大气热源和大地形对夏季印度季风和东亚季风环流形成作用的数值模拟

本文利用一个σ坐标的三层初始方程热带球圈数值模式,以全球夏季平均纬向风场为初始场,研究地形的纯动力作用和不同地区的大气热源、冷汇对亚洲夏季两支独立的季风环流系统形成的影响,针对它们对季风环流的主要成员如越赤道气流、季风槽、青藏高压等的相对重要性设计并进行了—系列试验,东亚季风环流和印度季风环流系统的成员被很好地模拟出来。     

大气环流模式SAMIL模拟的夏季全球加热场和东亚夏季风

各国科学家一直致力于从理论和数值模拟上对季风系统进行全面地研究。本文根据“热力适应”理论, 从分析中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室的最新版本大气环流谱模式(SAMIL2.4.7) 对全球非绝热加热场的模拟性能出发, 分析并解释了SAMIL对东亚夏季风 (EASM) 子系统的模拟情况。通过与再分析资料Reanalysis-2 ( NCEP/DOE AMIP-II Reanalysis ) 对比分析发现, SAMIL能很好地模拟出夏半球副热带地区加热场的四叶型分布 (LOSECOD), 但模拟的各加热场在强度上存在一定的偏差, 主要表现在感热加热在大陆上普遍偏高, 而潜热加热在印度半岛两侧、西太平洋地区(尤其在南北纬10°) 偏高, 赤道带、中南半岛、中国南海等地区偏弱。而对EASM子系统的分析发现, SAMIL能很好地模拟南亚高压; 较好地模拟西太平洋副热带高压的主体, 但西太平洋 (30°N附近) 潜热偏强使得模拟的副高强度偏强、 西伸脊点过于偏西; 模式也能较好地抓住夏季西风急流的两个中心, 但中纬度潜热、 感热的模拟偏弱造成急流两中心风速均小于Reanalysis-2资料 10 m/s左右。进一步的讨论可知, 造成感热和潜热偏差的主要原因是模式中云参数化方案和积云对流参数化方案的不足, 改进模式中相关的物理参数化方案将是SAMIL后续发展的首要工作。     

大气环流因子在贵州夏季旱涝形成中的作用

???ù????32???????1951??2000?????(6??8??)?????????????5????????5????????????????????????к???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????γ???????????????????????????????????????????     

地形对大尺度环流的影响

本文用一个能量和角动量守恒的全球正压谱模式定性地分析了地形对大尺度环流的影响。分别做了四大类型的试验，得出一些有益的结论。结果表明：地形能使越过它的气流在其驻地及其下游产生低值系统；地形引起的扰动有同时向极地和向下游传播的现象，而且也向赤道传播；当赤道有西风通道时，北半球的扰动会向南半球传播；中高纬的急流有阻挡扰动向高纬发展的作用，在急流轴以北扰动发生转向。同时表明：地形引起的扰动不仅与地形的形状、初始场有关，而且与地形所在的位置也有关，处在中高纬地形的作用远大于处在低纬的；中高纬的地形，尤其是青藏高原对低纬大气环流有明显的影响。     

不同形式的加热对冷锋环流影响的数值研究

利用原始方程模式对３种加热形式影响冷锋环流的情形作了数值计算，结果显示，大尺度凝结潜热释放对冷锋非地转环流和锋区垂直运动的影响最大，使之明显增强，它有可能在短时间内使冷锋暧区中产生强的暴雨系统，积云对流加热也能使锋面环流增强，但影响较小；感热加热增强冷锋环流，而且可能是锋区多重雨带产生的一种驱动因子。     

青藏高原加热对东亚地区夏季降水的影响

东亚地区降水主要集中在夏季,是亚洲夏季风系统的重要特征.本文利用NCEP再分析资料和CRU的降水资料,分析了青藏高原非绝热加热对东亚夏季降水的影响.结果表明,东亚地区夏季降水的分布形势与青藏高原非绝热加热变化有很好的相关关系.由于高原非绝热加热可在亚洲东部沿海地区强迫出类似Rossby波列的大气环流低频振荡结构,而此低频波可以影响到西太平洋副热带高压的形态和位置变化,从而使得东亚夏季降水的形势发生变化.而青藏高原非绝热加热的形态从春季到夏季有很好的持续性,春季高原加热与夏季东亚的降水形势分布也有很好的相关.本研究中采用的青藏高原非绝热加热指数可作为东亚夏季降水预测的一个指标,亚洲季风降水不仅受赤道太平洋海温的影响,青藏高原地区的非绝热加热对其也有显著的影响作用.     

夏季青藏高原加热和北半球环流年际变化的相关分析

利用 195 8～ 1997年NCEP/NCAR再分析数据集中加热率和环流资料 ,采用相关分析和对比分析相结合的方法 ,诊断和分析了夏季青藏高原的非绝热加热与北半球环流系统的年际变化的联系。分析结果表明 :夏季青藏高原的加热强 (弱 )的年份 ,高原及邻近地区的上升运动、下层辐合及上层辐散均增强 (减弱 ) ,使高原加热对周边地区低层暖湿空气的抽吸效应和对高层大气向周边地区的排放作用加强 (减弱 )。从而影响着高原和周边地区的环流以及亚洲季风区大尺度环流系统。而且高原的加热强迫能够激发产生一支沿亚欧大陆东部海岸向东北方向传播的Rossby波列 ,其频散效应可影响到更远的东太平洋以至北美地区的大气环流     

夏季青藏高原500hPa高压活动期间大气加热状况与大气环流特征

由于青藏高原500hPa层出现高压系统的活动,使高原大气产生“上高下高”的气压场结构,从而东亚大气环流也发生某些相应的变化。本文统计分析了高原500hPa高压的散度与垂直速度分布、高原大气热源的演变和100hPa层涡度、纬向风以及经圈环流的变化等。结果认为,由于夏季高原500hPa高压的活动,使高原上空垂直上升运动和对流加热受到抑制,100hPa南亚高压强度减弱、位置北抬、有向西部型过渡的特征。高原北侧西风急流减弱,东风急流南支与北支合并后位于原北文东风急流位置以南,侵入高原南麓的西南季风减弱。与此同时,孟加拉湾上空上升运动有所增强,其对流加热对维持东风急流乃至南亚季风将起重要作用。     

复杂地形下三维局地环流的模拟研究

利用复杂地形上的三维雾模式研究了重庆市冬季局地环流的形成，演变过程及其主要特征。结果表明，重庆市冬季夜间四周山区有下坡冷空气向市中区汇集，中午前后逐渐向谷风环流转变。这种局地环流结构以重庆雾的生消起着重要作用。     

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     

初夏北半球500hPa遥相关型的强度和年际变化及其与我国季风降水的关系

用一点相关法计算了初夏北半球500hPa遥相关型,得到西大西洋型(WA)、欧亚型(EU)、孟加拉湾北太平洋型(BNP)、西太平洋型(WP)、东大西洋型(EA)、东亚太平洋型(EAP)、黄河东亚型(HEA).确定了它们的中心和历年(1951—1990)的强度指数。研究了它们的年际变化和我国季风雨的关系.指出,EU、HEA和EAP型波列与我国旱涝关系密切。对我国东部降水影响很大的是HEA型和EAP型.我国1991年初夏的大涝与强HEA型、弱EAP型有关.      

春季IOD影响东亚季风机制的数值研究

基于美国国家大气中心的CAM3.0模式,设计3组数值试验,以研究春季印度洋偶极子(IOD)海表温度异常对东亚夏季风的影响及其可能机制。结果表明:在IOD正位相年,对印度洋关键海区的春季海表温度加入强迫后,同期夏季(6—8月)的东亚夏季风明显偏弱:副热带高压位置偏南,长江流域上升运动加强、降水偏多,南海地区下沉运动加强、降水偏少、南海季风偏弱。还从经向、纬向垂直环流圈角度分析了IOD对东亚夏季风的可能影响机制:IOD正位相年,在IOD正SSTA区域(热带西印度洋)的东侧大约75 °E附近能激发出上升运动,而在IOD负SSTA区域(热带东印度洋)的东侧大约110 °E附近出现下沉运动,从而构成一个完整的纬向垂直环流圈;110 °E附近的下沉运动又可能通过经向垂直环流圈影响南海和东亚副热带地区,造成东亚经度上赤道地区为上升运动、南海地区为下沉运动、长江流域为上升运动的异常经圈环流,从而使得东亚夏季风(包括南海季风和东亚副热带季风)整体偏弱。      

ENSO对亚洲夏季风环流和中国夏季降水影响的诊断研究

文中以ＳＶＤ分析技术为基础,发展了一种用以提取一个矢量场和一个标量场耦合信号的统计诊断方法——联合ＳＶＤ方法（简记为ＣＳＶＤ）,并运用ＣＳＶＤ分析了ＥＮＳＯ对亚洲季风环流系统及中国夏季降水的年际变化的影响。结果表明,在ＥｌＮｉｎｏ年,印度夏季风减弱,东亚夏季风增强;而在ＬａＮｉｎａ年,印度夏季风增强,东亚夏季风减弱。且ＥＮＳＯ对亚洲夏季风环流影响显著的区域主要在长江流域南北气流交汇区和索马里急流区,而对中国夏季降水影响最显著的区域则在江淮流域。     

太阳辐射日变化对夏季风模拟特征的影响

利用６０°Ｓ－６０°Ｎ范围，有海气耦合但无海流的七层原始方程模式，做了有无太阳辐射日变化的对比试验。结果表明：准定常的平均季风系统的形势受太阳辐射日变化的影响不明显，其主要的影响可能来自海陆和地形分布。但是模式中包含太阳辐射日变化后，大气上下层季风系统强度的模拟得到了改善。太阳辐射日变化在很大程度上影响降水的分布形势，在没有太阳辐射日变化的试验中，大陆内部的降水大大减少，而沿海地区的降水增加。土壤温度和湿度的变化与降水变化对应良好。降水增加和减少的地区呈波状分布。至于对季风发展的影响，结果表明在季风发展的初期，太阳辐射日变化可加快其发展。因此，太阳辐射日变化的引入，可使平衡态较早达到     

影响山东夏季降水的季风水汽输送特征分析

利用NCEP/NCAR月平均风场和比湿资料分析了亚洲季风区平均水汽输送通量的气候特征和季节变化;研究了山东旱涝年季风区水汽输送的差异及其在不同时段对山东夏季降水异常的贡献。结果表明,山东地区的平均水平水汽输送通量存在着明显的年际变化,纬向、经向和总水汽输送通量随时间均呈单峰曲线分布,7月达极值;影响山东夏季降水的印度季风区水汽输送以纬向为主、副热带季风区水汽输送以经向为主;5~6月,来自热带印度洋的西南季风水汽输送通量、西太平洋热带和副热带东南季风水汽输送通量以及南海北部的水汽输送通量对山东夏季降水均有贡献,涝年水汽输送通量明显大于旱年。虽然7月来自印度洋的西南季风水汽输送通量达极值,但对山东夏季降水异常的贡献并不显著,7~8月主要是来自西太平洋地区的热带和副热带季风水汽输送对山东夏季降水异常的贡献较明显。     

热源扰动对亚洲夏季风环流的影响

本文在用数值模拟方法模拟的非纬圈对称的夏季平均环流的基础上,在亚洲南部和澳大利亚地区引人热源扰动和冷源扰动,讨论这些冷热源扰动所引起的夏季风环流的改变以及流场扰动的结构和影响。     

EFFECTS OF THREE-DIMENSIONAL STRUCTURE OF HEATING FIELD ON THE SUMMER MONSOON CIRCULATION IN ASIA

In this paper,a primitive equation linear wave model is used to examine the effects of three-dimen-sional structure of heating field on the behavior of stationary planetary waves in summer and to comparethe roles of different heating functions for the formation and maintenance of summer monsoon circulationin Asia.It is shown that the aloft heating connected with the latent heating,especially the deep condensationheating associated with the cumulus convection in low latitudes,plays a crucial part in the Asian summer mon-soon and the structures of planetary wave responses are quite sensitive to the vertical distribution of heating.     

加热场的三维结构对亚洲夏季风环流的影响

本文利用原始方程线性波模式考察了加热场的三维结构对夏季定常行星波特性的影响;比较了不同加热方式对亚洲夏季风坏流的形成及维持所起的作用。指出与低纬深厚积云对流相联的凝结加热对亚洲夏季风环流所起的重要作用和大气定常行星波响应对加热场的垂直结构的敏感性。     

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.