初夏东北冷涡活动异常与北半球环流低频变化

本文在典型个例分析的基础上,揭示了初夏东北冷涡活动显著异常与北半球环流低频变化之间的联系及其可能机理。主要结果为:(1)初夏东北冷涡活动显著异常与上游乌拉尔山附近和下游日本附近的持续性异常环流相对应。冷涡异常多年,在向下游频散Rossby波能量和瞬变涡动强迫过程的共同作用下,乌拉尔山附近盛行阻塞型环流。它一方面使极地冷空气向东北地区移动,另一方面通过Rossby波能量的传播,使东北冷涡活动加强。冷涡异常少年的环流情况则基本相反。(2)谐波分析和低频振荡分析表明,在冷涡异常多(少)年的5～6月,东北地区正(负)涡度位相占优,这与北太平洋超长波槽西退(东进)相对应。长波在北太平洋-北美-大西洋地区呈驻波型,与Rossby波能量传播匹配,亦有利于乌拉尔山附近的异常环流得以长时间维持。(3)5月份,乌拉尔山附近的异常环流信号对初夏东北冷涡活动的显著异常具有前兆性意义。

1998年中国区域降水低频变化的传播机制的初步分析

使用美国NCEP/NCAR再分析和中国实际降水的逐日资料 ,研究了 1 998年夏季中国区域低频降水传播变化的机制。结果显示 ,( 1 )中国中东部地区低频降水经向传播都与南海季风和印度季风的变化相对应 ,低频降水在经向传播中存在不连续现象 ,是由于低频下沉气流造成的 ;( 2 )中国中部区域低频降水纬向传播特征是在不同时间低频降水的纬向传播方向有明显差别 ,初步认为造成这种现象的可能机制是纬向风气流的变化 ;( 3)高原地区与平原地区之间的低频雨带活动具有不连续性 ,这是由于在高原东坡存在低频下沉补偿气流造成的。

北极III区海冰面积低频变化对北半球冬季大气环流异常的作用

北极ＩＩ区海冰面积的低频变化所引起的热力强迫作用，可以激发出ＥＡ和类似于ＷＰ的大气遥相关型。冰气系统之间存在着３～４年的不规则振荡，在振荡过程中，它们是相互作用的。对比表明，北极ＩＩ区的重冰年和轻冰年。

北半球中高纬度大气低频变化的若干基本特征

根据1984～1986年 ECMWF/WMO 客观分析资料的分析结果,揭示了中高纬度大气低频变化的若干特征。结果表明,中高纬度低频扰动的相当正压结构可以用低频扰动的"结构参数"(低频正压动能与低频总动能之比)来表征;中高纬度低频动能的高值区与西风急流的纬向非对称性和经向切变紧密相关;中高纬度低频振荡的传播具有显著的地域性和汇合、分离特征,并可利用中太平洋地区低频反气旋和低频气旋的涡旋对(β-Gyres)的逆时针打转来解释;东亚西风急流入口区所在经度是中低纬度和南北半球低频变化相互作用的关键区域;中高纬度低频涡旋活动与阻塞形势的变化紧密相关。

图们江流域气温的低频变化特征分析

用奇异谱（SSA）结合Mann-Kendall法分析了图们江流域近50a气温的低频变化特征。结果表明，图们江流域的气温有明显的年际周期振荡和上升的长期趋势变化及突变，年际振荡周期主要是8a、准3～4a和准2a。3～4a的周期振荡主要与ENSO有关，且其变化超前ENSO的年际变化；而准2a振荡（QBO）则主要与印度洋海洋一季风系统的低频振荡和东亚大槽的强度变化有关，并且都表现为最大滞后相关关系。气候突变发生在1972年，1972年以后年平均气温距平值由1972年以前的-0．36℃上升为0．22℃。1972年以前呈波动下降趋势，1972年以后呈上升趋势，但1953～2002年总体上表现为上升趋势。

用Geosat高度计数据观测黑潮流系的低频变化Ⅰ.海面高度异常及与验潮站实测数据的比较

对Ｇｅｏｓａｔ高度计ＥＲＭＴ２ＣＤＲｓ共２．３ａ的海面高度数据进行了处理，研究区域为西北太平洋１０°～４５°Ｎ、１２０°～１６０°Ｅ，包括整个黑潮流系，时间段为１９８６年１１月至１９８９年３月．经过数据筛选、地球物理、环境因子校正及轨道误差较正后，用客观分析方法得到时空均匀的５０个时间序列的海面高度异常场。Ｇｅｏｓａｔ高度计的海面高度异常与验潮站实测水位高度符合较好，这证明处理结果是可信的。海面高度异常值均方场表示黑潮变异的能量分布，它与黑潮的弯曲及地形有关。

西太平洋热带地区环流低频变化的主振荡型预测试验

用１９９４年逐日西太平洋热带地区２００ｈＰａ纬向风场资料建立主振荡预测模型，对低频纬向风场（３０～５０天）的传播进行独立预报试验．试验结果表明，在夏半年１０９次预测中提前１５天预报的相关预报技巧在０．５０以上．它是揭示低频时空演变的有效工具．同时也讨论了有关模型参数的选取方法．

中国冬季地面气温10~30d低频变化及其与乌拉尔山环流的关系

基于国家气象信息中心冬季(12月—次年2月)逐日气温和NCEP/NCAR再分析资料,采用非滤波方法提取10~30 d低频成分,分析了1979—2011年中国低频气温及与之关联的大气环流特征,着重讨论了乌拉尔山环流对中国冬季地面低频气温的影响。结果表明:1)全国气温第一模态呈现全国大部偏冷(暖)的空间分布型;典型年气温10~30 d低频方差贡献率占30%以上。2)北大西洋到极地、乌拉尔山及贝加尔湖地区环流异常与中国冬季气温异常显著相关。当极涡偏弱或北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation,NAO)正异常,乌拉尔山地区高压脊偏强时,有利于地面贝加尔湖附近的冷高压加强,使中国冬季气温偏冷;反之亦然。3)中国冬季低频气温与乌拉尔山环流密切相关,且当乌拉尔山环流异常超前约15 d时,两者相关关系最好。即乌拉尔山高度场的加强有利于乌拉尔山高压脊及西伯利亚高压加强,对应东亚冬季风加强,导致中国冬季气温偏低。

暖池区海温异常影响夏季大气环流低频变化的数值试验个例分析

使用 IAP 2—L AGCM(中科院大气物理研究所2层大气环流模式),就西太平洋暖池区海温异常影响夏季大气环流和季风低频变化的问题进行了数值试验研究。结果表明,暖池区海温正异常可引起大气环流低频变化的明显改变,使海平面气压低频方差在季风区增强;对流层中上层气温之低频信号增强;改变低频扰动的空间型;更清楚地显示出自暖池区向北排列的波列;改变低频振荡的位相(时间域上);使南半球低频变化的向北传播(至北半球)更为清楚。

澳洲夏季风热源低频变化对北半球冬季风影响的数值研究

采用ｐ－σ混合坐标系的５层原始方程模式研究了与澳洲辽季风低频变化相伴随的对流性低频加热源所激发的大气强迫波和东亚冬季风的关系。结果表明澳洲夏季风低频热源可引起北半球副热带高低层环流、东西向Ｗａｌｋｅｒ环流、经向环流、越赤道气流的低频振荡，其振荡周期、强度与热源的振荡周期、强度有关。结果还进一步表明，澳洲低频热源可激发出扰动的北传，从而引起北半球副热带环流、副热带西风急流的低频振荡，澳洲夏季风活跃后的６天左右，东亚冬季风有一次增强过程，而澳洲夏季风的中断对冬季风则没有多大影响。

青藏高原上空温度场低频变化的垂直结构及其与热带海气的相互关系

采用一点相关法研究了青藏高原东部对流层－平流层下部温度场低频变化的垂直结构，指出了最大负相关层的高度和强度随季节的变化特点，并与高原北部格尔木和我国东部（１２０°Ｅ、３０～５０°Ｎ）区域作了比较。从青藏高原对流层顶高度的季节变化、大气温度层结和动能垂直分布探讨了青藏高原温度场低频垂直结构及季节变化的物理背景。并指出：秋季１０～１１月青藏高原东部垂直热力结构、赤道印度洋－太平洋的两个纬向垂直Ｗａｌｋｅｒ环流圈强度与赤道东太平洋（０～１０°Ｓ、１８０～９０°Ｗ）区域ＳＳＴＡ之间具有极为密切的耦合关系。

中高纬度低频环流系统与东亚季风低频变化及其异常

中高纬度低频环流系统与东亚季风低频变化及其异常国家自然科学基金项目“中高纬度低频环流系统与东亚季风低频变化及其异常”（项目编号４９０７０２３７）经过三年研究主要取得以下四方面的成果。１．比较系统地揭示了中高纬度低频环流的结构和传播特征（１）发现中高纬...

九龙江口和厦门西港的盐度低频变化特征

本文根据厦门海洋站长序列盐度观测结果,分析九龙江口和厦门西港各种时间尺度的盐度低频波动特征,并探讨其机制。结果表明,九龙江径流量是影响厦门盐度的主要因素,但不是唯一因素。在亚潮频段,盐度对径流的响应可能有相当强的非线性。

热带太平洋月平均海平面低频变化的循环传播规律及其与埃尔尼诺的关系

本文对赤道东太平洋表层水温和热带太平洋月平均海平面变化进行了长时间序列分析，揭示了它们的准周期低频振荡特性，其中２０°Ｎ～２０°Ｓ区域月平均海平面低频变化的显著周期在４３．５～５０．０个月之间，与４７．６个月的埃尔尼诺显著周期颇为接近；引入空间谱分析的概念与方法，分析阐明了热带太平洋月平均海平面低频变化遵从下列逆时针循环传播规律：东太平洋（墨西哥近海）→北赤道流区域→西赤道太平洋→北赤道逆流区域→东太平洋，该循环与埃尔尼诺循环过程存在密切的一一对应关系；根据上述分析结果，初步建立了依据典型区域月平均海平面变化预报埃尔尼诺的八元逐步回归模型，预报值与实测值序列的相关系数达０．８９。

北半球冬季大气低频变化主模态的产生机制

最近的一系列研究工作指出,大气环流基本气流纬向非对称结构是产生大气低频变化的重要因子之一。在低频时间尺度上,大气运动必然要受到外强迫因子的影响。但外因必须通过大气环流运动中的内因才能产生低频环流变化。

大气低频变化对福建前汛期典型持续性暴雨影响

在分析福建前汛期典型持续性暴雨过程大气低频变化特征基础上,建立了福建前汛期典型持续性暴雨大气低频扰动物理概念模型:典型持续性暴雨发生期间,对流层高层朝鲜半岛至渤海湾为低频低压,青藏高原西侧为弱高压,副热带西风急流核位于长江口至东海上空,福建上空为低频辐散区;对流层中层高度场低频分量中高纬度地区若出现贝加尔湖阻塞高压加强型、乌拉尔山及鄂霍次克海双阻塞高压加强型、鄂霍次克海阻塞高压加强型和乌拉尔山阻塞高压加强型4种低频扰动之一,福建上空为低频低值区;对流层低层低频流场福建上空为低频气旋控制,气旋中心位于江南或南海上空,如此高低空低频系统配置将引起异常的低频垂直经向环流,从而导致典型持续性暴雨的形成。

南海次表层盐度的低频变化及与太平洋年代际振荡的关系

南海是西北太平洋最大的边缘海,是联系北太平洋和北印度洋的关键通道。黑潮北上经过吕宋海峡时会将来自西太平洋的信号传入南海,进而影响南海的水动力环境。研究了南海次表层盐度的空间分布特征、低频变化规律及其与太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Oscillation, PDO)的关系,并进一步探究了次表层盐度近年来的变化。结果显示:1)南海次表层高盐水的位势密度主要介于24~26σθ,受次表层气旋式环流所驱动,盐度气候态空间分布北高南低,以吕宋海峡处为起点,呈逆时针自北向南逐渐降低。2)次表层盐度低频变化显著,与PDO呈显著的正相关关系。当PDO处于正位相时,吕宋海峡处西向平流输送加强,次表层盐度升高;当PDO处于负位相时,吕宋海峡处西向平流输送减弱,次表层盐度降低,盐度的变化受到水平环流场的直接影响。3)近年来,南海次表层盐度呈现先降低后升高再降低的趋势,滞后PDO约10个月, 2006—2014年初,盐度呈下降趋势;2014—2017年初,盐度呈上升趋势,且上升速率远大于先前下降的速率;2017年后盐度再次逐渐降低。

北极涛动与北大西洋涛动的低频变化特征

本文主要利用小波分析方法研究北极涛动(AO)和北大西洋涛动(NAO)的低频变化和周期特征。结果表明:AO在1965年以前有准两年周期振荡,1975年后转为准8 a周期和准16 a周期;NAO也存在相似的周期转变,但其准8 a周期出现在60年代末到1976年前后,并且没有明显的准16 a周期;AO和NAO准8 a周期的交叉小波能谱在1975年前后达到极大值,这与北半球气候突变时间基本吻合。另外,AO和NAO模态的北大西洋中心在1975年后表现出不同程度的东移,AO中心移到地中海地区,且太平洋中心明显增强,使其纬向对称的环形模态较突变前更显著。

阿留申低压低频变化及其相关的瞬变动力学过程分析

利用NCEP/NCAR 1979—2013年的再分析资料,研究了冬季阿留申低压低频变化的环流特征,探讨了阿留申低压低频变化形成和维持的相关天气尺度瞬变强迫机制。冬季阿留申低压的低频变化在850 h Pa环流场上表现为北太平洋海盆区一个异常气旋/异常反气旋在局地强弱变化的过程,即阿留申低压在低频尺度上先异常增强/减弱随后逐渐恢复正常态的演变过程;850 h Pa上大气温度低频变化表现为低频冷中心在西北太平洋建立并逐渐东移的过程。对天气尺度瞬变扰动活动及其强迫的异常进行分析表明,北太平洋海盆区上空的瞬变动力强迫在阿留申低压异常增强的时期为负异常,有利于阿留申低压低频变化异常空间型的形成和维持。由瞬变热力强迫异常引起的温度倾向异常场表现为北太平洋中部以40°N为界南正—北负的空间分布,其南部正异常在一定程度上抑制和削弱了低频冷中心向南的扩张。

吕宋海峡西侧海域混合层盐度低频变化特征分析

利用WOD09和Argo剖面资料,结合SODA、OFES、GPCP和WHOI等资料分析了吕宋海峡西侧海域混合层盐度1984—2010年间的长期变化趋势和年代际变化特征,并利用混合层盐度平衡方程探讨了其变化机理。研究结果表明:(1)吕宋海峡西侧海域的盐度整体上呈现下降趋势,线性趋势为-0.020/a;(2)以1999年为界,吕宋海峡西侧海域的盐度在1999年之前为正距平,最大正距平值可达0.14,平均值为0.05,在1999年之后为负距平,最大负距平值为-0.22,平均值为-0.06;(3)影响该海域混合层盐度的长期变化趋势和年代际变化的主要因素为平流作用,特别是黑潮入侵的变化。