强迫耗散正压大气中四波共振

本文首次研究了含Ekman摩擦和非绝热加热的四波共振动力学．使用新的双时间尺度和新的时间变换式，由四波共振的广义Landau方程，导得普遍的非线性低频周期解，Ekman摩擦使得低频周期具有滞后和突变返回两个重要特征，而非绝热加热作用与中高纬准双周振荡有关，中高纬的30－50天振荡则与自由Rossby波准共振有关．本文还研究了四波共振产生的爆发性不稳定，指出较大振幅波产生的爆发性不稳定可能是阻塞迅速形成的又一重要原因，还首次得到在正压大气中Ekman摩擦能够激发爆发性不稳定．本文结果纠正了Craik于1985年提出的在流体力学中广泛应用的两个错误论断．     

非线性正压不稳定

本文从非线性正压涡度方程出发,考虑了行波一类的流动,并导得一个单自由度的二阶自治动力系统的常微分方程。应用常微分方程的定性理论和几何理论,在相平面的平衡点附近,对积分曲线的几何拓扑结构作了定性分析,对于两个平衡点分别导得了非线性正压不稳定的判据。还分析了整个相平面上运动的全局特征和平衡状态与参数的关系,更直观地得到与前面一致的不稳定判据。     

初始强迫风场对Zebiak-Cane海气耦合模式预报能力的影响研究

结合观测的海表温度距平（SSTA）对925hPa NCEP／NCAR再分析风应力距平（以下简称NCEP风应力距平）资料与FSU风应力距平资料进行了比较分析。对比分析了分别以NCEP、FSU风应力距平作为初始强迫风场时的Zebiak-Cane海气耦合模式（简称ZC耦合模式）的预报能力。结果表明：1980、1990年代NCEP风应力距平较FSU风应力距平与观测SSTA匹配更为合理。NCEP风应力距平不仅较FSU风应力距平对ZC海洋模式初始化效果好,尤其在1990年代更为显著,而且在1980、1990年代以NCEP风应力距平替代FSU风应力距平作为ZC耦合模式的初始强迫风场,都提高了该耦合模式预报能力,尤其是可提前6-8个月成功地预报出1997／1998年EI Nifio事件。进一步分析表明,在1997／1998年EI Nifio事件前兆、爆发阶段,NCEP风应力距平驱动海洋模式产生的SSTA比FSU风应力距平驱动海洋模式产生的SSTA更接近观测SSTA的水平冷、暖分布特征,这为ZC耦合模式提供了更为合理的预报初始强迫场,从而有利于提高其预报能力。     

舟山群岛对9806号登陆热带气旋影响的数值模拟

采用数值模拟方法,以9806号热带气旋为例,探讨了舟山群岛对登陆热带气旋的影响,结果表明舟山群岛的地形作用能使西行登陆热带气旋的路径产生偏折;同时,地形引起的气流爬坡作用还会使主要岛屿山脉迎风坡的降水增多,并诱生中小尺度的地形高压。这些结果揭示了小型岛屿地形影响登陆热带气旋的一些特殊规律。     

地形对2008年初中国南方持续性冰冻灾害分布影响的数值模拟

2008年初我国南方发生了大范围、 持续性低温冰冻雨雪天气, 冻雨、 暴雪灾害属历史罕见, 许多地方突破50年记录。本文主要从数值模拟方面讨论了1月25日~2月2日冰冻雨雪最为严重的过程。CWRF数值模式较成功地模拟出与实况基本一致的降水分布、 温度垂直分布特征和地面气温状况, 较准确地再现了这次罕见的冰冻雨雪过程\.地形敏感性试验表明, 横断山脉和南岭山脉及邻近山区对冻雨的形成和维持具有重要影响, 这种影响是通过锋区特征的改变来实现的。具体体现在, 有地形时, 因暖湿空气的抬升和冷空气在近地面的堆积而形成易于产生冻雨的倾斜锋区; 无地形情况下, 锋区坡度增大, 冻雨赖以形成的逆温层结结构遭到破坏, 使冻雨（冰冻）灾害区在经历短暂的西进南扩后, 很快减弱消失。上述地形的移出还通过对环流特征的改变, 使对流层底层偏东气流更有组织, 整个回流也更清晰, 这对南方大范围的降水强度和强降水落区会产生显著影响, 但对整体降水的区域分布没有明显影响。     

Moisture structure of the quasi-biweekly mode revealed by AIRS in western Pacific

Using Atmospheric Infrared Sounder (AIRS) humidity profiles, rainfall from the Tropical Rainfall Mea- suring Mission (TRMM) Global Precipitation Index (GPI), Quick Scatterometer (QSCAT) satellite-observed surface winds, and SST from the Advanced Microwave Scanning Radiometer for NASA's Earth Observing System (AMSR E), we analyzed the structure of the summer quasi-biweekly mode (QBM) over the western Pacific in 2003-2004. We find that the signal of 10-20-day oscillations in the western Pacific originates fro...     

20 TO 30-DAY AND 30 TO 60-DAY OSCILLATIONS IN ASSIMILATED GLOBAL DATASETS USING TRMM RAINFALL OBSERVATIONS

The influences of Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) precipitation products on the structure and underlying physics of intraseasonal oscillation (ISO) are investigated with the U.S.National Aeronautics and Space Administration Goddard Earth Observing System model version 3 (GEOS-3) data assimilation system (DAS).The strong ISO phase in the 1998 summer is apparently located in the Asian monsoon region and the east equatorial Pacific region.The eastward propagation is a dominant feature for the tropical ISO at 20 to 30-day oscillation while the northeastward propagation is the salient ISO at 30 to 60-day oscillation over the 10°N to 25°N belt region.It appears that the Kelvin wave structure is for the tropical 20 to 30-day oscillation.The tropical 30 to 60-day oscillation has the characteristics of the Kelvin-Rossby wave.The impact of satellite-derived precipitation (and its associated latent heating) on the ISO intensity is limited in the GEOS-3 assimilation system.However,its impact on the ISO spatial structures is obvious.Overall,the results demonstrate a better eastward propagation and a northward propagation of ISO with the TRMM precipitation simulation,indicating that latent heating is very important in exciting the equatorial ISO.     

淮河流域东北部一次异常特大暴雨的数值模拟研究 Ⅰ: 结果检验和 β 中尺度对流系统的特征分析

在2000年12号台风(Prapiroon)影响期间,其外围对淮河流域东北部造成了一次罕见的特大暴雨,暴雨中心响水24 h降水量达到800 mm.文中所用的模式是俄克拉荷马大学风暴分析和预测中心研制的一个三维非静力可压缩数值区域预报模式ARPS(V5.2).采用了3层单向嵌套网格,Domain1中心取为(27.5°N,117.5°E),格距45 km,格点数为75×75;Domain2中心取为(31.5°N,119.5°E),格距15 km,格点数为140×140;Domain3中心取为(33.5°N,119.5°E),格距5 km,格点数为180×180;垂直方向分为35层,垂直格距为625 m.所利用的资料为:2000年8月29-31日每日4个时次(00、06、12、18时) 1°×1°的NCEP/ NCAR再分析资料及713雷达资料、GMS-5红外云图、探空报、地面加密资料.物理过程选用简单冰相方案,Kain和Fritsch 积云参数化方案.对逐时的卫星云图、713雷达图像进行数值反演,结合探空资料反演出暴雨中深对流系统的水汽三维分布情况,通过三维同化系统ADAS处理,同化初始场和侧边界条件,再用ARPS模式进行数值积分,从8月29日08时开始到31日08 时结束,积分48 h.并结合雷达资料、红外云图、探空报、地面加密资料等对数值模拟结果进行了对比分析.结果表明:ARPS较好地模拟了在台风移动的左前方、在高空槽与副高之间出现的中尺度强暴雨区,模拟降水区及暴雨中心位置与实况较为一致.利用模拟大气中的水物质模拟了雷达回波,与实际雷达回波进行了对比分析,揭示了该过程中β中尺度对流系统的演变特征,4条对流带的交汇点在响水附近.并将模式模拟的T-lgp图与实际T-lgp图进行了对比分析,揭示了该次暴雨过程的不稳定性.持续的高空风垂直切变为对流系统的发展提供动能,造成对流系统斜压发展,有利于降水集中在某一固定的地点.由于模拟结果与实况较为接近,因此可以利用模拟结果作为对该暴雨过程作进一步研究的基础.     

东太平洋暖池及经向风异常在ENSO事件发生、发展过程中的作用

利用1982～1999期间LDEO海表温度资料和NCEP/NCAR再分析风场资料,分析东太平洋暖池及经向风异常与ENSO事件的可能关系。结果表明,东太平洋暖池气候平均海表温度存在明显的季节变化特征,且与El Niño事件春季发生、夏季发展、秋季达到成熟及冬季衰亡的成长过程非常相似。经向风异常及其散度与ENSO事件密切相关。综合考虑,提出了东太平洋暖池及经向风异常（北风距平及经向风距平散度辐合）对ENSO事件发生、发展作用的概念模型:北风距平爆发通过产生北风吹洋流的作用,将东太平洋暖池暖水由北向南输送至赤道附近,从而有利于Ni?o3区海表温度上升;几乎与此同时,东太平洋暖池赤道上经向风距平散度辐合不仅能导致暖水在赤道附近堆积,而且辐合的风场对赤道附近的冷上升流有抑制作用,从而有利于Niño3区海表温度的增加,上述增温因素的叠加作用有（不）利于El Niño（La Niña）事件的发生、发展。进一步分析表明,东太平洋暖池及经向风异常仅对El Niño（La Niña）事件发生、发展起促进（抑制）作用而不起决定作用。将东太平洋暖池、经向风异常与西太平洋暖池、西风距平结合起来一并考虑,完善了El Niño事件发生、发展机制。最后,初步分析1980、1990年代El Niño事件特性差异的可能原因。