非均匀层结大气中的重力惯性波及其在暴雨预报中的初步应用

应用WKB近似,分析了大尺度大气层结的水平不均匀和时间变化对缓变重力惯性波中垂直运动发展的影响,用得到的理论结果,对暴雨预报中的某些问题作了初步的定性解释。     

海-气耦合距平滤波模式的月、季数值预报

本文用海—气耦合三层距平滤波模式(AFM)作了1976—1977以及1982—1983两个EINino事件年冬季八个月预报个例实验。其结果表明,该模式成功地预报了大尺度月地表温度距平场,预报与实况的相关系数基本上都超过了惯性预报。与距平大气环流模式(AGCM)相比,两者的结果相差不大,但AFM可节省近一百倍的计算时间。与此同时,我们还作了季节预报试验,即提前三个月作月预报,完成了1977年2月、3月和1983年2月、3月四个试验例子。结果表明,用该模式作大尺度环流的季节异常预报的潜力是存在的。最后,结合本文的结果,我们把提出距平滤波模式以来近十年的工作作了小结,对模式的预报能力作了评价。     

影响中国及关键经济区热带气旋降水的气候趋势及极端性特征

本文利用中国气象局上海台风研究所整编的《热带气旋年鉴》(1951~2010年)最佳路径资料,分析影响我国和关键经济区热带气旋(TC)降水量、降水强度以及不同等级降水TC频数的气候变化趋势,研究结果表明,影响全国的TC总降水量的年际变化幅度大,年际差异显著。长江三角洲、珠江三角洲地区影响TC过程雨量年极值自1970年代开始缓慢上升,表明近年来TC引起的极端性降水存在增加的可能。全国范围内自1970年代开始,过程雨量大于250 mm的TC频数也在增加,但长江三角洲、珠江三角洲地区发生极端性降水的TC频数并没有明显的增长。TC造成的24小时降水极值的气候变化趋势不明显,但是1980年代全国范围内的24小时降水极值存在跃变。长江三角洲、珠江三角洲地区日降水极值超过250 mm的TC频数自1980年代开始有缓慢增加趋势。全国范围、长江三角洲及珠江三角洲内TC小时降雨量年极值呈现振荡的周期变化,而在年代际上没有明显的变化趋势。     

海表温度异常对Madden－Julian振荡的影响

在前文［１］的基础上，进一步研究当海表温度存在经圈方向不均匀分布或偏离气候状态（距平）时，改变水分收支平衡及边界层的湿度辐合这一物理过程对Ｍａｄｄｅｎ－Ｊｕｌｉａｎ振荡的可能影响。结果表明，它对修正的Ｋｅｌｖｉｎ波和Ｒｏｓｓｂｙ波的传播性质影响不大。但当海表温度为正距平时，修正后东传Ｋｅｌｖｉｎ波振幅不稳定增长到ｅ倍的时间约减小了１４．５％，其不稳定增长率随着热源特征宽度的增加而增加，当特征宽度为２倍Ｒｏｓｓｂｙ变形半径时，不稳定增长率达极大，但当特征宽度继续增大时，其不稳定增长率又将减小。当海表温度为负距平时，修正后东传Ｋｅｌｖｉｎ波振幅不稳定增长到ｅ倍的时间约增加２０％，其不稳定增长率随着冷源特征宽度的增加而减小，当特征宽度为２倍Ｒｏｓｓｂｙ变形半径时，其不稳定增长率达极小，此后；随着特征宽度的增加其不稳定增长率随之增加，但始终小于无海表温度异常的情形。经圈尺度较小的那支修正的Ｒｏｓｓｂｙ波除波长极长的波段外，波仍是阻尼的；而经圈尺度较大的那支修正的Ｒｏｓｓｂｙ波，在短的波段内仍是不稳定增长的。     

論云中水滴对气流拖带的动力效果

本文进一步研究了对流云中,降水貭点对气流的拖带作用。把降水貭点和空气作为混合介貭看待,根据泥砂輸运理論,重新推导了問題的基本方程組.在这一基础上,分析了問題的常定和非常定解。得到两点主要的結果:1)按云中实际可能出現的含水量数量,通过拖带作用后,可以产生与观測結果同量級的下沉气流强度;2)云中降水泡(降水集中区),在降落过程中,水量将向泡的前沿区集中,由于水量的这种聚集,降水到达地面时有可能出現陣性,即降水强度一开始就很大。     

论小尺度过程动力学的一些基本问题

本文对层结大气中小尺度过程动力学的一些基本问题作了研究。 首先用频率法对线性化后的小尺度运动方程作了分析。分析指出,线性化后的运动方程中包含了两种不同类型的波动,即快速传播的声波和相对声波而言的慢波——重力内波。 对于有气象意义的运动而言,声波是一种“噪音”,必须从运动方程中把它滤掉。文中指出,由于静力偏差(非静力平衡)对小尺度运动的发展具有重要的意义,一般用静力平衡来消除声波的方法对小尺度运动并不适用。文中提出了三种不同的消除声波的方法,即1)不可压缩条件的应用;2)将解按参数ε’(=V~2/gL)的冪次展开; 3)平衡方程的应用。同时分析了这三种不同滤波方法所带来的误差程度。 作为初值问题,研究了当在某一时刻在大气有限区域内的扰动破坏了静力平衡后所激发出的声波的频散性质,指出,从静力平衡的破坏到其种平衡状态的建立,场的这一适应过程完成得极其迅速。 最后,利用所提出的滤波方法,建立了滤掉声波后的二维非线性运动方程组。     

论层结和风场对小尺度扰动发展的非线性影响

本文考虑了小尺度扰动发展时,扰动场和平均场(环境)间的非线性相互作用后,分析了大气层结和盛行风对扰动发展的影响。分析结果指出,在层结是中性或不稳定分布时,扰动总能够得到发展;在稳定层结的情况下,只要某一临界条件满足,扰动也能发展。一般来说,盛行风将抑制扰动的发展;但对某些类型的风速廓线,盛行风对扰动的发展也能起到积极的作用。     

对秦曾灏同志意见的答复

在文献[1]第四节中,由于疏忽,p_2=p_(12)~2是算错了,应如秦曾灏指出的,改为p_2==p_(12)~2 p_(34)~2-2p_(23)p_(32),因而(4.6)、(4.7)两式亦应按秦的意见修改成     

SIMPLIFIED DYNAMICAL ANOMALY MODEL FOR LONG-RANGE NUMERICAL FORECASTS

In this atmosphere-ocean-land coupled model, two basic ideas are developed, One is that the observational climate field is utilized and only the anomalous components are predicted. The other is that the transient Rossby wave is treated as the meteorological "noise" on the long-term variation that must be predicted in a climate forecasting. According to the latter, the transient Rossby wave can be filtered by omitting the partial derivative with respect to time in the atmospheric vorticity equation. But the time derivative term is still kept in the thermal equation for underlying ocean and land. With this assumption, the vorticity equation becomes time-independent, i.e. it is only a balance relationship between the anomaly geopotential height field and earth's surface heating field. This model is different from the usual GCM, so it may be called as the filtered anomaly model (FAM).A dozen examples of one month prediction are summarized in this report.