涡旋粘性对于夏季副热带准定常行星尺度环流的影响

本文从理论上分析了涡旋粘性对于夏季副热带准定常行星波分布的影响,指出夏季副热带地区由于纬向气流很弱,涡旋粘性对于准定常行星尺度运动起着重要作用。本文还利用一个线性34层准地转球坐标模式计算了不同涡旋热力扩散系数下地形与热源强迫所产生准定常行星波的差别及准定常扰动环流系统的差别,计算结果说明了涡旋粘性系数对于副热带准定常行星尺度环流的强度有很大影响。     

夏季副热带涡旋活动的气候学研究

引入新的涡旋识别方法,在全球副热带选取西北太平洋、东北太平洋、西北大西洋、东北大西洋和澳洲及其附近南太平洋5个涡旋活动代表性区域,用1985-2002年夏季ECMWF40年再分析资料统计,再用同期NCEP40年再分析资料对比,研究了副热带涡旋的气候学问题.结果表明(1)两种再分析资料得到的涡旋空间分布型在5个区域都有较好的一致性,其中西北太平洋区域两种资料的相关性最好.(2)NCEP再分析资料得到的涡旋频数和强度都明显弱于ERA40计算结果,这主要是由于两种再分析资料的模式分辨率不同而造成的.(3)5个区域的涡旋活动主要分布在近海和海陆交界处,向陆地和内海方向减少.(4)西北太平洋有两个涡旋活动的高值中心一个位于中国南海,另一个位于菲律宾东侧向北分布至中国黄海的西太平洋近海海域,为5个研究区域中面积最大.(5)西北大西洋的涡旋活动主要分布在从巴拿马地区向西侧太平洋延伸的纬度带内.(6)东北太平洋和东北大西洋的涡旋活动分布型相似,都位于5°-20°N的纬度带内,由海陆交界处伸向海洋.(7)澳洲及其附近南太平洋区域的涡旋活动不如其余4个区域强,主要分布在赤道一侧的近海区域.(8)除西北太平洋和西北大西洋区域外,其余两种再分析资料得到的3个区域涡旋活动年际变化有较大差异.(9)在西北太平洋和西北大西洋区域,涡旋活动的频繁程度没有表现出长期趋势,但具有清楚的阶段性特征,且两个区域的年际变化并不相同.(10)西北太平洋区域从20世纪80年代中期以来,涡旋个体强度呈增强趋势,这个增强的趋势在全球副热带地区最为明显.西北大西洋在90年代中期以前,涡旋强度有显著增强的趋势,而之后减弱.     

夏季对流层高层的低频波导

利用ECMWF的格点资料,研究了1980年6—9月200hPa上的双周振荡过程。发现在40—180°E范围内存在两支经向波导,分别位于60°E和120°E附近。两支波导形成的原因不同,在季风系统的中期变动中所起的作用也不同。     

有组织准定常强对流的动力理论

本文介绍了拉格朗日观点下沿流管的四个守恒式及由此得出的位移方程和涡度方程,推导了位移方程在两种基本风暴模型下的解析解,强调了环境场的热力层结和动力学状态及系统内部的潜热释放在定常强对流的产生和维持上起着重要作用。     

夏季准定常环流系统及其月内演变特征的数值模拟

用球带范围的耦合模式，研究了夏季准定常环流系统的基本特征及其月内时间演变过程，发现在北半球中高纬，无论在大气高层还是低层，环流形势具有纬向两波结构，与纬向海陆分布的两波结构完全吻合，从而证明了海陆分布是造成准定常环流系统的根本原因。准定常环流系统的时间变化主要发生在前20个模式日中，变化最明显的地区通常也是准定常环流系统的中心。     

东亚季风系统的动力过程和准定常行星波活动的研究进展

本文系统地回顾了近几年来关于东亚季风系统的动力过程与机理方面的研究,特别是关于东亚季风系统年际和年代际变异与准定常行星波活动关系的研究。最近的许多研究表明东亚夏季风系统变异的动力过程主要与东亚／太平洋型(即EAP型)遥相关有关,利用EAP型遥相关理论不仅可以说明东亚夏季风系统各成员之间内在联系的机理,而且可以揭示热带西太平洋热力和菲律宾周围对流活动影响东亚夏季风系统季节内、年际变化及其异常的经向三极子结构的动力过程;除了EAP型遥相关外,研究还表明北半球夏季从北非到东亚的对流层上层经向风异常存在一个沿急流传播的遥相关型,它对东亚夏季风系统异常的经向三极子型分布也有重要影响。并且,最近关于东亚冬季风变异与行星波活动的关系已做出许多研究,并获得很大进展。这些研究表明:北半球冬季准定常行星波传播波导在年际和年代际变化上存在着反相振荡特征,即若“极地波导”加强,则“低纬波导”将减弱,反之亦然;准定常行星波两支波导的反相振荡与北半球环状模(NAM)的年际和年代际振荡有紧密联系,而NAM的变化通过行星波活动的异常可以导致东亚冬季风的年际和年代际变化;此外,准定常行星波活动的年际变化与东亚冬季风异常之间的关系明显地受热带平流层纬向风准两年周期振荡(QBO)的调制,进一步的研究还提出了可能的机理。最后本文还指出:2005～2007年冬季东亚冬季风的异常不仅与西伯利亚高压和阿留申低压的变异有关,而且与极涡的演变和准定常行星波活动密切相关。     

夏季青藏高原对流层温度与西北太平洋副热带地区降水的关系

利用1979—2016年CMAP(CPC Merged Analysis of Precipitation)和GPCP(Global Precipitation Climatology Project)的降水数据以及ERA-Interim再分析资料,通过统计方法研究了夏季青藏高原地区对流层中上层温度年际变率与同期西北太平洋副热带地区降水的关系及其相关的物理过程。结果表明,在年际变化尺度上,夏季高原对流层温度与同期西北太平洋副热带地区降水存在显著的正相关,即当高原对流层温度偏高时,西北太平洋副热带区域的降水偏多,反之亦然。分析研究指出,当夏季高原对流层温度偏高时,高原上空南亚高压显著增强并且向东扩展至日本地区,高原北部对流层出现异常的上升运动,这一异常上升气流随着高度增加逐渐北偏,并在中高纬度地区沿着异常西风气流向东扩展至日本地区,随后向南下沉至日本南部;受该异常下沉运动影响,日本南部对流层低层出现异常反气旋,其东侧的异常北风与西北太平洋低层的异常气旋、反气旋环流存在紧密联系。西北太平洋地区这种异常环流特征为西北太平洋副热带区域的降水提供了有利的动力和水汽条件,从而使该区域降水增多。     

东亚季风区夏季准定常环流系统气候特征及月内演变的数值模拟

利用P—σ混合坐标系5层区域气候模式,研究了东亚季风区夏季准定常环流系统的月平均气候特征及其时间演变,结果发规模式在一定的海陆分布、地形及模式物理过程等的综合作用下可以较好地模拟出东亚季风区夏季准定常环流系统的月平均气候特征,各高度上的主要环流系统以及高原地区的经圈环流与实际情况较为一致,准定常环流系统的时间变化主要发生在模式积分的前15天中,在此后的时间积分过程中环流系统的变化比较缓慢,大陆暖中心、低压中心以及季风强度指数等的时间演变和相关系数、均方误差及误差标准差的分析都能说明这一点。     

准定常行星被对大气中臭氧输运的动力作用

本文从拉格朗日平均环流观点讨论了行星波对大气中Ｏ３。的输运作用。理论分析表明，当行星波是定常保守时，行星波对大气中Ｏ３没有输运作用；而非定常的行星被对大气中ｏ。有明显的输运作用，它可以强迫出一个正的输运环流、即从热带上升，而从高纬下沉的环流；此外，只有当耗散的行星波传播到平流层才会在平流层强迫出输运环流。为了说明行星波对大气中Ｏ３输运的动力作用，本文还利用一组３４层波－流相互耦合球坐标原始方程谱模式计算了地球大气中行星波对Ｏ３变化的作用，其计算的Ｏ３变化与实际观测到的Ｏ３分布变化很相似。     

准定常行星波对大气中臭氧输运的动力作用

本文从拉格朗日平均环流观点讨论了行星波对大气中O3的输运作用。理论分析表明，当行星波是定常保守时，行星波对大气中O3没有输运作用；而非定常的行星波对大气中O3有明显的输运作用，它可以强迫出一个正的输运环流，即从热带上升，而从高纬下沉的环流；此外，只有当耗散的行星波传播到平流层才会在平流层强迫出输运环流。为了说明行星波对大气中O3输运的动力作用，本文还利用一组34层波—流相互耦合球坐标原始方程谱模式计算了地球大气中行星波对O3变化的作用，其计算的O3变化与实际观测到的O3分布变化很相似。     

ON THE DYNAMICS OF SUBTROPICAL UPPER-TROPOSPHERIC QUASI-STATIONARY VORTICES IN NORTHERN SUMMER

In this paper the dynamic mechanism of the subtropical quasi-stationary vortices in the upper troposphere,such as the southern Asia high and the mid-oceanic troughs,are studied with a highly truncated spectral model,in which the thermal forcing and the nonlinear interaction between wave and zonal components,as well asthe basic zonal flow changing with latitudes are incorporated.The results show a stable equilibrium statewith an upper level fiow field similar to the observed subtropical systems.It is found that the thermal forc-ing has some important controlling effects on these planetary-scale vortices.     

夏季西太平洋副热带高压准双周振荡的动力学机制

本文用动力学分析的方法对西太平洋副热带高压准双周振荡的机制进行了探讨。结果表明:在东亚特定的环流条件下,东亚大陆季风雨带和南海至西太平洋地区热带雨带凝结潜热的热力强迫作用均可激发出天气尺度的准双周CISK波动,其波动动能向东亚大陆副热带地区的频散变化存在一种“自我调整”过程,从而引导西太平洋副热带高压的进退。      

1958年初夏北半球对流层上部大气环流演变的分析

本文利用1958年5月下旬至7月初北半球的对流层顶图,分析这段时期内大气的结构,以及副热带急流和副热带高压的变化,得到以下一些事实:(1)在初夏大气的三折结构也是很清楚的。对流层顶图在夏季仍可以作为分析对流层上部环流情况的一个工具。(2)在这段时期内,副热带急流在全球范围一般有6—7个波,波动振幅和波数呈有规律的循环变化,一循环约15天左右。(3)副热带急流的平均纬度在这段时期内有了显著的季节性北移,北移不是逐渐的而是集中在6月初和6月底副热带急流波动振幅加大的时候。(4)200毫巴上副热带高压轴线的北移与副热带急流的北移是一致的。     

热带对流层上空东风带扰动影响西太平洋副热带高压的个例分析

利用NCEP/NCAR 1000-10 hPa 2.5°×2.5°日平均和每日4次再分析资料,分析了2003年6月19-25日热带对流层上空东风带扰动对西太平洋副热带高压东西向进退的影响.结果表明热带对流层上空东风带扰动从对流层中低层伸展到50 hPa高度附近,在200 hPa上表现最为明显,在热力场上表现出\     

夏季青藏高原水汽输送特征

使用ＧＭＳ－５的６．７μｍ水汽图、云图及天气图等资料，综合分析了１９９５年６月中旬至７月上旬青藏高原上空的水汽输送过程，总结出中、高层水汽输送的三种环流型特征（脊东型、脊西型和反相型）；并初步分析了它们与降雨的关系。     

THE INFLUENCE OF EDDY VISCOSITY ON THE SUBTROPICAL PLANETARY-SCALE CIRCULATION IN SUMMER

The influence of eddy viscosity on the distribution of subtropical quasi-stationary planetary waves in summeris analysed theoretically.It is found that since the basic flow is very weak,the eddy viscosity may play an impor-tant role for the subtropical planetary-scale motion in summer.A linear,quasi-geostrophic,34-level spherical coordinate model is also utilized to calculate the differencesof quasi-stationary planetary waves and of quasi-stationary disturbance pattern responding to forcing bytopography and heat sources under the different eddy viscosities.The computed results show that thecoefficient of eddy viscosity considerably influences the strength of the subtropical planetary-scale circulationin summer.     

低频位势波与夏季北太平洋副高活动

分析研究表明，夏季西太平洋副高的季节内活动受东太平洋副高变化的影响和制约，这种作用过程与太平洋副热带地区的低频位势中心的西传关系密切，东、西太平洋副高间的遥相关可能通过低频位势波的传播加以联系和实现。     

1998年夏季副热带高压的短期结构特征及形成机制

通过对 1998年 7月副热带高压短期结构及其演变的诊断 ,指出 5 0 0hPa西太平洋副热带高压内并非均一的下沉运动 ,而是多处、多时存在上升运动 ,这是由西太平洋副热带高压的复杂的动力和热力性所决定。诊断还发现 ,在西太平洋副热带高压脊区下方的近地面层 ,多存在一个辐散下沉层 ,这是副热带高压内天气一般多晴空或少云的主要原因。利用动力学理论 ,研究副热带高压的复杂结构的成因 ,指出在 5 0 0hPa副热带高压的西部 ,高低空风场的分布决定了该区域必然多上升运动 ;高空强负涡度平流的存在是副热带高压内出现下沉运动的主要强迫机制