东亚寒潮冷空气的传播和行星尺度作用

本文研究了1980—1984年冬季19次东亚寒潮爆发过程中低频扰动的传播特征和行星尺度作用。揭示出冷空气的向南传播主要是一种低频模态的10—20天周期的振荡。另一方面,与寒潮爆发有关的西伯利亚冷高压作为北半球冬季对流层的主要冷源会导致一系列行星尺度过程的响应。这主要表现为辐散环流的上升支迅速地从印尼—马来西亚地区东移到东太平洋,使正常的沃克环流反向。这种情况十分相似于由非厄尔尼诺年到厄尔尼诺年辐散环流的运动。从动力学上,这种辐散环流有利于东太平洋以及北美西岸的天气发展。     

一次华北强降雪过程的湿对称不稳定性研究

运用湿球位涡和倾斜有效位能的概念从条件性对称不稳定（ＣＳＩ）和局地对称不稳定（ＬＳＩ）这两个侧面计算了一次华北强降雪过程的湿对称不稳定的水平分布和垂直分布状况，并比较详细地讨论了湿对称不稳定对１９８６年１１月２２—２３日发生在内蒙古河套地区和林东、林西地区附近的一条狭长的强降雪带的可能作用以及湿对称不稳定与基本气流走向、风垂直切变和水汽的关系，发现：这条降雪带与雪区附近低层的湿球位涡负值区走向大体平行；在降雪带中分别位于呼和浩特、东胜地区和林东、林西地区的强降雪中心有着不同的动力学机制，前者主要为在暖区具有弱的对称不稳定的情形下锋生强迫作用所致，后者则是由明显的湿对称不稳定所致。     

基于遗传算法的四维变分资料同化技术的研究

将遗传算法应用于四维变分资料同化问题,提供一种新的较为有效的数值预报初始场优化方法,给出了相应的理论依据和详细算法,并结合变分问题本身的特点,设计合理的遗传编码、遗传操作和遗传参数.同时,以二维的浅水方程模式为例建立基于遗传算法的变分同化模型,并从多方面与伴随模式变分同化方案进行分析比较.数值试验结果表明,基于遗传算法的变分同化方案取得了比较满意的同化效果.     

江南西部雨季降水区域特征及其受热带海洋海表温度异常的影响分析

本文分析了江南西部雨季特征,研究了热带太平洋、印度洋海表温度异常对这一区域雨季降水的影响,并初步分析了其影响因子。结果表明:(1)江南西部雨季开始时间早,持续时间长,是中国梅雨季的一个重要组成部分。它具有明显的年际、年代际变化特征,21世纪后,进入了一个少雨期。(2)前冬热带海洋海温异常是江南西部雨季降水丰枯的一个强信号。即:当赤道中东太平洋海温为正(负)距平、西太平洋及中东太平洋副热带地区为负(正)距平(这种海温异常主模态分别称为正(负)海温异常型),相应地,热带印度洋表现为北正(负)南负(正)的海温反相位型时,江南西部雨季全区降水偏多(少)的可能性大。(3)在正(负)海温异常年,4~6月,赤道印度洋盛行偏东(西)风异常,不易(容易)形成转向北的南风异常,印度季风弱(强);西太平洋近赤道地区为强劲的偏东(西)风异常,其北为反气旋(气旋)性距平环流,导致西太平洋副热带高压位置异常偏西(东),强度偏强(弱)状态,有利于(不利于)江南西部降水发生。(4)在正海温异常年,江南西部水汽主要来源于西太平洋,并在此区域形成水汽辐合,有利于降水;而在负海温异常年,来自两大洋的水汽均通过江南西部地区,此区域成为水汽过渡带,不易形成水汽辐合,降水偏少。     

中性和不稳定层结大气的孤立行波精确解

通过研究二维准动量无辐散、无摩擦层结大气非线性方程组的行波解问题证明，非线性行波解的本质属性是由参数ｂ的符号性质决定的。当ｂ＞０时，为周期解，其周期与相应的线性周期解的周期相等；当ｂ≤０时，为孤立波解。给出了一般行波解的解析表达式。并细致地研究了中性和不稳定层结大气中的孤立行波的特征，发现中性和不稳定层结大气中存在具有类似于飑线结构特征的孤立波。指出了中性和不稳定层结大气中的一般孤立行波物理量的分布特征。     

Impacts of SST anomalies in the Indian-Pacific basin on Northwest Pacific tropical cyclone activities during three super El Ni?o years

This study investigated the impact of sea surface temperature(SST)in several important areas of the Indian-Pacific basin on tropical cyclone(TC)activity over the western North Pacific(WNP)during the developing years of three super El Ni?o events(1982,1997,and 2015)based on observations and numerical simulations.During the super El Ni?o years,TC intensity was enhanced considerably,TC days increased,TC tracks mostly recurved along the coasts,and fewer TCs made landfall in China.These characteristics are similar to the strong ENSO-TC relationship but further above the climatological means than in strong El Ni?o years.It indicates that super El Ni?o events play a dominant role in the intensities and tracks of WNP TCs.However,there were clear differences in both numbers and positions of TC genesis among the different super El Ni?o years.These features could be attributed to the collective impact of SST anomalies(SSTAs)in the tropical central-eastern Pacific and East Indian Ocean(EIO)and the SST gradient(SSTG)between the southwestern Pacific and the western Pacific warm pool.During 2015,the EIO SSTA was extremely warm and the anomalous anticyclone in the western WNP was enhanced,resulting in fewer TCs than normal.In 1982,the EIO SSTA and spring SSTG showed negative anomalies,followed by an increased anomalous cyclone in the western WNP and equatorial vertical wind shear.This intensified the conversion of eddy kinetic energy from large-scale flows,favorable for the westward shift of TC genesis.Consequently,anomalous TC activities during the super El Ni?o years resulted mainly from combined SSTA impacts of different key areas over the Indian-Pacific basin.     

西北太平洋夏季风的气候学研究

西北太平洋季风区(5°~25°N,120°~160°E)是亚洲-太平洋季风区与亚洲-澳大利亚季风区的一个重要部分,也是一个独立的季风区。文中对西北太平洋夏季风进行了气候学研究,发现西北太平洋夏季风的爆发发生在31候(6月上旬)前后。爆发后,夏季风经历了3次活跃-中断循环,每个循环都相应于独立的干期和湿期。第1个循环是从6月初到7月中旬,降水与低层西风的中心主要位于5°~10°N。第2个循环是7月下旬至9月下旬,降水与低层西风明显向东北方向移动,位于10°~20°N。这个循环是西北太平洋夏季风最强盛的时期。第3个循环是从9月末到10月末,降水与低层西风又向南退回到5°~10°N,达到了西北太平洋夏季风最弱的阶段。这个循环的结束也就预示着西北太平洋夏季风的结束。西北太平洋季风区有明显的季节内振荡(ISO),这种气候的季节内振荡(CISO)主要由30~60 d与10~20 d两种周期组成,但是主要以30~60 d的低频振荡为主。根据西北太平洋的对流和低层西风在不同位相分布的分析,可以看出西北太平洋的低频对流和西风是向西向北传播的。西北太平洋的季风降水、对流与西风的活跃-中断循环在很大程度上受30~60和10~20 d低频振荡的调制。     

冬半年副热带西风南支槽结构和演变特征研究

南支槽是冬半年副热带南支西风气流在高原南侧孟加拉湾地区产生的半永久性低压槽, 本文从气候学角度探讨其结构和演变特征。结果表明: (1) 南支槽10月在孟加拉湾北部建立, 冬季 (11～2月) 加强, 春季 (3～5月) 活跃, 6月消失并转换为孟加拉湾槽; 10月南支槽建立表明北半球大气环流由夏季型转变成冬季型, 6月南支槽消失同时孟加拉湾槽建立是南亚夏季风爆发的重要标志之一。 (2) 南支槽在700 hPa表现明显, 其槽前干暖平流的输送有利于昆明准静止锋形成和维持, 槽后冷湿平流也与孟加拉湾冷涌关系密切。 (3) 冬季辐散环流下沉支抑制了南支槽前上升运动的发展, 这时低层辐合, 中层辐散, 南支槽前上升运动一般只伸展到对流层中层600 hPa左右。春季随着辐散环流减弱, 东亚急流入口区南侧辐散中心的出现使得垂直运动向上迅速伸展。 (4) 从气候平均看冬季水汽输送较弱, 上升运动浅薄, 无强对流活动, 南支槽前降水不明显, 雨区主要位于高原东南侧昆明准静止锋至华南一带。春季南支槽水汽输送增大, 同时副高外围暖湿水汽输送加强, 上升运动发展和对流增强, 南支槽造成的降水显著增加, 因此春季是南支槽最活跃的时期。     

5—10月全球热带和副热带200hPa多年平均环流的研究(二)——行星风系

北半球夏半年逐月200 hPa主要风系的分析表明: (1)北半球夏季副热带急流的两个中心分别位于亚洲和北美上空.纬度在45°N附近.另外在中东太平洋和中东大西洋热带地区存在高空西风.盛夏前者成为明显的独立风系. (2)北半球夏季高空东风急流具有三个中心,分别位于也门.印度半岛南部和马来西亚上空.前两个中心的变化明显地与南亚季风活动有关,最后一个中心则稳定少变. (3)南半球冬季最强的西风带位于大洋洲上空,最大值在大洋洲东岸. (4)200 hPa全球有四个跨赤道的质量交换区.其中沿100°E和印度洋的质量交换最强,它们与亚洲季风活动密切有关.     

全球变暖背景下我国春季气温的时空变化特征

利用我国台站观测逐日气温资料和美国NCEP/NCAR再分析大气环流资料,通过分析比较我国1951—1980和1981—2010年两个时段春季气温的季节、月、候时间尺度的气候平均特征,研究20世纪80年代以后的春季气温和季节进程的变化特征,并初步探讨了春季气温变化的可能原因。结果表明：20世纪80年代以后,除了西南等地,全国大部分地区春季增温,由东北到西南呈现气温“升高—降低”的形势。在春季3—5月,除西南局部地区气温下降外,全国其余大部分地区气温升高0~1℃。3—5月季节进程在江南和西南东部地区加快,内蒙古和华南南部地区则经历了由快到慢的变化,东北地区、西南地区南部、西北地区北部春季进程速度减慢。总体来说,在全球变暖背景下,我国东部地区春季开始早、结束早,西部地区春季开始和结束时间变化不明显。与1951—1980年相比,20世纪80年代以后,春季乌拉尔山地区高压减弱,东亚大槽减弱,亚洲中高纬地区纬向环流加强,西太平洋副热带高压加强,东亚副热带西风急流明显增强,因此不利于来自北半球极地和高纬地区的冷空气影响我国,我国大部（特别是东北）地区春季气温偏高。但是,中东急流偏强,东亚副热带急流偏南,有利于欧洲中东部冷空气影响我国西南地区,导致西南地区气温偏低;同时,南支槽偏弱,不利于印度洋和孟加拉湾的暖湿气流向北影响我国西南地区,也使得西南地区气温易于偏低。