1982年夏半年30—50天大气低频振荡与东亚大气环流变化的关系

分析了1982年5～9月中高纬度地区对流层中上层30～50天厚度低频振荡与东亚大气环流变化的关系。发现鄂霍茨克海以北大陆上空是30～50天厚度低频振荡的活跃区和显著区,这种厚度低频振荡与东亚大气环流指数循环和大气环流系统有密切的联系。指出中高纬度大气存在30～50天低频振荡,而且在大气环流的变化中占有重要地位。     

热带对流层大气低频振荡机制的初步研究

本文从赤道β平面近似下的线性化扰动方程组出发,基于第二类条件不稳定(CISK)理论,研究了热带对流层大气准40天低频振荡的动力机制。研究发现,当对流层中、上层存在较大的对流凝结加热时可激发出纬向波数为1、周期为40天左右的不稳定Kelvin波,它以每天8到11个经度的相速缓慢向东移动。由此指出,观测到的热带对流层大气30—50天的低频振荡可能正是这种由对流凝结加热所驱动的缓慢东移的Kelvin波的具体表现。这可对热带对流层大气30—50天低频振荡现象的动力机制给以初步的物理解释。      

1981—1982年纬向非对称基本流正压不稳定对30—50天振荡作用的诊断分析

本文运用Hoskins和Simmons的波流相互作用原理,分析1981—1982年冬、夏季对流层高层200hPa上纬向非对称基本流(时间平均流)的正压不稳定和30—50天振荡的关系。指出西风急流的出口区是30—50天振荡动能和基本流以及低频振荡相互作用的最强的区域,且低频振荡从基本流的正压不稳定中获得能量,并在一周内得到充分的发展。 另外还表明,由于基本流的正压不稳定作用,使40°N的亚洲大陆和沿海及45°N的大西洋中部附近成为夏季30—50天振荡的主要能源区,使30°N的中太平洋和40°N的北美东部附近成为冬季30—50天振荡的主要能源区。      

热带西太平洋上空大气低频振荡与副高东西变动及四川盆地旱涝异常的初步分析

本文分析了1982年5—9月热带西太平洋地区,对流层中上层30—50天厚度低频振荡与太平洋副高东西变动的关系及其对四川盆地夏季旱涝的影响。结果表明,当这种厚度低频振荡处于高(低)位相时,太平洋副高中心、西伸脊点位置东退(西进)。并且,太平洋副高588线西伸脊点也存在30—50天低频振荡。特别是厚度低频振荡由谷(峰)值点到峰(谷)值点的过程中,四川盆地东部降水30—50天低频振荡对应处于高(低)位相,有(不)利于东部产生强降水,而西部则处于低(高)位相,不(有)利于西部产生强降水。最后指出,热带西太平洋上空厚度低频振荡与太平洋副高东西变动和四川盆地夏季降水密切相关这一事实,对于中长期天气预报具有重要意义。     

青藏高原夏季高层纬向风季节内振荡特征

利用1979—2019年ECMWF提供的ERA-Interim逐日再分析资料,采用Morlet小波分析、滤波及合成分析等方法,探究了青藏高原夏季对流层高层纬向风季节内振荡（IntraSeasonal Oscillation,ISO）的主要周期及其传播特征。结果表明：青藏高原夏季高层纬向风季节内振荡的主要周期为10～30 d,其强度存在明显的年际差异。在纬向风ISO强年,振荡过程持续时间长、振幅强,ISO方差中心从对流层高层向下影响到对流层中层,表现为相当正压结构。其传播在纬向上主要表现为ISO中心从高原东部3次向东传,可达西太平洋地区;经向上分别有4次自中高纬向南传播的10～30 d ISO中心与来自低纬地区的ISO中心在高原南侧汇合,其强度在高原南侧有所加强,强振荡中心可向南传播到达低纬地区。ISO的位相演变主要表现为低频反气旋和低频气旋中心在高原东部交替出现,引起东部地区上空低频东风和低频西风的强度变化。在ISO极端活跃位相,高原东部低频西风达最强。     

30—60天大气振荡的全球特征

利用ECMWF格点资料,分析研究了大气季节内(30—60天)振荡的全球特征。30—60天振荡动能的分布表明高纬度地区要比赤道地区大得多。说明那里有较突出的30—60天振荡。中高纬度地区的30—60天振荡与热带有明显不同,垂直结构为正压模态,以纬向2—4波为主,多为向酉传播。30—60天振荡存在明显的低频遥相关,北半球主要为欧亚—太平洋(EAP)型和PNA型,南半球主要有澳洲—南非(ASA)型和环南美(RSA)型,并且在全球范围构成南北半球相互衔接的低频波列,即EAP-ASA波列和PNA-RSA波列。南北半球30—60天大气振荡有明显的相互影响,本文研究了南北半球30—60天振荡相互影响的3种主要过程。     

江西汛期典型旱涝年大气低频振荡特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料以及江西省83个台站逐日降水资料,应用小波分析、Butterworth带通滤波器分析了江西汛期典型旱涝年降水和大气的低频振荡特征。结果表明:1)江西汛期降水涝年、旱年都存在30—60 d的主要周期,涝年低频振荡的强度较旱年更强。2)涝年、旱年低频周期的峰值位相环流存在显著差异:涝年,对流层低层西太平洋副热带地区存在的低频反气旋使西南气流有利于水汽向北输送,在对流层高层中纬度地区存在低频气旋和低频反气旋对,南亚高压脊线位置偏南,对应在江西地区的整个对流层垂直方向上有低频的上升运动;旱年滤波场上形势与涝年有明显的差异。3)典型涝年、旱年低频振荡的传播特征存在差异:旱年最明显振荡中心位置较涝年偏北,且振幅较涝年偏小;涝年、旱年低频涡度都存在西传特征,但旱年西传区域仅局限于115°E以东区域,而涝年则可以西传至100°E附近区域。4)涝年汛期有明显的水汽低频波列活动过程,而旱年未出现明显的水汽低频振荡传播。     

大气对热带热源低频响应的数值研究

本文设计—关于基本气流线性化的二层球面模式研究大气对不同类型赤道热源的低频响应,分析了全球大气40—50天低频振荡的结构和传播特点。结果表明:全球大气对热带热源响应特征是在热带地区表现为东西向非对称的热源东侧的Kelvin响应和西侧的Rossby响应,高低层反位相;在中高纬响应是具有低频振荡的二维Rossby波列,且具有相当正压结构。低频振荡的传播特征表明热带大气对移动性热源的响应更有利于振荡的向东传播,且该振荡可以沿波列路径向中高纬度传播,然后再折向低纬。二维Rossby波列是联系着热带和中高纬度地区低频振荡的基本动力学途径。该波列的形成取决于基本气流的分布,冬半球波列振幅较大。因此本文认为40—50天低频振荡是全球尺度的现象,它是一涉及到热带对流加热、赤道Kelvin波、亦道Rossby波、二维Rossby波列以及基本气流等动力学相互作用的过程。     

夏季热带对流层上层超长波的振荡机制

本文应用波数—频率空间的动能方程,采用ECMWF/WMO资料,讨论了1983年6月11日至8月13日64天热带对流层上层200百帕东风带纬向平均气流以及各种尺度波动动能的振荡机制。动能20天左右的周期振荡特别明显,纬向平均气流、2—7波动能都具有20天周期的振荡。1波动能似乎存在40天左右的周期振荡.另外,1波、4波及7波动能的准一周振荡也很显著。纬向平均气流动能20天左右的振荡主要是由于平均气流与波动相互作用的强弱变化引起的。波动动能的振荡原因是多方面的,有效位能的转换、侧边界的气压做功以及波动间的非线性作用都很重要。波动动能的高、低频振荡之间存在明显制约关系。在低频振荡出现峰值时,高频振荡的振幅最大;在低频振荡出现低值时,高频振荡的振幅最小。     

东亚夏季风准40天振荡的垂直结构

水文分析了1981年6—9月风场和温压场资料,发现各物理量都存在明显的准40天周期振荡,其振幅在200百帕上表现最为明显。结果表明中纬度和低纬度地区低频振荡的垂直结构和机制不同。振荡系统在中纬度地区表观为准正压结构,而在低纬地区具有明显的位相向上传播特征,其传播速度大约为300百帕/10天。指出了西风带的长波调整和东亚两支东风急流强度的变化与准40天振荡具有密切关系。     

夏季青藏高原上空30～50天大气低频振荡与南亚高压活动的关系

分析了1981年、1982年两年5-9月青藏高原地区上空大气低频振荡特征.夏季青藏高原地区上空是30-50天厚度低频振荡的活跃区和显著区,但低频振荡的位置、范围和强度存在明显年际变化.并且,高原地区上空30-50天厚度低频振荡与南亚高压活动密切相关,表明夏季高原热状况的低频分量对北半球大气环流变化有重要影响,具有明确的天气气候学意义.     

1980年夏季青藏高原及其附近地区大气中30—60天振荡的时空分布

本文用1980年5—9月ECMWF客观分析资料,对青藏高原上空30—60天振荡进行研究。结果表明,与高原附近30—60天振荡相联系的遥相关波列有两支,一支为高原-伊尔库茨克-欧洲-大西洋东部;另一支为青藏高原-伊尔库茨克-雅库茨克-堪察加半岛-阿留申群岛。30—60天振荡在高原北侧和南侧地区,对流层上层和下层表现出不同的垂直结构。时间变化主要表现为向西的能量频散。     

青藏高原上空大气低频波的振荡及其经向传播

本文得出的初步结论是:在青藏高原所在的经度范围内,从低纬到高纬的各纬带上,大气低频波存在30—40天的周期振荡现象.500 hPa等压面上,青藏高原地区生成的气旋、反气旋切变可以向南、向北传播到低纬、高纬地区.200 hPa等压面上,中纬度地区生成的气旋、反气旋切变也可以向南、向北传播到低纬、高纬地区.对流层中层,青藏高原是大气低频波振荡源地,可能与青藏高原的热力、动力作用有关;对流层上层中纬度地区是大气低频波的振荡源地,可能是西风急流的作用. 由于大气低频波的振荡和传播与低值系统有关,与急流相联系,因而具有现实的预报意义.     

40—50天的纬向基流低频振荡及其失稳效应

初步的资料分析表明,大气运动的40—50天的低频振荡不仅存在于热带对流层,而且也存在于中高纬对流层及平流层.在温度及高度场的功率谱中,40—50天的振荡比双周振荡更为显著. 用球面二层模型对对流层冬季纬向振荡基流所作的稳定性分析表明,小扰动的增长随基流振荡而加强,经向温度梯度40—50天的振荡对波数3—8的波动能产生相当可观的失稳效应。对更长周期的基流振荡,增长率的频率响应出现“饱和”现象. 对平流层的分析表明,平流层定态纬向基流是动力稳定的,而纬向流的振荡分量及非纬向定态扰动则是两个可引起基态失稳的因子.     

大气对外强迫低频遥响应的数值模拟 I:对赤道东太平洋 SSTA的响应

本文通过在IAP-GCM上实现的数值模拟,研究了大气对赤道东太平洋地区暖SSTA的响应,着重讨论了大气遥响应的性质和演变过程. 数值模拟清楚地表明,大气对异常外源的响应主要是一种具有30—60天周期的低频遥响应.分析不同地区和不同季节这种强迫响应的30—60天低频振荡的结构及活动,可以清楚看到它与大气中实际存在着的30—60天振荡极为相似.因此也可以认为,大气对海温异常的强迫遥响应是激发产生全球大气30—60天振荡的重要机制.     

大气对外强迫低频遥响应的数值模拟 Ⅰ:对赤道东太平洋SSTA的响应

本文通过在IAP-GCM上实现的数值模拟,研究了大气对赤道东太平洋地区暖SSTA的响应,着重讨论了大气遥响应的性质和演变过程. 数值模拟清楚地表明,大气对异常外源的响应主要是一种具有30—60天周期的低频遥响应.分析不同地区和不同季节这种强迫响应的30—60天低频振荡的结构及活动,可以清楚看到它与大气中实际存在着的30—60天振荡极为相似.因此也可以认为,大气对海温异常的强迫遥响应是激发产生全球大气30—60天振荡的重要机制.     

西北地区东部强降水过程与大气低频振荡关系分析

利用Butterworth带通滤波器对降水量、风场、相对涡度、OLR进行了30~50天滤波处理,分析了西北地区东部强降水低频特征及与大气低频振荡的关系。结果表明,2012年5—9月期间该地区降水主要集中于6月中旬至9月中旬,尤其集中于6、7、8月的月末,降水存在30天左右的周期振荡,强降水均发生在低频滤波曲线的正位相时段。西北地区东部强降水过程均发生在低频偏南气流与低频偏北气流汇合后低频偏南气流时段;正好出现在相对涡度30~50天低频振荡的正位相期及附近;大多发生在对流扰动的负位相区,也就是强对流活动区,其中45°N以南的负位相对流振荡向南传播及该地区西面的负位相对流振荡向东传播到此,共同形成了该地区的强降水过程。应用大气低频振荡方法对西北地区东部强降水过程进行预报,近4年预报准确率在67%以上,预报时效在1 0~30天,有效地衔接了天气与气候预报的时间缝隙。     

热带和中高纬地区季节内振荡的特征及其动力学诊断

使用5年低阶全球谱模式资料,对中高纬大气和热带大气季节内振荡的动力学性质和传播特征进行了诊断研究。分析发现模式再现了大气中季节内振荡在热带和中高纬地区的传播特性以及它们之间的差异。热带大气30—60天振荡在速度势场上表现为纬向—波结构和行波特性,而在散度风场上反映了赤道西太平洋—印度洋东西向偶极子型的振荡。中高纬大气30—60天振荡表现为定常波位相和振幅的变化,即波包络的传播特征。它与中高纬地区遥相关型的转换有关,通过遥相关位相和振幅的变化,不仅完成了热带和中高纬地区之间以及热带不同区域之间的能量输送,而且通过这种能量输送过程把南、北半球中高纬地区季节内振荡联系起来。      

1979年夏季40—50天周期振荡的空间结构及其位相传播

本文根据FGGE Level Ⅲb资料详细分析了1979年夏季大范围内(30°S—30°N,30°E—150°W)40—50天周期振荡的空间分布及其传播特点。结果证实了早先关于“这些低频振荡主要表现为纬向风振荡”的究研结果,且它们向东向北传播。而季风区域850毫巴经向风的振荡周期却小于10天,这或许反映了这一地区季风扰动的活跃。在赤道,40—50天周期的纬向风的扰动系统地向东(600公里/天)和向上(0.7公里/天)传播。纬向风、位势高度和大尺度的“视热源”场之间的位相关系表明这些扰动确实不象大气中的开尔文波。与赤道地区不同,沿着15°N的纬向风的位相虽然也向东传播但不很系统。在这一纬度,纬向风的振荡在季风地区是低层显著,而西太平洋地区是在高层显著。这两个系统的相互作用导致西风或东风在阿拉伯海地区向下传播。西风(东凤)向下的位相对应着南亚和东南亚地区季风活跃(中断)的开始。     

100hPa30—50天大气低频振荡与南亚高压东西变动的关系

本文应用ECMWYF客观分析资料,通过滤波方法和机理分析.讨论了1982年5—9月100hPa位势高度30—50天低频振荡特征,指出夏半年南亚高压活动范围是30—50天大气低频振荡的活跃区和显著区,在西进北上阶段,南亚高压中心东西变动与此密切相关。这一事实对于四川盆地夏季旱涝中长期预报具有一定意义。