欧亚地形对夏季南亚大气环流日变化影响的数值模拟研究

利用大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室（LASG）气候模式F-GOALS的大气谱分量SAMIL，设计了有、无欧亚地形的对比试验，并与NCEP/NCAR再分析资料进行比较，通过分析其流场、高度场、温度和涡度的差异，得到欧亚大陆地形对夏季大气环流场日变化的影响特征。结果表明，欧亚大陆地形对大气环流和气候日变化的影响主要集中在青藏高原地区。由于青藏高原上空大气对太阳辐射加热场的日变化最为敏感，随着日间加热场的增强，热力适应造成白天高原低层大气气旋性环流加深，相应地使周边地区向高原辐合增强，引起高原地区日间的上升运动更为强盛，而使大气高层反气旋环流增强，引起高原上空向外辐散气流增强。也就是地形效应在白天增强了高原“感热气泵”的效率，使其产生明显的日变化，随之带来高原及周边地区局地环流强烈的日变化。由于上升运动的日变化，引起高原南部地区降水的日变化，同时降水的增加正反馈于上升运动，使得上升运动在高原南部地区日变化尤为强烈。     

欧亚积雪异常分布对冬季大气环流的影响 II.数值模拟

基于观测分析的结果 ,采用NCARCCM2模式 ,设计了三组数值试验方案 ,研究了积雪的异常分布对冬季大气环流的影响及其可能的物理过程。结果表明 ,数值模拟与观测分析所得结果一致 ,冬季积雪的异常分布 ,通过积雪的辐射冷却效应 ,可以改变地表的热状况以及地表对大气加热的异常 ,引起大气温度、位势高度场的调整 ,激发冬季大气EUP遥相关型 ,导致东亚冬季风环流的异常     

欧亚积雪异常分布对冬季大气环流的影响Ⅱ.数值模拟

基于观测分析的结果,采用NCAR CCM2模式,设计了三组数值试验方案,研究了积雪的异常分布对冬季大气环流的影响及其可能的物理过程.结果表明,数值模拟与观测分析所得结果一致,冬季积雪的异常分布,通过积雪的辐射冷却效应,可以改变地表的热状况以及地表对大气加热的异常,引起大气温度、位势高度场的调整,激发冬季大气EUP遥相关型,导致东亚冬季风环流的异常.     

区域气候模式对地形影响东亚大气环流季节变化的数值模拟研究

利用ICTP新推出的高分辨率第三代区域气候模式RegCM3,进行了有、无地形高度两个数值试验.通过分析两个试验模拟的环流场和降水场等的差异特征来研究东亚地区地形影响大气环流的季节变化特征.结果表明,东亚地形对大气环流的影响存在较明显的季节变化.冬季/夏季高层流场差异场的特点是以高原为中心成反气旋/气旋性环流形势,这种结构特征对西风急流的季节性北进南退起主导作用.位势高度差异场呈北高南低的分布形势,大致以30 °N为分界线,冬季/夏季呈"北弱南强","陆地低海洋高"/"北强南弱"、"陆地高海洋低"的分布特征,这种配置对西风急流越过高原后强度的增强减弱关系密切.此外,地形对大气的辐射加热作用的季节性变化以及海陆热力差异的季节性振荡也说明地形不仅能通过动力和热力作用来直接影响高低层的环流系统,也可能通过调节海陆热力差异来间接影响季风环流.     

青藏高原中西部下垫面对东亚大气环流季节转换影响的数值模拟

在NCAR的CCM3全球模式与RegCM2区域气候模式的基础上,发展了一个CCM3—RegCM2嵌套模式系统,并应用于研究改变青藏高原中西部地区下垫面特征对东亚地区大气环流季节转换的影响。结果表明:当青藏高原中西部地区植被遭到破坏,退化为沙漠时,使得该地区地面反照率增加,感热输送加强,气温升高,并在西风气流的作用下,30°N以北的东亚大部分地区气温增高,东亚大陆沿海的高度增加。同时,中纬度地区纬向气流减弱,经向气流增强,东亚大槽亦被削弱,整个东亚地区的季节转换将提前。     

青藏高原动力和热力作用对季节转换期全球大气环流影响的数值研究

利用ＣＣＭ１（Ｒ１５Ｌ７）－ＬＮＷＰ模式，以１９９６年３月１７日的国家气象中心客观分析资料为初始场，分别采用有、无青藏高原两种方案，数值研究了青藏高原对５月份全球大气环流季节转换的影响。试验结果表明：北半球初夏，青藏高原区域用同纬度地区的一个中空热源，其作用可以在２００ｈＰａ层形成一个２２４Ｋ的暖中心，使大气增暖７Ｋ以上。高原地形的动力和非绝热作用使得南极大陆２００ｈＰａ层大部分地区降温６Ｋ左右，最大负中心可达－８．２８Ｋ，这对于南半球由夏至冬过程中，环极涡旋的强度加深和范围扩大是有利的。高原地形作用对北半球大气环流平均槽脊的形成和维持有十分重要的影响，它加强了高原所在纬度带北侧（减弱了南侧）由南向北的正温度梯度，同时也增强了３０°Ｓ附近由北向南的正温度梯度，从而有利于季节转换过程中全球中纬西风带的整体北移和初夏亚洲季风环流的形成。同时高原地形作用在赤道及低纬地区形成的位势增加区，有利于南半球热带高压脊的北退和北半球副高增强北移。此外，它还有利于南半球极地东风带的增强和５００ｈＰａ层环极低压带的强度减弱，同时增加了罗斯海附近的极涡强度，对赤道的索马里急流的形成也有重要影响     

青藏高原春季积雪对大气环流影响的模拟研究

应用ＮＣＡＲＣＣＭ２气候模式就青藏高原春季积雪对大气环流的影响进行了模拟研究，结果表明，青藏高原春季积雪对气环流有很大的影响，这增大了高原地区的地面反照率，减少了地面吸收的短波辐射，地气界面处的感热和潜热通量，从而引起高原及其附近地区温度场，气压扬，风场，散度场以及降水量及其分布的一系列变化。     

地形对大气环流影响的数值试验

本文利用北半球正压原始方程模式和理想初始场,加入北半球实际的平滑地形的作用,对北半球超长波2波型、3波型、长波4波型、5波型,分别进行了240小时的积分计算。从考虑地形和不考虑地形的四组结果对比中,发现地形对上述四种波型的演变有很大的影响,证实了地形作用确系影响大气环流、形成某些天气气候特征的重要因素之一;同时发现,在地形的动力作用下,北半球大气形成了一些重要的环流系统。例如,极涡向北欧偏移,东亚、北美大槽和阿拉斯加脊的维持,都与地形有密切关系。在地形作用下：（1）北太平洋西槽东脊,而北大西洋西脊东槽。（2）阻塞和切断形势的出现更为频繁、典型。（3）在欧亚大陆上,m=4时出现倒Ω流型,而m=5时,出现两槽一脊型。     

青藏高原增暖对东亚夏季风的影响——大气环流模式数值模拟研究

20世纪50年代以来,随着全球海表面温度年代际变化和全球变暖现象的出现,东亚夏季风降水和环流场也出现相应的年代际变化。是什么原因引起这个长期的变化趋势？研究表明青藏高原增暖可能是导致东亚夏季风年代际变化的重要因子之一。为了能够更好地理解青藏高原地表状况对下游东亚季风的影响,作者使用德国马普气象研究所大气环流模式（ECHAM）进行一系列数值试验。在两组敏感性试验中,通过改变高原上的地表反照率从而达到改变地表温度的目的。数值试验结果表明:青藏高原增暖有助于增强对流层上层的南亚高压、高原北侧西风急流和高原南侧东风急流以及印度低空西南季风;与此同时,东亚地区低层西南气流水汽输送增强。高原增暖后降水场的变化表现为:印度西北部季风降水增加,长江中下游以及朝鲜半岛梅雨降水增多;在太平洋副热带高压控制下的西北太平洋地区和孟加拉湾东北部,季风降水减少。对数值模拟结果的初步诊断分析表明:在感热加热和对流引起的潜热加热相互作用下,南亚高压强度加强,东亚夏季低层西南季风增大、梅雨锋降水增强,高原东部对流层上层的副热带气旋性环流增加,以及对流层低层的西太平洋副热带高压增强。另外,在青藏高原增暖的背景下,孟加拉湾地区季风降水减弱。本项研究有助于更好地理解东亚夏季风年代际变化特征和未来气候变化趋势。     

NUMERICAL SIMULATION OF EURASIAN TELECONNECTION PATTERN IN ATMOSPHERIC CIRCULATION DURING THE NORTHERN HEMISPHERE WINTER

In this paper, the anomaly of disturbance height field over Northern Hemisphere due to SST anomaly in the tropical Atlantic Ocean is simulated by using the general circulation model of 1AP. A quasi-geostrophic, 34-level spherical coordinate model is also used to compute the distribution of atmospheric circulation anomaly when there is an anomaly of heat source over the tropical Atlantic. The computed results show that, owing to the heat source anomaly over the tropical Atlantic, the EU-pattern anomaly in the winter circulation may be caused. Namely, a ridge will be enhanced over the northwest Europe, a trough will be deepened over Siberia, but a positive anomaly of disturbance height field will be formed over the northeast China, Japan and other areas of East Asia. Moreover, the numerically simulated results show that the above-mentioned EU-pattern anomalies of circulation are due to the propagations of planetary wave train. About 15 days after an anomaly of the heat source over the tropical Atlantic is     

北极海冰的厚度和面积变化对大气环流影响的数值模拟

文中利用中国科学院大气物理研究所设计的两层大气环流模式 ,模拟研究了北极海冰厚度和面积变化对大气环流的影响 ,尤其是对东亚区域气候变化的影响。模式中海冰厚度处理趋于合理分布 ,导致东亚冬、夏季风偏强 ,使冬季西伯利亚高压和冰岛低压的模拟结果更趋合理 ;另一方面 ,海冰厚度变化可以激发出跨越欧亚大陆的行星波传播 ,在低纬度地区 ,该行星波由西太平洋向东太平洋地区传播 ;海冰厚度变化对低纬度地区的对流活动也有影响。冬季北极巴伦支海海冰变化对后期大气环流也有显著的影响。数值模拟结果表明 :冬季巴伦支海海冰偏多 (少 )时 ,春季 (4～ 6月 )北太平洋中部海平面气压升高 (降低 ) ,阿留申低压减弱 (加深 ) ,有利于春季白令海海冰偏少 (多 ) ;而夏季 ,亚洲大陆热低压加深 (减弱 ) ,5 0 0 h Pa西太平洋副热带高压位置偏北 (南 )、强度偏强 (弱 ) ,东亚夏季风易偏强 (弱 )。     

不同地形和下垫面对冬季地中海气旋发展影响的数值模拟

通过数值模拟方法对一个冬季地中海气旋发生和发展的可能机制进行了研究。控制试验和对比试验结果指出，阿尔卑期山背风坡是气旋的有利生成地；但阿尔卑斯山和阿特拉斯山的存在与否，对冬季地中海气旋发展的影响不大。下垫面替代试验结果指出，冬季地中海作为一个非绝热加热源，对其气旋的发展有着十分重要的作用当以陆面或沙漠代替地中海面时，则气旋的发展显著减弱。地形替代试验结果指出，当青藏高原移到地中海西部，并且二者配合     

地形对于气流运动影响的数值研究

建立了二维、非静力平衡的数值模式，研究地形对上游气流的阻挡以及大振幅背风波谷与下坡风的形成。结果表明：地形的阻挡效应受地形高度、大气层结及地形非对称性等因子的影响。数值试验与理论分析都证明地形越高、层结越稳定时阻挡作用越强；同样条件下，迎风坡坡度大的地形容易对气流形成阻挡。此外，分析了地形高度、大气层结、地形非对称性以及基本入流大小对背风波谷及下坡风强度影响的规律，并通过一次实际观测对数值模拟结果进行了检验。     

北半球东半部对流层夏季平均环流形成物理机制的流体模拟实验

在旋转流体盘中做物理实验 ,模拟研究北半球东半部对流层夏季平均大气环流的形成物理机制。用镍铬电阻丝通电加热实验盘底作为热源 ,用冷水循环的铜管对实验盘底制冷作为冷源。将热源及冷源分布在绘有北半球极赤射面投影地图的底面上。人工地制造出中高纬西风带及越赤道气流模型。用流体物理模拟实验方法研究北半球东半部对流层夏季平均大气环流物理机制。逐个地试验了海陆温差、青藏高原地形及其高空热源、中高纬西风带 ,及来自南半球的越赤道气流的作用     

NUMERICAL STUDY ON INFLUENCE OF QINGHAI-XIZANG (TIBETAN) PLATEAU ON SEASONAL TRANSITION OF GLOBAL ATMOSPHERIC CIRCULATION

It is a worthwhile attempt to address the role of the Qinghai-Xizang Plateau in the seasonal transition of general circulation from a global prospective. In this paper, the CCM1 (R15L7)-LNWP spectral model is used to study the influences of the Qinghai-Xizang Plateau on the seasonal transfer of the general circulation, with the objective analysis form the State Meteorological Center for March 17, 1996 as the initial field. A mid-level heating source in regions on the same latitudes is shown to cause a warming center of 224 K to form on the level of 200 hPa that warms up the atmosphere by more than 7 K and a drop of temperature by about 6 K on most of the 200-hPa layer over the Antarctic continent, with the largest negative center being-8.28 K. It is favorable to the deepening and widening of the polar vortexes in the course of transition from summer to winter. The topographic effect of the plateau plays a vital role in forming and maintaining the mean troughs and ridges of the atmospheric circulation in Northern Hemisphere such that it strengthens (weakens) the south-north positive gradient of temperature on the northern (southern) side of the latitude zone in which the plateau sits and increases the north-south gradient of temperature near 30°N. The seasonal transition is thus favored so that the bulk travel of global westerly at the middle latitudes and the formation of Asian monsoon in early summer are made possible. In the equatorial and low-latitude areas where the geopotential is increased, the effect of the plateau terrain is also evident in that it is favorable for the northern withdrawal of the tropical high ridge in Southern Hemisphere and the northern shift of the subtropical high in Northern Hemisphere. In addition, the effect also helps increase the polar easterly over the Southern Hemisphere and weaken the low zone at 500 hPa. It acts as an increasing factor for the polar vortex around the Ross Sea and contributes to the genesis of the Somali Jet on the equator.     

臭氧对夏季大气环流影响的数值模拟

利用球带ｐ－σ坐标系模式，模拟了臭氧对夏季大气环流的作用，结果表明，臭氧作用引入模式后，大气高压环流特征得到显著改善，臭氧使高层大气的加热率增大；对低层大气，虽然臭氧的加热作用很小，但可通过改变其他加热场分量的分布和量值，从而改变总加热率，使低层大气环流同样发生变化。     

冬季北半球大气低频环流型的年际变化特征

采用NCEP/NCAR逐日再分析资料,利用31点数字滤波器提取了58个冬季(1951/1952-2008/2009年)的500 hPa高度场低频分量,通过经验正交函数分析方法定义了6种低频环流型.从逐年低频环流型的差异和低频环流型系数两个角度分析低频环流型的年际变化特征;给出了58个冬季的主要低频环流型并分析了逐年低频...     

全球海温异常作用下的低层大气环流和降水异常的数值模拟

通过在ＩＡＰＡＧＣＭ中加进太平洋和印度洋海温异常的数值模拟，证实了实况月平均８５０ｈＰａ上的异常环流特征：ＥｌＮｉｎｏ海温位相时低纬太平洋低层大气出现异常的西风气流以及在东南亚沿海出现向赤道的异常气流；而在ＬａＮｉｎａ位相时，低纬太平洋低层大气出现异常的东风气流和在东南亚沿海出现离赤道的异常气流。若在模式中仅引入太平洋的海温异常或在模式中去掉地形以后，模拟的低纬低层异常气流与上述结果有所不同。用该模式还模拟出了与观测相符的低纬地区降水的异常