南京信息工程大学季风研究若干重要进展回顾——明德格物一甲子,科教融合六十载

回顾了南京信息工程大学（简称南信大）建校60年来季风研究的主要历程以及在亚洲季风,特别是在东亚季风研究方面取得的重要成果。20世纪80年代至21世纪初,中美季风合作、中日季风合作和“南海季风试验”3次国际季风合作研究的顺利实施,极大地推进了南信大季风研究团队的组建和壮大,同时也催生了一系列创新性成果。团队首先揭示了东亚季风与印度季风环流的差异,提出了东亚副热带季风的明确概念;发现了东亚副热带夏季风的建立独立并早于南海夏季风;揭示了“亚澳大陆桥”是北半球春季亚洲季风区对流最活跃的地区,其对流的建立和推进对东亚夏季风的建立至关重要;较早开展了东亚季风区季节内振荡北传特征和机制的研究并成功应用于东亚季风区延伸期预报。这些创新性成果的取得为季风研究做出了重要贡献。近年来,南信大秉承“开放发展、联合发展”的办学理念,大力引进高层次人才,进一步推动了季风研究。作为国际季风研究的重要力量之一,南信大季风研究团队将始终坚守季风研究阵地,不断深化季风理论认识、提升季风预测水平。     

亚澳季风区水汽输送季节转换特征

利用NCEP／NCAR 1957～2001年45年逐日的再分析资料，从地面开始积分计算整层的水汽输送通量，从气候平均的角度分析了亚澳季风区大尺度水汽输送的季节转换演变特征。分析发现，亚澳季风区水汽输送由冬季向夏季的季节转换的基本特征是：夏季大值输送带的建立及其自西向东伸展，伴随着斯里兰卡低涡活动、自南向北的越赤道输送和副高的东撤、南海夏季风建立等一系列天气气候事件；而冬季形势的建立则是副高南侧东风输送带的西伸，伴随夏季大值输送带的断裂、西撤，最后形成亚洲低纬东风输送带，进而形成由北向南的越赤道输送以及澳大利亚和南印度洋夏季风水汽输送。伴随着冬、夏季节转换，中南半岛以西和以东地区的西风水汽输送的经向移动表现出完全不一样的特征，表明印度季风和东亚-西太平洋季风的形成机制有很大不同。     

海陆纬向非均匀热力结构与跨赤道气流和温带西风急流分布的关系

用数值模拟方法,研究海陆热力结构季节变化对经圈环流、南北半球西风轴以及急流中心的影响。数值试验得到如下结果:(1)海陆纬向非均匀加热结构不仅有利于跨赤道气流的加强,而且形成跨赤道气流高、低层反向特征;(2)海陆纬向非均匀结构使模拟到的北半球西风急流更接近实况。说明南北半球海陆热力强迫不仅是全球跨赤道气流通道形成的重要原因,而且影响北半球西风急流的强度和分布。      

关于东亚地区夏季季风环流圈的数值试验

本文利用一个包含有各种非绝热加热作用、摩擦耗散以及大气湿过程的原始方程模式在有山脉的条件下模拟出东亚地区的季风经圈环流和两条强降水带,与实况比较一致。削减大气水汽含量、去掉积云对流过程和山脉所进行的对比试验结果表明:东亚地区的季风经圈环流对大气中的湿度场有很强的敏感性,且在120°E经度上这种敏感性比100°E上显著。积云对流过程的有无对于季风经圈环流的强弱有显著作用。山脉的存在对100°E上经圈季风环流的影响比对120°E上的影响显著,这可能意味着,这两个经度上的季风经圈环流的成因有显著的不同。      

低纬垂直积分的水汽输送和行星尺度湿急流结构的初步分析

本文使用1979年5—7月FGGE—ⅢB资料和部份OLR资料及卫星云图,利用垂直积分(地面～300毫巴)的水汽通量矢量图,采用能够直观反映三度空间大尺度气流和水汽输送特性的分析方法,逐日地分析了南北半球中低纬度地区的大尺度水汽输送气流的分布与配置及其变化,发现大尺度的水汽输送在空间上具有连续性,在时间上具有稳定性,在结构上具有鲜明特点。文中描述了大气环流季节性转换期中各支不同来源的大尺度水汽输送气流强度和相互配置的演变,认为这是南北半球间和北半球中低纬间相互作用在水汽输送方面的反映。最后得出了几点具有天气学意义的结论。      

华南旱、涝年前汛期水汽输送特征的对比分析

利用卫星遥感反演的降水资料及中国740个测站逐日降水资料,根据定义的旱涝指数,划分了1957—2002年期间的华南旱涝年份。利用NCEP/NCAR逐日再分析资料,分别讨论华南前汛期4~6月、4月及6月的水汽输送的气候特征。在此基础上,进一步研究了4~6月、4月及6月水汽输送及其源地在华南前汛期涝年和旱年的不同特征。结果表明:影响华南的水汽输送环流在南海夏季风建立前后具有明显不同的气候特征,华南前汛期(4~6月)降水应分为南海夏季风爆发前4月份至夏季风爆发与南海夏季风爆发至6月两个时段。来源于西太平洋的水汽输送变化和来自中国北方的水汽输送变化对华南降水异常有重要作用,而阿拉伯海—孟加拉湾地区的水汽输送变化对华南的降水异常影响不大。     

2002年3月19日沙尘暴爆发条件分析

使用沙尘暴预报模式的输出资料，对2002年3月19～21日的一次特强沙尘暴过程作动力诊断分析。结果表明，该次沙尘暴由蒙古气旋后部冷锋锋生产生的偏西北大风引发。近地面风速的垂直切变和地面热通量的加大，都可使边界层湍流加强扬起地面沙尘。地面锋区附近风场的强水平切变，锋面垂直环流及锋后斜压转换的作用，将地面卷起的沙尘带到高空，引发强沙尘暴。     

长江中下游入梅指数及早晚梅年的海气背景特征

利用1957～2001年全国160站逐月降水资料和116站入梅日期资料,定义了一个长江中下游入梅指数,以定量描述长江中下游地区平均入梅的早晚,再结合ERA－40高分辨率再分析资料和ERSST海温资料,利用相关分析和合成分析, 分别研究了早、晚梅年同期（6～7月份）和前期（前一年12月份至当年5月份）的大尺度大气环流及海温的异常特征。结果表明:早梅年同期,200 hPa南亚高压偏北,印度北部、孟加拉湾－印度尼西亚－副热带太平洋地区上空的对流偏强,西太平洋副热带高压和赤道辐合带位置偏北,东亚副热带夏季风偏强,晚梅年则相反。前期1月份北太平洋涛动及4月份西太平洋暖池附近的对流与当年入梅早晚存在显著的相关关系:早梅年,1月份北太平洋涛动偏弱,4月份西太平洋暖池附近的对流活跃;晚梅年,1月份北太平洋涛动偏强,4月份西太平洋暖池附近的对流偏弱。此外, 从前期海温场来看,早梅年,1～4月份北大西洋中高纬地区海温偏低,低纬地区海温偏高,呈南北偶极子分布状态,2月份西太平洋暖池附近海域及北半球冬、春季环澳大利亚海域海温明显偏高,晚梅年情况正好相反。以上这些前期信号为长江中下游地区入梅的短期气候预测提供了参考依据。     

华北夏季强降水的水汽来源

利用1980—1997年NCEP/NCAR再分析资料及中国6~8月逐日降水观测资料,分析了华北地区的夏季暴雨特征,并着重对暴雨发生的水汽来源进行了研究和讨论。结果表明,华北地区的夏季暴雨降水中心区与其夏季平均降水中心区的位置一致,且暴雨降水量占整个夏季降水量的主要部分。对暴雨日及其前4天水汽输送的逐日变化、异常特征及水汽输送的相关分析发现:来源于西太平洋及高纬西风带的水汽输送对华北暴雨产生有重要作用,而来自孟加拉湾的水汽输送对暴雨也存在一定的加强作用。     

珠江口盆地西江主洼烃源岩属性、原油分类及成藏主控因素

位于珠一坳陷西江凹陷北部的西江主洼具有古地温梯度低、恩平组泥岩厚度大、岩浆作用多等特殊地质特征,导致其主力烃源岩潜力、原油类型和来源、油气聚集规律和成藏主控因素等复杂性.基于烃源岩有机地球化学特征和分布、原油分类、来源及分布规律、原油聚集与岩浆和断裂关系等分析,开展烃源岩分布及潜力、原油成藏规律及主控因素研究.明确了西江主洼发育文昌组下段的文4段和文昌组上段的文3段两种属性差异的中深湖相烃源岩,且改造作用强、供烃能力有差异.成藏原油可分为两种类型,其来源和空间分布存在差异,类型1原油来自于文4段烃源岩,裂陷层和拗陷层均有成藏,横向运移距离远.类型2原油来自于文3段烃源岩,裂陷层成藏,近洼聚集.成藏主控因素为烃源岩和断裂,文昌组烃源岩属性差异、体量控制了原油类型、成藏级别和运移距离.NE向断层因延走向的分段、分时活动速率变化控制烃源岩发育和展布;NWW-近EW向断裂控制文3段烃源岩,且为近洼处裂陷层成藏断层,为远洼处西江中低凸起拗陷层成藏断层.成藏模式可总结为：烃源控聚、断裂控层、岩浆控富.