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。     

2016年12月25日智利M7.6地震球型自由振荡检测

智利M7.6的地震激发了地球自由振荡,利用中国数字台网(CDSN)的10个台站记录到7 d的VHZ波形数据,采用功率谱密度估计方法,在没有滤波的情况下,提取了2016年12月25日智利地震激发的地球球型自由振荡基频振型_0S_4～_0S₅₃和一系列的谐频振型,并与PREM模型的理论自由振荡频率峰值进行对比,发现2.5～4.5×10¹³Hz的频率值与PREM模型预测的球型自由振荡周期符合得很好,说明本次地震确实激发了全球范围内的自由振荡,而4.5～6×10¹³ Hz的频率值稍微有偏离,这是由于地壳的横向不均匀所致,可以用来研究地球内部的构造。     

Holocene salinity fluctuations of the East Korean lagoon related to sea level and precipitation changes

Detailed diatom records within core sediments from Maeho Lagoon along the Eastern coast of South Korea revealed that the ecological dynamics of the lagoon during the Holocene were associated with relative sea level and regional precipitation. Accelerator mass spectrometry (AMS) ¹⁴C dating indicates that sediment accumulation began prior to 8300 cal. year BP, and that the lagoon formed around 8000 cal. year BP. The salinity level of the lagoon increased until 5000 cal. year BP, and then decreased. Long‐term trends in salinity were dependent upon changes in sea level: periods of high salinity in the lagoon were generally coincident with periods of high sea levels along the east coasts of Korea and Japan. On the other hand, multicentennial‐scale fluctuations in diatom assemblages and magnetic susceptibility (MS) suggest that a 400 year fluctuation in salinity was regulated by changes in precipitation in the area of this lagoon. Changes in the westerly jet stream, controlled by variation in solar irradiance, had an important influence on precipitation volume in South Korea, suggesting that the patterns of the westerly jet stream fluctuate on a 400 year cycle.     

江淮梅雨期降水南北反位相分布与大气准双周振荡

利用1954—2005年中国740站逐日降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析江淮梅雨期降水的南北反位相分布(Anti-Phase Distribution:APD)和大气准双周振荡(Qusi-Biweekly Oscillation:QBWO)之间的关系,诊断结果表明:(1)1954—2005年江淮梅雨APD共有16年较为显著。从1990年代开始,梅雨APD显著增强,并且表现出显著的2年和4～6年振荡周期。在降水较多的区域,降水的准双周振荡往往也较强。(2)梅雨期降水APD和中国东部地区降水的南北变动同属一个位相,中国东部地区的南涝北旱或者南旱北涝在很大程度上可以由江淮地区降水的分布类型来说明。(3)"南旱北涝"年,准双周滤波的整层水汽通量能够传播到30°N以北,同时存在强烈的水汽通量辐合从中高纬度向南传播到江淮流域。而在"南涝北旱"年,准双周的水汽输送所能到达的纬度明显偏南,来自中高纬度向南传播的水汽通量辐合也不显著。(4)"南旱北涝"年降水正位相,西北太平洋副热带高压(简称西太副高)脊线位于22°N以北,850 hPa低频反气旋的位置相对于"南涝北旱"年偏北,调节西太副高进入南海位置也偏北。南海和江淮上空的准双周垂直速度异常位置整体偏北,第3位相的上升运动和第7位相的下沉运动都位于30°N以北,南海的垂直速度异常也主要位于南海北部,而在"南涝北旱"年,准双周垂直速度异常的分布偏南。     

蒸发－风反馈机制的进一步研究

对蒸发-风反馈的作用进行了简单动力学研究。结果表明,蒸发-风反馈不能像波动-CISK那样改变热带大气波动的性质(减缓移速),不可能单独成为激发热带大气季节内振荡的动力学机制。在积云对流加热和蒸发-风反馈的共同作用下,CISK-Kelvin波和CISK-Rossby波可以不稳定发展,共同作用比单独的积云对流加热反馈作用能更全面合理地解释热带大气季节内振荡的活动。因此,蒸发-风反馈对于热带大气季节内振荡也有重要作用。      

FURTHER STUDIES ON EVAPORATION-WIND FEEDBACK

The results from simple dynamic studies on the evaporation-wind feedback show that the effect cannot change the nature of tropical atmospheric waves (by retarding the speed), so that the evaporation-wind feedback alone cannot be an exciting mechanism of intraseasonal oscillation in the tropical atmosphere. This is different from that of the wave-CISK mechanism. With combined effect of the cumulus convection heating and evaporation-wind feedback, the CISK-Kelvin waves and CISK-Rossby waves will develop unstably, explaining the dynamic mechanism of tropical intraseasonal oscillation in a more complete and reasonable way than the convection heating alone. Therefore, the evaporation-wind feedback is also important to the intraseasonal oscillation in the tropical atmosphere.     

欧亚雪盖准2年振荡对中国降水的影响

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"05.6"广东致洪暴雨过程的500 hPa环流场及低频特征

分析2005年6月15~25日广东出现的连续暴雨过程及结束期的500 hPa候平均环流场,并对4~9月暴雨中心区域的降水低频振荡特征进行了分析。结果表明:连续暴雨期欧亚中高纬度维持稳定的两槽一脊形势;中低纬度非洲与西太平洋副热带高压强大,西太平洋副高西伸到广东沿海,青藏高原为稳定的高压脊,高原下游为西风槽活动区,使冷空气沿着高原频繁扩散南下,并与西太平洋副高边缘的暖湿气流相遇,产生连续的暴雨过程。当巴尔喀什湖-贝加尔湖的高压脊东移而转为宽槽区,青藏高原高压脊减弱消失,高原以东为平直的西风环流,我国东北到日本为高压脊控制时,西北太平洋副热带高压加强北抬,华南降水减弱,连续暴雨过程结束。小波分析表明,连续暴雨期存在准20 d的周期振荡。     

北太平洋副热带西部模态水年代际变化特征及其机制分析

采用来自大洋环流模式ECCO2 (the estimating the circulation and climate of the ocean, phase II project)的再分析数据对1992—2019年北太平洋副热带西部模态水(subtropical mode water, STMW)的年代际变化特征及机制进行了分析。结果表明:STMW形成体积具有显著的年代际变化,于1992—1997年、2000—2005年和2011—2017年期间为正异常,而于1998—1999年和2006—2010年期间为负异常,由晚冬生成区混合层体积的年代际变化引起。STMW形成厚度和面积均呈现类似的年代际变化。合成分析表明, STMW形成体积正异常期间,黑潮延伸体上游南侧STMW生成区,海表涡动能相对负异常期间减小,同时预先层结相对负异常期间减弱,并伴随着海表高度异常。通过混合层收支分析发现,混合层形成体积年代际变化与海洋预先层结调控的混合层底卷吸作用变化同步且大小相当,而与海气形成率变化无关。增强(减弱)的海洋预先层结通过调控STMW形成区冬季混合层底卷吸过程,阻碍(促进)冬季混合层加深,最终使得STMW形成体积减少(增加)。进一步分析表明, STMW形成体积年代际变化受与太平洋年代际涛动相关的风应力旋度异常的远场调控。     

低纬准双周振荡对2018年8月广东持续性特大暴雨过程的影响

2018-08-27—09-01广东发生了一次持续性特大暴雨过程,被列为广东省2018年十大天气事件之一。文章综合利用欧洲中期天气预报中心（ECMWF）全球再分析资料ERA-Interim、广东省加密自动站观测资料、中国地面累年值日值数据集(1981—2010年）、NOAA日平均和长期平均向外长波辐射数据,采用小波分析、带通滤波、回归分析等方法,对此次暴雨过程进行分析,主要探讨低纬大气准双周振荡对此次持续性暴雨过程的影响。结果表明：此次暴雨持续时间长、影响范围大,影响此次暴雨天气过程的主要天气系统为季风低压,并伴随有切变线和低空急流;季风低压减弱西移后,与南海西北部高压共同作用,广东沿海极端降水达到最强。2018年7—9月广东省降水和向外长波辐射OLR有显著的6~13 d振荡特征,同时受低纬西北太平洋对流振荡和热带北印度洋对流振荡的影响。低频振荡自西太平洋地区,向西北方向传播,引起了华南沿海的低频对流与环流的发展;来自热带北印度洋上的气流经由孟加拉湾、中南半岛到达华南沿海地区,形成了低频振荡的垂直环流圈,有利于水汽输送及对流发展。两者叠加,影响了此次持续性暴雨的发生发展。