大洋风生环流观测优化的伴随分析

提出了一种依据海洋伴随资料同化达到改进海洋观测方案的客观分析方法.针对一个"真实的海洋"进行不同空间断面(或对不同层次)的假设采样,分别将这些"不完备的观测"应用于Byran-Cox海洋环流模式的伴随系统,可以计算"不完备观测"同化以后的模式环流与"完备观测"资料同化(控制试验)得到的环流之间的距离--反演距离.由于海洋伴随资料同化所具有的局地修正效应和邻域修正效应,不同观测方案所对应的反演距离有着明显的差异.采用上述方法在一定观测代价下可以对大洋风生环流进行观测方案的优化分析.     

热带、副热带海陆分布与青藏高原在亚洲夏季风形成中的作用

通过一系列的理想数值试验,研究了亚、非地区热带次尺度的海陆分布和青藏高原大地形在亚洲夏季风形成中的作用.试验结果显示：海陆分布的存在以及海陆分布的几何形状对亚洲夏季风的形成有非常重要的影响.下垫面全是海洋,没有陆地时,无季风现象的存在.当仅有副热带大尺度陆地,而缺乏南亚次尺度陆地和非洲大陆热带陆地时,夏季无明显的越赤道气流,仅在欧亚副热带陆地的东南部有弱的季风,无印度、孟加拉湾和南海夏季风.中南半岛、印度半岛和非洲大陆热带陆地的存在,在夏季引导南半球的东南信风越赤道转向为西南气流,使得南海的北部、中南半岛、孟加拉湾和印度半岛、阿拉伯海上空的低层为强西南气流控制,印度、孟加拉湾和南海夏季风产生.副热带陆地向热带的深入对副热带陆上产生夏季强对流性降水起着至关重要的作用.青藏高原的存在加强了高原东侧的季风,使得季风区向北发展,青藏高原对东亚季风起放大器的作用;减弱了高原西侧的季风,使得季风区向南收缩.     

青藏高原热状况和海温异常对亚洲季风季节转换年际变化的影响

本文根据季节转换前后副高脊面附近经向温度梯度变号的本质,利用相关分析和合成分析等方法研究了季节转换年际变化与外部影响因子的联系. 结果表明,冬春季青藏高原热状况和ENSO（El Nio/Southern Oscillation,厄尔尼诺/南方涛动）是决定亚洲季风区季节转换年际变化的主要因素. 当冬、春季海温呈现El Nio异常时,Walker环流减弱,于是西太平洋暖池区对流活动受到抑制,而赤道东太平洋对流活动加强则强迫赤道印度洋地区产生绝热下沉运动,使得印度洋地区大气偏暖,结果增大了南北向温度梯度,季节转换往往偏晚. 反之,季节转换偏早. 初春高原上空对流层中高层的气温异常对于判断季节转换迟早有很好的指示意义.     

夏季青藏高原加热和环流场的日变化

通过使用NCEP/NCAR再分析资料,分析了夏季青藏高原地区非绝热加热场的日变化特征以及高原上空环流场的日变化特点。分析发现青藏高原及其邻近地区上空环流的日变化在欧亚地区大气环流系统中表现最为显著。环流日变化是被非绝热加热的日变化所驱动的,特别是被太阳辐射日变化所驱动。由于高原上空大气柱质量远小于低海拔的平原地区,故太阳辐射日变化引起的加热日变化可在高原地区产生更为显著的环流日变化。通过位涡方程的诊断证实,白天高原加热增强,可在大气上层制造大量负位涡并向周边地区辐散,使高原地区大气高层成为负涡源。而低层则是加热制造正位涡,并使周边地区向高原的辐合增强,摩擦耗散是低层抑制正位涡增长的主要因素。而夜间加热减弱使高原对局地环流的影响作用大为减弱。故而高原及其周边地区的局地环流也具有明显的日变化特征。     

平流层-对流层相互作用研究进展：等熵位涡理论的应用及青藏高原影响

系统介绍了近年来应用等熵位涡理论研究平流层-对流层动力相互作用所发现的一些新的事实和机理,包括平流层冬季极涡振荡过程中平流层、对流层环流异常的时空传播特征,以及等熵质量理论框架下的平流层-对流层动力耦合机理,还介绍了影响平流层环流年际尺度异常的因子及影响过程。回顾了夏季青藏高原的热力作用所激发的负位涡强迫源对东亚及全球大气环流的影响。并基于对夏季高原周边等熵位涡经向输送垂直分布的诊断进一步说明,夏季青藏高原的存在使高原东缘及东亚地区成为平流层和对流层物质交换的独特区域,探讨了夏季青藏高原影响平流层-对流层动力耦合的一种重要途径及其影响全球气候的重要意义。     

IMPACT OF AIR-SEA INTERACTION ON THE GENESIS OF TROPICAL INCIPIENT VORTEX OVER SOUTH CHINA SEA: A CASE STUDY

Based on 6-hourly sensible heat flux and latent heat flux from the NCEP Climate Forecast System Reanalysis (CFSR) and circulation data from the Japanese 25-year Reanalysis (JRA-25), the initial developing process of tropical cyclone Mindulle (1005) in 2010 has been diagnosed to reveal the impact of air-sea interaction over the South China Sea (SCS) on the genesis of its incipient vortex. The results show that the incipient vortex first occurred east of the Luzon Island on 0000 UTC 20 August, suggesting that the topographic forcing of the Luzon Island for easterly winds over the western Pacific might be one of the factors responsible for the formation of the incipient vortex. During the formation stage of the incipient vortex, strong southeasterlies over the SCS caused warm water of the middle and eastern SCS to flow toward the Luzon Island due to Ekman transport resulting from wind stress, leading to an increase of the sea surface temperature and sensible heat flux into the atmosphere. Although the anomalous sensible heating favored surface pressure to reduce, it was not conducive to the increase of local vorticity associated with the vortex above the heating area because, according to the atmospheric thermal adaptation theory, the anticyclonic vorticity would be created in the lower troposphere due to the decreased vertical gradient of the sensible heating. However, the ascending motions occurred over the eastern area of the anomalous sensible heating due to the augmentation of the vorticity advection with increasing height, causing water vapor to condense in the middle and upper troposphere. In turn, cyclonic vorticity was generated in the lower troposphere due to the increased vertical gradient of the condensation latent heating, resulting in the formation and further growth of the incipient vortex. Therefore, the vorticity creation due to the condensation heating played a dominant role during the subsequent enhancing stage of the incipient vortex.     

线性准地转模型中副热带环流对潜热加热的定常响应II.边界约束及风场与层结稳定度的自适应

本文着重研究了线性模型中副热带环流对潜热加热的响应过程中影响高、低压系统中心位置的因子, 剖析出边界层中基本流的垂直切变影响低层环流的根本原因, 并且探讨了线性模式中基本流和静力稳定度自调整过程的重要作用。结果表明, 在β效应和f效应、基本流在经向和垂直方向的二阶切变、以及东、西风基本流作用的非对称性等因素的共同作用下, 高、低压中心位于热源北侧。结果还表明, 当近地面基本流的垂直切变为零或者当风速随高度减小时, 低层气旋和反气旋中心位于地面上, 当风速随高度增大具有类似亚洲季风区的结构时, 低层气旋和反气旋中心抬升离开地面; 进一步考虑热源区附近静力稳定度和基本流自调整过程的作用后, 反气旋中心继续抬升至中层, 证明对流降水对其东侧对流层中低层副高的形成有重要贡献。指出基于传统线性准地转模式来研究副热带高压形成的缺陷在于应用不适当的下边界条件以及缺乏静力稳定度的自调整机制和基本流对热源的反馈机制, 从而得到“潜热加热激发的低层反气旋中心位于洋面上”的不切实际的解。     

热带对流层上空东风带扰动影响西太平洋副热带高压的个例分析

利用NCEP/NCAR 1000-10 hPa 2.5°×2.5°日平均和每日4次再分析资料,分析了2003年6月19-25日热带对流层上空东风带扰动对西太平洋副热带高压东西向进退的影响.结果表明热带对流层上空东风带扰动从对流层中低层伸展到50 hPa高度附近,在200 hPa上表现最为明显,在热力场上表现出\     

西太平洋副热带高压和台风相互作用的数值试验研究

利用1958-1998年台风资料,对台风路径进行分类,挑选出3类常见路径作为研究对象,通过合成分析,证实不同的台风路径所对应的副热带高压(副高)形势不同.台风西行时,西太平洋副热带高压势力强大,呈东西向带状,台风沿着副高南部西行,副高在整个过程中西伸;转向路径时,副高开始呈东西向带状,随着台风的移动副高主体东退,在160°E附近中间断裂;北上路径的台风对应的副高主体偏东.在此基础上,利用气候模式R42L9在不同的初始场中加入相同的温度扰动,成功模拟出西行和北上路径的台风,验证了不同副高形态对台风路径的不同影响.对模拟结果的分析还发现,台风可以引起正压Rossby波向中高纬度的传播.由于背景流场不同,不同移动路径的台风其波动能量的传播路径也不同,从而对中高纬度环流和西太平洋副高产生不同的影响与北上台风不同,西行台风在其西北方向激发出正变高,使西太平洋副高加强西伸.