夏季亚洲季风区对流层-平流层不可逆质量交换特征分析

基于2005年NCEP/GFS分析资料和拉格朗日粒子扩散模式的“Domain Filling”技术,以气块穿越对流层顶后的滞留时间为标准,诊断分析了夏季亚洲季风区对流层-平流层质量交换,重点讨论了对平流层大气成分收支具有实际意义的不可逆双向质量交换过程,并利用前向（后向）轨迹追踪方法,分析了其4天的“源（汇）”特征.研究结果表明：(1)对流层-平流层质量交换(Troposphere-Stratosphere mass Exchange,STE)的计算对滞留时间阈值的选择具有较强敏感性,大多数的气块在1～2天内可频繁地往返对流层顶.这些瞬时交换事件的考虑与否对穿越对流层顶的质量交换计算的准确性具有重要影响,尤其在中纬度的风暴轴区域.(2)从亚洲季风区对流层-平流层质量净交换纬向平均上看,45°N以南的区域为对流层向平流层的质量输送(Troposphere to Stratosphere mass Transport,TST),副热带地区为最强的上升支,而在45°N~55°N的中纬度地区是平流层向对流层质量输送（Stratosphere to Troposphere mass Transport,STT）.地理分布上,STT主要分布在青藏高原以北的东亚地区,与亚洲季风区夏季大尺度的槽区相对应.夏季整个亚洲季风区都是TST发生的区域,最大值位于青藏高原东南侧及其附近区域,该区域占亚洲季风区不可逆TST夏季平均总量的46%.(3)对流层-平流层质量交换的“源汇”特征分析表明,STT主要源于100°E以西、50°N以北的高纬地区,向下可以输送到中国东北部及朝鲜半岛北部等中纬度区域.而TST主要来源于中纬度和副热带地区的大气输送,向上穿越对流层顶高度以后,可分别向高纬的极地和热带地区输送,这意味着亚洲季风区夏季的TST水汽输送可能进入“热带管”中,进而可能对全球平流层水汽平衡产生重要影响.     

气候变化及其对农作物生产潜力的影响

利用国家气象中心整编的1951—1990年全国160站年、月平均气温和总降水量,的资料序列,计算和分析了我国近40年的气候变化,讨论了我国气候变化的区域性和季节性差异;计算了各站的年作物光温生产潜力,探讨了气象变化对农业生产的影响。     

不同尺度云团系统上下游的传播与1998年长江流域大暴雨

利用加密的卫星和雷达资料,对云团系统的传播和发展与1998年长江大暴雨的关联进行了探讨.结果表明,热量和水汽的输送通道的重建以及青藏高原低涡向长江流域的传播是1998年7月长江流域大暴雨发生的重要背景条件,它们向下游输送和传播的形式有3种类型,即纬向型、西南型和混合型;而下游地区多个中尺度对流系统的连续生成及其不同形式的组合、发展则是过程降水异常的关键因素.     

2000年春季沙尘暴动力学特征

综合分析研究2000年春季影响北京地区沙尘暴天气过程, 揭示了沙尘暴天气在起沙、扬沙、水平输送以及沉降过程中关键动力学问题. 研究结果表明, 2000年3~4月份影响北京地区沙尘暴过程起沙的动力条件与春季冷空气活动等气候因素有关, 并与北方土壤干土层面积、地面风场摩擦速度呈异常显著相关. 沙尘暴活动特征可用起沙-扬沙-远距离输送综合物理模型来描述. 研究结果为我国沙尘暴预报理论和治理决策提供了科学依据.     

区域性旱涝与海温特征分布的相关链模型

文章分析了长江中下游夏季旱涝年前期冬春太平洋海温特征分布,揭示了旱涝年前期太平洋海温“强信号”的分布特征,提出了夏季中国长江中下游区域旱涝年低纬海温纬向反位相模型．为了研究长江中下游旱涝成因,还进一步探讨了北半球大气环流动力结构对北太平洋海温热力异常时空分布的响应特征及其相关链物理模型框架,揭示出北太平洋海温不同区域热力结构对北半球环流型特征影响的动力学机理及其类似经向波列特征．另外,还建立了区域旱涝前期海洋－大气时空相关的统计－动力模型,并提出了强信号因子响应判别拟合度方法．     

暖季中国东部气溶胶“影响显著区”的气候变化特征

通过分析近20多年来暖季东亚区域大气气溶胶的分布和变化特征及其与各种气象要素之间可能存在的相关关系,发现暖季TOMS气溶胶光学厚度高值区、其与日照时数、地面气温的显著负相关区,与低云量的显著正相关区均位于华南地区,并据此将该地区称为暖季中国东部的气溶胶“影响显著区”．然后对比分析了地面观测的气温、日照时数、低云量等气象要素在不同区域的变化差异,发现中国东部暖季大气气溶胶“影响显著区”内低云量增加、日照时数减少的变化特征较“影响显著区”外表现得更加显著,而“影响显著区”内地面气温的增温趋势比“影响显著区”外明显偏弱．研究结果表明,近20多年来,暖季华南气溶胶“影响显著区”内具有低云量显著增加,日照时数明显减少而地面气温增温趋势不明显的区域气候变化特征,且与“影响显著区”外的气候变化具有显著的差异．因此大气气溶胶的气候效应可能是中国东部地区暖季气候变化存在南北差异的原因之一．     

强迫二维Rossby波传播特征的数值试验

Bjerknes提出了大气对外界强迫响应的概念。大量研究已证明这一遥响应机制的存在,且大气对强迫源的遥响应及其低频活动的共同特征都表现为类似大圆路径的波列,Hoskins的理论研究揭示了这现象的实质,他把叶笃正所提出的Rossby波的频散理论推广到球面上。黄荣辉曾利用波折射指数平方与EP通量系统地研究了北半球冬夏准定常行星波的传播规律。邹晓蕾、叶笃正、吴国雄提出了中高纬的相关链、定常地形波链,并指出北美与东亚相关型的差异与两区域地形准定常波在不同纬向流中传播的差异有关。观测分析亦表明,青藏高原是大气低频振荡的强迫源,且在此区域可产生向北、向南或向东、向西传播的波列。     

影响东亚季风环流异常因子的敏感性试验

文章使用改进了的OSU全球气候模式，动态地使用厄尔尼诺年（1972年）实际下垫面温度月距平资料，对太平洋海面温度异常以及太平洋中不同关键区海面温度异常进行了敏感性试验。数值试验结果表明:El Nino实际海温时空异常，特别是关键区海面温度异常，引起了东亚季风环流的异常变化，出现了干旱的环流形势。无论赤道中太平洋或是赤道东太平洋的海面温度异常都是敏感的影响因子，对预报有一定的指示意义。     

近40年中国区域的气候型变化与北半球大气环流特征10年际时空变化的关系

根据１８００－１９８９年（１１０年）的资料，分析研究了新加坡地区月平均和年平均降雨量的一些特征。主要结论是：新加坡年平均降雨量存在准２－６年和１８年的周期振荡；亚洲季风以及ＥＮＳＯ对新加坡降雨量有明显的影响。新加坡年雨量的谷值出现在西南季风期而峰值在东北季风期。在Ｅｌ Ｎｉｎｏ年，新加坡降雨量多为负距平；而在反Ｅｌ Ｎｉｎｏ年，新加坡降雨量多为正距平。     

台风异常运动及其外区热力不稳定非对称结构的影响效应

本文数值模拟研究揭示了台风外区热力不稳定非对称结构对其异常路径的影响问题，提出了台风运动非对称结构的影响，不仅表现在台风涡旋动力结构特征上，而且反映在台风外区三维非对称热力结构特点方面，即包括温、湿不稳定层结分布特征及其强弱程度因素。台风外区不同热力非对称分布特征将导致台风移动轨迹的显著差异，且构成各类“旋转”、“打转”、“转向”等复杂异常路径。