大气中的季节内振荡

本文依据最新的分析研究结果,系统地讨论了大气中的季节内(30—60天)振荡。内容包括大气季节内振荡的全球分布特征;热带大气30—60天振荡的基本特征;中高纬度大气30—60天振荡;热带和中高纬度大气30—60天振荡的相互影响;以及大气季节内振荡的动力学机制。 本文不仅对热带大气30—60天振荡提出了一些新的研究结果,特别是关于中高纬度大气30—60天振荡的讨论,以及关于热带和中高纬度大气30—60天振荡主要通过低频波列相互联系和相互影响的研究,将使我们对大气季节内振荡有比较全面的认识。     

黑潮延伸体区域海表温度锋的季节变化对北太平洋风暴轴的影响

利用NOAA最优插值逐日海表温度(SST)资料和NCEP/NCAR的逐日大气再分析资料,本文分析了黑潮延伸体区域海表温度锋的变化对北太平洋风暴轴的影响。结果表明,黑潮延伸体区域海表温度锋位置的季节变化很弱,而其强度的变化则非常显著,北太平洋风暴轴强度与海表温度锋强度具有一致的协同变化。冬季黑潮延伸体区域海表温度锋强度最强,增强了其上空大气的斜压性,从平均有效位能向涡动有效位能的斜压能量转换以及从涡动有效位能向涡动动能的斜压能量转换均在黑潮延伸体区域显著增加,斜压涡旋在此区域生成更加频繁,在随西风向下游运动过程中不断从背景平均流中获得能量,从而导致北太平洋风暴轴增强,且将其中心轴线固定在黑潮延伸体区域上空,而夏季黑潮延伸体区域海表温度锋强度非常弱,其上空大气斜压性减弱,从平均有效位能向涡动有效位能的斜压能量转换以及从涡动有效位能向涡动动能的斜压能量转换均显著减少,斜压涡旋在此区域生成减少,导致北太平洋风暴轴减弱,且中心移至太平洋中部,位置偏北。     

黑潮延伸体区域海表温度锋的时空变化特征分析

利用NOAA最优插值逐日海表温度资料和AVISO中心的海表高度异常资料,分析了黑潮延伸体区域的海表温度锋的时空变化特征以及导致其年代际变化可能的原因。结果表明,气候平均态的黑潮延伸体区域海表温度锋位于黑潮延伸体区域北部边缘,在143 °E和150 °E附近存在两个弯曲,SST水平梯度最大值出现在142 °E附近,强度超过4.5 ℃/(100 km),其后强度自西向东逐渐递减,在149 °E附近又出现一个较弱的大值中心,在141~153 °E范围内,海表温度锋位置的平均值为36.25 °N,强度的平均值为3.22 ℃/(100 km)。黑潮延伸体区域的海表温度锋南北位置的季节变化很弱,而其强度的季节变化非常显著。相较于较弱的季节变化,海表温度锋位置的年际和年代际的低频变化则要显著得多,其南北变化跨度超过2 °。海表温度锋强度的年际和年代际的低频变化也较强,超过4.5 ℃/(100 km)。黑潮延伸体区域的海表温度锋的变化与太平洋年代际振荡（PDO）以及北太平洋涡旋振荡（NPGO）存在显著的相关关系,NPGO和PDO在中东太平洋区域会强迫产生海表高度异常,随后向西传播,在约3年后到达黑潮延伸体区域,使该区域流场发生变化产生海洋热平流异常,最终导致海表温度锋强度发生变化。      

南亚高压在平流层的特征及ENSO影响的进一步研究

为了搞清南亚高压在平流层的结构特征以及ENSO事件对它的影响，用较长时段的ECMWF再分析资料对南亚高压在平流层的结构特征进行了系统的分析研究，结果表明：南亚高压在垂直方向上最高只在平流层的低层存在，系统的最强出现在150 hPa高度附近，50 hPa以上高压及相应的反气旋环流已经消失；高压系统随着高度增加有略向西北方向倾斜的特征。在El Ni?o年和La Ni?a年南亚高压在平流层无论是位势高度场还是流场都有明显不同的异常变化，表明ENSO对南亚高压在平流层的结构有一定的影响，一般是El Ni?o时对应为较弱的南亚高压，而La Ni?a时对应略微偏强的南亚高压。     

北半球冬半年平流层大气低频振荡特征的研究

利用NCEP/NCAR(1970～1999年)位势高度场和风场再分析资料,通过小波分析的方法,研究并揭示了北半球冬半年平流层大气低频振荡的周期,然后通过滤波等方法,揭示了冬半年平流层大气低频振荡的空间结构、传播规律、地域分布特征及北半球低频遥相关的一些分布特征,并且与对流层大气低频振荡作比较.作者对北半球平流层大气低频振荡进行的系统分析研究结果表明:在北半球冬半年平流层,大气低频振荡十分显著,其振荡周期以60天最为显著,在垂直方向上表现出正压结构特征,在水平方向上表现为一致西传,并且以北极涛动(the arctic oscillation)占据主导地位.北半球冬半年平流层大气低频振荡主要活动区域为北极地区,并且在45°N附近还存在3个活动中心,即欧亚大陆、北太平洋和北大西洋中心.     

地球自转与北半球中纬度地面温度的年代际关系及其可能物理过程分析

利用地球日长（LOD）资料和美国环境预报中心/国家大气研究中心（NCEP/NCAR）的气象要素资料,统计分析发现1962-2010年LOD的变化和北半球中纬度地面温度均存在明显的十年以上的波动周期.相关分析、合成分析等统计方法均检测到LOD与中纬度地面温度的显著负相关关系,当地球自转速率加快时,北半球中纬度地面增温;反之,中纬度地面降温.小波功率谱和交叉谱分析则确定二者的相互关系属于准20年周期尺度上的年代际变化联系,并且LOD的变化超前于地面温度的变化大概3~4年.平均而言,LOD的变化可带来中纬度地面温度0.2℃的降温（或增温）.通过对大气相对角动量、纬向风场、海平面气压场的年代际合成分析,揭示了LOD与地面温度的年代际联系形成的具体物理过程.当地球自转加速时,北半球高低纬度经向温差梯度减弱,热带地区向极地扩展,造成北半球中纬度地区地面增温;地球自转减速时段相反,经向温差梯度增强,热带地区向赤道收缩,中纬度地区地面降温.     

FURTHER STUDIES ON EVAPORATION-WIND FEEDBACK

The results from simple dynamic studies on the evaporation-wind feedback show that the effect cannot change the nature of tropical atmospheric waves (by retarding the speed), so that the evaporation-wind feedback alone cannot be an exciting mechanism of intraseasonal oscillation in the tropical atmosphere. This is different from that of the wave-CISK mechanism. With combined effect of the cumulus convection heating and evaporation-wind feedback, the CISK-Kelvin waves and CISK-Rossby waves will develop unstably, explaining the dynamic mechanism of tropical intraseasonal oscillation in a more complete and reasonable way than the convection heating alone. Therefore, the evaporation-wind feedback is also important to the intraseasonal oscillation in the tropical atmosphere.     

蒸发－风反馈机制的进一步研究

对蒸发-风反馈的作用进行了简单动力学研究。结果表明,蒸发-风反馈不能像波动-CISK那样改变热带大气波动的性质(减缓移速),不可能单独成为激发热带大气季节内振荡的动力学机制。在积云对流加热和蒸发-风反馈的共同作用下,CISK-Kelvin波和CISK-Rossby波可以不稳定发展,共同作用比单独的积云对流加热反馈作用能更全面合理地解释热带大气季节内振荡的活动。因此,蒸发-风反馈对于热带大气季节内振荡也有重要作用。      

TUTT对台风形成作用的动力学研究

基于第二类条件不稳定理论，本文对热带对流层上部槽（TUTT）在台风形成中的作用进行了动力学研究。结果表明，TUTT对台风生成有一些促进作用，但相对于边界层的Ekman抽吸以及积云动量输送作用却是很弱小的。因此，对于台风的发生发展，还是应该更多着眼于热带对流层中低层的情况。     

大气运动的一些基本动力过程的研究

重力、科里奥利力以及大气和外界的热量交换是决定大气运动基本性质的主要因子。而一切热力因子的作用都必须通过大气运动的动力学过程才能实现,因此,研究大气运动的基本动力过程对于认识大气运动的基本规律,了解天气演变过程以及运动和热源的相互作用过程都有重要的意义。近几年来,我们在大气动力学方面,也就是对大气运动的一些基本动力过程,进行了研究,取得了一些有意义的结果。这里仅就一些主要内容概括