THE ROLE OF MERIDIONAL WIND STRESS IN THE TROPICAL UNSTABLE AIR-SEA INTERACTION

1INTRODUCTIONAsshowninobservationalfacts,theevolutionofElNi駉displaysastheamplitudeexpansionandmigrationofanomalousdisturbancesinair-seacouplingsystems.Theoreticaladdressofthephenomenonhasbeenattemptedfromtheaspectofcouplingdynamics.Theresultsshowthattheair-seainteractionsystemincludesakindofunstablemode,whichispropagatingindirectionsdeterminedbyfactorsgoverningSSTchanges.Withanair-seacouplingmodel,Lau[1]wasamongtheearliestpeoplewhodiscoveredunstablestationarywavemodesintheair-seaintera…     

北极海冰变化的时间和空间型

利用 4 4a(195 1～ 1994年 )北极海冰密度逐月资料 ,分析提出了一种与北极冰自然季节变化相吻合的分季法 ,并根据这种分季法 ,使用EOF分解 ,揭示了北极各季海冰面积异常的特征空间型及其对应的时间变化尺度。结果表明 :(1)北极冰面积异常变化的关键区 ,冬季 (2～ 4月 )主要位于北大西洋一侧的格陵兰海、巴伦支海和戴维斯海峡以及北太平洋一侧的鄂霍次克海和白令海 ,夏季 (8～ 10月 )则主要限于从喀拉海、东西伯利亚海、楚科奇海到波佛特海的纬向带状区域内 ,格陵兰海和巴伦支海是北极海冰面积异常变化的最重要区域 ;(2 )春 (5～ 7月 )、秋 (11月～次年 1月 )季各主要海区海冰面积异常基本呈同相变化 ,夏季东西伯利亚海、楚科奇海、波佛特海一带海冰面积异常和喀拉海呈反相变化 ,而冬季巴伦支海、格陵兰海海冰面积异常和戴维斯海峡、拉布拉多海、白令海、鄂霍次克海的海冰变化呈反相变化 ;(3)北极冰总面积过去 4 4a来确实经历了一种趋势性的减少 ,并且叠加在这种趋势变化之上的是年代尺度变化 ,其中春季 (5～ 7月 )海冰面积异常变化对年平均北极冰总面积异常变化作出了主要贡献 ;(4)位于北太平洋一侧极冰面积异常型基本具有半年的持续性 ,而位于北大西洋一侧极冰面积异常型具有半年至一年的持续性     

马斯克林高压的变化特征

利用历史天气图和NCEP再分析资料,普查了1980～2002年出现在华北平原地区的回流天气过程.依据500 hPa环流形势,对华北平原的回流天气形势分为两种:两槽一脊型和高纬低压带型.针对不同的天气分型对产生回流天气的动力条件、水汽来源进行了合成诊断分析.结果表明:涡度和散度的垂直分布与一般的降水过程不同,低层存在辐散和反气旋环流;自东北南下经渤海回流到华北平原的空气是比较干的.该文分析结果有助于预报业务人员了解回流天气,提高华北回流天气的预报准确率.     

El Nino演变不同阶段东亚大气环流年际异常型的数值模拟

给定1948～1999年逐月变化的全球观测的海表温度分布，使用全球大气环流模式（CCM3/NCAR）模拟了大气对海表温度变化的响应，利用SVD和合成检验方法，分析了El Nino发展阶段夏季、成熟阶段冬季以及衰亡阶段夏季东亚大气环流的年际异常型.结果表明：El Nino发展阶段夏季，中国东北、朝鲜半岛以及日本海附近为高度负异常中心，西太平洋副高偏弱、偏东，东亚夏季风增强；El Nino成熟阶段冬季，东亚大槽加强，东亚北部冬季风加强；El Nino衰亡阶段夏季，西太平洋副高偏强、偏南、西伸，东亚夏季风减弱；El Nino事件在其衰亡阶段夏季与东亚大气环流异常的关系最紧密，其次是成熟阶段冬季，最后是发展阶段夏季.模拟的El Nino演变不同阶段东亚大气环流年际异常型易于解释以往研究中观测分析揭示的由El Nino造成的我国东部气温和降水异常型.     

全球海洋环流模式中上层海洋对表面强迫的响应和调整Ⅱ.年代际变率

利用一个较高分辨率的全球海洋环流模式在COADS 1945～1993年逐月平均资料的强迫下对海温和环流场进行了模拟,分析了北太平洋海温和环流场的年代际变化特征,同时诊断了1976-77年代际跃变过程中海温场变化的机制.模式模拟出了北太平洋海温年代际异常的主要模态以及1976-77年跃变前后的演变特征,模拟的北太平洋中部、加州沿岸和KOE区的海温异常的强度和演变趋势均和观测比较一致;同时,模式重现了分别始于20世纪70和80年代的中纬度海温异常信号沿等密度面向低纬地区的两次潜沉过程.在表层,流场的异常主要表现为与风应力异常基本符合Ekman关系的一个异常海洋涡旋,而整个上层海洋平均的流场异常则表现为两个海洋涡旋的异常,其中副热带海洋涡旋的异常的强度要显著于副极地海洋涡旋的异常,而副极地海洋涡旋异常出现的时间比副热带海洋涡旋晚3a左右的时间.对1976-77年前后3个区域上层海温各贡献项的诊断结果表明,北太平洋中部变冷主要是水平平流和热通量异常贡献的结果;而加州沿岸变暖主要归因于热通量的贡献;在KOE区,垂直平流、热通量和水平平流三者都起了重要作用,其中水平平流异常对这一区域海温年代际跃变出现的时间起了至关重要的作用.     

长江三角洲城市群对夏季日降水特征

利用耦合了单层城市冠层模型UCM的中尺度模式WRF,探讨了长江三角洲地区城市化对夏季日降水特征的影响。结果表明,WRF模式能较好地再现长三角地区2003—2007年夏季降水的空间分布, 比较成功地模拟出了降水中心的位置及强度。城市化使得长三角地区夏季降水日数减少了1～5 d,这种降水日数的减少主要是由于城市化使小雨日数减少引起。城市化增强了长三角大部分地区的日降水强度。进一步对长三角地区4个典型城市群宁镇扬、苏锡常、上海和杭州湾城市群进行了夏季降水日变化分析,得出城市化对降水日变化的影响存在一定的区域差异。对于长三角整个大城市群,城市化对降水量、降水强度日峰值出现时刻以及降水强度日峰值大小无明显影响,而使得降水量日峰值减少。城市化使得苏锡常地区降水量日峰值略有增加,宁镇扬和上海地区降水量日峰值都减小,而杭州湾城市群区降水量日峰值出现时刻延后。城市化使得4个典型城市群降水强度日变化曲线形态发生改变,使得上海地区降水强度日峰值出现时刻延后,使得杭州湾城市群区夜雨增强。     

主编寄语

从1980年创刊到难忘的2020年,《气象科学》已悄然走过四十个春秋。历经几代人不懈努力,《气象科学》已逐步发展为主要反映我国气象科学创新研究成果的重要自然科学专业性学术期刊。四十年来,本刊一直得到全国气象科技工作者的大力支持,迄今已汇聚一大批优秀的作者、编委和审稿人,共出版科技论文181期,为我国气象科技发展作出了重要贡献。
值此本刊创办四十周年之际,恰逢本刊创办人之一黄士松先生的百年诞辰。黄士松先生是我国著名气象学家和气象教育家、新中国气象事业奠基人之一,为我国大气科学和气象事业作出了杰出贡献。他从事气象科学研究和高等气象教育事业六十余载,为我国气象事业培养了大批栋梁之材,桃李满天下;在大气环流、副热带高压、东亚夏季风、暴雨台风等重大灾害性天气等诸多领域进行了开创性研究,成果卓著,享誉海内外。黄士松先生曾先后担任南京大学气象系主任、中国气象学会副理事长、名誉理事长、国务院学位委员会理学评审组成员、中国科学院地学部学科组成员、国家科学技术委员会气象组成员等职务。曾先后主持完成国家攀登、国家自然科学基金重大、重点等一大批科研项目,尤其是对副热带高压的开拓性和系统性研究成果曾荣获全国科学大会奖和国家自然科学奖。黄士松先生担任《气象科学》第一届至第四届主编,为本刊的创立和发展作出了重要奠基性贡献。
为纪念和缅怀黄士松先生对气象科学的重要学术贡献,特此组织本期“黄士松先生百年诞辰暨《气象科学》创刊四十周年纪念专刊”,共收集了为纪念黄士松先生而作的15篇论文,包括：（1）反映黄士松先生主要学术成就和贡献和分别反映副热带高压气候动力学、北极气候系统变化、华南前汛期暖区暴雨、东亚高空急流变化以及平流层大气环流变化最新研究进展的6篇综述性论文;（2）关于夏季西太平洋副热带高压脊线位置异常变化机制、西太平洋副热带高压变动的主要模态成因及影响、东亚副热带西风急流与东亚－西太平洋夏季降水异常关系的年代际变化、东亚副热带夏季风进程变异对江淮梅雨的影响、MJO不同位相对春季中国东部降水的影响、我国东部夏季降水季节内振荡及其与低纬和北太平洋中高纬度低频大气环流的联系、未来不同时期和不同温升阈值背景下青藏高原地区平均温度和降水、极端温度和极端降水的变化预估、秋季京津冀霾日频数年际变率与同期欧亚积雪的物理联系以及南极威德尔冰间湖以及莫德高地冰间湖的特征及其对大气和大洋环流的影响等9篇研究论文。一批国内外知名学者积极赐稿,其中部分作者也为先生的学生,他们怀着敬仰的心情所撰写的纪念文章从不同角度反映了黄士松先生所开创的前瞻性研究领域及其对当代大气科学发展的学术思想影响。
谨以此专刊作为对黄士松先生的永恒纪念！     

江苏省冬季气温、降水年代际异常及相关分析

利用NCEP/NCAR再分析资料和江苏省冬季气温、降水资料,运用带通滤波、经验正交分解(EOF)和相关分析等方法,分析了江苏省冬季气候年代际异常及同期气温与降水的相关特征.结果表明:江苏省冬季气候的年代际变化具有很好的空间一致性,表现为全省整体偏暖(偏冷)和偏涝(偏旱)的趋势;冬季气候存在明显的年代际突变,时间在1980s中期前后,平均气温从偏冷时期向偏暖时期转换,降水由偏少期向偏多时期转换.通过冬季同期降水和气温的相关分析发现,降水和气温具有一定的正相关性,而他们的年代际分量的正相关性更为显著,这与冬季大气环流场和海温场的年代际变化有密切的关系.     

北太平洋副热带高压年际变异与ENSO 循环之间的选择性相互作用

利用NCEP/NCAR大气再分析资料以及Hadley中心海表温度资料,针对北太平洋副热带高压(简称副高)的完整系统,通过分析超前于ENSO事件的海平面副高年际异常特征及其对ENSO事件的触发作用以及ENSO事件对500 hPa副高和海平面副高的滞后影响,结果表明了北太平洋副热带高压年际变异和ENSO循环之间存在选择性相互作用.即在大多数情况下,一方面,前期海平面副高减弱会导致热带西太平洋表面西风异常,通过海洋平流过程触发El Nino事件在夏季发生发展,在秋冬季成熟; 而另一方面,El Nino事件在秋冬季发展成熟后,增强了赤道中太平洋的对流性热源,通过对异常热源的动力响应,同期和次年夏季500 hPa副高增强,又通过增强的Hadley环流作用,副热带地区下沉运动增强,从而使得次年夏季海平面副高增强,增强的海平面副高又有利于触发下一个La Nina事件.副高年际变异和ENSO循环之间相互作用的选择性主要取决于副高异常是否接近于赤道以及ENSO事件本身的持续性.这种相互作用有利于在热带太平洋海气系统产生准两年振荡.     

FGOALS－g快速耦合模式模拟的北太平洋年代际变率

本文分析了由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/IAP）最新发展的FGOALS_－g快速耦合模式300 a积分模拟结果,通过与多种观测资料的对比分析,讨论了北太平洋年代际变率的时空结构、主要年代际模态的演变特征以及与ENSO的联系等研究内容. 结果表明：该模式能成功模拟出北太平洋年代际变率的主要空间分布特征;模拟的年代际模态具有多时间尺度性,其中最显著的是周期约为10～20 a左右的准20年振荡模态,该模态上层海洋热容量异常的演变过程主要表现为大致沿副热带海洋涡旋做海盆尺度顺时针旋转的特征,相应的大气异常不仅与阿留申低压的变异有关,而且与太平洋-北美PNA）遥相关型以及上游的欧亚大气环流异常有密切关系;模拟的北太平洋年代际变率对年际ENSO循环的发生频率和强度有明显的调制作用. 但模拟的KOE区和阿拉斯加湾SST异常振幅比观测偏强,这与模式海冰偏多、高纬度SST偏冷的误差有关.