青藏高原加热如何影响亚洲夏季的气候格局

从大气中的热力适应、局地尺度加热和大陆尺度加热的综合效应、高原地表的摩擦作用以及波动能源等不同角度,根据理论分析、资料诊断和数值模拟的结果,并通过与落基山和安第斯山的比较,回顾了青藏高原抬升加热影响亚洲气候格局的机理研究的近期进展.     

中尺度海-气相互作用对台风暴雨过程的影响研究

利用中尺度海-气耦合模式MCM对两个典型台风过程进行了数值模拟试验,定量地分析了海-气相互作用对台风暴雨的影响,并探讨了这一影响的物理机制。结果表明,模式MCM能成功模拟台风的路径、强度以及台风暴雨的落时、落区。考虑海-气相互作用能使台风中心气压48和72 h分别回升9.9和3.5 hPa,使后续时段的台风对流性降水减小40~100 mm,还明显改变了非对流性降水分布。耦合与非耦合试验对比分析初步表明,海-气相互作用影响台风暴雨的机制是一种通过台风大风区附近海平面温度(SST)下降来调节的负反馈机制。     

利用空间均匀网格对中国夏季降水异常区域特性的初步分析

用方差极大正交转动ＥＯＦ（Ｖａｒｉｍａｘ　ＥＯＦ）及点相关图法分析了夏季总降水（６、７、８月降水之和）及逐月降水的区域特性。使用的资料为全国范围４７个５°×５°经纬度网格上的降水资料，分析时段为１９５９—１９９４年。分析结果表明，由于采用了空间均匀的格同资料，本分析除进一步证实了中国东部地区降水异常的区域特性外，也揭示了西部地区降水异常的区域特性及沿长江流域东西方向上降水异常的相互关系。夏季总降水异常最显著的区域特性是江淮流域与河套及华南反相关。另外沿长江流域，四川盆地的降水异常与青藏高原东部及江淮流域的降水异常也存在着反相关联系。西部地区的区域特性为青藏高原中东部南北两侧为负相关，并且青藏高原中东部南侧的降水异常与华北东部及东北南部为正相关。上述的空间模都有准２—３ａ及１０ａ左右的周期。逐月降水的分析表明，６月份，江淮流域、华北东部及东北大部分地区为正相关。７月，河套地区与江淮流域的降水异常呈现一定的负相关联系，８月份降水异常的区域特性与夏季总降水异常的区域特性极其一致。     

江南春雨和南海副热带高压的时间演变及其与东亚夏季风环流和降水的关系

使用国家气象信息中心整理的逐日降水资料和NCEP/NCAR逐日再分析资料,创建了江南春雨建立时间指数和南海副热带高压（副高）减弱时间指数,研究了江南春雨各要素的相互关系及其与东亚夏季风环流和降水的关系。分析表明,当江南春雨建立较晚时,夏季江南地区的降水也较少,这是由于东亚夏季风加强,高原近侧气旋性环流加强,使江南地区出现异常反气旋性环流（气旋性辐合环流减弱）所致;当南海副高减弱较晚时,长江中下游至江南地区降水偏多,易发洪涝,这主要是由于东亚夏季风减弱,南海副高偏强,华南的异常西南风与围绕高原的异常反气旋环流的偏北风在长江中下游流域形成异常气旋性环流所致。江南春雨的建立时间和南海副高减弱时间之间又具有线性无关性,可以为东亚夏季风环流和降水异常的预报提供重要线索。两指数与3月ENSO综合指数MEI关系密切,表明东亚的气候异常与ENSO 全球气候异常紧密联系,因此在分析预测东亚气候异常时必须同时关注全球气候异常背景。     

孟加拉湾季风爆发可预测性的分析和初步应用

基于季风区对流层中高层副高脊附近的经向温度梯度能表征季节转换和季风爆发的物理本质这一事实,使用1980—1999年过渡季节期间(3～5月)逐日和月平均的NCEP／NCAR高空温度场再分析资料,对该温度梯度潜在的预报季风爆发进行了分析。结果表明：在已知初始时刻孟加拉湾季风区对流层中高层经向温度梯度的前提下,依据初始时刻的经向温度梯度和气候平均的经向增温率梯度,可以对孟加拉湾季风爆发的迟早做出定性预测。另外,由于孟加拉湾地区季风爆发日期与3月份青藏高原上空对流层中高层气温有显著相关,故前期高原上空对流层中高层的气温高低也是判断孟加拉湾季风爆发迟早的重要因子。对2000年和2001年孟加拉湾季风爆发迟早定性预测的结果表明,这两种预报方法具有潜在的应用价值。     

2002年夏季中高纬大气准双周振荡对华南降水的影响

利用JRA55大气再分析资料和TRMM卫星降水资料,分析了2002年夏季（5~8月）华南地区降水的低频振荡特征,重点揭示了对其影响显著的中高纬大气季节内振荡的环流结构及演变。小波和功率谱分析表明,2002年夏季华南降水表现为主周期为10~30 d的准双周低频振荡。典型低频降水事件及合成分析指出,准双周降水的强（弱）变化除了受低空西北太平洋副热带高压西伸进入（东移退出）南海的影响以外,还显著地依赖于中高纬地区高空大气环流的季节内振荡。在对流层高层,中高纬度地区存在一支自大西洋经欧亚大陆的气旋—反气旋相间排列的低频波列。该波列在欧亚大陆地区向东南传播,当异常反气旋和气旋分别位于青藏高原和华北上空时,这种偶极型环流之间的高空辐散场有利于华南地区上升运动的发展,因而华南降水偏强;反之,华南降水偏弱。研究还表明,低频波列南移造成了对流层异常温度平流和副热带高层异常绝对涡度的变化,使得华南地区上升与下沉运动交替出现以及相应的经向环流圈反转,从而导致华南准双周振荡干湿位相的转换。局地异常感热加热对干湿位相转换也起一定作用。时滞相关分析发现,当青藏高原地区500 hPa位势高度异常场超前于华南异常降水4 d（即位相差为1/4周期）时,二者出现显著正相关,表明青藏高原地区500 hPa位势高度异常对预测华南地区季节内降水变化有潜在的应用价值。     

青藏高原地表位涡密度强迫对2008年1月中国南方降水过程的影响Ⅱ:数值模拟

青藏高原东坡近地表的辐合能够增加地表的位涡密度（PVD）。高耸的青藏高原与等熵面相切, 其东坡近地表增加的位涡密度成为等熵面边界上的位涡密度强迫源。利用IAP/LASG FAMIL全球大气环流模式探究青藏高原地表位涡密度增长对2008年初中国华南地区雨雪灾害天气形成的影响。首先与观测资料对比发现, 通过张弛逼近动力初始化, 在参照试验中, 模式能够比较合理地再现青藏高原东部的地表位涡密度增长和1月24-27日中国华南的大气环流场及降水场。而在高原的地表位涡密度增长减弱的敏感性试验中高原下游区域特别是华南沿海、广西到山东一带的降水明显减小甚至消失。对结果的分析表明:青藏高原区域的地表位涡密度增长在低空能够增强中国华南沿海地区的南风和水汽输送以及负的绝对涡度平流输送;在高空, 高原上产生的正的位涡密度沿西风环流向下游输送, 形成高层正的绝对涡度平流。从而在高原下游形成绝对涡度平流随高度增强的大尺度环流背景, 有利于上升运动发展。同时, 高原地表位涡密度增长在低空所激发的气旋式环流增加了华南的水汽输送, 最终激发了华南极端降水的产生。该个例模拟的结果证实了青藏高原东部的地表位涡密度强迫激发其下游极端天气发生的一种新机制。      

大洋风生环流观测优化的伴随分析

提出了一种依据海洋伴随资料同化达到改进海洋观测方案的客观分析方法.针对一个"真实的海洋"进行不同空间断面(或对不同层次)的假设采样,分别将这些"不完备的观测"应用于Byran-Cox海洋环流模式的伴随系统,可以计算"不完备观测"同化以后的模式环流与"完备观测"资料同化(控制试验)得到的环流之间的距离--反演距离.由于海洋伴随资料同化所具有的局地修正效应和邻域修正效应,不同观测方案所对应的反演距离有着明显的差异.采用上述方法在一定观测代价下可以对大洋风生环流进行观测方案的优化分析.     

青藏高原热状况和海温异常对亚洲季风季节转换年际变化的影响

本文根据季节转换前后副高脊面附近经向温度梯度变号的本质,利用相关分析和合成分析等方法研究了季节转换年际变化与外部影响因子的联系. 结果表明,冬春季青藏高原热状况和ENSO（El Nio/Southern Oscillation,厄尔尼诺/南方涛动）是决定亚洲季风区季节转换年际变化的主要因素. 当冬、春季海温呈现El Nio异常时,Walker环流减弱,于是西太平洋暖池区对流活动受到抑制,而赤道东太平洋对流活动加强则强迫赤道印度洋地区产生绝热下沉运动,使得印度洋地区大气偏暖,结果增大了南北向温度梯度,季节转换往往偏晚. 反之,季节转换偏早. 初春高原上空对流层中高层的气温异常对于判断季节转换迟早有很好的指示意义.     

夏季青藏高原加热和环流场的日变化

通过使用NCEP/NCAR再分析资料,分析了夏季青藏高原地区非绝热加热场的日变化特征以及高原上空环流场的日变化特点。分析发现青藏高原及其邻近地区上空环流的日变化在欧亚地区大气环流系统中表现最为显著。环流日变化是被非绝热加热的日变化所驱动的,特别是被太阳辐射日变化所驱动。由于高原上空大气柱质量远小于低海拔的平原地区,故太阳辐射日变化引起的加热日变化可在高原地区产生更为显著的环流日变化。通过位涡方程的诊断证实,白天高原加热增强,可在大气上层制造大量负位涡并向周边地区辐散,使高原地区大气高层成为负涡源。而低层则是加热制造正位涡,并使周边地区向高原的辐合增强,摩擦耗散是低层抑制正位涡增长的主要因素。而夜间加热减弱使高原对局地环流的影响作用大为减弱。故而高原及其周边地区的局地环流也具有明显的日变化特征。