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。     

热带低频振荡影响中国东部冬季降水的机理

利用1979—2007年中国站点逐日降水记录、NCEP/NCAR大气再分析资料以及OLR资料等,分析了冬季热带低频振荡(MJO)与中国东部降水的关系及其伴随的大气环流扰动型,利用线性化全球大气环流模式模拟了大气对热带对流热源的响应,揭示了MJO影响中国东部冬季降水的机理。结果表明:热带对流活动从赤道印度洋西部东移至赤道西太平洋,中国东部冬季降水先后经历了长江流域多雨、整个南方多雨、华南多雨而长江流域少雨,这个过程大约经历了20 d左右时间。作为对东移性赤道热源的Rossby波型响应,当对流热源中心位于赤道印度洋中西部时,赤道以北地区的热源西部气旋式环流和热源东部反气旋式环流共同形成的西南气流扰动主要影响到中国长江流域,并造成那里多雨;而当对流热源中心东移到赤道印度洋东部时,西南气流扰动主要影响到中国华南地区,并造成那里多雨。     

南亚高压的建立及其迁移的数值模拟研究

本文应用两层位势涡度方程模式,模拟了在青藏高原和范围同它相当的热源场共同作用下所造成的扰动对对流层大气环流的影响。按热源区的地理位置分三种情形:一是与大地形重合,相当于高原热源;二是与大地形错开,相当于西藏东南—孟加拉热源;三是位在大地形以东,相当于黄海—日本热源。模拟得出的对流层上层南亚高压的建立和季节性迁移,以及下层气旋系统及其切变线的主要特征,基本上反映出实际存在的天气学事实。模拟结果表明,对于亚洲大气环流由冬到夏的季节变化过程,除了要考虑大地形的动力学效应外,下垫面的加热过程也是很重要的因素。加热场的三个热源区在环流季节变化过程中具有各自不同的相对重要性。     

赤道移动性热源激发的大气强迫波和亚洲夏季风40—50天振荡

本文利用P－σ混合坐标系的五层原始方程模式研究了赤道移动性对流热源激发的大气强迫波和亚洲夏季风40－50振荡的关系。数值试验表明由Wave－CISK机制引起的移动性热源在沿赤道东移过程中可以引起亚洲夏季风环境、降水、赤道东－西纬向环流、季风经向环流和越赤道气流的位相振荡现象，其振荡周期与移动热源的移动速度有关。模拟结果进一步表明热带、付热带大气对赤道移动热源的响应可以激发出东传的Kelvinr波和东传的Rossby波，引起纬向差值气流和和戏向差值气流垢东传现象，以及扰动的北传现象。本文最后还讨论了东传的大气强迫波通过Walker环流和Hadley环流的影响而引起亚洲夏季风的40－40天振荡的机制。     

澳洲夏季风热源低频变化对北半球冬季风影响的数值研究

采用ｐ－σ混合坐标系的５层原始方程模式研究了与澳洲夏季风低频变化相伴随的对流性低频加热源所激发的大气强迫波和东亚冬季风的关系，结果表明澳洲夏季风低频热源可引起北半球副热带高低层环流、东西向Ｗａｌｋｅｒ环流。经向环流、越赤道气流的低频振荡，其振荡周期、强度与热源的振荡周期、强度有关。结果还进一步表明，澳洲低频热源可激发出扰动的北传，从而引起北半球副热带环流、副热带西风急流的低频振荡，澳洲夏季风活跃后     

大尺度热源、热汇和地形对西风带的常定扰动(二)

本文第二部分根据简单的两层斜压模式,用小扰动分别解出地形、热源的常定扰动和地形与热源的共同扰动.作者得到西藏高原对于东亚平均槽、脊的形成具有一定的作用.洛矶山加上格林兰高地后更能解释北美槽、脊的形成.在夏季由于西风带的北移,只有地形作用也使得平均槽的强度和位置发生变化.热源的扰动作用对平均槽的生成具有更显著的作用,冬季的西风急流和夏季小槽的生成都和热源扰动更有直接的关系.考虑了热源和地形的共同作用后所得的扰动流型更接近了实现.由此作者提出热源和地形作用通过动力过程在大气环流中相互制约的统一性.     

冬、夏平流层定常环流的数值模拟

本文应用一个包括Rayleigh摩擦、Newton冷却及水平涡旋热量扩散准地转34层球坐标模式来模拟北半球冬、夏两季平流层大气环流。利用Lindzen和Kuo所提出的方法来解这样一种复什二阶偏微分方程。 计算结果表明:由模式计算所得到的冬、夏两季北半球实际地形与实际热源强迫所产生的定常行星波振幅与位相的垂直分布及在平流层定常扰动系统的分布均与实际观测得到的分布相一致,这说明平流层的定常扰动分布主要还是由于对流层内地形与热源强迫所产生的定常扰动往平流层传播的结果。     

四川盆地西部一次暖区山地暴雨事件的动力过程分析与局地环流数值模拟

本文利用国家基本站和区域自动站逐小时雨量、FY-2G卫星TBB、ERA5再分析等资料,对2017年7月23日发生在四川盆地西部的一次暖区山地暴雨事件进行动力诊断分析和数值模拟试验。主要得到以下结果:（1）此次暖区山地突发性暴雨发生在西太平洋副热带高压边缘的弱天气形势背景下,盆地西部前期高温、高能的环境条件与伸入盆地的东南风受到龙门山脉的强迫抬升是这次暴雨触发的诱因。（2）山地—平原环流在夜间的转换使背景东南风形成深厚的倾斜上升运动,是暴雨增强和中尺度对流云团重组发展的原因。（3）进一步通过数值模拟得出,山地—平原环流受近地面热力扰动驱动。在白天,盆地西部山坡为正虚温扰动区,而同一高度的平原则是负虚温扰动,山地—平原环流从平原吹向山地;到了夜晚,虚温扰动在山地、平原两侧的分布发生反转,山地—平原环流因此转为从山地吹向平原;当去除模式地面热源时,近地面的热力扰动几乎消失,盆地西部山地—平原环流无法形成,与山地—平原环流对应的辐合区随之消失,导致模拟的过程累积降水量显著减少、强降水中心消失。     

冬季低纬度热源异常在北半球对流层大气环流异常中的作用

本文首先从理论上讨论了北半球冬季低纬度强迫源与中纬度强迫源强迫所产生的准定常行星波在实际基本气流中传播路径及其振幅分布的差异,指出冬季低纬度热源异常将对北半球中、高纬度对流层大气环流的异常起很大影响,而中纬度热源异常将对平流层环流异常起很大作用。 本文应用一个包括Rayleigh摩擦、Newton冷却及水平涡旋热力扩散准地转34层球坐标模式分别计算了冬季低纬度热源异常与中纬度热源异常所造成北半球扰动系统的异常情况,计算结果表明了冬季低纬度热源异常将对中、高纬度对流层大气环流异常起很大作用,热带太平洋上空热源异常将产生PNA型环流异常。     

西太平洋副热带高压中期变化的数值试验 Ⅱ.热带西太平洋热源的作用

用一个全球谱模式作数值试验,研究了１９７９年６月中旬一次西太平洋副热带高压西伸北进的中期天气过程中热带西太平洋地区理想热源的作用。结果表明：理想热源的作用大约在４天以后可以影响我国东部的副热带高压和中高纬度的环流;理想热源在热带洋面上产生的扰动首先沿副高南边的东风气流向西北方向传播,到中纬西风带后分为两支,一支继续向西北方向传播,另一支转向东北偏东方向传播,两支扰动的共同作用,导致了副热带高压和西风带环流的变化。     

EFFECTS OF ANOMALOUS HEATING ON SUMMER MONSOON OVER ASIA*

Based on a zonally non-uniform mean circulation in summer simulated by numerical modelling,perturbation heatings ever South Asia and a perturbation cooling over Northwest Australia were incorporated in a numerical model to discuss their effects on summer monsoon over Asia and the structure of flow disturbance.     

EFFECTS OF ANOMALOUS HEATING ON SUMMER MONSOON OVER ASIA

Based on a zonally non-uniform mean circulation in summer simulated by numerical modelling,perturba-tion heatings ever South Asia and a perturbation cooling over Northwest Australia were incorporated in a nu-merical model to discuss their effects on summer monsoon over Asia and the structure of flow disturbance.     

地形与热源强迫在亚洲夏季风形成与维持中的物理作用

本文利用变换的欧拉平均运动方程组及一个准地转34层球坐标模式来讨论地形与热源强迫对亚洲夏季风形成与维持的物理作用。 通过地形以及地形与热源强迫所产生的准定常行星波E—P通量的散度,强迫经圈环流及扰动地转风速的计算,表明了青藏高原东南部上空夏季的非绝热加热对于亚洲夏季风形成与维持起着重要作用,它远大于地形的动力作用。 计算结果还表明:地形与热源对亚洲夏季风形成与维持的物理作用中,它通过强迫经圈环流的作用要大于强迫波E—P通量的散度的作用。     

最敏感扰动的演变与夏季乌拉尔地区的持续性异常环流

通过数值实验对初始扰动不稳定发展建立异常环流型的过程进行了分析。选择了东亚夏季风异常的１９９１年和１９８５年两个典型年份的平均环流作为基流,以共轭敏感性分析得到的最敏感扰动作为初始扰动,分析其在不同的环流背景下的发展情况。结果说明,１９９１年欧亚地区的基流不稳定性较强,且初始扰动结构有利扰动发展,因而通过能量频散在乌拉尔地区激发扰动并强烈发展,建立起阻塞形势。而１９８５年的扰动在乌拉尔地区形成正涡度距平,不利于阻高的建立。从而导致１９９１年和１９８５年夏季乌拉尔地区几乎相反的异常环流。一系列对比实验说明,异常环流型的建立,不仅依靠能量的频散,更依靠扰动通过正压不稳定过程从基流吸收能量而发展。它既有赖于基流自身的不稳定,又取决于初始扰动的结构以及相对于基流的位置。基流选择了具有特定结构的初始扰动型,只要在有利位置上给予扰动,就能够激发出扰动波列,建立强的持续异常环流型。不论初始波列的位相在一定范围内如何改变,扰动总是倾向于在基流的特定不稳定区域发展。     

A regional climate model simulation of summer monsoon over east asia: a case study of 1991 flood in yangtze-huai river valley

Ｉ．ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＥａｓｔＡｓｉａｉｓｓｉｔｕａｔｅｄｉｎｔｈｅｅａｓｔｅｒｎｐａｒｔｏｆｔｈｅＥｕｒａｓｉａｎｃｏｎｔｉｎｅｎｔｗｈｅｒｅｔｈｅｈｕｇｅＴｉｂｅｔａｎＰｌａｔｅａｕｅｘｉｓｔｓ．Ｆａｃｉｎｇｅａｓｔａｎｄｓｏｕｔｈｅａｓｔ...     

Dynamics of intensification of the boreal summer monsoon flow during IOD events

The present study focuses on understanding the dynamics of intensification of the boreal summer monsoon cross-equatorial flow generally observed during positive-Indian Ocean Dipole (IOD) events, by taking 1994 as a case study. In particular, the influence of the anomalous divergent motions during 1994 (i.e., east–west circulation over equatorial Indian Ocean and the monsoon Hadley-type circulation) on the intensification of summer monsoon cross-equatorial flow is investigated. This problem is examined using diagnostic analyses and simulation experiments from a multi-level global atmospheric model forced with observed diabatic heating. The results suggest that the transfer of kinetic energy (KE) from the divergent motions to the rotational flows can be very effective during IOD periods like 1994; and provides a plausible explanation for the increase of KE of the monsoon cross-equatorial flow over Bay-of-Bengal and adjoining areas. The study also investigates the enhanced activity of westward propagating disturbances observed during 1994 over the monsoon region.     

Sensitivity of the Asian summer monsoon to an anomalous Eurasian snow cover within the Météo-France GCM

Both observational and numerical studies suggest that the Eurasian winter snow cover has a strong influence on the subsequent summer monsoon in Asia. An updated version of the ARPEGE climate model of Météo-France, including a simple but physically-based snow parameterization, is used to test the impact of an increased snow mass prescribed at the beginning of March on the simulated summer monsoon circulation and rainfall. The large-scale features of the Asian monsoon are reproduced in a realistic way in the control integration, which is a necessary premise of such a sensitivity test. In the heavy snow cover experiment, the anomalous persistence of the winter snow pack delays the springtime continental heating. This weakens the thermal low over northern India and Persia as well as the southwesterly winds over the monsoon area. There is also a significant decrease in the rainfall over western India and Bengal-Burma, which usually represent the centers of maximum precipitation. Radiative, turbulence transfer and hydrological processes seem to be involved in the snow-monsoon relationship. The changes in the monsoon precipitation are strongly related to changes in the atmospheric circulation and are not reinforced by a local evaporation/convection feedback in our experiment. Received: 17 May 1995 / Accepted: 27 November 1995     

东亚地区加热场对西太平洋副高东西进退影响的数值试验

用混合坐标系五层原始方程模式模拟了热带辐合带异常加热及江淮流域季风雨带异常加热激发的异常环流特征,进而分析了两个加热带对西太平洋副热带高压东西进退的影响。试验表明,两个加热带独立存在或共同作用都有利于引导西太平洋副热带高压西进,而上述两个地区异常冷却则促使西太平洋副热带高压退出东亚大陆。      

A NUMERICAL STUDY FOR THE EFFECT OF TROPICAL 40-50 DAY OSCILLATION ON ASIAN SUMMER MONSOON

By using a five-layer primitive equation model with P-sigma coordinates,the effect of convective heating source with the oscillation of a dipole pattern over the tropical Indian Ocean-Western Pacific on Asian summer monsoon is investigated.The results from simulations show that the oscillatary heating source may cause oscillations in east-west zonal circulation at the equator,in cross-equatorial flow,in meridional monsoon circulation and in the phase of high-low level circulation over Asia,with period same as that of the oscillating heat source.Furthermore,the influence mechanism of the tropical heating source associated with oscillations on Asian summer monsoon circulation is also studicd.It is clearly shown that the westward propagation of thermally-forced Rossy waves to the west of the oscillatary heating source and the northward propagation of disturbances can give rise to oscillations of the equatorial east-west zonal circulation and monsoonal meridional circulation.Finally,the oscillation of all the Asian summer monsoon circulation is formed.     

冬夏季环流隔季相关的数值试验

利用海气耦合和大气气候模式研究东亚冬季风异常对夏季环流的影响, 结果表明, 东亚冬季风异常对于后期环流及海洋状态异常都起了很大的作用.一般情况下, 强的冬季风与后期弱的东亚夏季风和较强的南海季风相对应.与强(弱)冬季风异常相关的风应力的改变可以使热带太平洋海温从冬季至夏季呈现La Nina (El Nio)型异常分布.试验得到的由冬季风异常所产生的海洋及夏季环流的变化与实况是相当接近的.在异常的冬季风偏北风分量强迫下, 西太平洋上形成的偏差气旋环流在夏季已不存在, 这时东亚夏季风反而增强.而冬季赤道西风分量所产生的影响, 则在西太平洋上形成显著的偏差气旋环流, 使东亚副热带夏季风减弱, 南海夏季风加强.对于东亚大气环流而言, 与强弱冬季风对应的热带海洋海温异常强迫下, 不仅是冬季, 后期春季和夏季环流的特征都能得到很好的模拟.但是从分区看, 西太平洋暖池区的海温异常比东太平洋更为重要.单纯的热带中东太平洋的海温异常对东亚大气环流的影响主要表现在冬季, 对后期的影响并不十分清楚.整个热带海洋的异常型分布(不论是El Nio还是La Nia)型, 对冬夏季风的影响是重要的, 而单纯的某个地区的海温异常都比它的整体影响要小.从试验结果看, 海温在大尺度冬夏季环流的隔季相关中起了十分重要的作用.