南海北部东沙岛附近海洋底层流场特征及时间变化规律

Near-bottom currents play important roles in the formation and dynamics of deep-water sedimentary systems.This study examined the characteristics and temporal variations of near-bottom currents, especially the tidal components, based on two campaigns(2014 and 2016) of in situ observations conducted southeast of the Dongsha Island in the South China Sea. Results demonstrated near-bottom currents are dominated by tidal currents, the variance of which could account for ～70% of the total current variance. Diurnal tidal currents were found stronger than semidiurnal currents for both barotropic and baroclinic components. The diurnal tidal currents were found polarized with predominantly clockwise-rotating constituents, whereas the clockwise and counterclockwise constituents were found comparable for semidiurnal tidal currents. It was established that diurnal tidal currents could induce strong current shear. Baroclinic tidal currents showed pronounced seasonal variation with large magnitude in winter and summer and weak magnitude in spring and autumn in 2014. The coherent components accounted for ～65% and ～50% of the diurnal and semidiurnal tidal current variances,respectively. The proportions of the coherent and incoherent components changed little in different seasons. In addition to tidal currents, it was determined that the passing of mesoscale eddies could induce strong nearbottom currents that have considerable influence on the deep circulation.     

连续台风对海表温度和海表高度的影响

利用多卫星观测资料,分析了2008年9月3个连续台风前后的海表温度(SST)和海表高度距平(SSHA)的时空变化特征,并探讨了影响其变化的主要因子。结果表明:(1)3个台风引起了强烈的上升流(1×10-5~150×10-5 m/s),海表显著降温(1~6 ℃),海表高度也有不同程度降低(10~50 cm);(2)台风引起的SST最大降温中心与SSHA负值或中尺度冷涡的区域中心十分吻合,同时台风使得先前存在的海洋中尺度冷涡得到加强;(3)同一区域台风对SST影响程度大小受台风的强度、移动速度以及台风对海面强迫时间等因素控制;(4)在原先SSHA为正值的海域,3个台风连续强迫下使得局地洋面形成一个SSHA为负值的中尺度涡,这与单一"打转"台风强迫海洋生成中尺度涡的现象不同。因此,对于西北太平洋海域而言,频发的台风在中尺度涡生消演变过程中的影响应不容忽视。     

CWRF边界层参数化对东亚近海热带气旋模拟的影响评估

基于CWRF模式结果,探讨了6种边界层参数化方案对30 a东亚近海热带气旋的强度、频数及路径模拟的可能影响。结果发现:CWRF模式中各边界层参数化方案模拟的热带气旋频数普遍较观测偏少,模拟强度相比观测也均偏弱。热带气旋的强度、频数及出现频次的空间分布对模式边界层方案的选取较为敏感。CAM3方案模拟强热带气旋的能力较其他方案偏好,ACM方案在多数年份模拟的热带气旋个数偏多,且在不同月份模拟的热带气旋生成频率与观测最接近,CAM3方案模拟的热带气旋出现频次与观测的偏差在大部分地区偏小。综合来看,CWRF模式中边界层参数化选用CAM3方案模拟热带气旋活动的性能较好。     

两类El Niño型对西北太平洋季风槽及热带气旋生成的可能影响

通过对1948~2015年不同El Ni?o事件下西北太平洋季风槽变化和热带气旋(tropical cyclone,TC)生成进行分析,初步探讨了不同El Ni?o型事件对季风槽及其对TC的可能影响。分析结果表明,较东太平洋增暖(eastern Pacific warming,EPW)年,中太平洋增暖(central Pacific warming,CPW)年季风槽偏弱,位置相对偏西、偏北。在CPW年,中(西和东)太平洋海温增暖(降低)引起了从中到西太平洋热带地区的西风异常和中太平洋地区上升运动及对流活动加强,使得季风槽加强东伸,同时西太平洋副高偏弱、偏北,季风槽向北推进;而在EPW年,赤道东(西)太平洋海温增暖(降低)使得赤道地区西风异常显著加强东扩,异常Walker环流的上升支东移至东太平洋,季风活动加强,副高偏强、偏南,这使得季风槽较CPW年相比更强、更偏东。利于TC生成的大尺度环境因子随季风槽强度和位置的变化而发生改变,在CPW年,低层气旋性涡度、高层辐散、高的中层相对湿度以及低垂直风切变区随着季风槽向北移动;而在EPW年,这些因子随季风槽向南、向东偏移。这些大尺度环境因子的变化使得西北太平洋TC生成的位置在CPW年比EPW年更加偏北、偏西。     

汶川地震前成都台重力的高频扰动

汶川8.0级地震发生前48小时,距震中约37千米的成都地震台GS15型重力仪记录到了附有高频扰动的潮汐观测数据。对该仪器不同时段观测数据的比较表明：这种高频扰动主要来自外界因素的影响。对2008年32个热带气旋,以及5.0—7.0级地震的统计分析表明：与热带气旋对应出现的高频扰动比例高于地震震前出现的扰动,而且低等级的相似距离的热带气旋也能够产生类似扰动现象。由此判定,汶川地震前48小时成都地震台出现的重力高频扰动主要来自热带气旋的影响。     

2014年8月大气环流和天气分析

2014年8月环流特征如下：北半球高纬地区极涡为偶极型,中高纬地区为4波型分布,西北太平洋副热带高压异常偏南偏强,8月全国平均降水量为104．4 mm,比常年同期（105．3 mm）略偏少0．9％。;8月全国平均气温为20．6℃,较常年同期（20．8℃）偏低0．2℃。月内共有8次强降水过程,多站出现了极端日降水量。1949年以来首次在西北太平洋和南海8月无台风生成,只有一个从东太平洋移入的1314号台风吉纳维芙。8月在长江中下游地区出现了低温寡照天气。     

一个太平洋海盆尺度环流模式及其模拟结果

在中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)发展的全球气候海洋环流模式(LICOM)的基础上构建了一个太平洋海盆环流模式,并对其模拟结果进行了深入的分析.在模拟中对中尺度示踪物输送采用了两种方案,即传统的水平扩散方案(HOR)和包括涡旋诱导速度的等密度面扩散方案(GM).对这两个试验的气候平衡态结果分析发现,该模式较好地模拟出了太平洋的环流特征,包括副热带大涡、副极地涡旋以及南极绕流(ACC)等.赤道附近的各种流系亦得到了较好的模拟,模拟的150°W赤道潜流的最大流速为40 cm/s,出现在次表层130 m左右,虽然模拟值比基于NCEP资料估计的最大流速80 cm/s小,但与其位置十分相近.两个试验均较好地模拟出了温盐的分布结构,包括北太平洋和南太平洋中层水的形成以及南极底层水的输送等.通过详细分析两个试验结果发现,总的说来在目前模式所采用的参数条件下,GM的结果稍好于HOR的结果.这些模拟结果表明,在LICOM基础上构建的太平洋环流模式从总体上是能再现许多观测特征的,可为今后进一步研究被动示踪物在北太平洋的分布等问题提供一个十分有用的工具.     

天津城市热岛效应对海风(锋)环流影响的数值模拟试验

利用中尺度数值天气模式TJ-WRF,通过对发生在天津城区的局地雷暴天气个例进行模拟,重点通过改变模式中下垫面土地利用类型进行敏感性模拟试验,研究天津城市热岛对海风(锋)环流强度及移动速度等的影响。结果表明:不同土地利用类型城市下垫面造成的城市热岛效应不同,当城市周边郊区下垫面土地类型改为城市建筑用地时,城市热岛效应更加明显且影响范围明显扩大;当城市下垫面改为旱作农地和牧场时,天津城区附近没有出现城市热岛效应。当海风(锋)环流向城区方向移动还未到城区附近时,城市热岛对其有明显加强和加速作用,城市热岛效应越明显其对海风(锋)环流的加强和加速作用越明显,海风(锋)环流移动加快的速度比没有城市热岛时快9.3km·h~(-1)。当海风(锋)环流移动到城区附近时与城市热岛环流相遇,海风(锋)环流受到城市热岛环流阻挡其移速又迅速减慢,其后侧气流南、北分支绕流和向上爬升现象变得明显,两环流相遇叠加后辐合上升运动也明显加强;城市热岛效应越明显其对海风(锋)环流的阻挡作用越明显,海风(锋)环流的移动速度减慢得越多,两环流相遇叠加后的辐合上升运动就越强。另外在向城区移动过程中,海风(锋)环流会使其经过地区低层空气增湿降温,但其后侧湿空气层厚度会因城市热岛效应的存在而明显减小;城市热岛效应越明显,海风(锋)环流后侧湿空气层厚度减小得越明显。     

一次台风引发的远距离暴雨诊断分析

台风对远距离暴雨的作用形式复杂,容易出现极端降水,量级和落区的预报难度大。2014年8月8日江苏东部到浙江北部出现暴雨,通过研究数值预报形势场、再分析场和各类实况资料,发现暴雨的产生与远在1300km外的西太平洋上的台风"夏浪"有关。江苏东部暴雨主要由中尺度涡旋造成,台风通过北侧偏东气流向暴雨区输送暖湿空气,有利于暴雨的形成与维持;浙江北部暴雨是中尺度涡旋与台风环流结合的产物,台风北上过程中,中心与中尺度涡旋逐渐靠近,台风外围环流对涡旋产生牵引,流场形势发生改变,引导弱冷空气在浙北近海附近与暖空气交汇辐合抬升引发暴雨,不稳定能量剧烈释放产生的中γ尺度气旋造成了极端强降水。     

A brief summary of Dr. G. V. Rao’s research interests

A brief summary of Dr. G. V. Rao's research interests is presented. Many of his earlier studies were in conjunction with the summer Monsoon Experiment of 1979 (MONEX-79). These included: 1) the structure of the Somali jet based on aerial observations; 2) sea-level air trajectories over the equatorial Indian Ocean; 3) structural features of the east African low-level flow; 4) effects of Indian Ocean surface temperature anomaly patterns on the summer monsoon circulations; 5) structures of the monsoon low-level flow over the Arabian Sea; 6) characteristics and momentum-flux budgets of the Arabian Sea convective bands; and 7) evaporation and precipitation over the Arabian Sea during the monsoon seasons. Dr. Rao's research efforts in recent years had focused on case studies of mesocyclones spawned by tropical cyclones (TCs) in Florida using Doppler radar data and a mesoscale numerical model. These included: 1) research on tornadic mesocyclones spawned by TC Earl in 1998; 2) documentation of subtle differences between tornadic and non-tornadic mesocyclones in TC Floyd in 1999; and 3) numerical simulation of the tornadic environment observed in peninsular Florida during TC Earl in 1998. Preliminary findings show that the supercells' cold pools interacted with an existing boundary resulting in increased baroclinicity and horizontal vorticity, and a maximization of the tornado production potential by the updrafts. The model successfully simulated the mesoscale features of the mesocyclones and the tornadic environment observed during TC Earl. A 24 h simulation of accumulated rainfall within the inner domain agreed well with the observed precipitation pattern over the region.