地球大气纬向风系、副热带高压和太阳较差自转的形成机制

利用N S(Navier Stokes)方程和一个基本假设推导出星体大气平均纬向风和平均气压公式,根据公式讨论了地球大气纬向风系和平均气压以及副热带高压的成因并进行了数值模拟。结果发现,地球大气纬向风是大气微团密度与基准大气密度存在差异而形成的,大气微团的密度大于（小于）基准密度,则为西风（东风）;密度的差距越大,风速越强。在中高纬度地区大气微团吸收的太阳辐射少而向空间辐射多,导致其密度变大,因此在中高纬度盛行西风;而在低纬度地区,因为吸收的太阳辐射多使大气微团密度变小而盛行东风。夏季（冬季）太阳辐射增强（减弱）使得大气微团密度变小（增大）,进而导致中高纬度地区西风减弱（增强）和低纬度地区的东风加强（减弱）。风速的大小还与纬度的余弦成正比,这就使得最大西风带位于中纬度地区而不是大气微团密度最大的极地附近;也使得最大的东风不是发生在太阳直射点附近而是靠近赤道一侧。根据气压公式和大气密度的经向差异可以得出中高纬度区域气压随纬度的升高而减小的分布特征,而太阳辐射所造成低纬地区密度的减小是该区域气压大于中高纬度的主要原因;在赤道上纬度的正弦为零,使得气压在赤道上存在极小值,导致了赤道槽和副热带高压的形成,且太阳辐射越强、副热带高压越强。因为纬度正弦因子的存在,使得副高脊线总是位于太阳直射点的向极一侧。在假定太阳大气为理想气体的情况下,由N S方程推导出太阳大气自转角速度随纬度的变化公式,由此解释了太阳较差自转的成因在于低纬地区的大气微团密度大于高纬度,并且在赤道上大气微团的密度最大。该公式与观测得到的经验公式在略去高阶小项后一致。由此认为,太阳大气的运动在形成机制上与地球大气没有区别,不同的是在太阳表面没有象地球表面那样受太阳辐射的影响,N S方程是所有星体（包括恒星、行星）大气共同遵守的动力方程。     

1960-2009年武汉城区与郊区气候季节变化

利用1960-2009年武汉城区与郊区气象站逐日平均气温资料,采用相同气候季节划分方法,系统分析武汉城区与郊区气候季节起始时间、季节长度的变化趋势及其差异。结果表明：1980-2009年,武汉城区入春、入夏时间比郊区分别提前10 d和5 d,入秋、入冬时间城区比郊区推迟;武汉夏季长度城区比郊区长12 d,冬季、春季长度城区比郊区短6 d和5 d。1960-2009年武汉四季平均起始时间城区与郊区差别较小,但四季最早、最晚出现时间年际差别较大;武汉入春、入夏时间城区与郊区均提前,入秋、入冬时间均推后,但城区四季变化较显著,郊区仅入秋变化显著;武汉城区夏季长度呈极显著延长,冬季长度呈较显著缩短,城区春季、秋季及郊区四季长度变化均不显著。2000-2009年武汉城区与郊区季节起始时间和季节长度的变化较大,这是因为近10 a武汉作为中部地区崛起的支点,城区发展迅速。     

夏季东亚地区AOD与地面太阳辐射变化的联系及季风环流异常:季节趋势影响

利用2000—2013年MODIS-Terra卫星产品提供的气溶胶光学厚度(aerosol optical depth,AOD)资料及NCEP/NCAR再分析资料集,使用奇异值分解(singular value decomposition,SVD)方法,分析了夏季东亚地区AOD与到达地面太阳辐射(downward solar radiation flux,DSRF)相联系的主要模态,并分析了其与夏季风变化的关系。夏季多年平均的AOD分布显示,在东亚地区存在两个AOD大值区(0.9),分别位于山东、河南、河北交界处附近以及苏中部分地区。而在福建、台湾及其附近洋面上,夏季AOD的值小于0.4。地面太阳辐射总体上呈现出由南往北递增的分布。比较发现,AOD与地面太阳辐射的气候分布较为相似。在保留季节趋势的情况下,运用SVD方法对两者进行分解,结果表明东亚地区AOD与地面太阳辐射表现出较好的正相关关系。由于相对于年际变化而言,季节趋势是更为主要的部分,因而这种同相关系可归因于季风活动的季节性进程。利用SVD1左场时间系数进行相关分析发现:6月(2013年除外),当中国东部气溶胶AOD大而地面太阳辐射亦大时,在中国东南部以及日本岛南部地区,由于气流辐合增强和存在较强的上升运动,降水偏多,而由于副高位置偏南,使得中国中东部偏北地区水汽供应偏弱,降水偏少。由于地面净太阳辐射增强,华北部分地区异常增暖。8月,大陆上空AOD为负(时间系数为负),地面太阳辐射减少,北方降水增多而南方降水减少,华北地区有一小范围的异常降温。上述结果表明北方气溶胶明显偏少时,云量增加,降水将增多,且辐射明显减弱;说明夏季风的季节进程对气溶胶、到达地面的太阳辐射变化等具有重要影响。     

卫星导航服务的全球电离层时变特性分析

针对电离层对无线电波应用技术的影响,该文利用IGS提供的1998年—2012年的全球电离层TEC数据,结合相应的太阳活动数据,采用时间序列分析、相关性分析以及等值线图等数理统计的方法,分析了全球电离层的时变特性;分析了电离层TEC、F10.7和太阳黑子数的相关性,发现3者之间的相关系数高度线性相关。通过电离层日变化规律的研究发现:电离层TEC日极大值出现的时刻集中在当地时间12时至16时,其中14时占38.47%,12时占26.58%,16时占19.05%;夜间TEC值与太阳活动强度密切相关,在太阳活动低峰年,夜间全球电离层TEC平均值在5TECU左右,在太阳活动高峰年,夜间全球电离层TEC平均值在17TECU左右,最大值可达24TECU。最后,从日地距离和太阳活动强度两个方面,讨论了全球电离层TEC季节变化规律以及成因。     

2021年秋季我国北方地区降水异常偏多的特征及成因分析

2021年秋季,我国气候总体呈现气温偏高、降水偏多的特点.季内降水总体表现出"北多南少"的空间分布特征,华西秋雨异常偏强.对北方地区降水阶段性异常偏强的成因分析表明,9月至10月上旬,欧亚中高纬度环流呈"西低东高"型分布,贝加尔湖—巴尔喀什湖为显著低槽区,西太平洋副热带高压持续偏强、偏大、西伸明显,秋季前期异常偏北,有...     

关中平原明代霜雪灾害特征及小波分析研究

通过对关中平原明代历史文献资料的搜集和统计分析,研究了该区明代霜雪灾害等级、阶段与灾害发生周期等。结果表明,关中平原明代霜雪灾害可划分为轻度、中度、重度三级,各占总灾害频次的23%,54%,23%。该区明代霜雪灾害可划分为4个阶段,第1阶段(1368～1448年)和第3阶段(1508～1568年)为灾害少发期,第2阶段(1449～1507年)和第4阶段(1569～1644年)为灾害多发生期。小波分析显示,关中平原明代轻度、中度和重度霜雪灾害分别存在11 a、8 a、44 a的周期变化。初步确定关中平原明代1618～1631年发生了1次寒冷气候事件。     

Temporal Variations of the Spring Persistent Rains and South China Sea Sub-high and Their Correlations to the Circulation and Precipitation of the East Asian Summer Monsoon

National Meteorological Information Center （NMIC） rainfall data and NCEP/NCAR daily circulation reanalysis data are employed to establish the onset-pentad time index of the spring persistent rains （SPR） and the decay-pentad time index of the South China Sea （SCS） sub-high. These indexes are used to study the relationship between the factors in SPR period and their relations to the circulation and precipitation of the East Asian summer monsoon （EASM）. Results show that, the summer rainfall over southeastern China decreases when SPR onset is late. For then EASM strengthens and the cyclonic circulation around the Tibetan Plateau （TP） strengthens, which makes abnormal anti-cyclonic circulation （cyclonic convergent circulation weakens） appear over southeastern China. When the decay of SCS sub-high delays, abnormal flood prevails over the middle and lower reaches of the Yangtze River （MLYR） and to the south. That is mainly caused by EASM weakening while SCS sub-high strengthening, then the abnormal southwesterly over South China and the abnormal northerlies of anti-cyclonic circulation around the TP converge over the Yangtze Valley. The two indexes have high correlations with multivariate ENSO index （MEI） in March, indicating that the climate abnormity in East Asia is related to global climate abnormity tightly. The two time indexes are independent of each other, which is favorable for the prediction of the anomalies of the circulation and precipitation of EASM. From this point of view, we must take the global climate background into account when we analyze and predict the East Asian summer circulation and precipitation.     

Summer Asian-Pacific Oscillation and Its Relationship with Atmospheric Circulation and Monsoon Rainfall

Using the ERA-40 data and numerical simulations, this study investigated the teleconnection over the extratropical Asian-Pacific region and its relationship with the Asian monsoon rainfall and the climatological characteristics of tropical cyclones over the western North Pacific, and analyzed impacts of the Tibetan Plateau （TP） heating and Pacific sea surface temperature （SST） on the teleconnection. The Asian-Pacific oscillation （APO） is defined as a zonal seesaw of the tropospheric temperature in the midlatitudes of the Asian-Pacific region. When the troposphere is cooling in the midlatitudes of the Asian continent, it is warming in the midlatitudes of the central and eastern North Pacific; and vice versa. The APO also appears in the stratosphere, but with a reversed phase. Used as an index of the thermal contrast between Asia and the North Pacific, it provides a new way to explore interactions between the Asian and Pacific atmospheric circulations. The APO index exhibits the interannual and interdecadal variability. It shows a downward trend during 1958-2001, indicating a weakening of the thermal contrast, and shows a 5.5-yr oscillation period. The formation of the APO is associated with the zonal vertical circulation caused by a difference in the solar radiative heating between the Asian continent and the North Pacific. The numerical simulations further reveal that the summer TP heating enhances the local tropospheric temperature and upward motion, and then strengthens downward motion and decreases the tropospheric temperature over the central and eastern North Pacific. This leads to the formation of the APO. The Pacific decadal oscillation and El Nino/La Nina over the tropical eastern Pacific do not exert strong influences on the APO. When there is an anomaly in the summer APO, the South Asian high, the westerly jet over Eurasia, the tropical easterly jet over South Asia, and the subtropical high over the North Pacific change significantly, with anomalous Asian monsoon rainfall and tropical cyclon     

2003年东亚季风季节内振荡对我国东部地区降水的影响

将2003年东亚夏季风指数IM进行30~60天带通滤波后,分析结果表明,大气季节内振荡(ISO)的经向传播主要表现为从南海南部地区向北传播,其传播过程中的高值中心分别对应我国南海地区、华南前汛期以及江淮流域梅雨的强降水过程。ISO的传播还表现出纬向与经向相互接力的特征,纬向上源于热带地区孟加拉湾向东传播的ISO和源于副热带西太平洋地区向西传播的ISO 在120 °E附近汇合后,分别补充到由南海南部向北传播的ISO中,使其可以继续加强北传,最北界可延伸到35 °N以北,对我国东部地区大尺度降水过程产生一定的影响。     

郑州市近37年季节长短及极端气温变化分析

利用郑州1971-2007年气象资料,分析了四季的长短及极端气温的变化情况,结果表明:春、夏季开始日期明显提前,尤其在20世纪90年代之后提前更多,秋季的开始日期明显推迟,冬季变化趋势不显著;夏季持续时间增长,冬季缩短,春秋季节持续时间变化不大;极端最低气温的增温幅度远远高于极端最高气温的增温幅度,"霜日"明显减少,"夏天日数"变化趋势不明显.