特征。结果表明无论正压、斜压动能都具有明显的年变化,而且两者的变化趋势也是一致的,但是正压动能要比斜压动能对总动能的贡献大得多。环流异常具有相当正压的垂直结构。有关结论可为长期数值预报模式的简化提供依据。     

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     

亚洲夏季风结构和变动与大气运动的斜压和正压特征:斜压模分析

通过定义流场的斜压性度量参量，利用观测资料，对大气运动的斜压特征量与夏季风变动的联系进行了探讨。结果表明：夏季风流场具有较强的斜压性；纬向气流的斜压强弱的时间变动与夏季风进退相吻合；强斜压区的范围可反映夏季风活动的基本范围。经向斜压运动强弱的水平分布及时间－经度剖面上斜压运动动能的纬向传播都与亚洲季风体系中季风子系统有关     

亚洲季风变动与大气正压/斜压运动动能变化的气候特征

使用ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ４０年（１９５８～１９９７年）月平均再分析资料,通过动力学论断研究了大气斜压／正压运动动能的变化及其相互转换,分析了亚洲季风变动与这两种动能变化的联系。指出：季风区大气运动动能的组成和变化具有独特的特征。冬季风时期大气斜压运动动能与正压运动动能具有正相关线性关系,斜压运动能向正压运动动能转换;春、秋季无论是东亚还是印度季风区斜压运动动能与正压运动动能之间转换都处于极小值,只是     

南海夏季风的低频特征

利用１９７５－１９９３年（其中１９７８年缺）的向外长波辐射（ＯＬＲ）资料,分析了南海低频振荡的季节变化特征及其与南海夏季建立和活动的关系。结果表明：南海低频振荡在夏季期间比冬季风期间明显较强,南海夏季风一般在初夏第一个较强低频荡的负值位相开始建立;南海夏季风期间低频振荡的环流实体是ＩＴＣＺ的南北振荡和西太平洋高压西脊点的东西摆动,低频振荡与现海季风的活跃和中断（或减弱）密度相关;南海低频振荡与大气     

ZONAL MEAN STRUCTURES OF THE EXTRATROPICAL TROPOSPHERE

The study of mean circulation fields requires evaluation of eddy foreings in the atmosphere.Due to the difficulty in calculating the eddy forcings on theory,the mean state equations including the eddy forcings were used mostly for diagnostic studies only.Using the geostrophic perturbation solutions obtained by McHall (1991a),we may deal with theoretically the eddy fluxes and their convergence.This allows us to employ the mean state equations for the study of mean circulation fields.It will be found that the time averaged zonal mean structure and circulation of the troposphere at middle and high latitudes can be reproduced basically in terms of the mass and momentum balances in geostrophic wave circulations.     

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.     

东亚地区的大气辐射能的收支(一)——地球和大气的太阳辐射能收支

本文是讨论东亚地区大气辐射能收支研究工作的第一部分,讨论了以下三个问题: (1)本文利用文献[1]的水汽各吸收带的吸收光谱实验资料,求得了一个适合于手算的水汽对太阳辐射的总吸收能量公式(公式(6))。并把式(6)与Mugge—Moller公式进行了比较。 (2)利用公式(6),计算了东亚地区39个测站1,7月自地面到100毫巴各气层对太阳辐射的吸收能量,及其对大气的加温率。本文还进一步考虑了云的订正、大气对地面反射辐射的吸收,而求得了东亚地区对流层大气吸收能量的分布。 (3)利用1958—1960年中国地区的一些地面总辐射和反射率观测资料,以及本文计算的大气中各种吸牧能量,讨论了中国地区行星反射率的分布和地球大气系统中各种太阳辐射能的收支。     

青藏高原大气贴地层的基本物理特点

本文根据1979年5-8月高原大气科学实验的地面梯度观测资料,分析了大气贴地层中Ri,Δθ,Δu,K,K_T及湍流能量平衡各分量的基本特征。分析采用高原测站与平原测站对比的方法,从而揭示了高原大气贴地层动力过程和热力过程的某些特殊性,对高原贴地层的基本物理特点给出了一个较为全面的认以。     

中国月平均降水场的时空相关特征

本文通过对我国1951～1984年月平均降水资料的分析,给出了我国东部降水的空间分布具有三种类型,一种类型是长江流域多雨,华南和华北及东北少雨;另一种类型与此型相反;第三种类型为正常型,降水距平百分率全场都很小。并指出了长江中下游地区降水时间特征具有明显的半年韵律现象,冬季1月和12月的降水可以作为6～8月降水的信息期。同时还表明在1951～1984年中9个ElNino年的下一年6～8月汛期降水具有不完全相同的类型。     

南海地区对流层大气准两年振荡的垂直结构特征

利用NCEP(the National Centers for Environmental Prediction)月平均再分析资料,并结合欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)月平均再分析资料,研究了中国南海地区(Sout...