大气中的波流相互作用研究进展

简要回顾了近年来关于波动同纬向平均流相互作用的研究进展,重点讨论了E-P通量和波作用守恒理论的研究进展,同时,还介绍了波流作用稳定性问题的理论研究动态.     

海气系统中不稳定耦合波的空间结构与气候年代际振荡

利用带有深海作用的简单海气耦合模型,分析了中纬度海气系统中不稳定耦合波的空间结构,讨论了其对气候年代际振荡的影响.结果表明:对于海气系统中的不稳定耦合波,大气扰动在位相上超前于海洋扰动,位相差范围0到π/2,特别当位相差为π/4时,出现最不稳定海气相互作用;大气和海洋扰动振幅之间的关系由风应力系数和海洋加热系数的相对大小决定,大气扰动振幅可以小于海洋扰动振幅,也可以大于海洋扰动振幅;深海作用系数对于海气耦合波的空间结构总体影响很小.     

南海中尺度大气-海流-海浪耦合模式的建立及应用

考虑到我国南海特殊的战略位置和复杂的海气相互作用特征,基于中尺度大气模式(MM5)、区域海洋模式(POM)和第三代海浪模式(WW3),利用消息传递的并行编程方案,建立了适用于我国南海海区的中尺度大气-海流-海浪三元耦合模式系统,将该系统用于对南海典型台风过程的模拟研究。结果表明:耦合模式运行高效稳定,较好模拟了两次台风过程,与非耦合大气模式相比,提高了对台风路径和强度的模拟准确率;耦合模式模拟出了上层海洋对台风系统的响应特征,在台风中心附近,海面温度降低,海表流场和海浪场增强,相对于台风路径,响应具有右偏性;耦合模式中的波浪效应增强了海表应力,阻碍了台风系统的发展,增强了海面降温幅度和海流近惯性振荡的振幅。大气-海流-海浪耦合模式系统是研究南海中尺度海-气相互作用,提高南海区域气象水文预报能力的一种有效手段。      

亚非感热异常时空特征及其与我国降水异常的关系

运用多年全球感热通量数据进行经验正交函数(EOF)分析,得到感热异常关键区。运用小波分析等方法发现,全球地表感热异常存在振荡现象,东半球在年际、年代际尺度上,地表感热异常主要以青藏高原东、西部的反相以及高原西部和北非的反相为热力异常振荡的主要分布形态。再运用中国月平均降水资料进行EOF分析,得到各个感热异常关键区与中国华北、江淮和华南地区汛期降水异常的相关关系,其中北非、青藏高原西北部和马来半岛这3个区域的感热距平之间有较大的相关关系,且感热异常季节变化较小,对我国东部地区降水的影响比较稳定,持续性较好。     

THE CHARACTERISTICS OF LOW-FREQUENCY OSCILLATIONS OVER THE SOUTH CHINA SEA

Using 1975-1993 (with 1978 missing) data of the outgoing longwave radiation (OLR), characteristics of seasonal variation of low-frequency oscillations in the South China Sea and its relation to the establishment and activity of the summer monsoon there are studied. As is shown in the result, the low-frequency oscillation in the South China Sea is much stronger in the period of summer monsoon than in that of winter monsoon and the summer monsoon there usually begins to set up in a negative phase of the first significant low-frequency oscillation for the early summer. The study also reveals that the circulation for the low-frequency oscillation during the summer monsoon in the Sea is embodied as north-south fluctuations of the ITCZ and east-west shifts of western ridge point of the West Pacific subtropical high, suggesting close correlation between the low-frequency oscillation and the active and break (decay) of the South China Sea monsoon. In the meantime. the work illustrates how the low-frequency oscillation in the South China Sea are superimposed with the seasonal variation of the general circulation. so that the summer inonsoon covers the establishment of the I^st, intensification of the 2^nd and 3^rd the low-frequency oscillations and decay of the 4^th oscillation.     

低纬大气Kelvin波和Rossby波的非线性相互作用

利用多重尺度摄动法,对低纬大气Kelvin波和Rossby波的波包演变进行了分析,得到两波的非线性相互作用方程为耦合的非线性复系数Landau方程组。数值计算表明两波相遇将使波振幅变化,波宽变窄;两波非线性相互作用可能是低纬强烈天气突然爆发的原因之一。     

变网格模式LMDZ对1998年夏季东亚季节内振荡的模拟

本文利用法国国家科研中心(CNRS)动力气象实验室(LMD)发展的变网格大气环流模式LMDZ4,对1998年夏季东亚季节内振荡(IS())现象进行了模拟研究.分析表明,该模式能准确模拟出1998年夏季东亚地区ISO的准周期信号,并能较好地再现30～60天振荡经向上北传、纬向上西传的传播特征,对ISO动能强度的模拟在低纬...     

热带太平洋ENSO振荡的空间对称和非对称成分

用SSA（奇异谱分析）识别出ENSO振荡的前两个周期成分，在此基础上对NCEP／NCAR资料以及风应力资料采用合成场的空间对称和非对称方法，分析和比较物理量场对Nino3、4指数的两个主要周期成分的线性和非线性响应。结果表明：空间场的线性响应A^（1）决定了两个主周期成分与ENSO的位相关系；非线性响应A^（2）决定空间不对称性。A^（1）和A^（2）的相互作用对于空间场的影响分成4种情况：情况1（A^（1）〉0，A^（2）〉0）、2（A^（1）〉0，A^（2）〈0）使得空间场振荡与ENSO同位相，情况3（A^（1）〈0，A^（2）〈0）、4（A^（1）〈0，A^（2）〉0）则反之；情况1、3使得在ENSO暖位相时合成场的振荡强，而情况2、4反之。空间不对称性最大的地方与线性响应最大的地方总是比较接近：SLP位于南太平洋，作用的情况分别是1和4；SSTA位于赤道东太平洋；τx位于赤道中西太平洋，属于情况1；τy位于中太平洋赤道北侧和南侧，由北向南分别是情况3和1。这种特征使得在ENSO暖位相时，合成场中主要距平区的振荡强度偏强，更有利于形成ENSO暖事件。这与最近38a来ENSO暖事件普遍偏强的现象吻合。     

冬季北太平洋海表热通量异常和海气相互作用——基于一个全球海气耦合模式长期积分的诊断分析

利用一个全球海气耦合模式长期积分所给出的资料,分析了冬季北太平洋海表湍流热通量（潜热和感热）异常及其对海表温度（SST）异常的影响,并比较了海表热通量诸分量和海洋内部的动力学过程对SST变化的相对重要性。结果表明,冬季热带外海洋上的湍流热通量是影响SST的主要因子,但在北太平洋中部海水的平流作用也不可忽视。冬季热带外海洋向大气释放的潜热和感热通量与SST倾向（而不是SST本身）之间存在着显著的相关,这同Cayan和Reynolds等利用COADS资料和NCEP资料同化模式分析的结果是一致的。模式诊断的结果支持这样一种看法：和热带海洋不同,冬季热带外海洋上的海气相互作用主要地表现为大气对海洋的强迫作用,而不是相反。模式给出的SST倾向的第一个EOF分量及其与海平面气压场的相关特征同Wallace等从观测资料分析所得到的结果是一致的;进一步的分析表明：在冬季北太平洋的大部分区域（特别是西太平洋）,大尺度大气环流异常在很大程度上决定着SST的异常,而这种决定作用正是通过它对湍流热通量的强烈影响来实现的。     

有关全球变暖对热带大气季节内振荡特征的影响及其数值模拟的研究

首先用资料诊断分析了全球变暖前后,热带大气低频振荡特征变化。研究发现,全球变暖前后,热带低频振荡的强度、分布、传播及周期等发生了一系列变化:ISO活跃区及强度范围均有不同程度的增大,气候变暖有缩小ISO强度季节差异趋势;气候变暖后,纬向东传波的大气季节内振荡能量增加,而西传波的能量相对减少;偏暖阶段,ISO振荡主周期相对分散,特别是较长周期的小波能量明显增大。然后利用动力学分析及数值模拟进一步探讨了热带低频振荡与海温的联系,对热带ISO的数值模拟进一步发现,大气模式与海洋模式耦合时,所模拟的热带季节内振荡较强;热带低频振荡的变化可能与全球变暖后海温场发生的变化有关。