硫酸盐和黑碳气溶胶影响南海夏季风爆发的数值模拟研究

硫酸盐气溶胶(SO₄^2-)和黑碳气溶胶(BC)可以通过散射或吸收太阳辐射改变地气系统能量收支,进而引起局地热力和云过程变化乃至大气环流的调整而影响气候系统。南海夏季风(SCSSM)作为东亚夏季风的子系统之一,与东亚大气环流和降水有着重要的相互影响。前人对SO₄^2-和BC对东亚副热带季风已有详细研究,但对SO₄^2-和BC影响南海夏季风的机制研究较少。本研究利用CESM(The Community Earth System Model)模式CAM5.1模块模拟研究了SO₄^2-和BC对南海—华南经向海陆热力差异、中南半岛对流、西太平洋副热带高压(西太副高)断裂以及南海夏季风爆发的影响,重点探讨了气溶胶影响SCSSM爆发的动力和热力机制。模拟试验结果表明,SO₄^2-和BC均有利于中南半岛对流层整层大气稳定性增强,引发了中南半岛上空的下沉气流异常,动力上抑制了中南半岛对流,分别使...     

中国东亚副热带夏季风北边缘带研究进展

东亚副热带夏季风北边缘带作为季风区和非季风区的过渡带,对我国西北地区东部、华北和东北地区,特别是黄河流域的天气、气候变化和极端灾害性天气气候事件的发生具有重要影响.本文回顾了有关中国夏季风北边缘带的定义、边缘带的空间界定和变化特征以及边缘带内气候变化趋势等不同角度的主要研究进展,并总结了影响夏季风北边缘带变化的可能因子.东亚副热带夏季风北边缘带是位于东亚大陆性气候系统与海洋性气候系统的交界区,在现代气候上表现为东北-西南向的半干旱、半湿润气候区.边缘带内气候变化复杂、自然灾害多以及影响因素多.最后提出了现有研究中关于夏季风北边缘时空分布精细化等方面的一些不足和值得进一步研究的问题.     

南海夏季风爆发与热带海洋海温和大气环流异常变化关系的研究

用合成和相关分析方法及SVD技术研究了南海夏季风爆发早、晚年份4～6月季风建立时期季风环流的异常及其与热带太平洋-印度洋海温的关系。结果表明,南海夏季风爆发与热带大气环流和海温变异密切相关。（1）当热带中、东太平洋—印度洋（主要在西南部）及南海海温低（高）,西太平洋—澳洲邻近海域海温高（低）时,南海夏季风爆发早（晚）。不同区域海温对季风的影响有明显的季节差异,印度洋主要为晚春至初夏（4～6月）,南海为5～6月,而热带太平洋从前冬一直持续到夏季。（2）不同的海温异常产生不同的季风环流型,南海夏季风爆发早、晚年大气环流的异常变化基本相反。南海夏季风的活动主要受印度季风环流变化的影响,与前期冬春季西太副高的强弱及位置变化密切相关。西太副高弱时,南海夏季风爆发早;反之,爆发晚。（3）热带太平洋—印度洋海温异常引起季风环流和Walker环流的异常变化可能是影响南海夏季风爆发早、晚的物理过程。     

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。     

卫星观测揭示西太平洋副热带高压的年际变化及其对南海季风爆发的影响

１　引　言　　亚洲季风系统有两个主要分支,即南亚季风（或印度季风）和东亚季风。两个分支有不同的特征,它们相互作用,紧密联系。由于印度季风在亚洲季风中的重要作用,早先的大多数研究工作和国际野外试验的重点均在印度地区,特别是在６～８月或者是１２～２月的季风高峰季节。然而,亚洲季风及邻近区域的很多情况,尤其是４、５月的转换季节,由于缺乏观测仍然所知甚少。未来５年,将在东亚地区进行一系列的野外试验,如南海季风试验、青藏高原试验和淮河流域试验等,目的是为了更好地了解东亚夏季风的爆发和维持的物理机制。有关南…     

副热带高压季节性北跳的诊断研究

用ＣＥＯＦ、功率谱，带通滤波等方法的１９８８年，１９９１年５￣７月逐日２．５°×２．５°５００ｈＰａ位势高度场资料对北半球副絷带高压季节性北跳进行了诊断研究，得出：副热带高压季节性北跳及西传是全球现象；副高发生季节性跳动的源主要位于阿拉海地区和中太平洋地区，汇主要位于东太平洋地区；副高的季节性跳动主要是扰动场的作用，低频振荡在副高的季节性跳动及西传中起举足轻重的作用，各年副高季节性跳动的差异是扰源     

南海西南季风爆发的气候特征

利用多年的海洋船舶、岛屿站和沿岸站观测记录及卫星观测的高反射云(HRC)资料,揭示南海西南季风爆发和建立时期的环流特征及要素变化。在南海,西南季风爆发的平均时间为5月中旬,北部略早(5月12日),南部略迟(5月20日),但年际差别可达一个月左右。伴随着西南季风的爆发,南海云量和降水量增多,对流加强,但海区之间具有很大的不均匀性。西南季风建立以后,强对流区稳定于南海中部,季风雨带没有明显的跳跃现象。西南季风爆发之前,南海表层温度迅速升高,其开始时间较季风爆发约提前一个月,海面水温的升高为季风爆发提供了热量和水汽条件。4-5月,南海海面热交换分量(海面吸收的太阳辐射、潜热输送等)发生明显的改变,特别是潜热交换和蒸发量明显增大,它可能是西南季风首先在南海爆发的原因之一。     

夏季南海季风槽与印度季风槽的气候特征之比较

亚洲夏季风槽包括两大重要组成部分,即南海夏季风槽和印度夏季风槽.两个季风槽同属于热带夏季风系统,具有热带辐合带的性质.但由于所处地理位置、海陆分布、受到的影响系统不同等原因,两个季风槽有明显的异同点.利用气候平均资料分析,揭示南海夏季风槽和印度季风槽的结构特征和演变特征的异同点,有利于提高对亚洲夏季风系统的认识.作者首先讨论了结构特征方面的差异,从季风槽的对流特征、环流场配置特征、热力结构特征等方面探讨了两个季风槽的区别,分析结果表明南海夏季风槽和印度夏季风槽在结构特征方面区别不算很大,都具有热带季风辐合带的典型结构,低层辐合,高层辐散,有明显的季风经圈环流,热力结构特征均是低层偏冷,中高层偏暖.相对来说,印度夏季风槽比南海夏季风槽强且深厚.其次对南海夏季风槽和印度夏季风槽的演变的气候特征所进行的分析表明,季风槽建立时间与季风爆发时间是一致的.南海夏季风槽爆发早且突然,撤退缓慢,维持时间长;印度夏季风槽则是渐进式的爆发,撤退迅速,维持时间较短.两个季风槽的温湿演变特征也有所不同.     

南海夏季风爆发与海温和大气对流的低频变化

根据云顶黑体温度（ＴＢＢ）相位变化并参考西沙站海面温度（ＳＳＴ）状况确定了南海夏季风爆发时间,分析研究了与夏季风爆发时间和强度有关的ＴＢＢ和ＳＳＴ变化过程,结果表明：南海夏季风爆发平均时间是５月第４候,爆发的时间和强度有显著的年际变化,爆发期间的海气状况与大气的低频振荡密切相关。夏季风爆发早年（５月第２候）,大气对流活动较强,西南风较强,海温下降我年（６月第１候）情况则相反;它爆发的强度还与爆发期     

南海夏季风爆发早晚对广西气候的影响

应用广西1960年以来地面88个观测站日平均气温、降水量、相对温度、均风速、总云量等气象资料,以及1970-2001年ECMW F再分析资料850hPa比湿和垂直速度资料,分析南海夏季风异常早晚的广西气象要素特征。结果表明：南海夏季风偏早,广西地面气温偏低,季风爆发当候广西气候特征往多雨方向发生变化,而爆发之后气候趋于较正常状态;南海夏季风偏晚年,爆发前6候,地面气温高,在季风爆发后5候内降水量较多;南海夏季风偏早、偏晚与广西多数固定月、季时间尺度的气温、降水量的关系无明显增加线性相关。     

日本东部附近海域海温异常对鄂霍次克海高压的影响

通过诊断分析和数值模拟,研究了初夏日本东部附近海域负的海温异常对6月鄂霍次克海地区阻塞高压的影响.首先,利用1951-2000年6月份的500 hPa月平均位势高度资料计算了历年6月鄂霍次克海阻塞高压指数,并分析了它的变化规律.其次,对阻塞高压年和非阻塞高压年的500 hPa位势高度及其异常进行合成和相关分析表明,阻塞高压年,鄂霍次克海地区存在明显的正高度异常,贝加尔湖附近为负高度异常,乌拉尔山附近为正异常,欧亚中高纬度地区纬向呈\     

夏季西太平洋副热带高压北跳及异常的研究

根据欧洲中心1980～1989年逐日200,500和850hPa风场、高度场及日本气象厅提供的GMS观测的黑体辐射温度（TBB）逐日资料,探讨了夏季西太平洋地区（125～145°E）副热带高压脊线季节性北跳、季内脊线位置的异常与低纬度的西风爆发和热带对流的关系。研究表明：初夏西太平洋地区低层赤道西风爆发后,西太平洋地区的赤道对流加强（赤道地区的TBB值减小）;赤道西风向北扩展,赤道强对流向北推移,热带对流加强（热带地区TBB值减小）。夏季西太平洋副热带高压脊线的二次北跳现象与低层赤道西风二次北跳及赤道对流向北推移密切相关。研究指出：夏季热带对流弱（强）,西太平洋副热带高压脊线位置相对偏南（北）,夏季西太平洋副热带高压脊线位置的异常与高、低层流场辐合、福散中心的位置及高层西风传播方向有关。     

海表温度异常短期效应的数值研究

用Ｐ－σ混合坐标系五层原始方程模式,模拟了１９９１年７月１￣２日长江中下游地区的暴雨过程,并就不同海域海表温度异常对此次降水过程的影响进行了数值试验。结果表明,当海表温度发生异常时,环流形势在短期（２－３天）内就有所变化,降水也受到一定程度的影响。     

夏季副热带高压北移的非线性机理探讨

文中建立了含22个变量的强迫、耗散、非线性的斜压大气动力系统。该系统包含了超长波、长波和纬向气流三者的相互作用;反映了北半球两大洋、两大陆的“二波型”的纬向和经向非均匀热力强迫;采用相轨线图、流函数图以及Poincar啨图相结合的方法,归纳出若干典型的流动体制和环流型式;用长方形通道中的流动近似地表征北半球环流。结果表明:(1)该系统能很好地刻画斜压大气中7种流动体制及其转换;随着夏季热力强迫的增大,系统状态经历了R1R12V-NVR12的变化。(2)刻画了4种主要的环流型式及其转换;随着夏季热力强迫的增大,环流型从G2转G3,即副高季节性北移西伸。(3)系统的流动体制和环流型式之间的联系表现为:夏季副热带高压北移西伸即G2转G3的变化,对应着流动体制由Rossby流转振荡态(R12V-NV);副热带高压在偏北位置上的南北向和东西向的振荡活动,则对应着系统振荡态的维持。     

季内西太平洋副热带高压异常进退的数值模拟

用中科院大气所的ＩＡＰ－ＡＧＣＭ模式，对海温和季内北太平洋副热带高压异常活动进行控制性试验，得到；西太平洋高异常对热带西太平洋，南海，孟加拉湾的海温异常有两个月的滞后响应且西太平洋副高异常和东太平洋副高异常总是相伴出现的，后者出现要早些；当上述海区ＳＳＴ正异常时，５００ｈＰａ上来自东西两个方向的位势波在西太平洋汇集的位置要偏北，相应副高的位置也持续偏北，两者吻合很好；在上述海温异常作用下，当东亚高     

A DIAGNOSTIC RESEARCH OF THE SEASONAL NORTHWARD BEATING OF THE SUBTROPICAL HIGH

Diagnostic techniques of CEOF, power spectrum and bandpass filter wave are applied in this paper to analyze the seasonal northward beating of the northern subtropical high using day to day geopotential fields of 2.5 × 2.5 at 500 hPa May through July in 1988 and 1991. It is concluded that it is globally observed that the subtropical high has northward beats that propagate westward; the source of beating mainly lies in the region of Arabian Sea and central Pacific and the sink in eastern Pacific; the seasonal beating is dominated by effects of the disturbance field; low frequency oscillation plays a key role in the beating and the westward propagation so that the difference in the latter in individual years is caused by the varying source of disturbance and the low frequency waves it excites.     

NUMERICAL SIMULATIONS ON INFLUENCES OF VARIATION OF SEA ICE THICKNESS AND EXTENT ON ATMOSPHERIC CIRCULATION

By using a 2-layer AGCM designed by Institute of Atmospheric Physics,Chinese Academy ofSciences.this paper investigates influences of thickness and extent variations in Arctic sea ice onthe atmosphere circulation,particularly on climate variations in East Asia.The simulation resuhshave indicated that sea ice thickness variation in the Arctic exhibits significant influences onsimulation results,particularly on East Asian monsoon.A nearly reasonable distribution of sea icethickness in the model leads directly to stronger winter and summer monsoon over East Asia.andimproves the model's simulation results for Siberia high and Icelandic low in winter.On the otherhand,sea ice thickness variation can excite a teleconnection wave train across Asian Continent,andin low latitudes,the wave propagates from the western Pacific across the equator to the easternPacific.In addition,the variation of sea ice thickness also influences summer convective activitiesover the low latitudes including South China Sea and around the Philippines.Effects of winter sea ice extents in the Barents Sea on atmospheric circulation in the followingspring and summer are also significant.The simulation result shows that when winter sea iceextent in the target region is larger (smaller) than normal.(1)in the following spring (averagedfrom April to June).positive (negative) SLP anomalies occupy the northern central Pacific.whichleads directly to weakened (deepened)Aleutian low.and further favors the light (heavy) sea icecondition in the Bering Sea:(2)in the following summer,thermal depression in Asian Continent isdeepened (weakened).and the subtropical high in the northwestern Pacific shifts northward(southward) from its normal position and to be strengthened (weakened).     

极地海冰异常对我国夏季大气环流和降水影响的数值研究

利用全球大气环流谱模式分别进行了南极和北极海冰面积异常偏大和偏小的数值试验，对６－８月的结果进行了对比分析，讨论了极地海冰异常对我国夏季大气环流和降水的可能影响。结果表明，南极或北极海冰面积异常偏大，则我国夏季风变弱，特别蝇使得南亚高压、西北太平洋副热带高压等减弱。南极海冰面积偏大使得我国黄河－长江－带地区降水减少，北极海冰面积偏大，造成我国东部地区的降水量有所减少，模拟结果与统计分析相一致。可同     

海冰在大气环流模式中的重要作用

文章简要综述了次网格尺度海冰非均匀性对大气环流模式性能的影响；南极冰在全球环流和短期气候变化中的作用；以及模式中不同的海冰反照率参数化对地表温度和辐射的影响等研究结果．说明海冰对极地海洋和大气的能量收支及短期气候变化有重要作用，不同的海冰参数化方案对气候模拟结果有重要影响．