天气尺度瞬变扰动的物理分解原理

大气变量可以在时空域内物理分解成四个部分.前两个是纬圈-时间平均的对称部分和时间平均的非对称部分,分别由太阳辐射和海陆分布热力调节的季节变化引起,并形成规则的逐日气候.第三部分是由年际和季节内的热带海洋或极地热力强迫引起的纬圈平均瞬变对称扰动,可形成大气变量的行星尺度指数循环.第四部分是一些复杂的天气尺度瞬变非对称扰动.大气变量中的逐日天气尺度瞬变扰动,可以用于指示区域持续性的干旱、暴雨、低温和热浪等极端天气事件.天气尺度瞬变扰动天气图能在极端天气事件的预报中发挥应有的作用.     

近34 a青藏高原年降水变化及其分区

 对高原地区34 a（1971—2004年）82站共13 883 d的逐日降水量资料进行了统计,用REOF方法进行了分区,并讨论了趋势变化。青藏高原地区属季风降水区,在东亚季风、印度季风、高原季风和西风带系统的影响下,降水的局部特征显著。近34 a来高原上的降水量整体呈增加趋势,从20世纪70年代到90年代初期降水变化不大,90年代中后期开始明显增加,尤其是近3 a增加明显。青藏高原干旱地区降水完全取决于夏季降水量,并且降水的相对变率大。从青藏高原地区年降水的分区情况来看,西藏及四川的西南部降水增加最明显,每10 a增加幅度为54.5 mm,其次是青海的柴达木盆地和青海湖地区及甘肃的河西走廊地区。而青海的东部及三江源地区,祁连山区,四川的西北部地区呈减少趋势。高原上高海拔地区的降水在减少,而低海拔地区在增加。     

夏季苏北冷湖效应对飑线影响的一个数值模拟研究

本文应用一个四层静力平衡模式,数值模拟了基本气流流经椭园形冷的湖面时形成的中尺度扰动对流带。数值模拟得到的这些扰动对流带呈相互平行的北北东—南南西走向,并且所模拟的结果能够解释夏季苏北对流单体移近到湖陆地区被组织成飑线的一些现象。     

熵平衡方程及其在短时降水预报中的应用

本文推导出了湿大气下的熵平衡方程 在分析了1983年7月1日苏北大暴雨过程的湿总温度后发现,湿总温度梯度的负值区能够预示短时内发生的降水,并且负值区制约着中尺度雨团的移动。     

Interannual Thermocline Signals and E1 Nino-La Nina Turnabout in the Tropical Pacific Ocean

One of the fundamental questions concerning the nature and prediction of the oceanic states in the equatorial eastern Pacific is how the turnabout from a cold water state (La Ni?na) to a warm water state (El Ni?no) takes place, and vice versa. Recent studies show that this turnabout is directly linked to the interannual thermocline variations in the tropical Pacific Ocean basin. An index, as an indicator and precursor to describe interannual thermocline variations and the turnabout of oceanic states in our previous paper (Qian and Hu, 2005), is also used in this study. The index, which shows the maximum subsurface temperature anomaly (MSTA), is derived from the monthly 21-year (1980–2000) expendable XBT dataset in the present study. Results show that the MSTA can be used as a precursor for the occurrences of El Ni?no (or La Ni?na) events. The subsequent analyses of the MSTA propagations in the tropical Pacific suggest a one-year potential predictability for El Ni?no and La Ni?na events by identifying ocean temperature anomalies in the thermocline of the western Pacific Ocean. It also suggests that a closed route cycle with the strongest signal propagation is identified only in the tropical North Pacific Ocean. A positive (or negative) MSTA signal may travel from the western equatorial Pacific to the eastern equatorial Pacific with the strongest signal along the equator. This signal turns northward along the tropical eastern boundary of the basin and then moves westward along the north side of off-equator around 16N. Finally, the signal returns toward the equator along the western boundary of the basin. The turnabout time from an El Ni?no event to a La Ni?na event in the eastern equatorial Pacific depends critically on the speed of the signal traveling along the closed route, and it usually needs about 4 years. This finding may help to predict the occurrence of the El Ni?no or La Ni?na event at least one year in advance.     

短期降水预报的动力学与热力学

提出了当前短时和短期降水预报中需待解决的3个问题。由这些问题引发了如何把动力学与热力学相结合，如何把大量的观测和模式资料应用于短期无间隙预报的思考。最后给出了一个短期大暴雨预报的应用实例。     

中国热浪前期信号及其模式预报

在中国1979—2008年发生的87场区域干热浪事件中有83场区域干热浪事件可以在250 hPa层高度扰动场上追踪到前期信号.高度扰动信号的移动方向可分为低纬向西和中纬向东传播的两类,前期信号平均出现的时间为7天.中国南方热浪的前期信号,一部分(19%)来自低纬西北太平洋,平均提前4.6天,而大部分(81%)的前期信号来自欧洲和中国西北地区,可提前2—15天,这些信号沿中纬度自西向东移动到达100°E—110°E和40°N附近地区.中心位置发生在北方的区域干热浪事件,前期扰动信号都来自欧亚中高纬度.统计得到,250 hPa层的高度扰动达到120gpm与地面出现区域干热浪相对应的次数占41%.降低区域干热浪的定义标准,高度扰动作为前期信号的正确率会得到提高.在分析2003年中国夏季江南—华南大范围持续热浪事件的基础上,用欧洲中期天气预报中心的模式产品,对这次热浪500 hPa高度场做物理分解,结果发现模式对高度扰动的预报具有提前1—7天的预示能力.     

地面温度影响对流发展强度的数值试验

个例分析指出降雹位置通常发生在地面温度梯度较大的冷的一侧。本文应用一个二维动力学模式对地面温差引起的对流进行模拟的结果,归纳出了一个(?)线剖面内气流,降雹位置以及地面温度分布的关系模型。     

固体地球-海洋-大气耦合的一个简单线性模式及其试验结果

选取实际的海陆边界,建立了一个固体地球-海洋-大气耦合的简单线性模式,模式中包含了地气角动量守恒的关系,地转变速摩擦力对大气的作用,风吹流改变海温异常,海温异常又改变大气的质量分布。在无外源作用于地球系统的情况下,地球系统内部的各个部分(纬向风、海温和地转速度)都存在着准两年振荡(QBO),由此可见,QBO是地球系统内部的一种固有振荡。     

论地质科学中全球变化研究的方法

文章借引用与大气和海洋全球变化有关的研究方法论述了与地质科学有关的全球变化问题。为使地质上的全球变化研究有一个理论依据，首先从数学上划分了自然中的对流与结构。银河系中星云旋臂相对星云星座为结构。太阳系中行星绕太阳的线速度随离太阳的距离均匀递减相对行星的自转是一种结构。在地质上，大陆板块好比是一种结构，而山系就是所谓的对流。结构是分层次的，对流是相对确定层次下的结构而言的。我们通过对银河系、太阳系以及地球大气、海洋和固体地球中结构的描述，就会发现在确定的层次下结构可以用线性动力学的方法描写。文章分析了宏观地质结构形成的力源问题，认为圈层角动量交换应力和地转偏向力的共同作用可以从量级上解释大陆的漂移及其漂移的方向性。最后，对地球科学全球变化研究的前景作了初步的探讨