东亚冬季风指数的定义及其年际年代际异常

利用NCAR/NCEP再分析资料,通过相关分析方法分析了多种可以表征东亚冬季风活动的气象要素指数的相关性特征,选取地面温度、海平面海陆气压差和500hPa高度3个要素,综合定义了一个东亚冬季风指数。结果表明,该指数表征的东亚冬季风有明显的QTO和QFO周期振荡特征,这一特征与冬季风年代际背景有关,强冬季风年代背景下的振荡比弱冬季风年代背景下的振荡显著,同时该指数能很好地表征东亚冬季风活动的各个方面。对强弱冬季风年的大气环流的结构及其相应的低纬度对流活动、海洋和高低层大气热力状况的分析表明,强弱冬季风活动不仅表现在中高纬度高低层大气环流变化的差异,在局地Hadley环流和赤道附近Walker环流、低纬度对流活动、海洋和大气的热力状况的变化方面也表现出了显著的差异。     

欧亚大陆雪盖与东亚夏季风

季风的形成及其变化涉及高、低纬度,南、北半球,平流层与对流层环流的相互作用。热带、副热带环流系统如副热带高压、南亚高压、越赤道气流、ITCZ等固然是东亚季风形成及其变化的重要因素,但极涡、西风带等中、高纬度环流系统也有相当重要的作用。归根结底,季风是高低纬度之间、海陆之间太阳辐射及下垫面的动力、热力差异的产物。张家诚曾指出季风是行星热机、海陆热机和极冰热机共同作用的结果。关于下垫面异常对季风的影响已经有了一些很好的     

垦荒的若干小气候效应

本文应用呼伦贝尔草原开垦地和未垦地连续两年的野外观测资料,分析了垦荒后春夏之交(5—6月)土壤热、水状况,贴地层大气动力、热力状况及地表热量平衡特征等发生的变化。指出,垦荒的小气候效应是多方面的和明显的,特别各种热力效应尤为显著。因而,垦荒这一人类活动对气象状况的影响是值得重视的。     

西太平洋副热带高压与新疆天气的关系

一、引言西太平洋副热带高压是中低纬度大型环流的重要组成部份,作为整个副热带高压的一环,它的活动对低纬及其邻近地区的影响已人所共知.但大气是一个整体,高、中、低纬度环流和南北半球环流之间是相互影响的.而对长期过程来说,热力作用占有重要     

青藏高原地表热状况的卫星资料分析

在云辐射强迫→地表热力强迫→气候变化→云辐射强迫这一反馈过程中,地表热力过程是一个要环节。青藏高原地表热状况集中集现了青藏高热力作用的基本状态,因而 热力强迫作用下的气候变化如降水、季风等密切相关。因此,研究青藏高原地表热状况的变化,对深入了解青藏高原热力作用及其对周边气候环境的影响,进而对气候变化预测有重要意义。本文利用１９８３年７月至１９９０年１２月菜９０个月的ＩＳＣＣＰ－Ｃ２卫星观测地表温度     

南海—西太平洋海域热量平衡各分量的年变化特征及其与天气系统的关系

就海表面热量平衡Q_l而言,它包括进入海平面的太阳总辐射Q_s,海面有效回辐射Q_b,蒸发耗热Qe,以及海洋与大气间感热交换Qc,它们之间的关系是:Q_l=Qs-Qb-Qe-Qc。 本文对1965—1967年期间南海及西太平洋海域热量平衡各分量的月际变化进行了分析,结果表明:(1)海面热量平衡各分量的年变化中,季节变吧是最显著的,各年之间具有共同性。(2)热量平衡各分量的季节变化对该地区的重要天气系统的作用是不一样的:(a)冬季感热加热带(也包括潜热)可能对移出大陆的气旋在海上加强有一定的贡献;(b)全年在低纬度海洋上一直存在的潜热加热带与台风活动有着密切的联系;(c)而进入海面的太阳总辐射可能对西太平洋副热带高压轴线的位移有一定的控制作用。     

中低纬度山地阴阳坡的季节性及其利用

在北半球,通常认为南坡即为阳坡;北坡即为阴坡。所谓阳坡,即日照时间长,接受辐射多的坡向;日照辐射相对少的坡向为阴坡。根据太阳照射时间和所接受的太阳辐射量计算分析,在中、低纬度地区的冬季,南坡是阳坡,北坡为阴坡;在夏季恰恰相反,北坡是阳坡,南坡是阴坡。太阳辐射能是绿色植物的唯一能量源泉,又是坡面上热量主要来源。因而对阴、阳坡的认识,关系到坡地资源合理开发利用。为此我们特对中、低纬度南、北坡辐射、热量季节变化作了粗浅分析。     

大气线性波动的统一解

本文从描写大气运动的热力一动力方程组出发,在无摩擦和绝热的条件下,统一地分析了在中高纬度和低纬度所包含的大气线性波动。这种分析对于海洋波动基本上也是合适的。     

我国地表面和大气间的湍流热交换量的研究

一、引言 由于地面增热不均,形成地表和大气间的热力差异,为了达到热量平衡,便导致湍流热交换的产生,湍流热交换量不仅是热量平衡中的重要分量之一,而且表示了大气层结的稳定性,大气中各物理量的输送和交换能力,从而反映了天气与气候的形成过程和变化特征。     

南海——西太平洋海域热量平衡各发量的年变化特征及其与天气系统的关系

就海表面热量平衡Qι而言，它包括进入海平面的太阳总辐射Qs，海面有效回辐射Qb，蒸发耗热Qe，以及海洋与大气间感热交换Qc，它们之间的关系是：Qι＝Qs－Qb－Qe－Qc。本文对1965－1967年期间南海及西太平洋海域热量平衡各分量的月际变化进行了分析，结果表明：（1）海面热量平衡各人量的年变化中，季节变化是最显著的，各年之间具有共同性。（2）热量平衡各分量的季节变化对该地区的重要天气系统的作用是不一样的：（a）冬季感热加热带（也包括潜热）可能对移出大陆的气旋在海上加强有一定的贡献；（b）全年在低纬度海洋上一直存在的潜热加热带与台风活动有着密切的联系；（c）而进入海面的太阳总辐射可能对西太平洋副热带高压轴线的位移有一定的控制作用。     

昆明城市建筑物外墙壁面对庭院气温的影响

以低纬度高原城市昆明市为对象,利用冬季（1月）和夏季（7月）不同高度的建筑物外墙壁面表面温度、外墙壁面近旁气温和对应高度的庭院气温实测资料,分析了城市建筑物外墙壁面对庭院不同高度气温的影响。得出：建筑物外墙壁面对庭院气温垂直分布的形成有着不可忽视的热力效应,其效应随季节、昼夜以及壁面方位、高度的不同而各异。建筑物外墙壁面与庭院大气相互影响,昼间建筑物外墙壁面向庭院大气传热,呈现热源效应,随高度增加,热源效应减小;夜间建筑物外墙中、上部壁面从庭院大气吸收热量,呈现热汇效应,随高度增加,热汇效应增大。冬季各壁面的热力效应差异显著,昼间的热源效应南向壁面最为显著,北向壁面热源效应为负,夜间的热汇效应北向壁面最大;夏季各壁面的热力效应差异小于冬季,昼间的热源效应西向壁面较大,夜间的热汇效应东向壁面较明显。分析表明：城市建筑物外墙壁面的热力效应不可忽视,其对立体城市气候的形成有着重要的贡献。     

北半球冬季行星波的传播及其输运作用

利用变换欧拉平均方程讨论了行星波动力学。观测和模拟结果都表明,在北半球冬季准定常行星波的经向传播存在两支波导。一支为高纬度波导,另一支则为低纬度波导。这些结果与理论分析相当一致。通过对EP通量进一步的研究表明,平流层爆发性增温是沿高纬度波导传播的异常行星波与平均气流相互作用的结果。而热带风场的准两年周期振荡（QBO）是低纬度平流层下层大气纬向平均流的一个重要年际变化,它可以影响行星波沿低纬度波导的传播;此外,由一个行星波一平均流耦合模式模拟的结果表明,这个热带风场的变化还可以通过波流相互作用调制行星波沿高纬度波导的传播。 行星波对臭氧的输运作用在文中也进行了分析。行星波强迫出的剩余平均环流表明,耗散的行星波有强的输运作用;向北的涡动热量输送可以强迫出一个正的输运环流,其在低纬度上升并在高纬度下沉。同时研究还表明,热带风场的QBO对行星波传播的调制对输运环流也有重要影响,模式结果表明,在QBO的东风位相期间行星波引起的输运作用明显增强,其结果可用于解释平流层高纬度臭氧的年际变化。     

华南沿海暖海雾过程中的湍流热量交换特征

湍流交换是海雾中的关键物理过程, 在海雾的热量和水汽平衡过程中起重要作用。本文根据2007年3月24～25日一次海雾的外场观测数据, 分析了海雾过程中近海面湍流热量交换特征; 并在区分风切变机械湍流与雾顶长波辐射冷却热力湍流的基础上, 着重分析了两种不同性质的湍流对海雾发展和维持的作用。结果表明: (1) 本次海雾是在西南低压和变性冷高压的控制下, 来自南海东部暖水区的空气平流在近岸冷海面上形成的暖海雾; 暖海雾中的湍流热量交换过程比冷海雾更为复杂; (2) 在暖海雾的形成和消散阶段, 风切变机械湍流的热量输送起主要作用; 而在发展和维持阶段, 既有风切变机械湍流的热量输送作用, 也有雾顶长波辐射冷却热力湍流的热量输送作用; (3) 风切变机械湍流向冷海面输送热量, 对近海面空气起到降温和增湿作用; 热力湍流同样向冷海面输送热量, 但对雾层起到增温和降湿作用; (4) 暖海雾中的湍流热量交换机制与雾层的非充分混合结构有密切关系。     

基于信息流理论的因果分析在辨析大西洋多年代际振荡物理机制中的应用

大西洋多年代际振荡（AMO）是指发生在北大西洋的海表温度（SST）冷暖异常多年代际（50～80年）振荡的现象。通常AMO被认为是受大西洋经向翻转环流（AMOC）及其对应的海洋动力过程（经向热量输运）的影响。近年来有观点认为,AMO是大气随机热力强迫的产物,大气主导了海气间的热量交换进而影响AMO。弄清AMO和北大西洋海表热通量的因果关系是辨析AMO动力和热力驱动机制的关键。本文利用基于信息流理论的因果分析方法,研究了1880年以来观测的AMO与北大西洋海表热通量间的因果关系。结果表明,在多年代际尺度上,从AMO到海表热通量的信息流要远大于二者相反方向的信息流,这说明AMO是北大西洋海表热通量异常的因,海洋主导了海气间的热量交换。大气随机热力强迫机制无法解释AMO与热通量两者因果分析的结果。对泛大西洋地区的陆地气温和AMO指数进行分析,进一步表明由于海洋主导了海气热量交换,AMO的海温异常加热/冷却控制了绝大多数地区气温的多年代际变化。利用海温驱动的大气环流模式的模拟结果验证了AMO的海温异常对周边陆地气温强迫作用。本文的结果为辨析AMO的动力和热力驱动机制提供了新线索,进一步表明AMO并非是大气随机热力强迫的产物,海洋环流可能是AMO的主要驱动因子。     

半半球冬季行星波的传播及其输运作用

利用变换欧拉平均方程讨论了行星波动力学，观测和模拟结果都表明，在北半球冬季准定常行星波的经向传播存在两支波导。一支为高纬度波导，另一支则为低纬度波导。这些结果与理论分析相当一致。通过对EP通量进一步的研究表明，平流层爆发性增温是沿高纬度波导传播的异常行星波与平均气流相互作用的结果。而热带风场的准两年周期振荡（QBO）是低纬度平流层下层大气纬向平均流的一个重要年际变化，它可以影响行星波沿低纬度波导的传播；此外，由一个行星波－平均流耦合模式模拟的结果表明，这个热带风场的变化还可以通过波流相互作用调制行星波沿高纬度波导的传播。行星波对臭氧的输运作用在中也进行了分析，行星波强迫出的剩余平均环流表明，耗散的行星波有强的输运作用；向北的涡动热量输送可以强迫出一个正的输运环流，其在低纬度上升并在高纬度下沉。同时研究还表明，热带风场的QBO对行星波传播的调制对输运环流也有重要影响，模式结果表明，在QBO的东风位相期间行星波引起的输运作用明显增强，其结果可用于解释平流层高纬度臭氧的年际变化。     

夜间大气边界层热力因子的数值研究

本文使用了一维非定常热力方程对夜间大气边界层热力结构进行了数值模拟.结果表明:(1)当天气形势变化平稳时,平坦地区夜间边界层热力结构的变化主要受到湍流与辐射传输作用的影响.(2)由于地-气之间热量传输的相互调整作用,使低层湍流变温率与地面温度变率之间表现为有相同周期的变化. 文中通过该模式的计算结果与复杂地形的实验资料的对比,研究了平流作用对温度垂直分布的影响.     

1984年夏季张掖地区的热状况特征

本文用热平衡方法估算了1984年夏季张掖地区的平均感热、潜热输送以及对热量和水份的滞凝系数，对该地的平均热状况特征进行了研究，在张掖地区，感热通量及热量滞凝系数随高度增加，而潜热通量及水份滞凝系数则减小；热力参数与辐射参数一样，也存在着3—5天的中期振荡周期，热力参数及辐射参数相应振荡的位相差都很小，而谱相关则大多在50%以上。可以用辐射参数的平均值来估计近地面层感热和潜热输送的平均状况。张掖地区的热状况平均特征基本上与1979年QXPMEX结果一致。     

原始方程系统中的无加速定理——Ⅱ:纬向平均温度的变化

利用作者在本文第Ⅰ部分提出的原始方程系统中的无加速定理,这部分讨论大气动量、热量的内外源强迫对纬向平均温度场的作用。数值计算结果表明:外源热力强迫引起的温度场的变化主要在对流层下层;而热力内强迫的作用在中高纬对流层中分布较均匀,两者在维持纬向平均温度场的变化中十分重要。机械外强迫和机械内强迫各自的贡献次之。平均经圈环流的贡献则主要在对流层顶附近及平流层中,由于热力内强迫产生的位温变化在一定程度上大致被热力外强迫所平衡,而机械内、外强迫则具有相似的空间分布,从而,总的热力强迫所引起的位温变化的分布基本上为总的机械强迫作用所平衡,纬向平均位温的准定常状态由此得以维持。     

原始方程系统中的无加速定理II:纬向平均温度的变化

利用作者在本文第Ⅰ部分提出的原始方程系统中的无加速定理,这部分讨论大气动量、热量的内外源强迫对纬向平均温度场的作用。数值计算结果表明:外源热力强迫引起的温度场的变化主要在对流层下层;而热力内强迫的作用在中高纬对流层中分布较均匀,两者在维持纬向平均温度场的变化中十分重要。机械外强迫和机械内强迫各自的贡献次之。平均经圈环流的贡献则主要在对流层顶附近及平流层中,由于热力内强迫产生的位温变化在一定程度上大致被热力外强迫所平衡,而机械内、外强迫则具有相似的空间分布,从而,总的热力强迫所引起的位温变化的分布基本上为总的机械强迫作用所平衡,纬向平均位温的准定常状态由此得以维持。     

“青藏高原加热引起的海陆热力差异对新疆夏季降水的影响机理研究”项目

正一、立项背景青藏高原是世界上最大最陡峭的大地形,其动力和热力作用是形成和维持北半球大气环流的重要原因之一,气流对热源的热力适应形成高原上空近地层低压和中高层的青藏高压,高原上空大尺度大气热源(汇)激发出的热力波及与之相联系的热量、动量传播对周边地区的天气气候有着重要影响。夏季青藏高原对流层低层环绕高原的气旋式环流加强,高原上空盛行上升气流,与之联系的高原北侧有补偿的下沉气流生成,在高原东南侧形成潮湿气候,西北侧形成干旱气候对新疆夏季降水有重要影响的副热带西风急流、南亚高压等大尺度环流系统,均和青藏高原下垫面热力异常