低空急流的不稳定性及其对暴雨的触发作用

本文分析了1972年7月2—3日一次长江流域低空急流的过程,这次低空急流发生在江淮气旋的暖区之中。在低空急流左侧有雷暴和暴雨发生。发现这支低空急流有独特的三维流场结构。指出它是一支极不稳定的气流:在急流轴的左前方有一个Ri数负值区,这正是低层最不稳定的地区。低空急流具有很强的超地转特性,非地转最强时,暴雨发生。这时急流中出现很强的风速脉动,这种脉动的传播对于中尺度低涡及雨团的发生起着触发的作用。以后气压场向流场调整,重新达到地转平衡,这时暴雨也就仃止。     

关于低空急流对暴雨的触发作用的一种机制

夏季暴雨时期,对流层低层常存在一支低空急流,它与暴雨过程关系十分密切。国内外在研究它对产生暴雨的作用时,比较广泛地注意到急流为暴雨区输送了大量的水汽和热量,起到了“传送带”的作用。以后又知道由于急流轴上风速分布的不均匀,以及气旋切变的存在,造成急流轴附近某一特定位置(比如左     

东亚冬季风异常激发ElNio现象的数值试验研究

用全球海气耦合气候模式和海洋模式进行各种敏感性试验 ,研究东亚冬季风异常对ElNi no事件形成的作用。结果表明东亚冬季风异常对于海洋热状态起了很大的作用。强冬季风年冬季所对应的海温距平为LaNi na型 ,但在与冬季风异常相对应的风应力作用下 ,通过海气相互作用 ,由于赤道西太平洋西风异常和海温正距平的东传 ,可以使海温向着ElNi no型分布发展 ;弱冬季风年冬季所对应的海温距平为ElNi no型 ,后期则会转成LaNi na型。冬季风异常的偏北风分量及赤道西风分量对海温所产生的影响各有差异 ,前者更多地影响太平洋西岸及暖池区 ,后者则对整个赤道太平洋热状态特别是ElNi no形成起了重要的作用。在ElNi no发展过程中起决定作用的主要不是风应力的强度 ,更关键的是异常风应力的持续时间。由于风应力的持续作用 ,ElNi no发展特征更加显著。与冬季风异常相对应的纬向风分量特别是西风异常在ElNi no发展中起主导作用 ;在单纯的海洋模式中经向风异常只能改变局地的西太平洋海温 ,并不能使东太平洋海温产生响应 ,即没有出现赤道暖水的东传过程。试验表明 ,海气耦合模式较单纯的海洋模式能更好地反映海气相互作用及ElNi no的形成。     

西太平洋副热带高压东西位置异常与华北夏季酷暑

文中研究了副热带高压 (副高 )东西位置异常与中国东部地区夏季气温的关系。发现两者之间有很高的正相关 ,当西太平洋副高偏西时 ,大片的北方地区气温会降低 ;而当副高偏东时 ,该地区的气温将偏高。西太平洋副高东西位置的异常对应着亚洲太平洋地区的长波位置和强度的很大变化 ,从而影响到中国北方地区的气温。更重要的是 ,副高西端位移所产生的扰动还会以波列的形式向极地和北美方向传播 ,从而从更大的范围内影响西风带环流。对 2 0 0 2年夏季中国北方出现的持续高温天气进行了分析。该年夏季副高持续偏东。西风带大槽也处于偏东的位置。西部的大陆副高东移扩展 ,与槽后的高压脊打通 ,造成该地区的持续高温。副高的东西位置决定了季风气流 (也就是水汽的主要通道 )的北向转折的路径。当副高偏东时 ,向北折向的位置随之东移 ,东亚大陆的水汽供应变为负距平 ,特别是中国北方地区 ,变得十分干燥。引起中国北方高温的直接系统是大陆高压中的极强的下沉气流 ,副高的偏东位置为大陆副高的东进和加强提供了大尺度的背景条件     

综合旱涝季度预报方法及对1991~ 1995年夏季季度与超季度预测试验

本文简要地介绍我们在对旱涝规律与成因研究的基础上所提出的综合旱涝预报方法及其改进,方法是由一个ＩＡＰ二层大气环流数值模式加滤波方案、物理相关分析、环流型、时间序列与回归分析等的综合。经过多年的预报实践,证明它是提高旱涝季度与超季度预报准确率的一种可行方法。利用改进的综合旱涝季度预报方法对１９９１～１９９５年夏季汛期全国旱涝分布进行了预报试验,这５年预报试验结果与实况基本相符,并且对于像１９９１年和１９９４年夏季大范围的严重旱涝基本上没有漏报,表明此方法对于中国汛期旱涝分布有较高的预报能力,受到有关部门的重视     

南半球环流异常对夏季西太平洋热带气旋生成的影响及其机理

利用中国气象局提供的热带气旋资料、NCEP/NCAR再分析资料和美国NOAA向外长波辐射(OLR)等资料, 研究了西太平洋(125°E～150°E)夏季热带气旋生成频数多寡的可能机理, 讨论了南北半球环流系统共同作用的物理过程及其对热带辐合带(Intertropical Convergence Zone, 简称ITCZ), 进而对热带气旋频数的影响, 并重点探论了从澳大利亚东侧位势高度异常到北半球西太平洋热带气旋频数响应的可能物理过程。研究发现: 澳大利亚东侧的环流异常和西太平洋热带气旋活动频数密切相关。南半球的澳大利亚东侧环流异常可能不完全是通过越赤道气流, 而主要是通过Rossby波的传播造成的南北半球遥相关作用, 影响北半球环流系统的, 进而影响菲律宾以东赤道辐合带对流活动的强弱, 导致西太平洋热带气旋生成频数的多寡差异。当澳大利亚东侧的位势高度为正距平时, 相应地在菲律宾以东地区也会出现正距平。即西太平洋副高偏强, 且偏南西伸, 抑制热带辐合带的对流活动发展, 使菲律宾以东的对流活动偏弱, 从而使热带气旋生成频数偏少。而当澳大利亚东侧的位势高度为负距平时, 相应地在菲律宾以东地区也会出现负距平。也即西太平洋副高偏弱, 且位置偏北。菲律宾以东地区对流活动偏强, 热带气旋生成频数偏多。另外, 西太平洋 (125°E～150°E) 以西的上游赤道西风也对热带气旋频数也有重要影响。具体表现为, 当90°E附近的越赤道气流强时, (5°N～15°N, 125°E～150°E)范围内的西风也随之加强, 从而使菲律宾以东对流活动加强, 西太平洋热带气旋频数增高。反之, 当该支越赤道气流弱时, 上游赤道西风随之偏弱, 从而造成菲律宾以东对流活动偏弱, 西太平洋热带气旋生成偏少。     

异常东亚冬季风对夏季南海地区风场及热力场的影响

用合成及SVD方法,对冬季风异常在南海地区的风场和热力场中所产生的影响进行了研究,并探讨了这种相互联系的可能机制。结果表明,冬季风异常对流场的影响可以从冬季持续至春、夏季。在强冬季风年,南海夏季风爆发偏早、偏强且突发性显著;而在弱冬季风年则相反。长江流域的情况则与此相反,强冬季风时,该地区夏季对流偏弱,降水减少;弱冬季风时相反。南海地区风场的变化与该地区大气及下垫面热状态的改变有关。强、弱冬季风所对应的同期及后期的海温截然不同。在强冬季风年,热带海温场上呈现LaNi*S～/n@a型的异常分布,而在亚洲大陆近海及南海地区,则维持较强的负距平,海水温度明显偏低,强度以春季为最强。它所形成的南海及邻近地区海陆之间的温度梯度有利于夏季风的早爆发和加强;而在弱季风年,则完全相反。与异常冬季风相关联的大气的热状态同样具有季节的持续性。春、夏季季风区中大气热状态的改变,影响了夏季风特别是南海夏季风爆发的早晚及其强度的变化。由冬季风异常引起的热源变化可能也是环流隔季相关的重要纽带之一。     

冬夏季环流隔季相关的数值试验

利用海气耦合和大气气候模式研究东亚冬季风异常对夏季环流的影响, 结果表明, 东亚冬季风异常对于后期环流及海洋状态异常都起了很大的作用.一般情况下, 强的冬季风与后期弱的东亚夏季风和较强的南海季风相对应.与强(弱)冬季风异常相关的风应力的改变可以使热带太平洋海温从冬季至夏季呈现La Nina (El Nio)型异常分布.试验得到的由冬季风异常所产生的海洋及夏季环流的变化与实况是相当接近的.在异常的冬季风偏北风分量强迫下, 西太平洋上形成的偏差气旋环流在夏季已不存在, 这时东亚夏季风反而增强.而冬季赤道西风分量所产生的影响, 则在西太平洋上形成显著的偏差气旋环流, 使东亚副热带夏季风减弱, 南海夏季风加强.对于东亚大气环流而言, 与强弱冬季风对应的热带海洋海温异常强迫下, 不仅是冬季, 后期春季和夏季环流的特征都能得到很好的模拟.但是从分区看, 西太平洋暖池区的海温异常比东太平洋更为重要.单纯的热带中东太平洋的海温异常对东亚大气环流的影响主要表现在冬季, 对后期的影响并不十分清楚.整个热带海洋的异常型分布(不论是El Nio还是La Nia)型, 对冬夏季风的影响是重要的, 而单纯的某个地区的海温异常都比它的整体影响要小.从试验结果看, 海温在大尺度冬夏季环流的隔季相关中起了十分重要的作用.     

关于东亚冬季风指数的一个讨论——东亚中、低纬冬季风的差异

利用NCEP再分析资料和NOAA海表温度等资料,分析了东亚冬季风在不同纬度上的表现。根据我们定义的东亚中纬度冬季风(The mid latitudinal East Asian winter monsoon, 简称EAWM-M)和低纬度冬季风(The low latitudinal East Asian winter monsoon, 简称EAWM-L)指数,探讨了它们对应的影响系统,并重点分析了它们与海温异常之间联系的异同。研究主要发现:(1)EAWM-L和EAWM-M指数所反映的东亚冬季大气环流形势不尽相同。在对流层低层,EAWM-L与中国南海、菲律宾附近环流异常的关系密切,EAWM-M与贝加尔湖阻塞高压的关系更为密切;在对流层中层,EAWM-M同样与贝加尔湖阻塞高压异常的联系相对更为紧密,而EAWM-L指数则与东亚大槽的关系更为紧密。在对流层高层,副热带西风急流强度变化通过调制次级环流进而与EAWM-L联系起来,而EAWM-M强弱变化主要与副热带西风急流北界的位置有关。(2)EAWM-L与冬季赤道中东太平洋和热带印度洋海温异常的联系都很紧密,而EAWM-M变化与冬季热带印度洋海温异常的联系更为密切,与赤道中东太平洋海温异常的关系相对偏弱。EAWM-L与冬季赤道中东太平洋和热带印度洋海温异常的紧密联系在年际和年代际尺度上都是存在的,而EAWM-M与冬季热带印度洋海温异常的紧密联系主要体现在年代际尺度上。     

中国东部冬季温度异常偶极型模态的一个前兆信号

利用中国160站逐月温度、NCEP再分析、NOAA-CIRES 20世纪再分析以及NOAA海表温度等资料,分析了中国东部（100°E以东地区）冬季温度年际变化的主要模态,并重点研究了其中第2模态（即偶极型模态）的成因机理和前期信号。同时,也以2012～2013年冬季为例,探讨了这一温度异常模态的预测方法。研究主要发现:除中国东部大范围一致偏冷或偏暖模态以外,110°E以东的北方地区偏冷（暖）还经常对应着华南和110°E以西地区的偏暖（冷）,构成温度异常反向变化的偶极型模态。这种偶极型模态也是冬季气候变化的一个主要模态,2012～2013年冬季温度异常即属于这一模态。中国东部冬季温度一致型模态主要与前期秋季中东太平洋海温异常、亚洲大陆北部积雪,及其邻近的北冰洋地区海冰密集度异常联系紧密。而对于偶极型模态,海温的影响并不明显,前期秋季的东亚中纬度地区积雪、北冰洋斯瓦尔巴群岛、法兰士约瑟夫地群岛附近海域的海冰密集度异常,以及它们引起的表面温度异常分布可能具有重要贡献,其中北冰洋海冰密集度异常导致的该地区表面温度异常的影响可能更为重要。综合了海冰和积雪信号的前期秋季北冰洋—东亚温度差异（Arctic Ocean-East Asian temperature contrast,简称AE）指数与中国东部冬季温度异常偶极型模态具有显著联系,可以作为一个重要的预测因子。2012年秋季赤道中东太平洋海温的正常状态以及北冰洋暖异常和东亚中纬度地区冷异常的表面温度分布特征,都不利于中国东部冬季温度南北一致型异常的发生,而是有利于偶极型异常分布。利用AE指数可以有效地预测2012～2013年中国东部冬季温度异常特征。