中国南海夏季风强、弱年多尺度相互作用能量学特征

中国南海夏季风为东亚季风的主要系统之一,其具有多重尺度特征,除季节平均环流场外,低频（季节内振荡）和高频（天气尺度）扰动也十分活跃,各尺度系统存在明显的年际变化。该研究使用ERA-Interim和NCEP/NCAR两套再分析资料,从季风平均动能（MKE）诊断的角度出发,探讨了1979-2010年中国南海夏季风环流年际变化的能量来源及其和扰动场的相互作用过程。结果表明:中国南海夏季风对流活跃年份,中国南海南部（12°N以南）及中南半岛一带为季风平均动能显著增强区,此与南亚季风区西风急流的增强并向东延伸有关;中国南海北部（12°N以北）及西太平洋为气旋性环流盘踞,季风槽加深。中国南海南部季风平均动能增强的能量源自于扰动动量通量与平均环流的相互作用,强季风年,平均环流失去较少的动能给扰动场（亦即平均环流保留较多的动能）。通过进一步探讨高频（<10 d）及低频（10-90 d）扰动场与平均环流不同分量的（散度、涡度、风垂直切变）相互作用过程,发现季风平均动能的增长主要来自于<10 d扰动与季风平均散度和涡度的相互作用。中国南海北部季风槽区季风平均动能的维持来自于大气热源和平均上升运动的相互作用,但同时有较多的季风平均动能向扰动动能转换,有利于扰动的成长。因此,强季风年,中国南海北部热带气旋生成数目增多,夏季北传的季节内振荡也增强,导致中国南部沿海及华南地区出现较多的灾害天气。      

LINKAGE BETWEEN INDIAN OCEAN DIPOLE AND TWO TYPES OF El NI?O AND ITS POSSIBLE MECHANISMS

After compositing three representative ENSO indices,El Nio events have been divided into an eastern pattern(EP) and a central pattern(CP).By using EOF,correlation and composite analysis,the relationship and possible mechanisms between Indian Ocean Dipole(IOD) and two types of El Nio were investigated.IOD events,originating from Indo-Pacific scale air-sea interaction,are composed of two modes,which are associated with EP and CP El Ni o respectively.The IOD mode related to EP El Nio events(named as IOD1) is strongest at the depth of 50 to 150 m along the equatorial Indian Ocean.Besides,it shows a quasi-symmetric distribution,stronger in the south of the Equator.The IOD mode associated with CP El Nio(named as IOD2) has strongest signal in tropical southern Indian Ocean surface.In terms of mechanisms,before EP El Nio peaks,anomalous Walker circulation produces strong anomalous easterlies in equatorial Indian Ocean,resulting in upwelling in the east,decreasing sea temperature there;a couple of anomalous anticyclones(stronger in the south) form off the Equator where warm water accumulates,and thus the IOD1 occurs.When CP El Nio develops,anomalous Walker circulation is weaker and shifts its center to the west,therefore anomalous easterlies in equatorial Indian Ocean is less strong.Besides,the anticyclone south of Sumatra strengthens,and the southerlies east of it bring cold water from higher latitudes and northerlies west of it bring warm water from lower latitudes to the 15° to 25°S zone.Meanwhile,there exists strong divergence in the east and convergence in the west part of tropical southern Indian Ocean,making sea temperature fall and rise separately.Therefore,IOD2 lies farther south.     

天气尺度波列对长江中下游6月梅雨的影响

采用1979—2007年6月NCEP/NCAR2.5°×2.5°逐日再分析资料和中国743站逐日降水资料,利用相关分析、合成分析等方法,分析了天气尺度波列的特征及其对长江中下游6月梅雨的影响。结果表明:当长江中下游6月梅雨较少时,东亚及西太平洋区域存在一个天气尺度波列;该波列的延伸距离较短(从黄河河套地区经过长江中下游至南海、菲律宾海一带),维持时间也很短,且仅仅在500 h Pa以下较强。诊断及个例分析表明,当该波列异常显著时,长江中下游梅雨降水明显减少,而其南部区域降水则增多,说明该波列对预报长江中下游降水具有重要的指示意义。     

臭氧和平流层动力学的相互作用

讨论了给定的南极春季臭氧洞(取自1979—1985年臭氧减少的观测结果)对二维平流层—对流层模式中温度和环流的影响。11月份,南极上空约17km处,温度最多可降低6℃。这种温度变化引起的平均经向环流对臭氧洞起填塞作用,不过,这种影响很小,每年仅产生14DU的变化。观测事实表明,近年来10月份,南半球波活动减弱。为此,我们作了南半球波作用全年都减少一半,并考虑了臭氧洞的数值试验。结果表明,臭氧柱在11月份76°S减少了44DU,在赤道却增加了12DU。     

夏季低频波动E矢量分布特征及其与时间平均流的关系

由于EP通量在研究水平波动中的局限性,Hoskins等人将其扩张到三维空间,在准地转无辐散条件下得到了表征水平面的波动待正的诊断量E矢量(v~(12)—u~(12),—u’v’),这为水平面上的波动传播的研究提供了有利条件。Simons等人将E矢基和时间平均气流联系起来,运用波流相互作用的正压不稳定能转换原理。讨论了正压不稳定模对PNA型产生的影响。作者将E矢量运用到30—60天周期振荡的研究中,指出时间平均流的正压不稳定能的转换对30—60天周期振荡动能具有维持作用。本文将在原来工作的基础上,利用E矢量及其与时间平均流的关系。运用1985年6—9月200hPa的欧洲中心资料,计算了30—60天低频波动的E矢量分布特征,从而讨论其水平结构与传播及其与时间平均气流的相互作用。     

强迫二维Rossby波传播特征的数值试验

Bjerknes提出了大气对外界强迫响应的概念。大量研究已证明这一遥响应机制的存在,且大气对强迫源的遥响应及其低频活动的共同特征都表现为类似大圆路径的波列,Hoskins的理论研究揭示了这现象的实质,他把叶笃正所提出的Rossby波的频散理论推广到球面上。黄荣辉曾利用波折射指数平方与EP通量系统地研究了北半球冬夏准定常行星波的传播规律。邹晓蕾、叶笃正、吴国雄提出了中高纬的相关链、定常地形波链,并指出北美与东亚相关型的差异与两区域地形准定常波在不同纬向流中传播的差异有关。观测分析亦表明,青藏高原是大气低频振荡的强迫源,且在此区域可产生向北、向南或向东、向西传播的波列。     

北半球低频扰动能量结构特征及其与西风急流的关系

对1980年7月29日—8月16日西太平洋副高位置持续偏南和1983年7月16日—8月12日西太平洋副高位置持续偏北的两次季节内副高中期进退过程的环流特征和加热差异作了对比分析,讨论了东亚季风与对流活动、副高进退之间的关系.     

澳洲夏季风热源低频变化对北半球冬季风影响的数值研究

采用ｐ－σ混合坐标系的５层原始方程模式研究了与澳洲夏季风低频变化相伴随的对流性低频加热源所激发的大气强迫波和东亚冬季风的关系，结果表明澳洲夏季风低频热源可引起北半球副热带高低层环流、东西向Ｗａｌｋｅｒ环流。经向环流、越赤道气流的低频振荡，其振荡周期、强度与热源的振荡周期、强度有关。结果还进一步表明，澳洲低频热源可激发出扰动的北传，从而引起北半球副热带环流、副热带西风急流的低频振荡，澳洲夏季风活跃后     

亚洲夏季风系统水汽输送的季节平均和低频结构

应用欧洲中期预报中心１９８０－１９８６年５－９月的８５０ｈＰａ逐日资料，分析了亚洲夏季风系统水汽输送的平均结构和低频结构。研究指出，从季节平均结构来看，亚洲季风系统是一个完整的体系。从低频活动结构看，亚洲夏季风系统中存在着印度季风和东亚季风系统的相对独立性。