东北春夏季降水气温异常的时空分布以及与旱涝的关系

利用东北地区19个测站的1951--2000年逐月降水、气温资料，采用综合的经验正交函数展开等诊断方法，研究了春、夏季节降水、气温异常的空间分布特征、时间变化规律以及与旱涝年份之间的关系。结果表明，所得到的降水、气温异常的典型配置场及其时间系数能较好地反映东北地区降水、气温异常的时空特征，且夏季时间系数出现极值的年份与东北地区不同区域发生较严重旱涝的年份存在很好的对应关系。     

三峡库区对局地暴雨和江面大风影响的理论模型

从考虑水汽凝结潜热作用的两维非静力平衡方程组出发,利用江陆边界条件,从理论上求得适用于陆地水体的解析解。结果表明,当0〈k〈1.0℃·km-1时（k为水汽凝结潜热）,江风环流比陆风环流强,两岸比江面容易形成暴雨;当k〉1.0℃·km-1时,江风环流比陆风环流弱,江面比两岸容易形成暴雨;当0.5℃·km-1≤k≤0.9℃·km-1时,江陆面上方低层易出现大风。在江陆风环流中心附近流线出现与锋面类似的间断面,可用于解释雷达图上的海陆面上空类切变线的线状回波。此回波与冷锋相遇,易形成暴雨。     

我国霾日和API分布特征及典型大城市中它们与气象条件关系

利用全国756基准站1994—2013年MICAPS地面常规观测资料和47个城市2002—2012年国家环境保护总局公布的空气污染指数(the Air Pollution Index,API)数据,对北京、南京、重庆沙坪坝、广州4个大城市霾日和API的气象条件进行分析。结果表明:1)我国霾日和API的高值区主要分布在中东部地区,年霾日自1998年开始上升,并持续增长,到2013年达到最多。1月霾日最多,8月霾日最少。2002—2012年期间,与年霾日不同,年API呈下降趋势,12月API最高,8月API最低。四大城市的霾日和API的年际变化和月际变化均存在较大差异。2)一般情况下,霾发生时,北京、南京、重庆沙坪坝、广州对应的相对湿度较高;霾发生时,北京西南风占主导作用,南京和广州均东南风占主导作用,重庆沙坪坝西北风占主导作用,风速多集中在1~4 m/s,负变压及低层大气稳定时更易产生霾日。3)低层稳定度(γ850)对四大城市的API的影响各不相同,北京和重庆沙坪坝与γ850呈负相关,即越稳定,API值越高,南京和广州与γ850呈正相关,即越不稳定,API值越高。4)多元线性回归方程的结果表明:热力因子(相对湿度、γ850)和动力因子(地面风速、24 h变压)对四大城市冬季霾日能见度和冬季API各有贡献。     

南亚高压特征参数与我国夏季降水的关系分析

利用1951—2008年NCEP/NCAR再分析资料,结合国家气象中心提供的台站降水资料,分析了近30年夏季南亚高压各特征指数年际和年代际变化及其与我国夏季降水异常的联系。结果表明,除脊线外南亚高压面积、强度、东脊点位置和中心位置都存在显著的年代际变化。偏相关显示,当南亚高压面积不变时,东脊点位置与高压强度之间不存在显著的偏相关性。夏季南亚高压东脊点位置与长江流域中游、江淮流域的夏季降水有显著的正相关,与华南夏季降水有着显著的负相关,较其他各指数而言,南亚高压东脊点位置指数与全国夏季降水相关性更好。滑动相关分析显示,南亚高压东脊点位置与我国江淮流域夏季降水的相关性存在明显的转折,由20世纪70年代以前的负相关转变为70年代以后的正相关。分析表明夏季南亚高压东脊点位置指数为研究和预测江淮地区的降水异常提供了一个有利的信号。     

大气自由模与长江中下游地区入梅的关系

利用NCEP/NCAR再分析资料,用拟牛顿法通过菱形15波截断的谱方法对无强迫无耗散的正压涡度方程进行数值求解,得到1987—2006年共20a夏季的逐日定常自由模。由此诊断分析得到,自由模态中副高的第一次北跳日期一般超前于实际流场中副高的第一次北跳日期,而且超前于实际的入梅日期;丰梅年,自由模态中副高的第一次北跳比实际副高的第一次北跳平均提前9.3d,比实际入梅日期提前8～14d,平均提前10.3d;枯梅年,自由模态中副高的第一次北跳比实际副高的第一次北跳平均提前2d,比实际入梅日期提前2～5d,平均提前3.6d。这对长江中下游地区的梅雨预报有较好的参考作用。     

1982—2009年冬夏两季热带季节内振荡的趋势特征

采用1982—2009年美国国家海洋与大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)逐日向外长波辐射(outgoing longwave radiation,OLR)资料,利用EOF方法,分析了20～70 d北半球夏季(6—9月)季节内振荡(boreal summer intraseasonal oscillation,BSISO)与冬季(12月—次年2月)季节内振荡(也称Madden-Julian Oscillation,MJO)不同的强度趋势。结果表明:BSISO指数有明显加强的趋势,而MJO指数的趋势则不明显。进一步利用频率—波数分析方法将季节内振荡(intraseasonal oscillation,ISO)分成西传和东传两部分。结果表明:东传的BSISO在其活动中心——热带印度洋地区有显著加强的趋势,而东传的MJO在其活动中心的趋势则不明显,仅在其活动中心西南部即热带印度洋西南部有减弱的趋势。为探究其原因,文章进一步分析了海表温度(sea surface temperature,SST)和纬向风垂直切变的趋势变化。结果表明:1982—2009年,西太平洋和印度洋SST无论冬夏均持续增暖,SST并不能解释冬夏两季ISO不同的趋势特征;而夏季热带印度洋地区对流层中低层东风垂直切变减弱,冬季海洋性大陆地区东风垂直切变增强。由此认为:热带印度洋东风垂直切变减弱有可能有利于东传的BSISO加强;而海洋性大陆地区东风垂直切变加强有可能削弱东传的MJO,但这种减弱效应被冬季海洋性大陆地区增强的上升运动产生的加强效应抵消,所以MJO的变化趋势并不显著。     

大气自由模与中高纬准双周振荡

用数值方法研究了自由模对强迫耗散系统解的轨线的影响。首先,用变分法得到实际大气自由模,并设计一族解析自由模——理想大气自由模;其次,以两类自由模分别作强迫场,初始场取1993年7月1目的500hPa流函数场,然后应用强迫耗散正压涡度方程的全球谱模式积分300d,得到：(1)以1992年12月27—28日500hPα的实际大气自由模作强迫场时,①α=γ=k≥0．02,强迫、耗散系数相等且足够大时．随着时间演变,大气总是接近自由模态;②强迫系数α=0．1,耗散系数γ=0．02时．中高纬出现局地性准双周振荡。(2)以理想大气自由模作强迫场时,固定耗散系数γ=0．01,强迫系数0．0095≤α≤0．011时,振荡周期与强迫系数呈正相关关系。     

SOUTHERN BOUNDARY FORCING RELATIVE TO GENESIS,MAINTENANCE AND OSCILLATION OF A SUBTROPICAL HIGH

A nonlinear critical layer and a Kelvin cat's eye excited thereupon are simulated through fourschemes in the context of a nonlinear quasi-geostrophic barotropic vorticity equation model withforced stationary wave acting along the southern boundary to investigate effects of tropical steadyforcing on the genesis,maintenance and oscillation of a subtropical high(STH).Evidence suggeststhat the southern forcing is responsible for the planetary quasi-steady anticyclonic Kelvin cat's eye-form flow field inside the nonlinear critical layer,with the eye shifting,vigor and shape changingquite similar to the behaviors of a summer STH,in striking contrast to the northern stationaryforcing.As such,the southern boundary-caused cat's eye is likely to be an even more importantmechanism for STH genesis and evolution.In addition,a physical mechanism is introduced forquasi-steady planetary wave moving through the critical layer at subtropical latitudes.     

北半球E-P通量分析及其与副热带高压的关系

利用北半球1951－2000年冬季（1月）200hPa,500hPa的月平均资料，计算出E－P通量，并根据平均环流的E－P通量剖面图，研究了北半球冬季在大地形作用下，波动对基本气流的作用，以及波流相互作用下行星波的传播。北半球冬季平均E－P通量的辐合辐散与地形作用形成的大槽大脊相对应，其强度也与槽脊的强度相一致。另外，根据多年夏季（7月）的月平均高度场、风场及降水资料得到E－P通量和副热带高压的关系，进一步得到E－P通量与异常天气的关系。     

ENSO事件对中高纬大气低频振荡的调频作用

采用诊断方法研究了El Nino和La Nina事件对中高纬大气低频振荡的调频作用。应用1950—1996年北半球中高纬逐日500 hPa高度场资料进行功率谱分析得出：夏季低频振荡较弱,冬季低频振荡较强;El Nino事件有使低频振荡周期缩短的趋势,La Nina事件有使低频振荡周期延长的趋势。