季节内振荡的数值模拟 I. 模拟的自然变率

利用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(LASG)发展的耦合气候系统模式FGOALS 1.0_g控制试验(二氧化碳浓度保持工业革命前的浓度不变,代表无人类活动影响的自然变率)模拟结果,研究了模拟的自然变率下热带季节内振荡(Intraseasonal Oscillation,简称ISO)的基本特征与年际、年代际变化。研究发现,模拟的自然变率下全球ISO主要活跃区与近六十年的实测结果基本接近;ISO主要活跃区的季节变动特征与实际结果基本一致;全球ISO强度冬强、夏弱的季节变化也与实际结果一致;但模拟的ISO强度偏弱与ISO周期不明显。进一步利用控制试验模拟结果研究了模拟的自然变率下热带ISO特征的年际与年代际变化,得出:第一,模拟的自然变率下的热带ISO强度存在明显的年际与年代际变化,低强度指数阶段,全球ISO强度减弱,活跃区范围缩小,高强度指数阶段则相反;并存在季节性差异,冬季不明显,春秋季明显,实测结果有类似结论,但高、低指数似乎与增暖有关。第二,模拟的自然变率下的热带东传或西传ISO能量比值总体来看基本上维持一种平衡状态,不存在上升或下降趋势;与实际状况下的东传相对能量增强、西传相对能量减弱趋势明显不同。     

PECULIARITIES OF LONG TERM VARIATION OF SEA SURFACE TEMPERATURE IN TROPICAL WESTERN PACIFIC OCEAN

It is necessary to study the tropical western Pacific SST in association with variations of other parts of the globe. Two basic compositions are revealed of long-term variation in SST over three major tropical oceans since the 1950's (linear warming and El Nino-La Nina oscillations) and typical patterns with which they are displayed over the oceans are compared. On the basis of it, difference in long-term variation of SST over western, central and eastern tropical Pacific is analyzed in details. It is pointed out that the El Nino-La Nina oscillations are relatively weak in the long-term variation of SST in the tropical western Pacific and linear warming trend there is replaced by interdecadal oscillations. Further understanding of the peculiarity over the region helps improve short-term climatic predictions in China.     

基于小波分解和最小二乘支持向量机的西太平洋副高预测模型

用小波分解（WT）和最小二乘支持向量机（LS-SVM）相结合的方法,建立西太平洋副热带高压面积指数的预报模型。该方法首先将西太平洋副热带面积指数（SI）分解为相对简单的带通分量信号,利用LS-SVM建立各分量信号的独立预报模型,然后对预报结果进行集成。为了评估和比较该方法的预报效果和技术优势,最后比较了在同等条件下WT～LS-SVM模型和神经网络、线性回归模型的独立检验预报效果。试验结果表明,该方法具有泛化能力强、预报精度高、训练速度快、稳定性好、便于建模等优点,具有良好的应用前景。     

长江下游夏季降水与东亚夏季风及春季太平洋海温的关系

利用NCEP/NCAR逐日再分析资料、NOAA月平均海表温度资料及中国站点逐日降水资料,研究了长江下游夏季降水、东亚夏季风(区分南海热带夏季风和副热带夏季风)及春季太平洋海温之间的关系。结果表明,南海夏季风强度与长江下游夏季降水量呈反相关,而副热带夏季风强度与长江下游夏季降水量呈正相关;春季赤道东太平洋海温与当年长江下游夏季降水存在正相关,是夏季长江下游夏季降水变化趋势的较好前期预测信号;南海夏季风和副热带夏季风强度对春季赤道东太平洋海温异常的响应是相反的。     

高原南侧地形槽与孟湾槽的形成演变特征及其与南海夏季风建立的关系

使用1981—2000年NECP/NCAR再分析数据集资料,分析了全年各月大气环流特征,发现青藏高原(下称高原)南侧低空基本上存在一个常年正涡度带,这是高原近地面西风与其外围自由大气西风之间的气旋性切变的表现。特别是在90°E附近有一明显的地形槽,我们选取80°~90°E,25°N关键区域内的涡度作为表征该地形槽的指数,分析了高原南侧地形槽与孟加拉湾(下称孟湾)槽形成和演变特征的异同,并探讨其与南海夏季风建立的关系。结果表明,高原南侧地形槽的季节性演变与高原热源联系非常密切,其显著的4月突变和6月突变与高原热源发生跳跃性变化相联系。冬季高原冷却作用形成低空反气旋环流,叠加在原本增强的大尺度西风绕流上,促使高原地形槽减弱;由春入夏,高原加热作用形成低空气旋性环流,增大西风绕流作用,促使高原地形槽加深。高原地形槽加强南伸和斯里兰卡低涡持续北移直至二者相互打通是亚洲低纬度副热带高压带在孟湾上空最先断裂和孟湾槽形成的一种触发机制,此后槽前西南气流加强,副热带高压东撤,南海夏季风进一步东扩,最后导致南海夏季风建立。     

LINKAGE BETWEEN INDIAN OCEAN DIPOLE AND TWO TYPES OF El NI?O AND ITS POSSIBLE MECHANISMS

After compositing three representative ENSO indices,El Nio events have been divided into an eastern pattern(EP) and a central pattern(CP).By using EOF,correlation and composite analysis,the relationship and possible mechanisms between Indian Ocean Dipole(IOD) and two types of El Nio were investigated.IOD events,originating from Indo-Pacific scale air-sea interaction,are composed of two modes,which are associated with EP and CP El Ni o respectively.The IOD mode related to EP El Nio events(named as IOD1) is strongest at the depth of 50 to 150 m along the equatorial Indian Ocean.Besides,it shows a quasi-symmetric distribution,stronger in the south of the Equator.The IOD mode associated with CP El Nio(named as IOD2) has strongest signal in tropical southern Indian Ocean surface.In terms of mechanisms,before EP El Nio peaks,anomalous Walker circulation produces strong anomalous easterlies in equatorial Indian Ocean,resulting in upwelling in the east,decreasing sea temperature there;a couple of anomalous anticyclones(stronger in the south) form off the Equator where warm water accumulates,and thus the IOD1 occurs.When CP El Nio develops,anomalous Walker circulation is weaker and shifts its center to the west,therefore anomalous easterlies in equatorial Indian Ocean is less strong.Besides,the anticyclone south of Sumatra strengthens,and the southerlies east of it bring cold water from higher latitudes and northerlies west of it bring warm water from lower latitudes to the 15° to 25°S zone.Meanwhile,there exists strong divergence in the east and convergence in the west part of tropical southern Indian Ocean,making sea temperature fall and rise separately.Therefore,IOD2 lies farther south.     

水汽场初值调整及其对华南降水预报贡献的研究

该文利用GMS多通道气象卫星资料推导得到的降水资料估算出的加热率, 作为非绝热的非线性正规模初始化过程中的非绝热强迫项, 进行风压场的初值调整, 再采用一个与模式中的对流参数化方案相反的逆运算方案, 进行水汽场的初值调整.以保证初始时刻按模式的物理参数化方案计算得到的加热率与由卫星推导的加热率一致. 这一方法在非绝热的非线性正规模初值化的框架中, 使初始时刻的水汽场得到调整.既实现了传统的初始化目标, 又提高了模式对降水的短时预报效果.对华南的两个个例的试验结果表明该文的方法是有效的.     

西风角动量输送的气候特征及其与急流关系研究

利用1958～1997年NCEP/NCAR一日四次的风场再分析资料,系统地分析了季节平均西风角动量（即u角动量）经向、垂直输送通量及其三个分量（平均经圈环流、定常波、瞬变涡输送通量）的气候特征,特别是讨论了12～2月、6～8月它们与东、西风带、副热带西风急流、极夜急流之间的联系。结果表明:（1）包含纬度因子的角动量通量与动量通量在高纬地区存在显著差别,高纬对流层上部的强动量输送中心在角动量通量中不明显。而u角动量强经向输送主要在中低纬对流层顶附近和冬半球高纬平流层顶附近,副热带西风急流和极夜西风急流均位于u角动量强向极输送中心及其高纬一侧的辐合区中。（2）发现三个输送分量对急流维持的作用随纬度、季节不同。北半球冬季（夏季）的副热带西风急流主要由平均经圈环流（强度相当的定常波和瞬变涡）强经向输送及辐合维持;南半球西风急流全年均由平均经圈环流和瞬变涡旋输送及辐合维持;冬半球中平流层极夜急流主要由定常波、瞬变涡旋输送及其辐合共同维持。（3）热带东风区是牵连角动量（即Ω角动量）的高值区,它主要由平均经圈环流向对流层上部输送;冬半球副热带及中纬西风区存在u角动量垂直输送的切变区,它主要由平均经圈环流和瞬变涡旋完成;热带对流层顶附近有u角动量的定常波弱向下输送。     

1979年夏季亚洲季风区域40—50天周期振荡的环流及其水汽输送场的变化

本文使用FGGE LevelⅢb资料,采用综合方法研究T40—50天周期振荡的环流演变及其水汽输送的变化,发现40—50天周期扰动的向北和向东的位相传播紧密联系着南亚中部和东南亚季风的活跃和中断的位相转变。季风的活跃(中断)是以印度洋西部穿越赤道的水汽输送和穿越阿拉伯海东部(75°E)向东的水汽输送的极大(极小)值为特征的,并向东和向北传播;与之相联系的Q_1的极大(极小)值和OLR的极小(极大)值也向东向北传播。与索马里急流相联系的穿越赤道的水汽输送的变化通过40—50天周期扰动的传播对中国夏季季风降水发生影响,其时间落后为10—12天。     

江南雨季降水季节内演变及其年际、年代际变化特征

利用1961—2008年逐日降水资料,在对比我国东南部各地区气候态降水特征的基础上,着重探讨了江南地区(110~120°E、24~30°N)雨季降水的季节内变化特征及其年际、年代际变化规律。结果表明:1)江南雨季气候态降水的季节内变化具有明显的双峰型特征,两个峰值集中期分别是4、6月中旬前后。4月中下旬第一个降水峰值率先出现在江南地区,之后峰值降水南移,于6月上中旬华南地区达峰值集中期,之后强降水才逐渐北移,6月中下旬又回至江南地区,使江南地区降水达第二个峰值集中期。2)我国江南地区区域平均的双峰降水与4—6月的实际降水之间的相关系数达0.69,这表明双峰型降水确实反映了江南雨季降水的季节内演变特征。3)江南雨季降水双峰型的季节内变化特征具有明显的年际、年代际变化周期。年际变化周期为2~3 a,强信号主要集中在20世纪60年代后期到70年代中期以及80年代中期到21世纪初;年代际变化周期约为8~10 a,在整个时间域上都存在,最强信号集中在80年代初到90年代末期。4)年代际尺度上,江南雨季降水的季节内变化特征(双峰型态)具有隔代显著的特征,即20世纪60、80年代及21世纪初双峰型特征显著,而20世纪70、90年代双峰型特征不显著。