高等大气环流研究生课程教学的几点体会

《高等大气环流》自在我院90级硕士研究生中开设以来，一直深受广大研究生的喜爱和好评。该课程的教材取自1987年孙照渤教授等译著的《大气中大尺度动力过程》，其内容是根据1981年8月国际气象学和大气物理学协会(IAMAP)第三届科学会议的大气环流动力学专题讨论结果，而后按照教科书的要求，由相应领域有较深造诣的专家重新编写而成。作者结合近5a对该课程的教学实践，对该课程的特点以及在教学中应注意的问题谈点自己的体会。     

THE INTERDECADAL VARIATION OF THE SOUTH ASIAN HIGH AND ITS ASSOCIATION WITH THE SEA SURFACE TEMPERATURE OF TROPICAL AND SUBTROPICAL REGIONS

This study aims to explore the interdecadal variation of South Asian High (SAH) and its relationship with SST (Sea surface temperature) of the tropical and subtropical regions by using the NCEP/NCAR monthly reanalysis data from 1948 to 2012, based on the NCAR CAM 3.0 general circulation model. The results show that: 1) the intensity of SAH represents a remarkable interdecadal variation characteristic, the intensity of SAH experienced from weak to strong at the late 1970s, and after the late 1970s , its strength is enhanced and the area is expanded in the east-west direction. The expansion degree is greater westward than eastward, while it is opposite in summer. 2) Corresponding to the interdecadal variation of SAH intensity, after the late 1970s, the divergent component of wind field has two ascending and three descending areas. Of the two ascending areas, one is located in the East Pacific, the other location varies with the season from the Indian Ocean in winter to the South China Sea and West Pacific in summer. Three descending areas are located in the north-central Africa, the East Asia and the Middle Pacific region respectively. 3) Corresponding to the interdecadal variation of SAH intensity, the rotational component of wind field at the lower level is an anomalous cyclone over the South China Sea and West Pacific in summer, while in winter, it is an anomalous cyclone over the Indian Ocean, and an anomalous anticyclone over the equatorial Middle Pacific. 4) Numerical simulations show that the interdecadal variation of SAH is closely related to the SST of the tropical and subtropical regions. The SST of Indian Ocean plays an important role in winter, while in summer, the SST of the South China Sea and West Pacific plays an important role, and the SST of the East Pacific also plays a certain role.     

北太平洋东部风暴轴的时空演变特征

本文利用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)逐日再分析资料(ERA-40),以500 hPa位势高度滤波方差为代表,对1957年12月～2001年11月期间44年528个月北太平洋区域(30°N～60°N,120°E～120°W)月平均风暴轴的多中心数目和最强中心位置进行了客观统计,在此基础上,对北太平洋区域进行了分区,通过对比各区域风暴轴的时间演变和结构变化,重点揭示了北太平洋东部地区风暴轴的时空演变特征.主要结论如下:(1)逐月来看,北太平洋风暴轴“多中心”现象普遍存在,概率高达94.7%,最典型的分布呈2～3个中心分布;从季节上来看,春季是“多中心”现象最容易出现的季节,秋季和冬季相对较少,而4个及以上的“多中心”现象则更容易出现在夏季.(2)若把最强中心出现在160°W以东地区的北太平洋风暴轴定义为东部型风暴轴,那么从月份上来看,7月相对最容易出现东部型风暴轴,1月和2月最难;从季节上来看,夏季相对最容易出现东部型风暴轴,冬季最难;总的来看,出现东部型风暴轴的频数大约占总频数的三分之一.(3)从垂直结构上看,在北太平洋160°W以东地区,风暴轴的强度可以最强,但与斜压性密切联系的涡动向极和向上热量通量的最大值却并不是最强.(4)经验正交函数分解(EOF)分析的结果表明,在不同季节、不同区域以及是否单独考虑东部型风暴轴的情况下,风暴轴的变化虽然表现出了一定的差异,但都反映出在北太平洋东部区域风暴轴的变化特征有其独特特点,如在该区域风暴轴的主要变化模态并不一定时时与其他区域的主要变化模态一一对应.北太平洋东部区域风暴轴变化的原因和机制值得进一步深入探讨.     

天气尺度瞬变波滤波方案比较分析

利用观测资料，分别使用Batterworth带通滤波器和31点低通滤波器滤出天气尺度瞬变波，计算其方差分布后进行分析。结果表明，31点低通滤波器的滤波效果优于Batterworth带通滤波器，并且在厄尔尼诺年和反厄尔尼诺年效果更为显著。此外，在分别使用两种滤波器的情况下进一步分析、比较对时间序列直接滤波和剔除纬向平均的时间序列再滤波的结果，发现纬向对称部分的瞬变扰动对瞬变波的影响非常小，几乎可以忽略不计。     

冬季赤道西太平洋海温异常对太平洋风暴轴影响的数值试验

采用Ｔ４２Ｌ９大气环流模式,研究了冬季赤道西太平洋海表温度异常对太平洋风暴轴的影响。结果表明：冬季赤道西太洋正ＳＳＴＡ能显著增强风暴轴区域在气尺度扰动的强度,与风暴轴发展有关的涡动热量通量和动量通量也在风暴轴的入口区得的增强。     

孟湾风暴影响高原暴雪的个例分析:基于倾斜涡度发展的研究

基于湿位涡(MPV)诊断分析和倾斜涡度发展(SVD)理论,研究了2007年11月一次孟加拉湾热带风暴北上造成青藏高原暴雪的天气事件。结果表明:热带风暴螺旋云系移动至高原东南部受陡峭地形抬升与高层北侧下滑的干冷空气(MPV1正值带)相交汇是导致这次天气过程的重要原因。由于等熵面密集且明显倾斜,在降雪区上空附近大气弱稳定区,负的MPV2对总湿位涡MPV的贡献超过了MPV1,SVD得到较大增长,同时使得MPV0,导致条件性对称不稳定的产生,有利于倾斜涡度的发展。条件性对称不稳定机制是这次暴雪发生、发展的一种可能的重要机制。     

东亚阻塞高压对我国降水影响的诊断分析研究

利用湿位势涡度 ,讨论了 1 998年 7月东亚中高纬地区阻塞高压的不同位置影响冷暖空气的活动路径进而决定暴雨发生的位置 ,结果表明 :当阻高位于中西伯利亚地区 ,主要影响我国华北平原及华南一带的降水 ;当阻高位于鄂霍茨克海地区时 ,对我国东北西部、华北平原、四川盆地的降水有重要影响 ;当阻高中心位于小兴安岭地区 ,副高位置异常偏北 ,主要影响我国东北地区的降水 ;当阻高位于以 ( 55°N,1 35°E)为中心的区域时 ,冷空气频繁活动于长江中下游地区 ,对该地区的降水有重大影响。     

ECMWF模式对东北半球气象要素场 预报能力的检验

利用ECMWF模式逐日分析场(0场)序列和7d预报场序列,使用气候学方法客观检验ECMWF模式对东北半球的预报能力,主要结果如下:1)模式对不同要素场的预报能力呈现出明显的季节性差异,夏季特别是7月预报能力最弱.2)总体来说,850 hPa温度场、500 hPa高度场与0场相关最好,850 hPa湿度场与0场相关最弱;随着预报时效的增加,预报能力总体减弱.3)大陆上温度场预报总体较0场偏高,而在赤道低纬地区偏低,模式对赤道附近温度场变率预报能力弱于中高纬地区,这一特征在其它要素预报中也有不同程度的体现.4) 500 hPa位势高度预报场与0场的差值表现出清楚的起源于里海并向东北传播经贝加尔湖、鄂霍次克海转向东南至日本东部海域的波列,这一现象在500 hPa风场差值图中也有清楚的表现.5)纬向风预报能力强于经向风,30°N附近存在纬向风与0场相关系数高值带.6)总体来说,模式对高层的预报能力优于低层,但模式对700 hPa风场的预报存在显著差异.     

基于临界条件的中国航空气象危险要素区域分布与风险区划

根据航空飞行安全的气象保障规范和临界条件,探讨了我国区域内影响飞机起降的气象要素的区域特征;在气象要素影响分析的基础上,建立飞机起降安全的气象要素评价指标;采用层次分析法(AHP)确定各评价指标的权重,利用模糊综合评价方法构建了飞机起降气象安全风险的评价标准和评价体系,运用区间梯形隶属度函数来计算评估单元各指标针对各风险等级的隶属度,最后根据最大隶属度原则作出风险评估与区划。分析表明,我国北方地区航空安全气象环境较南方地区好,南方出现航空飞行不利影响的恶劣气象条件的频率显著高于北方;我国航空安全气象风险由北至南逐渐递增,尤以东部沿海地区、福建和江西东北部地区、贵州东部及湖南地区的风险等级最高。     

博斯腾湖水位变化特征及其可能影响机制分析

应用开都河下游大山口水文站径流和博斯腾湖1956-2009年的逐月水位数据和流域内各气象站的气象数据,通过模糊聚类等统计方法,分析了博斯腾湖水位变化趋势及其可能影响因子.结果表明:博斯腾湖的水位年际变化受开都河流域径流的影响很大,当开都河流域径流量大时博湖水位较高,且开都河径流与其上、下游气温和降水关系密切.博斯腾湖水位逐年的月变化基本上可以分为5类,其中最主要的为第一类型和第二类型:第一类为递减型,特征为季节变化不明显,水位在春季较高,以后逐渐降低;第二类为递增型,特点是季节变化较第一大类明显,水位在夏末秋初的时候较高,整体呈现上升趋势.递增、递减型出现的主要原因是受上下游降水和大山口径流的影响,当上下游降水和径流偏多时水位月际变化出现递增型,反之易出现递减型.