厄·尼诺影响西太平洋台风活动的研究

在厄·尼诺年西太平洋(包括中国南海)台风活动偏少而反厄·尼诺年台风活动偏多的统计分析结果基础上,根据台风形成的条件,本文分析了厄·尼诺年和反厄·尼诺年西太平洋热带地区的大气环流和状态以及海水温度的变化。由它们的异常变化以及极为明显的差别,从而对厄·尼诺影响西太平洋台风活动作了较全面的定性解释。     

台风的数值模拟研究——积云动量输送作用

本文用一个考虑积云动量垂直输送作用的二维轴对称原始方程模式,模拟了台风的生成和发展过程。数值试验所得到的“模式台风”比考虑Ekman抽吸作用所得结果在其结构上更接近实际台风。因此,同Ekman抽吸一样,积云动量垂直输送作用也可以激发第二类条件不稳定(CISK),促使台风的生成和发展。而且,积云动量垂直输送作用,在台风的形成和维持中可能比Ekman抽吸更为重要。     

第二类条件不稳定理论及其进一步研究

第二类条件不稳定(CISK)最初是由 Charney和 Eliassen 以及 Ooyama 提出的。CISK 理论的实质是天气尺度的低压扰动和小尺度积云对流间的相互促进。也正是由于考虑了台风发生发展过程中低压扰动和积云对流间的正反馈过程,CISK 概念能较好地解释台风发生发展的一些基本特征,并成为目前公认的台风发生发展的重要机制。CISK 理论的出现也不是偶然的,它是台风天气学和动力学发展的结果。CISK 理论之前的许多天气学分析已经指出,水汽凝结加热对于台风的形成和维持有重要的作用,而且 Riehl 和 Malkus等又将“热塔”(hot tower)概念引入台风研究,认为台风中的凝结加热主要来自为数不多的深厚积云塔(其云顶可达12公里以上)。在理论上,CISK 之前已有了静态(steady-state)理论,即将台风作为一个对称的,自由转动的涡旋处理。静态理论不仅说明了台风系统中风场、气压场和温度场     

大气中的臭氧

一、引言 还在光谱学发展的早期,人们就发现太阳光谱在2900埃以下有突然中断现象。但直到上世纪末和本世纪初,通过臭氧吸收光谱以及臭氧光谱与天狼星光谱的比较研究,才公认太阳光谱在2900埃以下的中断,是由于大气中臭氧的吸收,从而确定了大气中臭氧的存在。 一系列的研究,以及气球和火箭的探测结果表明,     

第八讲 长波和超长波动力学

在对流层中上层,流场型式多呈波状,系统的尺度比较大,一般围绕整个地球有3—6个波,且自西向东缓慢移动,这就是大气长波(或称Rossby波)。在对流层上层和平流层低层,有更大尺度的波动,其水平波长比一般长波长,通称为超长波。长波和超长波的活动同天气演变有密切关系,往往是造成大范围天气变化的重要条件。本讲将讨论长波和超长波的一般动力学特性及其活动的基本规律。     

赤道东太平洋海温正异常对西太平洋副高影响的数值模拟研究

利用LASG九层大气环流谱模式及IAP两层大气环流模式，模拟研究了不同持续时间的赤道东太平洋海表温度正异常(海表温度异常的持续时间分别为1月份，1～2月份，1～4月份及1～8月份，其他月份为气候SST)对西太平洋副高的影响。结果表明，尽管海表温度异常的持续时间不同，但其引起的西太平洋副高的异常演变及其分布却十分相似；同时，季风区的异常降水(进而异常潜热释放)随时间的演变及其分布也存在一定的相似性(对应于不同持续时间的赤道东太平洋的海表温度正异常，5月份印度洋至西太平洋地区都表现出赤道辐合带北移偏晚的特征)；季风区降水的这种变化同西太平副高的异常是一致的，从而揭示出这两种现象有可能存在着某种联系。结果还表明，导致这种大气响应场对赤道东太平洋海表温度异常持续时间不敏感的一个重要原因是大气内部过程的影响:中纬大气的内部Rossby波源维持了热带地区激发的扰动在中高纬的存在，同时大气内部Rossby波源对赤道太平洋地区的海表温度异常持续时间表现出不敏感性，正是由于这种不敏感性才导致了响应场对赤道太平洋地区海表温度异常持续时间的不敏感性。模拟结果还表明，在夏季赤道东太平洋存在海表温度正异常的情况，尽管大气内部动力过程的作用十分重要，但夏季赤道东太平洋海表温度正异常对夏季西太平洋副高的影响却明显存在，因此，基于赤道太平洋地区海表温度异常的夏季西太平洋副高的可预报性受到赤道东太平洋海表温度正异常及大气内部动力过程的双重影响。模式的依赖性研究表明，模拟结果具有一定的普遍性。     

热带积云对流加热在全球大气遥响应中的重要作用──数值试验结果

利用ＩＡＰ两层大气环流模式模拟研究了热带地区积云对流加热在大气对赤道东太平洋海温正异常响应中的作用。通过对积分结果进行分析发现：热带地区积云对流在大气对赤道东太平洋海温正异常的响应过程中起着非常重要的作用。若热带地区的积云对流加热减弱则大气中的遥响应（相关）型也减弱。同时我们还发现，热带地区的积云对流加热加强则响应场的３０—６０ｄ低频振荡也得到加强。     

蒸发—风反馈机制的进一步研究

对蒸发－风反馈的作用进行了简单动力学研究。结果表明，蒸发－风反馈不能像波动－ＣＩＳＫ那样改变热带大气波动的性质，不可能单独成为激发热带大气内振荡的动力学机制。在积云对流加热的蒸发－风反馈的共同作用下，ＣＩＳＫ－Ｋｅｌｖｉｎ波和ＣＩＳＫ－Ｒｏｓｓｂｙ波可以不稳定发展，共同作用比单独和积云对流加热反馈作用能更全面合理地解释热带大气内振荡的活动。     

热带大气季节内振荡数值模拟对积云对流参数化方案的敏感性

利用中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)的大气环流模式(SAMIL-R42L9)研究了热带大气季节内振荡(MJO)的模拟对积云对流参数化方案的敏感性,结果表明两种对流参数化方案——湿对流调整方案(MCA)和Zhang-McFarlane(1995年)方案对MJO的模拟能力有明显的差异。MCA方案较好地模拟出了MJO的基本特征,包括季节内的时间尺度和向东的传播。Zhang-McFarlane(1995年)对流方案模拟的MJO振幅非常弱,而且缺乏连续的传播特征,在MJO的演变过程中弱的低层水汽辐合使MJO难以维持和传播。两种不同的对流参数化方案产生的非绝热加热垂直廓线明显不同,Zhang-McFarlane(1995年)方案产生的非绝热加热强度在对流层各层过于一致,没有明显的最大加热层,而且平均的加热强度太弱,这是该方案难以模拟出合理的MJO的主要原因之一。因此,模式对热带大气季节内振荡的模拟能力很大程度上依赖于所使用的积云对流参数化方案,当积云参数化方案改变时模式模拟的MJO也发生明显变化,而非绝热加热廓线是对流参数化方案影响MJO模拟的一个重要影响因子。3种不同的非绝热加热垂直分布的敏感性试验表明,当最大的加热层位于对流层中低层尤其是对流层中层时,更容易产生出与观测较为接近的季节内的扰动,而当最大加热位于对流层高层时,更易于激发出西传的扰动。     

大气季节内振荡的数值模拟比较研究

用国内外两个较好的大气环流模式、在观测海表温度的强迫下进行了长时间(1978—1989年)的数值积分,然后对数值模拟结果与NCAR/NCEP再分析资料进行比较分析,其结果清楚表明,模式模拟结果的均方根误差中有30%—40%是来自于模拟的大气季节内振荡的均方根误差。尤其是,大气季节内振荡模拟的均方根误差的分布形势与总的均方根误差的分布形势几乎完全一致。对热带地区大气季节内振荡动能的模拟结果与NCAR/NCEP再分析资料的比较分析表明,其差异也十分明显,说明模式对热带大气季节内振荡的模拟能力也还比较差。因此可以认为,大气季节内振荡在天气气候模拟中极为重要,而如何在数值模式中模拟好大气季节内振荡还需要进行很好地研究。