夏季东亚高空副热带西风急流季节内异常的环流特征及前兆信号

位于东亚中纬度上空的东亚高空副热带西风急流是东亚季风环流系统中的重要成员,我国夏季降水雨带的季节内变化受东亚高空副热带西风急流位置季节内异常变化影响。根据1979~2008年中国降水资料、NCEP/NCAR再分析资料以及NOAA ERSST V3月平均海表温度资料,利用统计分析和物理量诊断方法对夏季东亚高空副热带西风急流位置季节内异常的东亚大气环流特征及外强迫信号的物理过程进行了探讨。研究指出:6月东亚高空副热带西风急流位置异常主要受欧亚大陆中高纬东传的Rossby波列位相变化影响,春季北大西洋海温异常是欧亚大陆中高纬度Rossby波列位相变化的最显著的外强迫信号;7月东亚高空副热带西风急流位置异常主要受西太平洋热带向副热带传播的Rossby波列位相变化影响,春季西太平洋热带海温异常是西太平洋热带向副热带传播的Rossby波列位相变化的最显著的外强迫信号;8月东亚高空副热带西风急流位置异常主要受南亚大陆向东亚大陆热带、副热带传播的Rossby波列位相变化影响,春季印度洋海温异常是南亚大陆向东亚大陆热带、副热带传播的Rossby波列位相变化的最显著的外强迫信号。     

长江河口水流输运时间研究

利用水龄理论的新方法,借助环境水动力学模型定量讨论了多年平均径流条件下长江河口径流和潮汐作用对河口水流输运时间的影响。研究给出了长江河口水流输运时间的时空格局:多年平均流量条件下,水流从徐六泾输出至河口(122.5°E)大约需要24d,南、北槽分流口以上河段水流输运时间主要由径流控制,水流输运时间为8d,向下至拦门沙滩顶水域由径流和潮汐共同控制,水龄为16d,说明最大浑浊带区域的水流输运速度较上下游为慢,从一个侧面阐述了最大浑浊带区域水动力的特征;长江河口水流输运时间存在明显的层化现象,表底层相差最大值可达6d。数值模拟试验结果表明长江河口的潮汐作用是影响河口水流输运时间的关键要素,河口巨大的进潮量增强河口水流交换能力并减小水流输运时间,从而显著影响随水体运动的物质输运格局。水流输运时间研究,不仅可以成功应用于河口水动力环境的量化研究,而且可以为泥沙输运及污染物输运等环境变化研究提供动力的基础。     

热带季节内振荡时空特征的诊断研究

文中应用谱分析、小波分析等方法及较长时段的资料进一步总结了热带季节内振荡的一些基本气候特征。热带季节内振荡主要活跃在 3个地区 ,最强的是西太平洋地区 ,其次是印度洋地区 ,第三是东太平洋沿岸的赤道以北地区。热带季节内振荡有明显的季节变化 ,西太平洋地区和印度洋地区的季节内振荡 1a中有两次极大值 ,冬季主要活跃在南半球 (10°S附近 ) ,而夏季则活跃在北半球 (10°N附近 ) ,春、秋季热带季节内振荡则明显减弱。东赤道太平洋北侧的季节内振荡只在夏季活跃 ,而冬季则很弱 ,且不随季节而南北移动。对于大气的大尺度要素 ,例如u风场 ,热带季节内振荡的能量主要集中在 1波。而对于像降水这样尺度较小的要素 ,热带季节内振荡的能量则相对较分散 ,尽管它仍然在 1波有最大的能量 ,但 2～ 4波也具有较接近的能量。热带季节内振荡以东移的波动为主。热带季节内振荡存在着年际甚至更长时间的变化。 2 0世纪 70年代末期季节内振荡的幅度有一明显的突变。     

亚洲季风区大气热源和水汽汇的季节内变化——Ⅰ.大气热源的季节内变化

用ＥＣＭＷＦ１９８０－１９８３年资料讨论了亚洲季风区大气热源的季节内变化特点。分析表明，季节内变化显著区主要限于季风活跃区及其附近地区，并且存在季节、年际差异。ＥＯＦ分析的主要空间型反映了印度到中南半岛一带、中国东部、西太平洋地区的振荡存在一定的关系。相应时间系数功率谱分析表明大气热源主要存在３０－５０天振荡，但１９８０年夏半年的１９８２－１９８３年ＥＮＳＯ事件期间（尤其是冬半年）这一振荡不显著。     

An unconditionally stable explicit and precise multiple timescale finite element modeling scheme for the fully coupled hydro-mechanical analysis of saturated poroelastic media

An unconditionally stable, fully explicit and highly precise multiple timescale finite element modeling scheme is described for a fully coupled hydro-mechanical (FCHM) analysis of saturated poroelastic media. The finite element method (FEM) is used for the discretization of the FCHM differential equation in the space domain. Direct integration is performed based on the precise time step integration method (PTSIM) for the time derivatives. Two configurations for the proposed scheme are constructed (abbreviated as PTSIM-f1 and -f2, respectively). The stability and convergence of the PTSIM-f1 and -f2 are proved using a matrix-based spectral analysis in the time domain. It is demonstrated that the explicit scheme proposed in this paper is unconditionally stable and independent of the time-step size. The algorithmic error estimation results indicate that the numerical modeling performed using PTSIM-f1 and -f2 in the time domain match the computer precision. Theoretically, the algorithmic error is caused by only the mesh discretization. Therefore, the proposed modeling scheme is a semi-analytical scheme. The applicability and accuracy of the proposed scheme are examined using sample calculations. By comparing with the analytical solutions, it is indicated that the modeling results have significant advantages over the standard FEM in terms of precision and computational efficiency for large timescales.     

全新世太阳活动对东亚夏季风百年尺度变化影响的模拟研究

太阳活动对东亚夏季风(EASM)变化有着重要的影响。本研究利用通用地球系统模式(CESM)开展了全新世气候瞬变模拟试验, 探究了全新世EASM降水百年尺度的变化特征及其对太阳活动外强迫的响应机理。结果表明: 在变化趋势上, 模拟的全新世以来EASM降水呈减弱趋势, 主要受地球轨道参数外强迫的影响。在百年尺度上, 中全新世以来太阳活动外强迫引起EASM降水出现约430年的周期变化特征, 这与高分辨率重建资料记录的周期相似。这一百年尺度变化的空间主模态呈南北偶极型分布, 北方降水与太阳活动存在显著的同期正相关, 当太阳活动增强时东亚海陆热力差异加强, 陆地海平面气压降低, 引起异常的气旋性环流, 有利于北方降水增多。南方降水与太阳活动呈负相关并滞后于太阳活动, 太阳活动通过调制赤道太平洋类拉尼娜态的海温梯度, 引起西北太平洋风-蒸发-海温的正反馈机制, 触发异常的西北太平洋气旋性环流, 从而导致南方降水减少。

     

MJO与中间层-低热层风场潮汐DE3季节内变化性的关联

本文结合TIMED-TIDI卫星与流星雷达子午链风场观测数据,分析了中间层-低热层（MLT）区域非迁移潮汐DE3的季节内变化性及其与对流层MJO的可能关联.结果揭示了DE3风场潮汐广泛存在显著的宽频带季节内变化信号,且强度存在季节依赖.纬向风DE3潮汐（DE3-U）季节内变化在北半球冬季具有较强幅值,可达季节平均的1~2倍,而在其他季节通常在20%以内.结合MJO指数进一步讨论了不同季节下DE3-U对MJO的响应.统计结果表明,在影响较大的北半球冬季,DE3-U通常在MJO第4—6位相时有更大的幅值（+10%~+40%）,而在其余位相时更小（-10%~-40%）.这表明对流层与MJO相关的对流活动通过潜热释放的纬向变化可影响高空大气非迁移潮汐的强度.

     

El Ni?o发展年和La Ni?a年东亚夏季风季节内变化的比较

基于1979~2013年多种再分析资料,合成分析了El Ni?o发展年和La Ni?a年东亚夏季风的季节内变化。结果表明,东亚夏季风在两种情况下呈现出不同的季节内变化特征。在El Ni?o发展年,初夏期间高纬度地区出现偏北风异常,造成东亚地区位势高度场偏低,西太平洋副热带高压偏东,但均不显著。盛夏期间,El Ni?o强迫造成中太平洋对流增强,副热带西太平洋出现气旋异常,位势高度显著降低,副热带高压明显偏东。与此不同的是,La Ni?a年春季暖池海温偏高,造成夏季对流偏强,西太平洋地区位势高度场偏低,副热带高压减弱东退。此外,La Ni?a年东亚夏季风的季节内变化较为复杂,6月异常较弱,7月达到最强,8月又开始减弱。因此,虽然El Ni?o发展年和La Ni?a年夏季平均副高异常有一定的相似性,但季节内变化则有很大差异,其成因也完全不同。     

不同时间尺度下长江口海域表层悬浮体浓度变化

长江入海泥沙是中国东部陆架海沉积物的主要来源之一。本文基于MODIS-Aqua卫星的遥感资料并结合实测悬浮体浓度,建立了基于颗粒物后向散射系数的悬浮体浓度的反演方法,获取了2002—2017年长江口海域的表层悬浮体浓度分布,并分析其在潮周期、季节内以及年际等不同时间尺度下的变化特征。结果表明,在潮周期内,长江口122.3°E以西海域表层悬浮体浓度大潮高于小潮,落潮大于涨潮,高潮大于低潮;在季节尺度内.6—8月表层悬浮体浓度逐渐增加。而122.3°E以东海域,则出现相反的情况;长江口122.3°E以西海域的夏季平均表层悬浮体浓度年际变化明显,主要受长江入海水沙量年际变化的影响。长江口122.3°E以东海域表层悬浮体浓度的年际变化几乎不受长江入海泥沙的影响。风向对悬浮体浓度的扩散具有显著的作用,南风有利于高浓度悬浮体向外海扩散,东风则抑制扩展。     

基于MTM-SVD方法的西南地区降水季节内振荡特征分析

利用1981-2010年中国西南地区气象站点逐日降水资料以及NCEP/NCAR逐日再分析资料,使用MTM-SVD方法分析了西南地区降水的季节内振荡特征,结果表明:西南地区降水存在显著的14.4候(70天左右)振荡周期,该季节内振荡在1985年前后最强,在整个研究时段内夏季更明显。典型循环重建表明,西南地区降水的季节内振荡整体上有一个从南向北的推进过程,对OLR的分析表明,南海—西太平洋地区和孟加拉湾地区是影响西南地区降水的两个关键区。在季节内振荡尺度上影响西南地区降水的OLR异常信号首先出现在爪哇岛附近,逐渐向东传播到马鲁古群岛地区,然后北跳传播到北半球的南海—西太平洋地区和孟加拉湾地区,最后两者先后向北推进影响西南地区降水。