我国西部高原大气边界层中的对流活动

利用 1 998年第 2次青藏高原野外试验中的多普勒声雷达探测、低空探测观测以及卫星观测资料对高原大气边界层内的对流现象进行分析研究。声雷达探测到了高原边界层内有强烈的对流活动。这种对流泡中心的垂直速度可超过 1m/s,并存在尺度为 1个多小时的周期性 ,表现为中小尺度的有组织的湍流活动。高原边界层强对流得以发展和维持的物理机制是 :强辐射加热、复杂的地形地貌形成的下垫面不均一性造成边界层斜压性、边界层内的平流活动等 ,这些现象都有利于对流的发展。在这些条件的作用下 ,边界层内可以产生一系列有组织的强湍流大涡旋活动 ,这些大涡旋形成的热泡在向上发展的过程中有的能够发生合并 ,变得更大也更为猛烈 ,达到凝结高度以上可形成对流云 ,并发生充分的对流混合。成云过程凝结潜热释放更有利于对流运动进一步发展 ,使对流云逐步发展成更大的对流云团 ,从而产生卫星云图中显示的云团发展过程。

热带西太平洋暖池的热状态及其上空的对流活动对东亚夏季气候异常的影响

本文利用1978－1989年热带西太平洋暖池的表层与次表层海温、高云量与降水等观测资料分析了热带西太平洋暖池的热状态及其上空的对流活动对东亚夏季气候异常的影响。分析结果表明：热带西太平洋暖他的热状态及其上空的对流活动对东亚夏季气候异常起着十分重要的作用。当热带西太平洋暖池增暖时，从菲律宾周围经南海到中印半岛上空的对流活动将增强，西太平洋副热带高压的位置偏北，我国江淮流域夏季降水偏少；反之，则菲律宾周围的对流活动减弱，副热带高压偏南，江淮流域的降水偏多，黄河流域的降水偏少，易发生干旱。观测事实还表明，当热带西太平洋暖池上空的对流增强后，从东南亚、经东亚到北美西海岸上空大气环流的异常呈现出一个遥相关型-东亚太平洋型。

热带西太平洋暖池上空对流活动对东亚夏季风季节内变化的影响

本文通过1978-1989年热带西太平洋暖池上空的OLR资料、500hPa高度奶和降水的逐旬资料分析了热带西太平洋暖池上空对流活动对东亚夏季风季节内变化的影响。分析结果表明：在菲律宾周围对流活动强的夏季，西太平洋副热带高压在初夏向北突跳明显，即6月突跳明显，并且往往有两次向北突跳，这使得东亚夏季风降水雨带向北突跳明显，因此，雨带不可能在江淮流域维持；相反，在菲律宾周围对流活动弱的夏季，西太平洋副热带高压在初夏向北突跳不明显，即6月突跳不明显，它长期在江南上空维持，这样，东亚夏季风降水雨带往往在长江中、下游和淮河流域维持。

1—3月北极涛动对北半球热带太平洋和大西洋对流活动的可能影响

利用1979—2008年日分辨率的向外长波辐射资料以及NCEP再分析资料,去除ENSO影响后,分析了1—3月北极涛动对热带太平洋和热带大西洋对流活动及降水的可能影响。结果表明北极涛动偏强(弱)时,热带太平洋和大西洋对流活动显著偏强(弱)。北半球热带大洋冬季平均向外长波辐射与北极涛动指数的相关系数存在两个显著负相关区:一个位于中太平洋区,大致包括13°—20°N、160°E—170°W;另外一个位于热带大西洋,显著区覆盖的范围大体包括5°—20°N、15°—70°W。这些区域的降水量也表现出显著的正相关。向外长波辐射、强对流面积指数、强对流强度指数、平均降水量等指标与北极涛动指数的相关均以冬季同期最高,随时间滞后相关迅速减弱。与此对应的对流层低层大气环流也有显著变化,850hPa风场的变化表现为热带太平洋有异常的气旋性环流,气旋中心区与显著强对流和降水异常区一致。而热带大西洋有显著的经向环流辐合和风切变,与异常对流和降水区吻合。海洋模式的模拟结果表明,与北极涛动有关联的海温分布,很大程度上与大气强迫有关,说明热带1—3月降水和对流活动与海温的关联较弱。北极涛动与热带太平洋、大西洋对流和降水活动之间主要是通过大气环流的变动产生联系的。

陆-气相互作用对大气对流活动影响研究进展和展望

陆-气相互作用会影响对流系统的初生和发展,进而影响降水的产生和分布,理解和明晰该影响机制和规律,对改进对流活动预报技术至关重要。系统总结了陆-气相互作用对对流系统形成、发展及其降水的影响机制,归纳了陆-气相互作用影响符号和强度的发生规律,进而剖析了陆-气相互作用对大气对流活动影响的复杂性和不确定性,最后提出了亟待解决的关键科学问题。未来需要针对陆-气相互作用的全部组成过程对大气对流活动的影响机制、响应敏感区和不同天气系统强迫下陆-气相互作用影响机制、影响机制的科学评估及验证、陆面过程和边界层过程在地球模拟系统的准确表达、陆-气相互作用与对流活动的互馈机制等开展深入研究,深刻揭示陆-气相互作用对大气对流活动的影响规律和机理机制,以期为改进和提高对流活动的预报能力提供理论支撑。

冬季热带西太平洋对流活动异常的年际变化及其对北太平洋风暴轴的影响

通过诊断分析指出，８０年代菲律宾周围的对流活动２～４年周期振荡比较明显；北太平洋风暴轴中心有线性增强、偏北、偏东的趋势，２～４年周期振荡也比较明显；在２～４年时间尺度上，菲律宾周围对流活动的变化与北太平洋风暴轴的变化有密切联系：当菲律宾周围对流活动强（弱）时，北太平洋风暴轴中心偏强（弱）、偏东（西）、偏北（南）。诊断分析和数值模拟表明，产生这种联系的物理机制是，当菲律宾周围对流活动强（弱）时，在东亚－北太平洋－北美地区产生一个距平波列（ＡＮＡ），位于美国西海岸的正（负）距平及其北侧的负（正）距平，使气压梯度增大（减小），北太平洋急流和风暴轴中心强度增强（减弱）、北抬（南退）、东伸（西退）。

1991年江淮特大暴雨的降水性质与对流活动

从计算大尺度热源和分析ＴＢＢ资料两个方面，阐述了１９９１年江淮梅雨期间降水性质与对流活动的季节性演变特征。结果表明：梅雨期间江淮上空３个强上升运动时段分别形成了３场暴雨，由暴雨释放的热量使江淮大气出现了３个时段的强加热；３场暴雨的降水性质呈显著的季节性演变，由第１场暴雨以锋面性降水为主发展到第３场暴雨异常强的对流性降水。文中详细分析了热源和水汽汇的时空分布特征，并从大气运动场和热力结构讨论了盛夏强对流降水期间积云对流以涡动形式对热量和水汽的强铅直输送作用。江淮地区ＴＢＢ值能很好地反映降水状况，雨期一致地对应于ＴＢＢ低于２５０Ｋ的时段。梅雨中后期东亚地区对流活动季节性地增强，带状对流区（特别是ＴＢＢ高负距平区）与雨带位置相符。对流带位置及对流活动强弱与西南暖湿气流活动密切相关，它很好地表征了东亚地区的低空急流（给积云输送热带对流大气）。梅雨期间对流带主要出现在江淮流域，但可在东亚范围内飘移。

华北夏季降雨与热带对流活动的关系

文中设计了热带辐合带综合指数 ,较客观地反映了亚洲季风区深对流活动的气候变化特征。用热带辐合带综合指数分析华北旱涝年季风区对流活动特征 ,结果表明旱涝年对流活动有明显的差异 ,尤其春季东亚和印度季风区的热带辐合带综合指数差异非常显著 ,为华北夏季旱涝预测提供了新的参考依据。

ENSO期间赤道太平洋对流活动异常对我国冬季风的影响

利用月平均风场和ＯＬＲ资料，通过ＳＶＤ方法研究了前期６个月、３个月和同期赤道太平洋对流活动异常与我国冬季风场的相互关系，得出：我国冬季环流异常与前期夏季、秋季和同期赤道中太平洋对流活动异常有关，还与同期、前期秋季赤道西太平洋对流活动异常有关。同期的显著区域较大，超前３个月和６个月时显著相关区主要位于长江以南和西北地区。ＥｌＮｉｎｏ年，赤道中太平洋对流活动加强，西太平洋对流活动减弱可能是影响我国冬季风减弱的原因之一。

Rossby波和热带对流活动对2010年6月梅雨发生前后我国东部两次强降水过程的影响

基于574台站的逐日降水资料及NCEP/NCAR逐日再分析资料,在比较2010年梅雨期前后(6月7-11日和18-22日)我国东部两次强降水过程的大尺度环流型差异的基础上,从Rossby波活动通量及热带对流活动探讨了这两次强降水过程的异同。结果表明,相同之处在于:两次强降水过程期间中高纬度地区都存在Rossby波向下游传播,中纬度地区呈现双阻型式,低纬度地区西太平洋副热带高压(以下简称西太副高)强度偏强、西伸脊点位置偏西。不同之处在于:1)第一次降水过程中Rossby波的波源位于北欧地区附近,贝加尔湖地区为低槽,使得冷空气南下到36°N左右;同时孟加拉湾活跃的对流系统使西太副高加强西伸到95°E左右,冷暖空气交汇,导致强降水发生;2)第二次降水过程中Rossby波的波源位于北欧地区和中西伯利亚地区附近,东亚地区的低槽较第一次过程明显加深,有利于冷空气到达长江中下游地区(30°N左右),西太平洋暖池地区活跃的对流系统使得西太副高加强西伸到90°E左右,冷暖空气在长江中下游及其以南地区交汇,导致强降水发生。

1995年夏季青藏高原上及其邻域的对流活动

通过统计分析１９９５年夏季６～８月每小时一次的ＧＭＳ红外资料，揭示了１９９５年夏季青藏高原及其邻域对流活动的一些天气气候特征，得到以下主要结果：（１）具有明显的区域性。喜马拉雅山分隔开孟湾印度和青藏高原两个主要大值区，另一个主要大值区在老挝至雷州半岛；高原上最频繁的对流区在以３０°Ｎ，９０°Ｅ为中心的地区，而不在高原东部，而且喇叭口形的雅鲁藏布江出口区是一个小值区。高原和孟湾印度两地的对流活动有不同特点，例如：高原上对流活动大值区随月份基本上少动，而孟湾印度地区的大值区随月份西移；对流活动在出梅后的增加幅度高原上比孟湾印度地区更大。（２）有明显的日变化，而且增强过程显著地快于减弱过程。高原上对流活动比孟湾印度地区滞后１～２ｈ，但日变化幅度在高原上更显著。在日变化演变过程中高原上对流活动区少动，而孟湾印度的对流活动区有较大的移动性。

热带太平洋对流活动与西北太平洋台风活动关系的探讨

利用１９７９～１９９５年月平均ＯＬＲ资料，分析了影响我国夏半年台风多寡的同期及前期热带太平洋地区ＯＬＲ分布特征，通过计算ＯＬＲ特征指数，探讨对流活动与台风异常变化的特征及关系．结果表明，台风活动季节，在西太平洋热带地区，ＯＬＲ强度与生成及登陆台风个数呈明显的负相关关系．不仅如此，这种相关关系在前期冬、春季ＯＬＲ强度与生成及登陆台风的相关场上就有所反映．用ＯＬＲ特征指数所表征的对流活动的强度和位置与台风活动频数有较好的正相关关系．且７～９月对流强度指数与登陆我国台风个数、６～１０月ＯＬＲ低值轴的位置与生成台风个数都具有３～５年的低频振荡周期及气候阶段性．

夏季南海对流活动对北半球中低纬大气环流的影响及其可能途径

利用１９８４年夏季的ＥＣＭＷＦ／ＷＭＯ逐日资料及ＯＬＲ资料，采用带通滤波方法，分析了南海对流活动对北半球中低纬大气环流的影响，结果表明，南海对流活动的低频变化对我国南方地区的大气环流有显著影响，南海对流活动首先影响印尼附近的上升支的强度，然后通过南北半球中低纬地区对而活动相互作用影响西太平洋副热带高压的强度和位置，从而影响我国南方的天气。

热带对流活动与低频波流相互作用

利用ＥＣＭＷＦ客观分析资料，使用Ｂａｔｔｅｒｗｏｒｔｈ带通滤波技术，应用诊断分析的方法研究了１９８３／１９８４和１９８６／１９８７两年冬季中纬度地区低频波流间的相互作用特征，强调了热带地区对流活动的差异对于这种相互作用的重要影响。

赤道太平洋对流活动异常对我国夏季降水和气温的影响

利用月平均ＯＬＲ、降水和气温资料，研究了ＥＮＳＯ期间赤道太平洋对流活动与我国夏季降水和气温的关系。结果表明：春季、夏季中、西太平洋对流活动异常与我国夏季江淮地区的降水有密切关系；春季和前一年冬季西太平洋对流活动异常与东北地区夏季降水有显著相关。前一年冬季中、西太平洋对流活动异常与我国降水的显著相关区是不同的，前者为华南、西南地区，后者为东北至内蒙古一带。气温与同期中、西太平洋对流活动的相关不显著。

冬季菲律宾周围对流活动与北太平洋风暴轴联系的数值模拟

通过利用ＩＡＰ２－ＬＡＧＣＭ进行的数值模拟，进一步揭示了冬季菲律宾周围对流活动异常对北太平洋风暴轴变化的影响及其二者联系的物理机制和物理过程。结果表明：当菲律宾周围对流活动增强时，在５００ｈＰａ等压面图上强迫产生一个自赤道西太平洋开始，经我国东部、堪察加半岛、白令海，到美国西海岸的异常波列；位于西太平洋的经向三圈环流增强，位置北移；在风暴轴的西半部和东端斜压性增强；从而导致了北太平洋风暴轴增强、北抬、东伸。

南海地区对流活动的时空变化特征

利用美国NCEP1958-1998年高斯网格月平均再分析资料,分析了南海地区(0°-20°N,100°-125°E)对流活动(OLR)的时空变化,结果表明:南海地区对流活动具有明显的季节转换特征,南海地区对流活动主要呈一致性的分布形势,且具有多时间尺度的变化特征,不同时间尺度的振动,其周期显著性和强度存在明显的年际差异。

南海及周边地区对流活动的时空变化及其与长江流域夏季降水的遥相关

利用美国 NCEP 1 95 8～ 1 998年高斯网格月平均再分析的向外长波辐射 ( OLR)资料和中国国家气象中心的全国 1 60站 1 95 1～ 1 998年月平均降水资料 ,分析了南海及周边地区 (以下简称南海地区 ) ( 0°N～2 0°N,1 0 0°E～ 1 2 5°E)对流活动的时空变化及和长江流域夏季降水的遥相关关系。结果表明 :南海地区对流活动具有明显的季节转换特征 ,主要呈一致性的分布形势 ,具有多时间尺度的变化特征 ,不同时间尺度振动的周期显著性和强度存在明显的年际差异。SVD分析表明 ,南海地区夏季对流活动与中国长江流域夏季降水密切相关。

热带西太平洋对流活动与中国夏季降水

利用 1 979～ 2 0 0 3年月平均射出长波辐射 (OLR)资料 ,分析了中国夏季江淮多 (少 )雨年的同期及前期热带太平洋地区OLR场分布特征。通过定义和计算OLR对流强度指数 ,探讨对流活动与中国夏季雨型的关系。结果表明 ,夏季热带西太平洋地区平均对流活动强度与同期江淮地区降水有很好的反相关关系 ,即当热带西太平洋地区对流活动强时 ,江淮地区降水易偏少 ,当对流活动弱时 ,江淮地区降水易偏多。不仅如此 ,前期冬、春季对流活动强度与夏季对流活动强度有明显的正相关关系 ,则可利用前期冬、春季对流活动强度对当年中国夏季降水趋势进行预测和补充订正。因此 ,热带西太平洋地区对流活动强弱对于中国夏季降水预测有一定的指示意义。

与前期秋冬季热带对流活动异常相关联的东亚冬春季大气环流及山东4月降水

利用1979～2006年月平均OLR、850hPa、200hPa风场等资料,分析了山东4月降水异常年的前期秋、冬季热带地区对流活动特征,发现前冬12月的热带西太平洋地区对流活动异常与山东4月降水的关系最为密切,进一步分析其与东亚大气环流关系,结果表明西太平洋暖池上空的对流活动异常与冬春季东亚大槽、东亚局地的Hadley环流以及Walker环流的强弱紧密相连,且对流活动强(弱)年相伴随的东亚大气环流异常特征恰与山东4月降水异常少(多)年的特征相吻合,因此,12月热带西太平洋对流活动强弱可作为山东4月降水预测的一条重要依据。