1991年江淮地区特大洪涝时期的环流特征

研究了１９９１年长江淮河流域洪涝时期北半球大气环流特征，指出江淮流域旱涝与东亚低纬度到高纬度经极地再到大西洋低纬度一线的ＥＡＡ波列密切相关。进而，讨论了ＥＡＡ波列与北太平洋海温的关系。黑潮地区和亲潮地区海温的反位相变化可能是形成ＥＡＡ波列的原因之一。１９９１年６－８月大气环流的模型类似于ＥＡＡ波列。     

南、北极海冰的长期变化趋势及其与大气环流的联系

采用南、北极海冰面积指数 1°× 1°经纬度格点资料及海平面气压资料 ,运用多种统计方法 ,研究了南、北极海冰的长期变化趋势、突变特征及其与大气环流的联系 ,发现近年来南极冬、春、秋季海冰逐渐减少 ,夏季海冰逐渐增加 ;北极春、夏、秋季海冰均不同程度地减少 ,冬季海冰变化趋势不明显 ;南、北极各季海冰的年际变化均存在一定的突发性 ,大气环流在海冰突变年前后有显著的差异     

混合海气耦合模式中与ENSO相关的大气年际变化性

利用混合海气耦合模式45年模拟积分的结果,对模式大气的年际变化性进行了分析。结果表明,在这样的海气耦合系统中,大气分量表现出显著的年际变化,冬、夏季异常环流型的分布与观测资料的分析结果基本相符。因此,该模式不仅能较好地再现热带太平洋的ENSO变化性,而且能较好地再现ENSO引起的全球大气环流的年际变化性。     

近40年青藏高原季风变化的主要特征

通过计算1961－1995的逐日青藏高原季风指数，初步确定了高原夏季风开始和结束的时间，在此基础上研究了季风指数的年际变化特征以及和500hPa高度场、东亚季风之间的可能联系。结果表明：夏季风开始和结束的时间呈反相关关系；高原季风的年际和年代变化明显；高原冬季风强（弱）与同期高原及乌拉尔山500hPa高度场偏高（低）以及东亚冬季风偏强（弱）相联系；高原夏季风偏强（弱）与同期贝湖至高原南部500hPa高度场偏低（高）、西亚和中国东部高度场偏高（低）以及东亚夏季风偏强（弱）相联系。     

1960—2008年新疆沙雅沙尘天气变化特征及原因分析

采用合成分析的方法,研究新疆沙雅县沙尘频次的年际变化,冬、春季的全球环 流背景(包括高度场、气压场和风场)及沙尘多年与少年的全球海温分布。结果表明,沙雅 县沙尘频次有年际变化的特点,并受气温、降水和风速的影响,且与全球范围内的环流异常 相联系。除此之外,海温作为外强迫因子对沙尘频次的变化也有很大的作用。     

大气环流年代际变化问题

本文对大气环流的年代际变化问题的研究工作和结果作了综合评述并给出了一些新的结果。     

季风湿润区冬季水汽收支年际及年代际变化特征

采用1958—2007年NCEP/NCAR再分析资料和我国160站降水资料,对东亚大陆季风湿润区冬季的水汽收支变化与大气环流和我国降水异常特征的关系进行研究。结果表明:冬季水汽收支时间序列表现出明显的长期气候变化趋势。挑选的水汽收支高、低值年不仅能够指示季风湿润区经向风的异常变化,还能够指示东亚冬季风的强弱和降水的异常变化。高值年,蒙古冷高压和阿留申低压偏弱,对流层低层为异常偏南风,整层为异常逆时针环流,30°N以南的辐合和上升运动强,大气水分收入增多,降水增加;低值年则相反。差值合成的异常降水量中心值可达40 mm以上,差值合成的水汽异常输入主要集中在600~900 hPa。合成的经向水汽收支占净收支变化的91.3%,纬向上相差较小。季风湿润区南、北区域的水汽收支及降水的差异明显,纬向的收入支出对此差异贡献较大。水汽收支的年代际特征,不仅能够指示水汽输送的强弱及从海洋输入水汽的多少,还能够指示季风湿润区降水的变化,且差值合成的异常降水量最大可达30 mm以上。     

初夏东亚—太平洋遥相关波列年际变化的一种物理机制

根据1978-2002年北半球500 hPa高度场、地表温度场以及中国夏季雨带类型资料,应用最小二乘法获得了能反映1978-2002年各年北半球大气环流演变大尺度特征的25组空间谱函数.采用改进的低截谱模式方法和多种统计假设检验方法获得了夏季东亚-太平洋遥相关波列年际变化的一个物理机制.结果表明,当大气环流的内部动力过程中大尺度波-波和波-流相互作用明显时,大气环流的演变表现出明显的非线性特征,导致初夏从低纬到高纬东亚-太平洋遥相关波列多为"-、+、-"分布,相应的-EAP指数多为正值,西太平洋副热带高压北跳明显,相应中国夏季多雨区主要位于淮河流域及其以北地区;反之,当大气环流的内部动力过程中大尺度波-波和波-流相互作用较弱时,大气环流的演变表现出较为明显的线性特征,初夏从低纬到高纬东亚-太平洋遥相关波列为"+、-、+"分布,EAP指数多为负值,夏季西太平洋副热带高压北进不明显,相应中国夏季多雨区主要位于淮河、长江流域及以南地区.     

ANOMALIES OF THE BACKGROUND CIRCULATION OF THE IAP GCM MODEL ATMOSPHERE IN AN EL NINO YEAR

Analysis is performed of the May-September mean circulation,referred to as the background circulationhereinafter,in the IAP(Institute of Atmospheric Physics,Academia Sinica)GCM model atmosphere,It is foundthat in an El Nino year there occur anomalies in a set of major systems,e.g.,Southetm Oscillation,Walker andHadley circulations,the western Pacific subtropical high and ITCZ,2nd in large-scale precipitation,with theirhappening dominantly in the Northern Hemisphere tropical and subtropical latitudes in the western Pacific.These results that are in rough agreement with the analyz(?)d actual observations demonstrate the applicabilities ofthe model to the study of low-latitude circulations.     

近30年来中国气候的干湿变化

本文利用1951—1980年的月平均温度,计算了中国各地水分需要量。根据水分需要量和降水量大小,将我国划分成潮湿、湿润、半湿润、半干燥和干燥5类气候区;并对这5个气候区1950年前后各30年时段的气候干湿状况进行讨论;此外还对影响气候干湿变化的重要因子,我国近30年来的降水进行了分析。 近3O多年来,各气候区的降水及气候状况呈现了不同的变化:潮湿和湿润气候区50年代降水较多,60年代降水偏少,70年代降水呈多变态;半湿润和半干燥气候区50年代至60年代中期为多雨时段,1965年始,降水偏少,处于少雨阶段,     

东亚夏季风降水中30—60天低频振荡

通过对东亚夏季风区域30年候降水量的分析研究可以看到,降水中30—60天低频振荡的季节变化与总的季风降水的季节变化具有明显的锁相关系,对季风雨带位置的出现起着重要的调制作用;降水低频振荡的年际变化对梅雨的年际变化也起着重要的调制作用;降水低频振荡呈现明显的由南向北的经向传播。     

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。     

长江下游旱涝与夏半年欧亚环流30～60天振荡的年际变化

对25a(1971～1995年)逐候东半球热带外500hPa高度距平场进行小波分析和旋转主成分分析,研究了30～60d低频振荡的时空变化及其与长江下游夏季旱涝和暴雨频数年际变化的关系。结果表明:6～10月欧亚型(EU)低频振荡强度与长江下游暴雨频数成显著负相关,同时,提出了能揭示变量间非线性关系的对比函数分析(CFA)方法,发现当5～8月西太平洋型(WP)低频流型偏强时,长江下游暴雨频数增加,容易发生洪涝;反之,无明显影响。仅当前期3～5月南亚大陆型偏强时长江下游降水量偏少,而3～5月南亚大陆型偏弱时暴雨频数明显增加。因此,长江下游旱涝与低频流型异常之间同时存在线性和非线性相关。     

大尺度流型年际变化可能机制的研究

本文将年变周期和非年变周期热力强迫项引进正压涡度方程,用方程的截谱形式实施了几十组时间长度为100年的数值积分,研究了非年变周期热力强迫和大气内部动力过程共同激发的大尺度流型的年际变化问题。在一定的参数集合,当非年变外源强迫的振荡周期与大气内部动力过程单独激发出来的振荡的周期相同时,流型年际振动的振幅明显加大,振动的周期则为倍化。在另外的参数集合,随着非年变强迫参数的渐变,流型年际变化的幅度显示出清楚的突变以及其它富有非线性特色的行为。     

青藏高原隆升影响夏季大气环流的敏感性试验

本文用球带范围的大气环流耦合模式，模拟了青藏高原隆升过程中大气环流的变化。模拟的结果表明，高原对大气的加热作用随着高原地形的升高而加强，而其中潜热加热的贡献占据第一位。高原隆升加剧了高原上空大气的上升运动，使高低空的高低压系统得到了加强，增强了南亚和东亚的季风强度，并且引起高原地区降水明显增加，地表面平均温度剧烈下降。尽管如此，青藏高原的隆升并没有从根本上改变大气环流形势，海陆分布才是形成当代大气环流及季风的根本因子。因此，要模拟地质历史时期气候状况，除了高原地形外，还须考虑更多的因子，尤其是海陆分布的变化。     

热带海表温度和低层风场的年际变率及与ENSO循环的相关特征研究

采用 NCEP/NCAR的 1 979～ 1 998年逐月平均的海表温度及 1 0 0 0 h Pa风场资料 ,进行滤波和均方差计算 ,得到了热带太平洋、印度洋、大西洋海表温度 (SST)和风场的年际变化特征。用旋转主分量 (RPC)方法和投影法对热带三大洋海表温度距平 (SSTA)进行分析 ,得到了各大洋 SSTA演变的主要时空特征和相应的距平风场特征 ;并用相关分析研究热带三大洋与ENSO相关的特征 ,得到三大洋间的同期相关关系为 :印度洋 SSTA与赤道东太平洋 SSTA成正相关 ,而赤道东大西洋 SSTA与赤道东太平洋 SSTA成弱的负相关 ;赤道印度洋在落后于赤道东太平洋 3个月左右时正相关达到最大 ,赤道大西洋在超前于赤道东太平洋 6个月左右时负相关达到最大 ;热带印度洋和大西洋与 ENSO相关的分量对各自大洋海表温度年际变化的方差贡献数值相近 ,最大在 40 %以上 ,平均解释方差分别为 1 4%和 1 2 %。     

CMIP3气候模式对东亚冬季大气环流模拟能力的评估

利用1960—1999年ECMWF月平均再分析资料(ERA40)和耦合模式比较计划(Phase 3 of the CoupledModel Intercomparison Project,简称CMIP3)21个气候耦合模式对20世纪气候模拟试验的模式结果,从气候态和年际变化两个方面,评估了CMIP3气候模式对东亚冬季大气环流的模拟能力。结果表明:(1)模式对东亚地区冬季海平面气压、850 hPa纬向风、经向风和500 hPa高度场气候态的模拟存在不同程度的偏差,但均能较好模拟出上述要素气候态的空间分布特征。总体而言,模式对500 hPa高度场气候态的模拟效果最好,而对850 hPa经向风的模拟效果较差。(2)模式基本上能抓住近40年来东亚地区冬季500 hPa高度场的主要变化特征,但基本上不能模拟出冬季海平面气压、850 hPa纬向风和经向风的变化特征。此外,模式对阿留申低压、蒙古高压和东亚冬季风强度的变化特征几乎没有模拟能力。     

基于人工神经网络的暴雨预报方法探讨

探讨了基于人工神经网络模型的暴雨预报方法。该方法仿预报员的暴雨预报思路，在动力模式的降水预报产品、环流形势场和暴雨落区之间通过人工神经网络建立非线性的统计预报模型，该模型的输入是动力模式的降水预报和初始环流形势场的扩展正交分解主成份分量，输出是预报区域的暴雨落区预报。2000年的汛期试验表明该客观预报方法可明显改进数值预报模式的暴雨落区预报，因此可望在业务预报中有较好的应用前景。