东亚寒潮爆发对热带环流的影响及其反馈作用

１　引言我国是世界上著名的季风活动区之一,夏季旱涝以及冬季的冷害,都在很大程度上决定于冬夏季风的活动。东亚的季风有冬季风和夏季风之分。对于夏季风,长期以来人们已对其做了大量研究,并已取得令人满意的丰硕成果;而对冬季风的研究起步较晚。同夏季风一样,冬季风在对东亚乃至全球的大气环流,尤其是对赤道低纬地区的环流的影响,热量、动量和能量的水平及垂直输送等方面均扮演了十分重要的角色,也引起许多气象工作者的重视,做了许多工作。本文拟对近年有关东亚冬季风分析观测方面的研究试作简要的评述。２　东亚低纬大尺度平均…     

东亚强寒潮--冷涌越过赤道并引发南半球热带气旋和强降水的个例研究

作者对2005年1月初北半球一次强冷空气爆发、越过赤道并影响南半球天气作了较深入的分析.此次冷空气活动引发了东亚的寒潮和大风降温;跨越赤道,在那里形成强烈扰动和强对流天气;并进入南半球,在澳大利亚夏季风槽中激发了强的对流活动,使季风低压发展增强,达到了热带气旋的强度;该热带低压又正好处于南半球中高纬西风槽前,沿槽前西北气流向南深入内陆,在澳大利亚的西澳、北澳和昆士兰等州引发了强降水,进一步确认了我国学者李宪之早在上世纪30年代提出的冬半球强冷空气爆发可以越过赤道并激发夏半球对流活动与热带气旋这一精辟的观点.此外,还揭示出冷空气活动使Hadley环流增强,利于冬季风维持.最后提出了伴有强烈扰动的冬季风环流系统的模型.     

甘肃河西地区一次强寒潮天气个例诊断分析

2008年4月19~20日,受西伯利亚东移南下的强冷空气影响,河西地区出现了自2001年以来最强的1次寒潮天气.利用MICAPS资料分析了这次强寒潮爆发时的环流形势演变特征.同时采用NCEP/NCAR 2.5°×2.5°每天4次再分析资料,计算了60~105°E、35~60°N区域内,4月15日08时~20日08时300 hPa高空急流,500 hPa涡度、温度平流、垂直速度,700 hPa水汽通量散度等物理量.结果表明:此次强寒潮的爆发与高空急流在东移南下过程中逐渐加强有关,500 hPa正涡度区与槽前锋区配合一致,更有利于引导强冷空气东移南下.低层强冷平流对地面加压降温作用至关重要,垂直速度与大气层结稳定度有关.700 hPa水汽通量散度场分布特征对寒潮天气条件下的降水形成有明显影响,水汽通量散度极小值区域均有降水,最大值区域无降水而有沙尘天气.     

东亚冷涌期间低纬环流和降水形成的数值试验

应用数值试验的方法，研究了东亚冷涌期间低纬环流和降水的形成。结果表明：低纬积云对流作用加强了东北季风和东北信风，但阻滞了热带辐合带进一步南移。印尼和澳大利亚北部季风降水可以独立存在。南海冷涌以及越赤道的西太平洋东北信风都可以是澳大利亚北部夏季风及降水形成的重要因子。数值研究还指出；印尼加里曼丹的强季风降水及常驻性低层扰动形成的基本因子是南海冷涌所触发的积云对流发展。印尼、加里曼丹地形及东北信风扰动可影响该处降水的强度。     

东亚寒潮活动对下游爆发性气旋生成的影响

本文研究了东亚寒潮过程与下游爆发性气旋之间的关系。通过对一个强寒潮过程及随后在西北太平洋上爆发性气旋生成的个例分析发现,寒潮过程相伴随的大环流调整给下游气旋猛烈发展提供了极好的背景条件。当超长波槽与长波槽耦合加深时,槽前气旋迅速发展。大槽的加深使高空急流不断加速,大风区向低层扩展。出口区的次级环流也随着急流的加强而加强,它促使北侧低层气旋发展。对93次爆发性气旋作统计分析进一步证实了上述结论。绝大多数过程皆伴有上游的强冷高压活动。高压中心越强相应的爆发气旋也越强,甚至可以发生连续的爆发。绝大多数爆发性气旋发生在超长波槽前,强高空急流出口区的向极侧。     

寒潮期间高空波动与东亚急流的相互作用

本文分析了东亚寒潮爆发过程中,高空波动和高空急流的相互作用,得出如下结果:(1)高空波动的动量和热通量输送,使高空急流迅速加速并同时导致急流入口区质量环流的加强.(2)质量环流引起中高纬度对流层顶下沉并使高空锋区加强.(3)对流层顶下沉和高空锋区的加强促使平流层下层的气流沿对流层顶折叠处下伸进入对流层,造成对流层中、上部层结及位涡分布的改变.(4)位涡分布的改变制约了斜压波发展的能量源,致使高空波动减弱.     

2004年冬季风期间一次强寒潮过程的能量收支研究

利用1°(纬度)×1°(经度)的NCEP再分析资料和常规站点观测资料对2004年12月28～31日的一次强寒潮、冷涌过程作了研究,研究结果表明:(1)此次强寒潮事件在我国南海引发了强烈的冷涌,该支冷涌一直向南越过赤道影响南半球.大尺度环境场有利于此次寒潮、冷涌事件的爆发,本次寒潮属于“横槽转竖型”,其中200 hPa的西风带大槽经历了一次调整,500hPa经历了一次明显的横槽转竖过程,对流层低层蒙古高压稳定维持,其东侧的偏北大风是冷空气南下的有利条件.(2)此次寒潮大风区内的动能制造以正压动能制造和斜压动能制造为主,寒潮爆发初期,以正压制造过程为主,此后,由于有效位能释放的作用增强,斜压制造过程与正压制造强度相当,大风区随着动能制造的增强而增强;当斜压、正压动能制造均减弱,大风区亦随之减弱.(3)有效位能收支表明,整层有效位能的释放与大风区相对应,有效位能的释放有利于寒潮、冷涌的维持.寒潮大风区内,对流层高层受有效位能释放的影响最大,有效位能和风能可以互相转换;对流层中层所受的影响最小,且以风能向有效位能转换为主;对流层低层则以有效位能向动能转化为主,十分有利于低层风速的增大和维持.     

海东地区一次寒潮天气的分析

利用天气学及物理量场分析方法,对2006年3月12~13日海东地区出现的寒潮天气过程的环流背景、影响天气系统进行了分析,结果表明:这次寒潮天气主要成因为强暖平流致使西西伯利亚脊加强北挺,脊点伸至新地岛、太梅尔半岛一带,脊前强烈偏东北气流引导超极地冷空气南下,并在脊前形成横槽及地面冷锋,逐渐南压,促成这次海东地区寒潮天气过程。     

一次罕见的寒潮天气成因分析

在５００ｈＰａ乌拉尔阻塞高压形势下，乌高前部的中纬冷槽与青藏高原的南支槽结构东移，引导北方冷空气南下造成四川盆地一次罕见的寒潮天气过程。     

用轨迹法研究寒潮个例

本文利用FGGEⅢ_bSOP(Ⅰ)资料,计算了1979年1月24日—31日的一次东亚寒潮过程中空气质点的三维运动轨迹。结果表明:这例寒潮高压不是原来在欧亚交界处的早期冷高压的东移加强而成,而是在后者的前部巴尔喀什湖及其附近地区再发展而成。整个寒潮酝酿过程实质是一次地面冷高压的替换过程。根据轨迹分析,这例寒潮高压的形成主要是由于在亚马尔半岛及其附近地区对流层中层具有极地冷空气特性的气团南下、到巴尔喀什湖及其附近地区的堆积;同时,这一地区空气本身的绝热上升冷却也起到一定的作用。寒潮爆发阶段,冷空气主体自对流层低层作扇形散开。冷空气的整个活动过程是堆积—散开—再堆积—再度散开的过程。     

东亚冷空气爆发后陆地变性的物理过程研究

本文对1981年不同月份8次东亚冷空气活动的陆地变性过程进行了分析。首先,用相似理论方法,直接计算了地面的感热和潜热的湍流交换及拖曳系数,又利用收支法和物理参数化方法计算了视热源视水汽汇的收支以及长短波辐射的加热和冷却作用。发现南下冷空气一经离开源地就开始了明显的变性过程。在冬季,变性强度随冷性气团向东南移动而逐渐增强,到达海上时变性最剧烈;在夏季,温湿变性最大区出现在我国北方,并且在陆上的变性强度比冬季要强得多。     

STUDY OF PHYSICAL PROCESSES AFFECTING THE TRANSFORMATION OF COLD AIR OVER LAND AFTER OUTBREAK OF COLD WAVES IN EAST ASIA

Authors have studied the transformation processes of cold air over land in East Asia for eight cases which occurredin different months of 1981.First,the surface eddy sensible and latent heat fluxes,and drag coefficient were estimatedaccording to the approach of similarity theory.Then,the apparent heat source,the apparent moisture sink,and solarand long-wave radiative heating(or cooling)were further calculated through the budget method and physicalparameterization algorithm.It has been found that the cold air immediately starts the transformation process over landonce it moves away from its region of origin.In winter,the degree of transformation of cold air mass gradually intensi-fied as it travelled southeastward;while arriving in the ocean,the cold air mass underwent the most significant transfor-mation process.In summer,the most vigorous transformation of thermal and moisture fields was observed in NorthChina and Mongolian region,with much greater intensity than that in winter.     

冬季风期间南海地区冷涌的动力学分析

利用一个部分非线性的二维经向重力内波动力模式，通过求行波解，对冬季风期间南海冷涌的传播形式，传播特征和传播速度进行了分析，并讨论了大尺度经向环流及其垂直结构、热力作用、层结稳定状况和初始扰动条件对冷涌传播的作用。主要结论是：冷涌的传播表现为具有非线性效应的无频散或弱频散的重力行波，其向南传播速度远大于平流速度而接近于重力内波波速；不同流场和位温的初始扰动状况决定了冷涌将以周期重力行波或者以孤立重力     

A FURTHER STUDY ON INTERACTION BETWEEN ANOMALOUS WINTER MONSOON IN EAST ASIA AND EL NINO

The interaction between anomalous winter monsoon in East Asia and El Nino is further stud-ied in this paper.The new results still more proved a previous conclusion:there are clear interac-tions between El Nino and winter monsoon in East Asia.The continual westerly burst andstronger cumulus convection over the equatorial central-western Pacific caused by stronger wintermonsoon in East Asia can respectively excite anomalous oceanic Kelvin wave and stronger atmo-spheric intraseasonal oscillation in the tropics,then excite the El Nino event through air-sea inter-action.In El Nino winter,there are warmer and weaker winter monsoons in East Asia.The El Ni-no will still reduce the intensity of intraseasonal oscillation and leads it to be barotropic structure.     

影响中国寒潮冷高压的统计研究

文中分析了影响中国的寒潮冷高压的活动情况,对冷高压活动的天气气候特征有了较明确的了解。冷高压次数有明显的年、月、季变化。冷高压主要出现在亚洲大陆中部,有两个中心：主中心在５０～５５° Ｎ,９５～１００° Ｅ,次中心在鄂木斯克南方。强高压分布与上述高压中心位置一致;弱高压在中国东部和沿海以及欧洲地区。迅速增强的高压分布与强高压相似,迅速减弱的高压位于中国中部。高压移动路径以自西向东为主,北方有４ 条路径补充,寒潮爆发时向东偏南和东南方各有一条移动路径。     

A FURTHER STUDY ON INTERACTION BETWEEN ANOMALOUS WINTER MONSOON IN EAST ASIA AND EL NINO*

The interaction between anomalous winter monsoon in East Asia and El Nino is further studied in this paper.The new results still more proved a previous conclusion:there are clear interactions between El Nino and winter monsoon in East Asia.The continual westerly burst andstronger cumulus convection over the equatorial central-western Pacific caused by stronger wintermonsoon in East Asia can respectively excite anomalous oceanic Kelvin wave and stronger atmospheric intraseasonal oscillation in the tropics,then excite the El Nino event through air-sea interction.In El Nino winter,there are warmer and weaker winter monsoons in East Asia.The El Nino will still reduce the intensity of intraseasonal oscillation and leads it to be barotropic structure.     

东亚区域气候变化的长期数值模拟试验

文中利用NCAR的中尺度模式MM 5V3对东亚地区进行了 10a的长期积分模拟试验 ,并着重对冬、夏两季东亚区域气候变化特征进行了分析。分析结果表明 :(1)模式能够合理地模拟出 10a冬、夏平均的区域气候特征。模拟的 10a冬季平均降水的分布和强度与实际比较一致 ,对夏季降水分布特征的模拟也比较合理 ,但模拟的夏季华北降水偏多。模式对冬季平均场的模拟要优于对夏季的模拟 ;(2 )模式对降水、地面气温年际变率的模拟较为合理 ,模拟的中高层环流、温度场等要素的距平相关系数都比较高 ;(3)模式对不同ElNi no年对东亚区域气候变化影响的模拟能力有所不同 ,模拟的 1992 ,1995年的结果比较合理 ,但对 1998年模拟得不理想 ;(4)MM5V3模式具备一定的区域气候模拟能力。     

东亚地区夏季阻塞过程的研究进展

阻塞过程是一种大尺度的大气环流持续性异常现象 ,它一旦出现会造成大范围的天气和气候异常。对阻塞过程的定义多种多样 ,有根据阻塞的气候特征进行定义的 ,也有根据阻塞的天气特征进行定义的 ,研究时根据不同的情况应选择不同的定义。人们用平衡态理论、外源强迫下的共振理论、非线性孤立波理论、斜压性及波流相互作用等理论对阻塞过程进行了研究 ,得到了许多有意义的研究结果。东亚夏季的阻塞过程对中国的天气气候有重要影响 ,东北地区的夏季低温、华北地区的干旱、长江中下游和江淮地区的梅雨和洪涝灾害等都与东亚阻塞过程有关。人们对东亚夏季的阻塞过程形成原因的研究很多 ,发现乌拉尔山阻塞高压崩溃后 ,Rossby波的传播、青藏高原及其附近地区暖湿空气的传输和赤道西太平洋海温异常激发的遥相关波列等对东亚夏季阻塞过程的形成有重要影响