1979年5—8月青藏高原气象科学实验及其观测系统

一、主要科学目的 过去大量的研究工作指出,青藏高原对于我国、亚洲、甚至全球的环流和天气气候都有巨大的影响。在数值模拟试验中,如果不考虑青藏高原的影响,所得到的平均环流和天气气候特点与实际情况完全不同,加入青藏高原地形之后,则比较接近实况。但是我们还不了解青藏高原影响的具体过程和物理机理,甚至高原上许多地区没有观测资料。为此,我们在1979年5月1日到8月31日期     

海陆分布及高原对1、7月平均经圈环流及其季节变化的影响

本文利用美国GFDL10年平均资料,计算了全球50°N—35°S共13个经度上的经圈环流及加热场。所取网格点为5×2.5经纬度,计算层次为11层,垂直速度利用实际风计算,加热场是用热流量方程倒算的。经分析指出:(1)A、B两类地区上空经圈环流的季节变化完全不同。A——北边是陆地南边是海洋。B——南北都是海洋或陆地。北半球冬季1月A、B二类都有Hadley环流,但A类比B类强;夏季7月A类变为反Hadley(季风)环流,而B类仍保留Hadley环流,且有所加强。(2)这样冬夏经围环流相反的变化,以青藏高原主体90°E的剖面上最为明显。从2月起Hadley环流减弱,4月在高原南侧低空形成“前季风经圈环流”,同时在高层出现补偿环流圈,6月发展成典型的季风经圈环流;10月又在高原南侧低空先出现Hadley环流圈。这些变化与高原的热力影响有关。文中也分析了高原热力作用对其上、下游经圈环流的影响。     

西藏高原及其附近流场的稳定情况

本文根据叶笃正,作者及朱抱真的工作中所用的资料,计算了高原及其附近各站风速绝对值的平均和风向的稳定度(稳定度=向量平均值÷绝对值平均值),并进而讨论了高原及附近流场的稳定性,其主要结果如下:     

西藏高原及其附近的流场结构和对流层大气的热量平衡

本文利用1954—1956年的高空及地面记录,作出了平均流场,并计算了垂直速度、冷暖平流及辐射等,得出下面几点结论:1)冬季在1.5千米及3千米的西风,在高原西边有明显的分支,东边有明显的会合,且在东西两边各有一“死水区”(风速很小),在高原北面形成了高压脊,而在其南面形成了低槽,到了6千米除了二个“死水区”消失以外,其余基本上没有变化。2)夏季1.5千米及3千米在高原附近的流线,绕高原作气旋性旋转,而到了6千米则相反而呈反气旋性旋转,其中心在高原西南部分,且随高度增加而向西偏。3)夏季在高原上基本上是上升运动,可能达到9千米;冬季在高原上估计可能是下沉运动(除西南角有部分上升运动)。4)夏季可以肯定高原是一个热源,而冬季除了西南角有—部分是热源外,其他地区可能是一冷源。     

青藏高原地表热状况对夏季东亚大气环流影响的数值模拟

本文利用有限区域有地形的5层原始方程模式,对青藏高原地区地表热状况在夏季东亚大气环流中的作用进行了一些数值试验和分析。结果表明:高原地面反照率、拖曳系数、蒸发系数以及土壤温度等的变化对大气加热增强时可造成高原上空及孟加拉湾一带的大气热源显著增强;对流层上层的青藏高压增强范围变大,并向西北方向偏移;热带东风急流加强北移;对流层低层西南季风加大;索马里、印度南侧和澳大利亚北侧的越赤道气流也增强;海平面上的大陆低压加深。同时,中南半岛地区及江淮流域的上升运动增强,降水增大,而我国东南沿海一带上升运动减弱,降水减少。     

用青藏高原考察订正的FGGEⅢb资料作中期预报的数值试验

利用1979年5—8月青藏高原科学实验取得的资料,对1979年6月15日00GMT100—850hPa 等9层 FGGEⅢb 分析的高度和风场进行了客观分析订正,并以订正前后的资料为初值,用 T21L5和 T42L9两种不同分辨率的北半球谱模式作了5个5天预报的数值试验。研究结果表明,通过高原实验资料对 FGGEⅢb 资料的订正,将使 FGGEⅢb 资料在高原地区的分析得到改善。对流层上层的资料订正比下层效果明显。高原地区初值场的订正对数值预报结果有显著影响,并且对较高分辨率模式的预报结果影响更大。初值订正后不仅影响未来高原地区的预报,而且通过能量频散可以影响到我国东部和日本,大约经过5天左右,甚至可以影响到阿拉斯加和北美。     

亚欧大陆北部与青藏高原雪盖特征及其与我国气温和降水的统计分析

本文利用1966～1983年雪盖资料分析了亚欧大陆北部及青藏高原地区的雪盖特征及其与我国温度及降雨的关系。分析指出亚欧大陆雪盖的年变化大,但变化趋势平稳;而高原地区的年变化小,但变化多波动。夏季高原雪盖面积占高原总面积的百分比远比业欧大陆的要大(指40°N以上大陆)。冬半年亚欧大陆雪盖变化与我国各地3周内温度变化呈负相关。夏季亚欧大陆北部雪盖大时,我国长江以北(华北除外)降雨偏少,华南偏多;反之亦然。     

一个高空低槽越过西藏高原的分析

本文指出当高空槽自亚洲西部移到印度北部时,北纬40°以南的槽线成西北—东南向,此后高空槽在东移过程中又逐渐转为东北—西南向。但低空的低槽被阻于印度的西北部,并且很快就消失。当槽过高原后有很明显的减弱,过了汉口就消失,但它对于我国华东华南的天气影响是很明显的。当它经过高原时,其移动速度约为每天11—12个经度。     

青藏高原及其邻近地区反照率变化对5月东亚环流影响的数值对比分析

本文利用P-σ混合座标系的有限区域五层原始方程模式,对高原及其邻近地区不同反照率的情况进行了模拟。经过对比分析指出,由于高原地区反照率增大,高原的加热作用减小,使得东亚地区5月的大气环流有显著变化,使100hPa上的副热带西风急流由高原北边南移到高原的南部上空,对流层低层向高原辐合的气流明显减弱,高原东侧的切变线也南退,而且高原南侧低层准季风环流圈也减弱降低。这说明,高原的热力作用是影响东亚地区环流的重要因子之一。