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.     

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.     

地球斜压大气纬圈平均运动特征的振动(二)——各向异性准涡旋运动

本文是文[3]的一个续篇,以简单的水平动能各向异性假定替换文[3]中的各向同性假定。结果是纬圈平均运动特征随纬度的分布由勒尚德多项式改为车贝雪夫多项式。在较一般的水平动能各向异性分布情况下,葛根保尔多项式代替了车贝雪夫多项式。其随时间的变化仍是谐波振动。其他结论与文[3]基本相同。这反映线性理论在大气宏观中期过程的研究工作中,还有较大的潜力可供开发。本文为以实际资料检验准涡旋运动观点作了准备。     

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.     

利用折射指数推算大气纬圈平均风场方法

鉴于地转风、梯度风和平衡风各自计算风场的特点,该文利用COSMIC掩星折射指数资料,根据大气折射指数与大气密度、风场之间的关系,选用梯度风方程,建立了推算20~60 km中层大气纬圈平均风场的方法,分别与ECMWF提供的ERA-interim及NASA/GMAO提供的MERRA再分析风场资料对比验证。选用2007年1,4,7月和10月的COSMIC掩星折射指数数据,按照构建的方法计算了大气纬圈平均风场,并简单分析了大气纬圈平均纬向风随纬度、高度的变化特征及规律。计算风场与ECMWF及MERRA再分析风场资料变化规律基本一致,符合效果很好, 能够正确反映出纬向平均风场特性。1月及7月不同高度标准偏差、最大偏差随高度增加而增大,标准偏差最大约为6 m/s,最大偏差不超过11 m/s,沿纬度方向相关系数有减小的趋势,但不低于0.98,4月及10月偏差稍小,最大偏差不超过8 m/s。结果表明:利用COSMIC掩星折射指数资料通过梯度风方程计算风场,是获取中层大气20~60 km纬圈平均风场的一种有效方法。     

论热带纬圈半地转运动的建立

文中在赤道β平面上,在滤掉低频Rossby波的情况下,研究了纬圈半地转运动的建立。指出,只有当运动的纬圈尺度很大时,非地转风分量才能随着重力惯性波的频散而消失,从而建立起纬圈半地转平衡。应用位势涡度不变式,给出了纬圈半地转适应后物理场的解。同时指出,Kelvin波(对赤道对称情况)和混合波的Rossby波波段(对赤道反对称情况)将不参与适应运动,它们属于发展运动中的角色。     

热带大气运动的特征

本文用小参数展开方法,探讨了热带大气中的特征运动及其基本属性.理论分析表明: 热带地区的超长波系统有中纬度长波的类似性质.其快过程是地转适应过程,有重力惯性波的活动;而慢过程在零级近似下是地转风,流场具有水平无辐散性质,在一级近似下是类似Rossby波的慢波,运动满足位涡度守恒的条件. 热带大气中的中间尺度运动,时间尺度远大于平流时间时为旋转风,是一种定常涡旋;时间尺度近于平流时间时,运动是水平无辐散的,且保持相对涡度守恒;若时间尺度远小于平流时间,则表现为重力波的活动. 热带大气中水平尺度近于10~6米     

北半球中纬地区平均纬向垂直环流的特征

Reginald.E.Newell等曾计算了冬夏两季5℃和5°N的沃克环流(Walker Cell),给出了赤道地区纬向气流的特征。Krishnamurti曾根据200mb位势流的计算结果,推论出北半球夏季0°-30°N和北半球冬季15°S—15°N的理想纬向垂直环流圈,给出了热带和副热带地区纬向垂直环流的特征。叶笃正等指出青藏高原地形及其夏季的热源作用,使其与西半球、南半球和中、东太平洋的天气系统产生遥相关,给出了青藏高原地区和遥     

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.     

用卫星云图分析平均经圈环流和纬圈环流的一个尝试

本文使用太平洋地区1965—1973年月平均卫星云图资料,分析了这一地区冬、夏平均经圈和纬圈环流。将其与用气象站测风所计算的结果相比较,发现它们的基本形势是一致的。但是在台站网相当稀疏的海洋上,由卫星云图分析的结果比实测风计算的结果,能更细致更正确地反映实际大气的运动状况。     

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。     

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.     

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。     

2006年广东汛期大气环流场的低频特征

利用2006年NCEP/NCAR再分析资料和广东省86个测站的逐日降水资料,分析了广东汛期降水的大气环流低频特征.结果表明,华南汛期的降水主要有7～20天和60天左右的周期振荡,广东汛期的明显降水过程主要出现在60天左右低频振荡的正位相中,当7～20天振荡与60天左右的低频振荡正位相同相叠加时,广东降水明显增强.前汛期...     

亚洲赤道地区大气动能的纬向传播

基于 1980～ 1997年 85 0hPa逐日NCEP/NCAR再分析资料讨论了亚洲赤道地区 (0°～ 5°N)大气动能的纬向传播特征。结果表明 ,在亚洲季风区内 ,赤道地区大气动能 (K)的最强中心位于 75°～ 90°E ,次强中心在索马里急流区 (5 0°E附近 )。在 0°～ 5°N ,90°E以东 ,平均的大气动能扰动和赤道上经向风扰动主要起源于西太平洋 ,并向西经南海传播到孟加拉湾。而在孟加拉湾动能中心与索马里急流区之间 ,动能传播方向比较复杂。以上事实说明赤道地区东亚季风系统确实是存在的 ,与印度季风系统中扰动的传播方向不同 ,东亚季风系统中动能和经向风扰动在东西方向上主要受西太平洋的影响。在亚洲赤道季风区 ,这两个系统的交界处约在 95°～ 10 0°E附近 ,比过去界定的偏西 5～ 10个经度。     

A STUDY ON THE CHARACTERISTICS AND EFFECT OF THE LOW-FREQUENCY OSCILLATION OF THE ATMOSPHERIC HEAT SOURCE OVER THE EASTERN TIBETAN PLATEAU

There has been a lot of discussion about the atmospheric heat source over the Tibetan Plateau （TP） and the low-frequency oscillation of atmospheric circulation. However, the research on low-frequency oscillation of heat source over TP and its impact on atmospheric circulation are not fully carried out. By using the vertically integrated apparent heat source which is calculated by the derivation method, main oscillation periods and propagation features of the summer apparent heat source over the eastern TP （Q1ETP） are diagnosed and analyzed from 1981 to 2000. The results are as follows： （1） Summer Q1ETP has two significant oscillation periods： one is 10-20d （BWO, Quasi-Biweekly Oscillation） and the other is 30-60d （LFO, Low-frequency Oscillation）. （2） A significant correlation is found between Q1ETP and rainfall over the eastern TP in 1985 and 1992, showing that the low-frequency oscillation of heat source is likely to be stimulated by oscillation of latent heat. （3） The oscillation of heat source on the plateau mainly generates locally but sometimes originates from elsewhere. The BWO of Q1ETP mainly exhibits stationary wave, sometimes moves out （mainly eastward）, and has a close relationship with the BWO from the Bay of Bengal. Showing the same characteristics as BWO, the LFO mainly shows local oscillation, occasionally propagates （mainly westward）, and connects with the LFO from East China. In summary, more attention should be paid to the study on BWO of Q1ETP.