江淮入梅前后大气环流的演变特征和西太平洋副高北跳西伸的可能机制

该文首先采用合成分析的方法研究了江淮入梅前后大尺度大气环流的演变特征和西太平洋副热带高压西伸北跳的可能机制。研究结果表明, 江淮入梅前期的最显著的特征是:副热带高压首先在太平洋中部增强北跳, 而后向西扩展导致太平洋副高西部脊 (120°E) 的增强北跳。进一步分析表明, 在太平洋中部副热带高压的增强北跳和西伸之前, 副热带高压南侧ITCZ中对流和孟加拉湾北部的对流活动明显并且都经历了一次增强活跃过程, 这意味着热带ITCZ和孟加拉湾北部对流的异常活跃可能对副热带高压的增强北跳西伸产生影响。全球大气环流模式模拟结果表明, 赤道中太平洋ITCZ中对流异常活跃不仅可导致副热带高压的增强北移, 而且还可导致副热带高压西伸, 与诊断分析结果相一致。     

中国夏季主雨带的形成过程

我国夏季主雨带的形成，是从上一年夏季开始的，共经历3个阶段，（1）上一年5－9月副热带西风急流的孕育期，（2）10－3月西风急流发展期，（3）西风急流为西太平副热带高压替代期（本年5－9月）－主雨带形成，在3个阶段中，北半球大气加热场上制约西风急流变化的最活跃的因子，是高，中纬地区由流状低云和冰雪盖交替进行的冷却大气过程。     

华南6月持续性致洪暴雨与孟加拉湾对流异常活跃的关系

利用NCEP/NCAR再分析逐日及逐月资料、NOAA卫星观测的向外长波辐射（Outgoing Long-wave Radiation,OLR）资料、我国160站月降水资料及华南45站逐日降水资料,分析了2005年6月华南持续性致洪暴雨的发生与孟加拉湾对流异常活跃及西太平洋副热带高压演变的关系,并对华南6月有无持续性大范围暴雨年进行合成分析,结果表明华南持续性大范围暴雨发生的年份,孟加拉湾对流相对活跃,西太平洋副高强度偏强、位置偏西;反之亦然。华南6月持续性大范围暴雨发生前,孟加拉湾对流经历了一次活跃过程,同时西太平洋副高也明显经历了一次增强西伸过程。孟加拉湾对流活跃可能通过东西向垂直环流诱使西太平洋副高增强西伸,从而对华南暴雨的形成产生影响。     

南边界强迫的非线性临界层与副高的形成、维持和振荡

用非线性准地转正压涡度方程模式，在南边界取定常强迫波，采用４种方案模拟了非线性临界层及其上激发的Ｋｅｌｖｉｎ猫眼，以确定热带的定常强迫对副高的形成、维持和振荡的影响。结果表明，南边界定常强迫仍在非线性临界层内激发行星尺度的准定常反气旋的Ｋｅｌｖｉｎ猫眼流场，猫眼的移动、强度和形状变化与夏季副高比较相似．而北边界定常强迫所得结果与夏季副高差异较大。因此，南边界所激发的非线性临界层上的Ｋｅｌｖｉｎ猫眼可能是夏季副高形成、维持和振荡的一种更为重要的新物理机制。文中还提出准定常行星波穿越副热带的非线性临界层的物理机制。     

基于动力统计模型重构的副热带高压中长期预报

基于T106数值预报产品500 hPa位势高度场序列,用EOF方法对位势场序列进行时、空分解,在考虑相邻时段位势场空间模态基本稳定的前提下,引入动力系统重构的思想,以EOF分解的空间模态时间系数序列作为动力统计模型变量,用遗传算法全局搜索和并行计算优势,进行了模型参数的优化反演,建立了EOF分解的时间系数的非线性预报模型.通过模型积分和EOF的时、空重构,实现了副热带高压活动场的中长期预报.试验结果表明,在短期预报(1-5 d)该模型与T106模式的预报效果大致相当;但对于中长期预报(≥5 d),其预报效果优于T106预报产品;特别是10 d以上的预报结果对副热带高压的形态和范围仍然能较为准确地描述.该研究方法对副热带高压等复杂天气系统和要素场预报提供了一种新的思路.     

Simulation of the East Asian Subtropical Westerly Jet Stream with GFDL AGCM (AM2.1)

The present study validated the capability of the AM2.1, a model developed at NOAA’s Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL), in reproducing the fundamental features of the East Asian Subtropical Westerly Jet Stream (EASWJ). The main behaviors of the EASWJ are also investigated through the reanalysis of observational NCEP/NCAR data. The mean state of the EASWJ, including its intensity, location, structure, and seasonal evolution is generally well-portrayed in the model. Compared with the observation, the model tends to reproduce a weaker jet center. And, during summer, the simulated jet center is northward-situated. Results also demonstrate the model captures the variability of EASWJ during summer well. The results of the empirical orthogonal function (EOF) applied on the zonal wind at 200 hPa (U200) over East Asia for both the observation and simulation indicate an inter-decadal shift around the late 1970s. The correlation coefficient between the corresponding principle components is as great as 0.42 with significance at the 99% confidence level.     

西风角动量输送的气候特征及其与急流关系研究

利用1958～1997年NCEP/NCAR一日四次的风场再分析资料,系统地分析了季节平均西风角动量（即u角动量）经向、垂直输送通量及其三个分量（平均经圈环流、定常波、瞬变涡输送通量）的气候特征,特别是讨论了12～2月、6～8月它们与东、西风带、副热带西风急流、极夜急流之间的联系。结果表明:（1）包含纬度因子的角动量通量与动量通量在高纬地区存在显著差别,高纬对流层上部的强动量输送中心在角动量通量中不明显。而u角动量强经向输送主要在中低纬对流层顶附近和冬半球高纬平流层顶附近,副热带西风急流和极夜西风急流均位于u角动量强向极输送中心及其高纬一侧的辐合区中。（2）发现三个输送分量对急流维持的作用随纬度、季节不同。北半球冬季（夏季）的副热带西风急流主要由平均经圈环流（强度相当的定常波和瞬变涡）强经向输送及辐合维持;南半球西风急流全年均由平均经圈环流和瞬变涡旋输送及辐合维持;冬半球中平流层极夜急流主要由定常波、瞬变涡旋输送及其辐合共同维持。（3）热带东风区是牵连角动量（即Ω角动量）的高值区,它主要由平均经圈环流向对流层上部输送;冬半球副热带及中纬西风区存在u角动量垂直输送的切变区,它主要由平均经圈环流和瞬变涡旋完成;热带对流层顶附近有u角动量的定常波弱向下输送。     

Determination of Roughness Lengths for Heat and Momentum Over Boreal Forests

The roughness length for momentum (z_0m), zero-plane displacementheight (d), and roughness length for heat (z_0h) are importantparameters used to estimate land-atmosphere energy exchange. Although many different approaches have been developed to parameterizemomentum and heat transfer, existing parameterizations generally utilizehighly simplified representations of vegetation structure. Further, a mismatch exists between the treatments used for momentum and heat exchange and those used for radiative energy exchanges. In this paper, parameterizations are developed to estimate z_0m, d, and z_0h for forested regimes using information related to tree crown density and structure. The parameterizations provide realistic representationfor the vertical distribution of foliage within canopies, and include explicit treatment for the effects of the canopy roughness sublayer and leaf drag on momentum exchange. The proposed parameterizationsare able to realistically account for site-to-site differences in roughness lengths that arise from canopy structural properties.Comparisons between model predictions and field measurements show good agreement, suggesting that the proposed parameterizations capture the most important factors influencing turbulent exchange of momentumand heat over forests.     

副热带北太平洋SST在ENSO冷暖位相转变中的作用

2015/2016年发生的极端El Ni?o事件,与1997/1998年El Ni?o事件具有可比拟的强度,但是2016年事件转变为弱La Ni?a,而1998年事件则为强La Ni?a。本文通过对比这两次极端El Ni?o事件,揭示其转变为不同强度La Ni?a事件的物理机制。混合层热收支分析的结果表明,在El Ni?o衰减年的4~11月,2016年平流反馈和温跃层反馈相对较弱,混合层温度衰减速率慢,其产生的主要原因是赤道中西太平洋的东风异常较弱。进一步分析表明,赤道中西太平洋的东风异常与副热带东北太平洋的海表温度异常（SSTA）有关,该地区的SST在1998年表现为冷异常,2016年为暖异常。副热带东北太平洋冷的SSTA有利于信风加强,从而加强中西太平洋的东风异常;而暖的SSTA使得赤道以北出现西南风异常,从而削弱中西太平洋的东风异常。此外,合成分析也表明,副热带东北太平洋SSTA与转变的La Ni?a的强度具有关联,El Ni?o转变为强La Ni?a的情况在位相转变期伴随着副热带北太平洋冷的SSTA,而El Ni?o转变为弱La Ni?a的情况没有明显的冷SSTA。     

盛夏青藏高原热源与菲律宾海对流活动的联系

通过多源资料诊断分析,本文讨论了盛夏（8月）青藏高原大气热源与菲律宾海对流活动之间的联系及可能的机制。结果表明,与青藏高原热源相联系的环流形势在夏季各月明显不同,因此对夏季青藏高原热源的影响应当分月讨论。在夏季各月中,菲律宾海对流活动与青藏高原热源在8月份的联系最为紧密,二者存在显著的反相关关系。而8月青藏高原热源、菲律宾对流活动、西太平洋副热带高压（简称西太副高）、印度季风低压、南亚高压、西风带槽脊和西北太平洋季风环流存在相互耦合的过程。青藏高原热源与菲律宾海对流活动之间联系的机制为:菲律宾海对流弱（强）年,西太副高偏西（东）偏南（北）,西北太平洋季风环流减弱（加强）,印度季风低压减弱（加强）,西风带南压（北抬）,又加之副高西侧有强（弱）的水汽输入,兼以高层南亚高压加强（减弱）,使得高原南部降水显著增强（减弱）,高原热源整体加强（减弱）,高原热源的加强（减弱）又造成了高原南部到东亚区域低层西南（东北）风异常,又利于西太副高偏西（东）偏南（北）,从而造成菲律宾海对流减弱（加强）。这一机制在高原热源强弱年均有表现,但强年表现得更为显著,并在个例中也有所体现,说明盛夏青藏高原热源异常和菲律宾海对流异常存在显著的相互作用。