关于大气环流遥相关与低频振荡的研究进展与问题

遥相关与低频振荡是大气环流研究中两个重要的问题。本文主要集中阐述近年来关于大气环流遥相关与30—50天振荡的观测事实及其物理机制的研究进展,同时也指出了有待于进一步研究的问题。     

北半球冬季大气环流遥相关型的非线性特征

利用NCEP/NCAR再分析500 hPa高度场资料,采用EOF和非线性主成分分析(NLPCA,Nonlinear Principal Component Analysis),研究了北半球冬季大气环流遥相关型的非线性特征,并将两种分析的结果与实际观测相比较,结果表明:NLPCA在提取资料场序列的低维非线性相关结构方面比传统EOF有明显的优越性.北半球冬季大气环流的遥相关型有明显的非线性结构特征,特别是EU型和PNA型,当非线性主成分NLPC取正负极值时,EU和PNA型并不是呈现完全的反位相结构.NLPC取负极值时,EU型的活动中心位置比NLPC取正极值时位置偏西,特别是欧亚大陆中部的距平中心,负中心比正中心偏西,强度更强;PNA型的4个距平中心在NLPC取正极值时比负极值时更集中,副热带太平洋的正中心、北太平洋的负中心比NLPC取负极值时的反符号中心偏东,强度更强.     

亚洲夏季风活动激发的北半球大气环流遥相关型

亚洲季风区是全球热力变化最为显著的区域，亚洲夏季风活动必定会对其它环流系统产生影响。本文通过夏季风指数与北半球环流的相关计算以及强、弱季风候北半球环流异常合成的分析发现，亚洲夏季风的活动会激发北半球夏季大气环流遥相关型，其主要相关中心均出现在季风区的下游地区，即从亚洲经太平洋至北美洲一带，除了表现出正负中心交替出现的波列状结构外，该遥相关型在太平洋地区还表现为一对南北向的偶极子异常型，我们将这一遥相关型称为亚洲太平洋北美（ＡＰＮ）型。     

北半球冬季大气环流遥相关型特征与我国区域气候

计算了1951／1952～2002／2003年北半球冬季大气环流遥相关型的强度指数，研究了它们的长期变化和近期特征，指出近10年来WA型的负趋势，PNA型的正趋势还在持续并有所加强。它们的强度突变分别发生于20世纪80年代初(WA型1984年由强转弱)及70年代中(PNA型1976年由弱转强)。还指出，近10年来，亚洲(亚欧)地区的纬向环流强度继续在加强，经向环流强度继续在减弱，大气环流及遥相关型强度的这种变化是中国冬季气候变化的一个重要原因。     

大气的遥相关现象

大气中的遥相关现象是指空间距离相隔数千公里以上的两个地点气象要素之间存在显著的相关性。用以分析遥相关的气象要素有海平面气压、降水、气温和等压面位势高度等。半世纪初发现的三大涛动:南方涛动(SO)、北太平洋涛动(NPO)和北太西洋涛动(NAO)都是典型的遥相关现象。美国气象工作者发现的与美冷冬相联系的太平洋/北美环流型(PNA)是另一个典型的遥相关现象。它反映了东太平洋槽和北美东岸槽与加拿大西部脊之间的关联。我国天气     

东亚夏季风异常大气环流遥相关及其对我国降水的影响

根据夏季东亚季风区内季风环流异常所反映行星尺度扰动的强弱,来定义东亚大气遥相关指数IEA.分析表明,它能较清楚地反映夏季西太平洋副高脊线和西伸脊点位置与东亚季风系统各支季风气流的变化.并揭示当IEA偏强(弱)时,东亚季风系统内的热带季风环流出现异常加强(减弱),副热带季风环流出现异常减弱(加强),而中高纬度季风环流又出现异常加强(减弱),三者之间的关系.分析还表明,IEA异常前期,具有明显ENSO循环位相特征,冬季热带太平洋SST、OLR异常,以及对流层高层风异常,可以作为前期征兆信号.该指数变化与我国夏季降水异常分布密切相关,并清楚地反映出东亚季风系统内热带季风环流与副热带季风环流及其各支季风气流异常对我国夏季降水的影响,为该指数在气候监测与预测中的应用提供一定的物理依据.     

广西冬季极端气温与大气环流及海温场的遥相关

通过对广西1958-2006年88个代表站冬季（12月至次年2月）平均气温的EOF和REOF分析，探讨广西冬季气温异常冷暖年的时空分布结构特征。研究分析冬季气温前期和同期500hPa高度距平场和海温场的特征：异常偏冷年份的前期极涡较强，副高偏弱，亚洲西风带经向度较大，南亚高压较强；到冬季，亚洲中高纬经向环流继续加大，东亚大槽加深南移，南亚仍维持一浅脊。异常暖年的形势恰恰相反。拉尼娜年结束年易出现冬季气温异常偏冷年份，而厄尔尼诺年结束年易出现冬季气温异常偏暖年份。同时，黑潮区气温的变化对广西冬季气温异常有较好的指示作用。     

广西冬季极端气温与大气环流及海温场的遥相关

通过对广西1958~2006年88个代表站冬季(12月至次年2月)平均气温的EOF和REOF分析,探讨广西冬季气温异常冷暖年的时空分布结构特征。研究分析冬季气温前期和同期500hPa高度距平场和海温场的特征:异常偏冷年份的前期极涡较强,副高偏弱,亚洲西风带经向度较大,南亚高压较强;到冬季,亚洲中高纬经向环流继续加大,东亚大槽加深南移,南亚仍维持一浅脊。异常暖年的形势恰恰相反。拉尼娜年结束年易出现冬季气温异常偏冷年份,而厄尔尼诺年结束年易出现冬季气温异常偏暖年份。同时,黑潮区气温的变化对广西冬季气温异常有较好的指示作用。     

夏季亚洲-太平洋遥相关季节演变与大气环流和降水

利用1981-2007年逐日大气再分析资料和降水资料以及统计分析方法,研究了夏季(5-9月)亚洲与太平洋区域的大气遥相关,并分析了其季节演变与夏季亚洲-太平洋大气环流和亚洲季风区降水的联系.结果表明:在5-9月逐日对流层上层扰动温度场上,亚洲与北太平洋中纬度存在着类似于亚洲太平洋涛动的遥相关现象,即在季节尺度上,当亚洲大陆中纬度对流层上层偏暖时,北太平洋中纬度对流层上层偏冷,反之亦然;亚洲与太平洋对流层上层温度的反位相变化特征也出现在对流层中下层和平流层低层.亚洲-太平洋涛动指数不仅可以指示夏季亚洲与太平洋中纬度纬向热力差异的变化特征,也可以较好地指示亚洲与热带印度洋经向热力差异的变化特征.亚洲-太平洋涛动指数最大值常出现在7月中旬到8月初,并且从1981年到2007年该最大值出现时间有偏早趋势.当夏季亚洲太平洋涛动指数偏高(低)时,亚洲大陆上空的南亚高压和其下方的亚洲大陆低压系统偏强(弱),太平洋副热带高压偏强(弱)并偏北(南),亚洲-非洲上空的热带东风急流和低层的西南风偏强(弱),从印度到中国华南的广大地区、中国华北以及东北亚等地降水偏多(少).     

初秋500hPa大气环流遥相关型及其与我国温度场关系

研究了北半球初秋５００ｈＰａ高度场的６个遥相关型特征及其与冬季遥相关型的区别，和其强度与我国初秋气温场的关系。指出我国大部地区的气温场特征与其中４个环流型强度的关系密切。     

80年代北半球夏季大气环流遥相关的年际变化的研究

近年来的许多观测事实表明,全球大气环流的变化存在着相关性。Wallace和Gutzler发现大气环流的异常存在着五种遥相关型:太平洋北美型,西大西洋型,东大西洋型,西太平洋型和欧亚型。黄荣辉从理论和数值试验方面指出,冬季热带东太平洋海温的异常会引起中高纬度大气环流的异常。黄荣辉等人近期的研究还揭示出夏季热带西太平洋海温的异常,会在东南亚、东亚与太平洋北     

江苏冬夏极端气温与大气环流及海温场的遥相关

以江苏夏季最高气温和冬季最低气温场为例，研究海气耦合作用对区域气温场异常型态的影响，结果表明，江苏夏季最高气温受到同期海气耦合作用的影响较明显，冬季最低气温受同期海气耦合作用的影响较少；从一定意义上说，夏季最高气温的降低是由于东太平洋遥相关型强度的变化及同期北太平洋海温距平分布型的强度加强所致，而冬季最低气温的升高则是由于WA型及欧亚大陆上空环流型强度的变化及同期北太平洋海温距平分布型的强度减弱所致。     

北半球冬季大气环流遥相关的长期变化及其与我国气候变化的关系

研究北半球冬季大气环流遥相关型的长期变化发现：ＷＡ，ＰＮＡ型有明显趋势变化及年代际变化。ＷＡ型有明显负趋势，ＰＮＡ型有正趋势，它们的强度突变分别发生于１９８０年代初（ＷＡ型１９８３年由强转弱）及１９７０年代中（ＰＮＡ型１９７６年由弱转强）。与此同时，亚洲地区、亚欧地区的经向环流强度于１９８３年突然减弱。大气环流及遥相关型强度的这种年代际变化是中国冬季气候变化的一个重要原因。     

引起我国夏季旱涝的东亚大气环流异常遥相关及其物理机制的研究

本文综述了引起我国夏季旱涝的东亚大范围、持续性大气环流异常遥相关方面的国内外研究状况。本文特别强调了关于夏季东亚大气环流异常遥相关物理机制的研究,其中不少研究是作者多年努力的成果。本文还指出在这方面应进一步研究的问题。     

北半球大气臭氧层的遥相关结构分析

本文分析了北半球冬春季和夏秋季大气O_3层的遥相关结构.结果发现,O_3层存在一系列遥相关型,其时域特征与O_3层槽脊及大气环流型的变化有关,主要可分为:(1)O_3槽间型,(2)O_3槽脊型,(3)O_3脊间型.表明遥相关区域的空间分布具有波状结构.随着环流型的季节调整,冬春季与夏秋季O_3层的遥相关结构存在着差异.所得结果可显示出大气环流对O_3的输送作用以及环流系统振荡导致的O_3层异常分布,这对进一步揭示O_3层的时域演变特征具有重要意义.     

大气的垂直结构与遥相关型

利用球面上20°N以北和20°S以南的500hPa高度场资料研究了大气的垂直结构与遥相关型的关系。结果表明,正压扰动与波列结构的遥相关型一致,而斜压扰动则与带状结构遥相关型一致。     

低频球面正压大气行星波的频散特征及大气环流遥相关型形成的物理机制

本文研究了非均匀基本纬向流中低频球面正压大气行星波的能量频散特征,讨论了波射线,求得了波射线路径的近似方程。此外,还讨论了沿波射线波包振幅和能量的变化。所得结果可给出大气环流遥相关型水平结构形成及其演变的基本物理图象。      

初秋孟加拉湾－日本海遥相关的特征及其与大气环流和中国降水的关系

用ＥＣＭＷＦ１９８０－１９８３年资料探讨了亚洲季风区水汽汇季节内变化的标准差分布、空间型及传播，并讨论了水汽汇与热源（本文第Ｉ部分）季节内变化特点的异同。结果表明：一方面，季节内时间尺度上水汽汇的变化特征与热源比较一致（尤其是在夏季），变化显著区主要位于季风活跃区及其附近地区，与季风雨带的位置极为接近，且夏季陆地上清楚，冬季海洋上明显；ＥＯＦ分析的主要空间型反映了印缅地区、中国东部及沿海、西太平洋