夏季中高纬500 hPa高度和海表温度异常特征及其相关分析

用旋转主分量（ＲＰＣ）方法,对１９４９～１９８８年４０个夏季的中高纬５００ｈＰａ高度场以及北太平洋和北大西洋海表温度异常（ＳＳＴＡ）的主要时空分布特征作分析,然后通过交叉相关讨论夏季海气相互作用的特征。结果表明,夏季中高纬５００ｈＰａ高度场最明显的异常型为副热带型（ＳＴ）,极地北美型（ＰＡ）,４波型（ＦＷ）,以及３波型（ＴＷ）。夏季北太平洋ＳＳＴ的主要异常型为赤道东太平洋型（ＥＥＰ）,阿拉斯加湾型（ＢＡＬ）,热带中太平洋（ＣＴＰ）,以及北部北太平洋型（ＮＮＰ）。而夏季北大西洋ＳＳＴ的主要异常型为赤道大西洋型（ＥＡＬ）,加勒比海型（ＣＡＲ）,东部北大西洋型（ＥＮＡ）和中部北大西洋型（ＣＮＡ）。夏季中高纬海气之间的最强相关出现在海气异常对应的空间位置上。这种区域性或邻域性的海气相关呈正相关的特征。但海气之间的相关耦合不及冬季紧密,赤道ＳＳＴＡ与中高纬５００ｈＰａ高度异常的相关不显著。太平洋ＳＳＴＡ所对应的５００ｈＰａ高度场的相关中心多为局地性,而大西洋ＳＳＴＡ所对应的５００ｈＰａ高度场的相关中心呈现更有组织性的,甚至是波状的形态。     

Cloud Feedback on SST Variability in the Western Equatorial Pacific in GOALS/LASG Model

ＣｌｏｕｄＦｅｄｂａｃｋｏｎＳＳＴＶａｒｉａｂｉｌｉｔｙｉｎｔｈｅＷｅｓｔｅｒｎＥｑｕａｔｏｒｉａｌＰａｃｉｆｉｃｉｎＧＯＡＬＳ／ＬＡＳＧＭｏｄｅｌ①ＬｉｕＨｕｉ（刘辉）,ＺｈａｎｇＸｕｅｈｏｎｇ（张学洪）ａｎｄＷｕＧｕｏｘｉｏｎｇ（吴国雄）Ｓｔａｔ...     

GOALS/LASG模式对气候平均态的模拟

中国科学院大气物理研究所LASG最近发展了全球海洋 大气 陆面耦合气候模式系统 (GOALS)的新版本 ,实现了全球大气环流谱模式 (R42L9)与海洋环流模式 (T63L3 0 )在 40°S～ 40°N之间的开洋面上海 气通量交换的完全耦合。该模式系统已积分了 40a ,基本上不存在明显的气候漂移。文中通过对所模拟的后 3 0a平均的热带、副热带地区海温、海表风应力、洋面净通量和降水等的气候平均态与多种实测资料的对比分析 ,结果表明 ,GOALS模式基本上模拟再现了当今气候的一些主要特征 ,对热带气候平均态已具有一定的模拟能力 ,但也注意到 ,与观测相比 ,区域性差异是明显存在的 ,比如沿赤道西太平洋“暖池”区和靠近南美沿岸的东太平洋海域以及印度洋海表温度明显偏高约 2℃ ,所模拟的赤道东太平洋海温冷舌西伸明显 ,造成赤道中太平洋海温明显偏冷等偏差。这些模拟误差 ,与模式中海表风应力和洋面所得到或释放的净热通量有密切的关系。SST的模拟误差反过来也影响到对降水的模拟     

定常态副热带高压与垂直运动的关系

文中利用NCEP/NCAR月平均再分析资料研究了定常条件下二维和三维空间上副热带高压与垂直运动的关系 ;比较了Hadley环流和副热带高压动力学的差异。结果显示由于地球自转 ,在副热带地区出现了最大的经向质量通量的辐合 ,导致了纬向平均副热带高压的形成。在热成风关系的制约下 ,除了在北半球夏季 ,通常副热带高压脊线随高度增加向赤道倾斜。Hadley环流的下沉支从对流层顶垂直地延伸到行星边界层。因此副热带高压脊线与该下沉支在自由大气中位置分离 ,年际变化反相 ;在行星边界层中摩擦耗散作用使两者重合 ,年际变化同相 ,但垂直运动对副热带高压的形成不起作用。三维空间上 ,沿行星边界层的副热带高压脊线处为下沉运动 ,副热带大洋东部强烈的下沉运动对应着强烈的向赤道气流。自由大气中 ,垂直下沉运动的分布与副热带高压的分布不同。大洋上副热带高压东部大气下沉 ,副热带高压西部大气上升。这一方面与等熵面的北高南低的倾斜分布在动力学上是一致的 ;另一方面还表明副热带高压的形成也与非绝热加热密切相关。总之 ,不论是在自由大气还是在边界层中 ,不能简单地把下沉运动看成是副热带高压形成的原因。     

一个具有高分辨率海洋分量的海气耦合模式

发展了中国科学院大气物理研究所（IAP）大气科学与地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)全球海-陆-气耦合系统模式的一个新版本（GOALS-5），其中海洋分量是基于30层高分辨率的海洋环流模式。对该耦合模式成功地进行了30年的积分，基本上克服了气候飘移。与GOALS较早的几个版本模拟的SST相比，北半球夏季中高纬地区的误差显著改善，可能主要是由于采用了GM90的等密度混合方案使经向热输送增强的结果。对赤道中东太平洋冷暖事件有较好的模拟能力，并且对SST变率的模拟在位置和强度上比旧版本有明显改善。     

甘肃省“4.22”特大沙暴分析

本文通过对一次特大沙暴(黑风)天气过程气象要素时空演变的分析,研究了河西黑风与冷空气移动的关系,指出翻越天山经南疆进入河西走廊是引起河西春季黑风的重要冷空气路径。通过对黑风的环流、风速日变化及锋面坡度的分析,并着重研究了热力因子在黑风过程中的重要作用,指出强沙暴在白天提供的正反馈机制,使黑风不断加强;傍晚前后,沙暴提供的负反馈作用则促使黑风迅速减弱。据此,构造了黑风发生发展的正反馈模型,并提出了黑风预报的着眼点。     

青藏高原化雪迟早的辐射效应对季节变化的影响

利用大气物理所九层菱形截断１５波大气环流谱模式进行数值试验，研究青藏高原化雪迟早之辐射效应对季节变化的影响。共进行了正常态（ＣＯＮ），化雪迟（ＭＳＮ），化雪早（ＬＳＮ）三个试验。高原第ｉ月积雪状况在ＣＯＮ中取ｉ月气候平均值，在ＭＳＮ中取（ｉ—１）月的气候平均状况，在ＬＳＮ中则取（ｉ＋ｌ）月的气候状况。每个试验都从１月１日气候平均状况出发，积分至１０月。通过比较各试验结果分析化雪迟早的气候效应。结果表明，高原化雪的迟早改变了进入地表的辐射通量，从而改变了地表对大气的加热，由此影响东亚地区的季节变化。化雪迟则高原上春季进入地表的辐射通量减少，导致地表的潜热通量和向外长波辐射减弱。尤其是感热通量的减弱更为严重。一般情况下，高原在冬季为大气的感热汇，３月下旬变为大气的感热源。多雪时，这一变化推迟了近１个月。与之相应，２００ｈＰａ高原上空的南亚高压建立迟，印度西南季风爆发也迟。造成夏季风降水在印度偏少，在中印度半岛和广东沿海偏多。     

大气中动能的双向转化和单向转化

根据绝热无耗散大气总动能和总位涡拟能守恒的特性，本文讨论了二维平面上动能谱分布随时间变化的规律。结果表明，大气谱动能变化必然涉及至少三种不同的空间尺度；或遵从双向转化原则，或遵从单向转化原则。在讨论能量的双向转化和单向转化条件的基础上，本文还分别研究斜压大气和正压大气中能量转化的一般状况。     

降水对热带海表温度异常的邻域响应 I．数值模拟

基于低阶大气环流谱模式，本文设计了太平洋及印度洋４个不同海域的海表温度异常试验，去研究大气环流及降水对热带海表温度异常强迫作用的“同时”性响应。结果表明尽管暖性的海表温度异常均激发出低空辐合及高空辐散，但在不同海域所激发的异常流场却差异甚大。不过降水异常均发生在海表温度异常区及其毗邻处。它在对称的ＳＳＴＡ区的分布一般是非对称的。对水汽收支的分解分析表明，海表温度异常区异常降水的大小主要由异常的低空辐合决定，而异常降水的分布形态则由异常的水汽平流过程所决定。由于异常的低空辐合及异常的水汽平流过程主要发生在海表温度异常区及毗邻处，因此，降水对热带海表温度异常的响应基本Ｌ是一种邻域响应。它发生在气候平均低空气流沿海表温度异常的下风方向，或在海表温度异常所激发的低空异常气流沿气候平均海温降低的方向。     

热力适应、过流、频散和副高Ⅱ．水平非均匀加热与能量频散

利用位涡方程和热力适应原理，讨论了因非绝热加热的空间不均匀性导致的大气动力特征的变化，进一步阐明了副热带地区的深对流凝结潜热加热的垂直非均匀性使副热带高压中低空出现在低源区以东，在高空出现在热源区以西。在此基础上，深入研究了水平非均匀加热对大气环流的影响。结果表明加热区以北，虽然非绝热加热消失，但存在加热的水平梯度在西风环流的背景下在高低层造成深厚的负涡度强迫。因而高层热源北部边界附近的西风向南偏转进入加热区，造成加热区北部边界及其以北发生次级辐散；低层热源区的南风发生反气旋偏转，汇入加热区外的西风气流中，造成低层加热区北部边界及其以北发生次级辐合。结果该区域产生了垂直上升运动及负的涡度强迫源，对应着异常强烈的反气旋环流。该负涡强度迫源还通过能量散射，在西风带中以Rossby波的形式向中高纬传播，影响中高纬地区的异常环流型。