非绝热加热对赤道地区平均纬向环流的作用—非线性响应

本文设计了一个两层非线性原始方程模式，做低谱展开，求出非线性方程组的解；讨论了在外参数变化情况下及其相应环流的演变；并与线性响应作了对比。此外，还讨论了定常解的稳定性。主要结论是：（1）非绝热加热各分量在非线性响应中能强迫出更为接近实际的赤道地区平均纬圈环流圈。（2）在非线性响应中，潜热加热对纬圈环流的作用是最主要的。随着外参数－湿度的变化，解出现突变现象，其对应的赤道地区平均纬圈环流从一个定常态变到另一个定常态；其中对流潜热的作用最为明显，感热加热的作用是次要的。（3）在非线性响应和线性响应中，辐射加热对环流的作用不同；潜热加热对环流的作用相似，但在前者中它要强得多。     

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     

非绝热加热对中高纬大气低频振荡的调频作用

用诊断方法和数值试验两种方法,研究了非绝热加热对中高纬大气低频振荡的调频作用,首先应用１９７９～１９８９年欧洲中心资料进行功率谱分析,得到：（１）夏季与冬季相比,波动的主周期有有缩短的趋势,（２）ＥｌＮｉｎｏ事件和ＬａＮｉｎａ事件期间,冬夏两季的波动主要周期分别有缩短和变长的趋势,然后,应用强迫耗散准地转正压涡度方程的全球谱模式,考虑三个行星波准共振,积分９０ｄ,得到：（１）三个行星波之间存在的很     

非绝热加热对锋面次级环流的影响

通过考虑非绝热加热项和摩擦项的原始方程组，取沿锋面方向地转近似，导出一个描写定常锋面次级环流的方程，研究对流加热（ＣＩＳＫ）对锋面次级环流的作用。结果表明；非绝热加热能加强锋生过程，加强锋面环流，使环流宽度变窄，陡度加大。从而从理论上对锋面过程的降水不均匀性给出解释。     

低纬大气环流季节转换及青藏高原非绝热加热作用的天气统计学分析

本文用天气学方法分析了1979年5～7月低纬逐候100、500、1000毫巴层平均环流,得到该年低纬大气环流由冬入夏的季节转换发生在6月第2候到第4候的结论。用自然正交展开方法分解各层候平均流场序列,得到的第二特征向量是表征环流季节转换的重要分量,称它为季风分量。对青藏高原加热作用与第二特征向量时间系数的统计学分析表明,两者存在显著的相关联系;而对第二特征向量的散度场和垂直运动场的天气学分析表明,两者的显著相关是由高原及其邻近区域与低纬之间的若个垂直环流圈联系的。     

纬向非对称加热对大气环流影响的模型实验

利用实验室内实验方法,在一旋转圆盘内模拟各种形式加热场对大气环流的作用。本文总结了各种形式扰动热源作用下环流特点。在实验室内进一步证实热源在平均槽脊形成中的作用。并发现在非常定情况下热源对槽脊移动的影响,甚至引起整个环流发生骤变,促使流场的各种波型相互调整。     

赤道太平洋高低频纬向环流差异及其物理机制

利用1982—2017年欧洲中期天气预报中心再分析资料和美国国家大气海洋管理局的观测资料,分析了赤道太平洋高、低频海平面气压距平场的特征及差异,并通过诊断赤道太平洋海-气耦合的时间尺度,探讨了导致赤道太平洋高、低频纬向环流差异的原因。结果表明,南方涛动海平面气压东西跷跷板耦合现象只是在低频场中才存在,在高频场中并不存在。低频场上,主要受到热带最明显的年际信号(ENSO)的调控,海平面气压场和海表温度场呈现出东西振荡型。相比而言,在高频场上由于时间短,海、气异常还没有发生较好的耦合,气压场和风场呈现出全海域一致型。高频纬向环流与热带季节内振荡(MJO)紧密联系,具有明显的东传特征,传播速度大约为5 m/s,其变率方差的34%可以由MJO线性解释。相干谱分析表明海-气耦合具有时间依赖性,南方涛动通常只在20候以上的时间尺度才能存在,这与赤道海洋开尔文波横穿太平洋时间相当。     

纬向平均环流预报的系统性误差及其改进

大量的月预报实例分析表明,纬向平均环流(本指高度场纬向平均分量)存在明显的系统性预报误差,且在总误差中占有可观的份额。国内外其它模式也存在类似的现象。为克服这一困难,本尝试了“结合”(hybrid)的途径。应用重构相空间理论和非线性时空序列预测方法,在大量历史资料的基础上,构造了月尺度逐侯纬向平均高度场(零波分量)距平场的非线性预报模型。然后,将非线性预报和谱模式动力预报结合起来,即将非线性预报结果转化为模式需要的颅报量,再在模式积分过程中的每一步取代其相应部分,实施过程订正。初步试验结果表明,这种途样合效地减少了模式纬向环流的预报误差;特别是通过非线性波流相互作用,还改善了部分波动分量的预报。     

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。     

赤道印度洋海表温度纬向异常及其对季风环流的影响

引言印度季风是热带环流最突出的特征,它的建立与维持决定于大尺度季节性的海陆温差。夏季,季风向暖的大陆辐合,并在大陆上升经高层对流层返回海洋。冬季,温度场反过来,环流亦反过来,在暖的洋面上空气上升,在冷的大陆上空气下沉。然而由经向温度差控制的这种平均环流,可以大大地被由大陆或海洋的纬向温度异常所修改。皮叶克尼斯(Bjerknes 1966,     

非绝热加热驱动的热带轴对称环流多重平衡态

本文利用赤道β一平面上的浅水波方程,对热带轴对称环流进行理论分析。首先解析地求得线性自由波解,发现低阶模态上u、φ与v的关于赤道的对称和反对称性相反。其次,用高截谱模式分析理想化非绝加热作用下热带环流的平衡态,发现热带夏季环流具有二类稳定的平衡态,而冬季有单一稳定态。      

亚——非季风区非绝热加热与夏季环流关系的诊断研究

基于热力适应理论,本文利用 ＮＣＥＰ／ ＮＣＡＲ再分析资料对撒哈拉沙漠、青藏高原和孟加拉湾地区的非绝热加热与夏季环流进行了诊断研究。在非洲撒哈拉沙漠地区,以感热输送为主的加热仅局限于近地面层,边界层以上的大气则以辐射冷却占优势。因而除了边界层内存在着浅薄的正涡度和微弱的上升运动以外,整个对流层几乎都维持负涡度并盛行下沉运动。对于青藏高原地区,强大的表面感热通量引起的垂直扩散是近地面大气加热的主要分量,与大尺度上升运动相关的凝结潜热对低层大气的加热也有一定的贡献。长波辐射造成的对流层中、上层大气的冷却则主要由深对流潜热释放来补偿。夏季高原地区总非绝热加热是正值,且最大加热率出现在边界层内。低空大气辐合产生正涡度,而中、高层大气辐散伴有较强的负涡度。因而高原盛行上升运动,最大上升运动位于近地面层。夏季孟加拉湾地区的深对流凝结潜热释放远大于长波辐的冷却作用,因而整个对流层几乎都保持较强的非绝热加热。４００ｈＰａ层附近的最大加热率引起３００－４００ｈＰａ最强的上升运动。对流层上层是负涡度区,而中、低层为正涡度区。结果还表明,垂直和水平辐散环流与大气的热源和热汇区密切相联：在高层,辐散气流从热源区流向热汇区;在低层则相     

赤道地区纬向风系与ENSO事件的联系

利用Ａｔｕｏｎａ Ｍａｒｑｕｅｓａｓ Ｉｓ站对流层最大西风层和最大东风层纬向风异常值的差值，构造了赤道中，东太平洋Ｗａｌｋｅｒ环流强度指数Ｉｄ。，并对Ｉｄ平流层下部ＱＢＯ西风位相的长度和起始季节与ＥＮＳＯ事件的联系进行了研究。     

非绝热加热及地形动力作用下的大气环流长期演变过程

本文建立了一个理想的大气环流数值试验模式,其中简单地考虑了辐射、湍流、凝结加热及地形的动力作用。模式中放了两个陆地和两个海洋,海陆的影响由给定的下垫面温度表现出来。把方程组化成常微分方程组后,用Runge-Kutta方法在电子计算机上求数值解。 首先,在非绝热加热的作用下,由静止大气开始经过40天就建立起基本气流。其次,在具有年周期的太阳辐射、下垫面温度及凝结加热的作用下,基本气流以年周期变化。扰动也有明显的年周期,夏季扰动振幅变小,冬季扰动振幅变大,而且海陆温度的季节变化能控制波数为2的超长波的进退。夏季温度槽位于海洋东部,冬季位于大陆东部。 最后,在数值试验中看到初始场的影响只有100天左右。     

青藏高原对东亚纬向型环流形成的动力作用

本文用大气环流的气候资料,指出东亚地区纬向型环流较多。利用原始方程数值模拟和简单的理论分析讨论了形成区类环流特征的动力机制;并指出东亚纬向型环流比北美多,可能是与青藏高原和洛矶山高原的地形强迫性动力作用的特点不同有关。     

春季赤道印度洋纬向-垂直环流的变化特征及其与Walker环流的关系

利用1951~2010年20CR（20th Century Reanalysis Version 2）再分析资料和NOAA海表温度资料研究了赤道印度洋纬向-垂直环流的季节性差异、变化特征及其与Walker环流的关系。本文首先分析了四个季节赤道印度洋上空纬向-垂直环流的结构特征,发现春季和秋季存在严格东西方向上的赤道印度洋纬向-垂直环流。随后,针对春季赤道印度洋纬向-垂直环流变化特征作进一步的分析,研究结果表明,春季纬向-垂直环流的强度及其变率在1951~2010年间持续增强,而该垂直环流的中心位置则表现出明显的年代际变化特征:1981年之前垂直环流的中心位置表现为向西移动,而在1981年后则转为向东移。春季赤道印度洋纬向-垂直环流与Walker环流之间的相关关系同样存在年代际转折,1981年之前两者之间并不存在显著的相关,而在1981年之后,两者之间的关系显著增强。不同年代际时段内赤道印度洋纬向-垂直环流与海温的关系也发生了明显的改变,1981~2010年赤道印度洋纬向-垂直环流主要受到前期和同期太平洋上的ENSO型海温信号的影响,而在此之前该垂直环流主要受到前期和同期赤道东印度洋海温的影响。     

北半球中低纬地区冬季平均垂直环流的某些特征

本文将继[1]之后,讨论北半球冬季中低纬地区的平均垂直环流.资料来源和计算方法与文献[2]相同,不过这里我们把计算区扩展到全北半球的中低纬地区.     

夏季东半球中低纬日平均气象场和非绝热加热场模拟特征的初步分析

本文利用P—σ混合坐标系原始方程模式对夏季东半球中低纬的气象场相非绝热加热场进行了数值模拟。从模拟得到的日平均温压场、流场及降水量场与实况的对比分析中可以发现,高空300hPa的南亚高压、海平面大陆低压这一对夏季东半球的半永久性气候系统,对流层低层以索马里急流为主的越赤道气流均被成功地模拟出来了。降水量的模拟基本上也是成功的,但从降水的性质来看,有明显不足的是热带海洋地区的对流性降水。 在气象场基本符合实况的前提下,文章讨论了非绝热加热场的分布特征及其性质。指出大陆是热源区,其中90°E以东的加热场是大尺度凝结加热的贡献,大陆西部的加热区是以感热加热为主。模拟较差的是热带海洋区。     

纬向平均副热带高压和Hadley环流下沉支的关系

气象学者传统地认为副热带高压带是Ｈａｄｌｅｙ环流的下沉支形成的。鉴于冬 (夏 )季Ｈａｄｌｅｙ环流最强 (弱 )时副热带高压反而最 (弱 )强的事实 ,Ｈｏｓｋｉｎｓ[1] 对经典理论提出质疑。吴国雄等[2 ,3] 指出副热带高压 (下文中称副高 )的形成主要是加热的垂直非均匀造成的。刘屹岷等[4 ,5] 发现夏季 5 0 0ｈＰａ月平均图上 165°Ｅ以西的西太平洋副高以上升运动为特征。一般来说 ,受副高控制天气晴好 ,这与西太平洋副高以上升运动为特征是否有矛盾。为此 ,我们首先研究气候纬向平均副高的动力问题 ,结果表明Ｈａｄｌｅｙ环流和副高形成…