夏季副热带高压北移的非线性机理探讨

文中建立了含22个变量的强迫、耗散、非线性的斜压大气动力系统。该系统包含了超长波、长波和纬向气流三者的相互作用;反映了北半球两大洋、两大陆的“二波型”的纬向和经向非均匀热力强迫;采用相轨线图、流函数图以及Poincar啨图相结合的方法,归纳出若干典型的流动体制和环流型式;用长方形通道中的流动近似地表征北半球环流。结果表明:(1)该系统能很好地刻画斜压大气中7种流动体制及其转换;随着夏季热力强迫的增大,系统状态经历了R1R12V-NVR12的变化。(2)刻画了4种主要的环流型式及其转换;随着夏季热力强迫的增大,环流型从G2转G3,即副高季节性北移西伸。(3)系统的流动体制和环流型式之间的联系表现为:夏季副热带高压北移西伸即G2转G3的变化,对应着流动体制由Rossby流转振荡态(R12V-NV);副热带高压在偏北位置上的南北向和东西向的振荡活动,则对应着系统振荡态的维持。     

长江中下游地区春季连阴雨-连晴天气过程的中期振荡

本文对长江中下游地区1980年春季连阴雨-连晴天气过程及西风带、低纬赤道带和南半球天气系统的10个参数进行功率谱分析表明,它们都有准两周振荡的主要周期。交叉谱分析给出了连阴雨-连晴天气与10个参数在准两周振荡上的关联和相对振荡顺序。对连阴雨-连晴天气的时空背景纬圈及经圈环流的时空谱分析表明,纬向及经向环流振荡的两组传播波在准两周振荡上有较高的相干,经向传播超前于纬向传播。     

热带大气50—40天振荡对亚洲夏季风影响的数值研究

本文利用p—σ混合坐标系的五层原始方程模式,研究了印度洋—西太平洋热带偶极子型振荡对流加热源对亚洲夏季环流的影响。试验结果表明印度洋—西太平洋热带振荡源可以引起赤道东—西纬向环流、越赤道气流、季风经向环流以及亚洲夏季高、低层环流的位相振荡,其振荡周期与振荡热源的振荡周期一致。本文还进一步研究了热带振荡源影响亚洲夏季风环流的机制,研究表明振荡热源西侧激发的Rossby波的西传和扰动的北传、引起赤道东—西纬向环流和季风经向环流的振荡,从而最终导致整个亚洲夏季风环流振荡的机制。     

东亚大气环流的低频振荡及与韵律的关系

本文根据北半球500hPa高度场30年(1951—1980)平均的逐候格点资料,对气候平均的东亚各主要大气环流系统的年内变化进行了谐波分析和天气学分析.结果表明,东亚大气环流系统存在着三种主要的大气低频波:年波、半年波和30—50天的季内波;中、高纬度的大气环流以年波振荡为主,低纬度的大气环流以半年波振荡为主;30—50天的季内波是北半球各纬度上都存在的一种波,但它对总方差的贡献在低纬比中、高纬度大.此外,还讨论了年波和半年波这两种大气低频波与我国长期预报中常用的各种韵律指标特别是隔季相关现象的关系.     

IAP AGCM4.0模式对热带大气季节内振荡的模拟评估

基于中国科学院大气物理所大气环流模式IAP AGCM4.0总共30年(1979~2008年)的模拟结果,评估了IAP AGCM4.0模式对热带大气季节内振荡的模拟能力。分析结果表明IAP AGCM4.0模式可以在一定程度上模拟出热带大气季节内振荡的主要时空谱结构特征,在周期30~80天处存在明显的谱能量中心;模式模拟的季节内振荡东传的主要特征与观测基本一致,东移波的能量远大于西移波。基于RMM指数(All-season Real-time Multivariate MJO Index)的分析表明,模式模拟的850 h Pa和200 h Pa季节内尺度风场和对流活动在赤道地区的空间分布与观测基本一致。但与观测相比,模式模拟的热带大气季节内振荡的周期较短,东传速度快于观测,虚假的西传特征过强,对流活跃区域范围较小、强度较弱。就非绝热加热而言,模式模拟结果与再分析资料比较接近,但最大加热在印度洋和西太平洋地区出现的位相较晚。进一步分析表明,模式中影响对流触发的相对湿度阈值(RHc)的不同取值(RHc分别取为85%、90%、95%和100%),可以显著影响热带大气非绝热加热垂直廓线,从而影响模式对热带大气季节内振荡的模拟;当对流触发相对湿度阈值取为90%时,IAP AGCM4.0模式对热带大气季节内振荡模拟的能力相对最好,非绝热加热垂直廓线在不同位相的分布特征也与再分析资料最为接近。这说明模式对流参数化方案中不同参数的合适选取,可以改进模式对热带大气季节内振荡的模拟能力。     

105°E和125°E越赤道气流与南、北半球环流变化的关系

采用1980-2004年5-8月NCEP/NCAR逐日再分析资料,将105°E和125°E越赤道气流增强过程按一定标准进行取样,并对增强过程中越赤道气流的变化特点及其相应的南、北半球环流特征进行分析,结果表明：越赤道气流的增强往往对应着通道南侧或北侧从热带到副热带地区的环流调整,而这种环流调整在南半球主要指澳洲冷空气活动,在北半球主要为辐合带的变化,二者是影响越赤道气流的主要环流因子;北半球辐合带的变化与西太平洋副高的东西振荡有密切关系,前者的分布形态在一定程度上决定了南半球环流及越赤道气流变化对北半球热带外环流的影响情况;125°E越赤道气流比105°E越赤道气流的增强过程通常更为显著,这与它们对应的南、北半球环流调整的差异有关。     

我国九大气候区降水特性及其物理成因的研究Ⅱ——我国各区降水与环流因子的关系

利用ECMWF的格点风和位势高度场资料，对1998年夏季热带内外地区大气低频振荡特征进行了分析研究。结果表明，亚洲季风区的季节内振荡非常显著。850hPa季节内振荡纬向风的经向传播揭示出南海地区的西风振荡受南北两支西风的共同影响。与长江流域特大洪涝密切相关的大气环流系统(乌拉尔阻高和西太平洋副高)对季节内振荡有较强的响应。在欧亚范围，持续性异常环流十分活跃，大气低频波的活动与环流持续异常的形成有密切的联系，季节内振荡是高低纬环流持续异常同时发生的纽带。其低频(30—60d)遥相关型的分布同江淮洪涝年的波列结构相类似。     

105°E和125°E越赤道气流与南、北半球环流变化的关系

采用1980～2004年5～8月NCEP/NCAR逐日再分析资料, 将105°E和125°E越赤道气流增强过程按一定标准进行取样, 并对增强过程中越赤道气流的变化特点及其相应的南、 北半球环流特征进行分析, 结果表明: 越赤道气流的增强往往对应着通道南侧或北侧从热带到副热带地区的环流调整, 而这种环流调整在南半球主要指澳洲冷空气活动, 在北半球主要为辐合带的变化, 二者是影响越赤道气流的主要环流因子; 北半球辐合带的变化与西太平洋副高的东西振荡有密切关系, 前者的分布形态在一定程度上决定了南半球环流及越赤道气流变化对北半球热带外环流的影响情况; 125°E越赤道气流比105°E越赤道气流的增强过程通常更为显著, 这与它们对应的南、 北半球环流调整的差异有关。     

2010年华南前汛期持续性降水异常与准双周振荡

利用中国台站逐日降水资料以及NCEP-DOE逐日再分析资料,分析了2010年华南汛期降水异常的低频特征及大气环流的影响。结果表明,2010年华南汛期降水异常呈显著的低频振荡特征,其中前汛期以10~20天振荡（准双周振荡）为主,后汛期以20~50天振荡（季节内振荡）为主。重点讨论了准双周尺度上前汛期持续性降水异常与中高纬和热带地区大气低频振荡的关系。中高纬地区的低频环流可通过Rossby波能量沿着低频遥相关波列的频散影响华南低频环流的变化。波活动通量分析显示,西西伯利亚作为Rossby波源,其波能量沿着横跨欧亚大陆的低频遥相关波列向我国东部地区频散,引起该地扰动加强,从而引起华南低频环流及垂直运动的变化进而造成华南降水的异常。热带东印度洋的准双周振荡是影响华南前汛期降水的另一低频来源。当赤道东印度洋对流旺盛（抑制）,其上空为强上升（下沉）气流,低层辐合（辐散）高层辐散（辐合）,而华南上空盛行下沉（上升）运动,不利于（有利于）华南降水。来自中高纬和低纬的低频信号的叠加并配合低频水汽输送共同影响了华南环流异常的低频变化,从而引起华南的低频降水异常,有利于华南持续性降水异常的发生。      

2014年夏季长江流域降水季节内振荡的环流分析

基于台站降水观测数据和MERRA-2再分析资料,分析了2014年夏季我国长江流域降水的季节内振荡特征,并从位涡角度重点研究了与之相关的环流演变。结果表明:2014年夏季长江流域降水季节内变率以10~20d的准双周振荡为主。在降水准双周振荡的极端湿位相,受对流层高层随中纬度波列东传的正异常位涡和南亚高压东侧西南向传播的正异常位涡的共同影响,南亚高压呈“马鞍型”分布,在长江流域形成高空辐散环流;在对流层中低层,当中纬度波列的异常气旋向东南传播至长江流域以北时,西太平洋异常反气旋延伸至中国东南沿海,二者共同导致长江流域低空水汽辐合加强;在高、低层环流的共同作用下,长江流域持续性降水显著偏多,形成准双周振荡的极端湿位相;同时,长江以北高空位涡正异常导致其下方冷空气下沉,触发长江流域异常上升运动和南海地区异常下沉运动,该经向垂直环流圈的形成有利于长江流域正异常降水的维持。反之则形成极端干相位。      

NUMERICAL STUDY OF THE SHORT-TERM CLIMATIC OSCILLATION FORCED BY EL NINO DURING NORTHERN WINTER

Using a nine-layer global spectral model, numerical schemes with two different SST distributions in January(control case and abnormal case) have been tested to study the climatic effect, propagation charateristics and the maintenance mechanism of the short-term climatic oscillation caused by El Nino during northern winter. The main results are as follows:(1) During northern winter, there exist two wave trains because of the influence of El Nino. One is similar to PNA pattern, and the other is similar to EUP pattern.(2) The PNA-like wave train caused by the anomalous SST forcing in central and eastern equatorial Pacific Ocean is due to the response of ultralong wave and long wave components of Rossby mode, and the EUP-like wave traincrossing Eurasia is mainly due to the wave component of Rossby mode.(3) During northern winter, the warm water region in central equatorial Pacific Ocean is the source of forced wave trains.(4) In northern winter,the energy source for maintaining the short-term climatic oscillation is from the interaction between eddies, and between eddy and zonal flow.     

变形的经向环流变化方程及其在诊断阻塞高压形成中的应用

本文推导出可以用来讨论大尺度扰动强迫对平均经圈环流作用的变形平均经圈环流变化方程，并利用此方程对北半球冬季4次阻塞高压的形成进行了诊断分析。分析结果表明:由于波动对经圈环流的强迫作用，使高压脊的西部南风加强，而东部北风加强，从而有利于阻塞高压的形成。文中还分别分析了瞬变波及其低频瞬变波部分在阻塞高压形成中对经圈环流的强迫作用，并讨论了低频瞬变波强迫在太平洋和大西洋地区阻塞高压形成的地域差别。     

THE ROLE OF THE MERIDIONAL CIRCULATION IN STATIONARY WAVE PROPAGATION

In a general baroclinic atmosphere,when the basic state includes meridional circulation,the sta-tionary waves might not only pass through the equatorial easterlies,but also strengthen significantly.The orographic forcing in the Northern Hemisphere mid-latitude might cause marked responses in thelow latitude atmosphere.This suggests that the meridional circulation plays an important role in theconnection of stationary responses in mid and low latitudes,and so does the heating forcing in theNorthern Hemisphere mid-latitude.Forced by the heating forcing in the Northern Hemisphere mid-latitude,the features similar to the Northern Hemisphere summer monsoon circulation can be ob-tained.It appears that the meridional circulation plays certain role in the formation of summer mon-soon circulation.The heating anomaly forcing located at the eastern equatorial Pacific makes the sta-tionary waves present PNA(Pacific-North America)pattern in the winter hemisphere,but it doesnot in the summer hemisphere.It suggests that the meridional circulation has a marked influence onthe route of stationary wave propagation both in the winter and summer hemispheres.     

大气定常波传播的运动学特征的时空变化

利用时间平均全球大气环流资料,本文计算了纬向平均位涡的南北梯度的时空分布,以及波动水平传播的临界波数n_s,和垂直传播的临界波数K_c的时空分布。由此研究全球大气定常波传播的运动学特征及其年变化。     

春夏季节过渡期间北半球500百帕能量变化的波谱分析和研究

本文利用1972-1982年5月初-7月底春夏季节过渡期间北半球500百帕高度资料计算有关能量谱、角动量输送谱和扰动动能向平均动能转换率谱,分析了大气环流由春到夏季节过渡期间能量谱变化特征及过渡前后特征差异,并揭示了它们与初夏中期主要天气过程-梅雨天气过程的关系。结果表明由春到夏季节过渡前后,对流层中层扰动动能谱和大气波能密度均有显著变化,大气波能密度值有个急剧减弱过程,经向扰动动能集中的波数由超长波向长波转移,55、45、35°N角动量输送平均辐散也有明显转折,这些是春夏二种不同流型在能量学上的基本差异点。对流层中层扰动动能向平均动能转换率谱在季节过渡前后也有显著不同:过渡前高纬强于中纬;而过渡后中纬转换明显增强,并大大超过高纬。大气环流由春到夏的季节过渡,一般由一次或二次长波急剧发展来完成。在大型环流转变上对应为一次副热带高压明显北跳加强及西风带迅速北撒减弱,在天气表现形式上江淮流域对应为梅雨这种大型天气过程的出现。      

DCT ANALYSIS DISTRIBUTION FEATURES OF NEAR-SURFACE WIND FIELDS DURING THE LANDFALL OF VONGFONG

1 INTRODUCTION The typhoon is a destructive weather phenomenon that stands at the top of ten major natural disasters[1]. Typhoon-related damages are the immediate consequences of weather it brings forth, which include heavy rain, strong winds and storm surges (water gain). They cause flash floods, bring down houses and break through dams[1]. Of the research on typhoons for the recent 10 years[2], new advances have been reported on abrupt changes in the motion, structure and intensity of…     

轴对称加热条件下圆盘实验中波的转变过程的初步分析

对于一控制在中心降冷、边缘加热的旋转圆盘内的流体,增加或减少其温差,可引起流体中波数的转变。本文对四波向三波及三波向四波的转变过程作了较详细的分析,发现在四波向三波转变时,平均经圈环流和西风强度均发生迅速的变化。维持四波时,平均经圈环流为靠近热源处下沉和靠近冷源处上升的反环流。当转变过程发生时,经圈环流转变成正环流,转换完成后则恢复成反环流。在经圈环流变化的同时,西风强度也发生由弱变强而后再由强变弱的转变。三波向四波转变时,经圈环流及西风强度没有上述变化,只有强度的不同。 根据热量输送的计算结果,波数不同,它所产生的热量的涡动输送也不一样,三波时热量的涡动输送较强,四波时热量的涡动输送较弱。最后,我们联系热量输送的特点对上述结果进行了初步的讨论。     

经圈环流对定常波传播的影响

在一般斜压大气中，基本气流中包含经圈环流时，定常波传播不仅能穿过东风带，而且明显增强。在基流含有经圈环流的情况下，北半球中纬度地形强迫可引起低纬大气的显著响应，这表明经圈环流在中低纬定常响应的相互联系中起着重要作用；北半球中纬度热力强迫可产生类似北半球夏季季风环流的波列分布，这说明经圈环流在夏季季风环流的形成中起着一定的作用；在赤道东太平洋加热强迫情况下，在冬半球可引起ＰＮＡ型的定常波传播波列，而在夏半球却没有明显的ＰＮＡ特征。这表明经圈环流对冬、夏半球的定常波传播路径有着显著的影响。     

INTERANNUAL LOW-FREQUENCY OSCILLATIONS OF MERIDIONAL WINDS OVER THE EQUATORIAL INDIAN-PACIFIC OCEANS

Based on analysis of the meridional winds over oceanic areas and SST for 1950-1979 extracted from the data sets of COADS, the long-term variability of the meridional winds over the equatorial Indian-Pacific oceans and its relationship to the onset and development of El Nino events have been studied. The major results are as follows:(1) There is a great similarity between ITCZ over the Pacific and SST in the seasonal trend, with ITCZ and high SST found in the Southern Hemisphere in winter and in the Northern Hemisphere in summer.During El Nino years, unusual meridional winds were often observed, with significant convergence of meridional winds occurring over near-equatorial regions.(2) For the near-equatorial meridional winds, there are three types of interannual LFO:QBO, SO, FYO. QBO plays an important role in the unusual behavior of meridional winds for El Nino years, while SO is very important for both El Nino and cold water years. These two oscillations may fit well to the observed variation in the meridional wind. FYO may enhance the variation of meridional winds.(3) Interannual LFO of meridional winds originates in the Indian Ocean-Maritime Continent and coastal area of East Pacific. Unusual activities of winter monsoon in both hemispheres and trade winds off the coastal area of East Pacific are believed to be their major cause.(4) Monsoon-trade interaction shows up in the significant amplification of the disturbances of meridional winds while they propagate eastward from monsoon area to trade wind area.