海温数值预报资料同化试验Ⅰ．客观分析的最优插值法试验

利用最优插值法发展了一个海温短期数值预报的资料同化系统。并进行了一些客观分析试验。这个同化系统具有下述几个特点：（１）由于海温的保守性，在对每个时次的船舶报ＳＳＴ资料进行同化时，加入了前后相差６ｈ的相邻资料作为同时资料，增加了资料密度，较好地解决了海洋资料相对稀疏引起的问题；（２）利用模式的一系列后报试验结果来估计模式预报误差的标准差，这比常用主观猜测的方法更加客观；（３）对观测资料进行检误的质量控制方案也利用了最优插值的方法，这既在形式上简单又充分利用了所能得到的信息；（４）在数值算法上采用了Ｈｏｕｓｅｈｏｌｄｅｒ变换方法来解方程组而不是采用常规的共轭梯度法，用的先验信息是合理的。利用实际资料进行的试验表明分析结果可以较好地反映真实海温分布状况。

一种台风浪的数值预报方法

本文介绍由台风实时预报气压场资料、海上风的数值模式和台风浪数值模式三者构成的一种台风浪数值预报方法。在西北太平洋－中国近海２０ｍ以上深水区采用１°×１°网格“新型混合型海浪数值模式”［１，２］，而在南海和东海近海台风浪多发区内（含浅水区），分成若干小区块，采用（１／４）°×（１／４）°细网格，分别嵌套浅水ＷＡＭ模式［３］．小区域的边界条件由大区域得到的计算结果提供。该方法经过１９９０、１９９１、１９９２年的试报［４］、改进和完善后，于１９９３年６月开始进入国家海洋预报台的海浪预报业务。已对２２个台风过程的台风浪进行模式跟踪预报，即准业务化预报。该方法运行稳定、预报结果也令人满意。１９９４年７月１０日该方法的数值预报产品已在中央电视台午间新闻播出。

东北季风与南海海洋环流的相互作用

针对冬、春季南海海区风场，表层海流、海温场的季节变化，选用了21/2层海洋模式和简单一层大气边界层模式，研究了冬、春季东北风作用下南海上层海洋环流的基本形态及其对SST的影响，估算了这种影响对海面风场的反馈效应。研究结果表明，冬、春季东北季风与南海环流的相互作用对吕宋岛两部海域的气旋式冷涡的形成和维持有利。冬季（1月）强东北风作用使南海上层为一气旋式环流，上层环流对季风的反馈作用可使南海西北部东北风减弱，东南部东北风略加强，由北向南的越赤道流略强；春季（4月）弱东北风作用使南海南部、北部上层各有一气旋式环流，两个气旋式环流之间有一个反气旋式的环流，上层环流对季风的反馈作用使东北季风风速更弱，有利于越赤道流的转向和南海夏季风的形成。

黑潮在吕宋海峡的形变及动力机制

根据１９９０年以来对吕宋海峡和中国南海（ＳＣＳ）北部的ＷＯＣＥ水文资料和其它海洋调查资料的分析，以及对同一海区的卫星遥测海表温度（ＳＳＴ）的资料处理，推断在吕宋海峡常年存在黑潮路径弯曲，西折进入ＳＣＳ并又流出ＳＣＳ的现象，作者将黑潮的这种变形称为“黑潮流套”。黑潮变形进入ＳＣＳ的位置在冬季位于海峡中部、南部附近，范围较大；在夏季略向北移，较集中于海峡中部，范围较小。作者认为，黑潮流套现象可用位涡守恒理论作定性的解释：当黑潮在吕宋海峡失去西边界支持后，其流轴以西贴近西边界的一部分流体，因具有较大的相对正涡度，会脱离黑潮主体在南海东北部形成反时针旋转或顺时针旋转的环流，而黑潮主体会以顺时针旋转的形式在海峡以西的海域出现。整个黑潮以弯曲、扩展的形式在海峡处产生形变，在海峡东侧出现反气旋涡旋的倾向。吕宋海峡黑潮流套及南海北部的诱生环流之流型，会因黑潮本身以及副热带环流整体的变化而变化，也与海峡的宽度有关。总之，吕宋海峡黑潮流套的形成是由当地特殊的地形条件和地转β效应这些内部机制决定的。

热带东印度洋-西太平洋海域OLR季节内振荡空间分布特征

利用卫星观测的ＯＬＲ（Ｏｕｔｇｏｉｎｇ Ｌｏｎｇｗａｖｅ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ）候平均资料（１９７９－１９９３年）分析热带东印度洋－西太平洋海域大气对流季节内振荡的空间分布特征。发现热带东印度洋－西太平洋海域（３５°Ｎ－３５°Ｓ，７５°Ｅ－１８０°Ｅ）大气对流运动的季节内振荡在４个区域中表现较明显：（１）热带东印度洋大气对流季节内振荡信号最强，显著的振荡周期集中在６．５－１２．５候；（２）澳大利亚西北洋面季节内振荡强信号主要周期表现为９．５－１５．５候；（３）澳大利亚东北洋面振荡周期集中在６．５－９．５候和９．５－１５．５候，南半球的大气对流活动季节内振荡显著区沿１０°Ｓ呈纬向带状分布；（４）南海北部、吕宋海峡附近及日本群岛以南的西北太平洋区域。ＩＳＯ振荡周期集中在６．５－１２．５候，南海南部季节内振荡周期集中在６．５－１５．５候。

单纯形投影算子理论及在资料分析中的应用Ⅱ.在表层水温和青岛气温预测中的应用

应用相空间理论对赤道单站日表层水温及青岛月平均气温的９点滑动平均资料进行了分析，结果表明：青岛月平均气温的９点滑动平均的相关维数和嵌入维数分别为５．８３、８，当反厄尔尼诺发生时赤道日ＳＳＴ的相关维和嵌入维数分别为３．９３、１１，当厄尔尼诺发生时其相关维数和嵌入维数分别为４．３７、９．揭示了无论是厄尔尼诺还是反厄尔尼诺发生赤道日ＳＳＴ都具有混沌特征，并且厄尔尼诺发生其内部结构复杂化使得支撑奇怪吸引子的雏数增加，而嵌入维数减少．这种现象是由于表层水温所隐含非线性作用显著增强所导致．根据以上分析结果应用单纯形投影算子（ｓｉｍｐｌｅｘ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｏｐｅｒａｔｏｒ）预测方法对赤道单站日ＳＳＴ和青岛月平均气温的９点滑动平均资料进行了预测，其前８点最大相对误差分别为０．４２％，７．４％．

大型辐射扫描成像系统的新型数据获取结构

本文共分为两部分，第一部分针对现代辐射扫描成像系统对投影数据获取技术在快速、高密度方面的需求，提出一种新型多阶段多层次流水线结构，大幅度降低了投影数据采集系统的死时间，提高了系统的响应速度；第二部分着重介绍以ＴＣＰ／ＩＰ协议为基础，采用以太网和网络编程技术实现异种机间、异种操作系统间底层的海量数据的实时传输与通讯的方案、拓朴结构、实现技术以及影响传输率的几个因素和实验数据。

夏季影响105°E越赤道气流变化的环流系统

105°E越赤道气流的发展变化与南北半球的大气环流系统发展变化有关,但这些环流系统并非同时起同样重要的作用。作者利用候平均OutgoingLongwaveRadiation(简称OLR)资料与850hPa风场资料(1979～1986年)对热带东印度洋—西太平洋海域与(夏季)越赤道气流有关的环流系统做相关分析和越赤道气流偏强类合成分析。结果表明,夏季海洋大陆赤道缓冲区的对流上升运动(90°E～120°E,5°N～5°S)、澳州大陆冷性高压(10°S～30°S,120°E～155°E)的发展,都影响2～3候以后105°E夏季越赤道气流;澳洲大陆北部的冷性高压,西太平洋副热带高压西端位置西伸或东缩造成的东中国海季风区上升运动的变化,又是南北半球环流同时影响CEF变化的具体表现。南半球澳洲冷性高压北部(10°S～25°S,120°E～170°E)的辐散下沉气流对CEF加强起决定作用。

北太平洋SST的时空分布特征及其与黑潮大弯曲和El—Nino的关系

用EOF分析方法对北太平洋及赤道太平洋地区1949～1979年31年海表面温度距平场进行分解,得到几个主要距平海温模态(EOF1～3),分析了EOF1～3的时空分布特征。得到海温距平场的EOF1和EOF2～3模态分别对E1—Nino事件和黑潮大弯曲有很显著的相关性,指出SST第三模态场对黑潮大弯曲的影响具有很好的持续性,持续时间为1～2年。最后讨论了相互的影响过程,为黑潮大弯曲和E1—Nino事件的预报的可能性提供了依据。

北太平洋风应力场变异规律及其与黑潮大弯曲和El—Nino的联系

利用COADS资料,计算北太平洋(包括赤道海区)1949—1979年海表面风应力,对其距平场进行矢量场的EOF分解,得到几个主要的距平风应力模态(EOF1—3)。分析了各自的时空分布特征,分析发现,风应力距平场的EOF1和EOF2模态分别对黑潮大弯曲和E1—Nino事件有重要影响,并讨论了其影响过程,为黑潮大弯曲预报的可能性提供了依据。

埃尔-尼诺年的翌年冬季太平洋经向环流特征及其与青岛汛期降水

本文分析了1972～1973,1976～1977年赤道东太平洋暖水时海温特征,用NCAR资料计算分析了1976年埃尔-尼诺发生年的翌年冬季太平洋经向环流特征,并与1972年翌年冬季作了对比,发现所谓同一类型的埃尔-尼诺,由于暖水的强度、范围不同,致使冬季西太平洋副局和Hadley环流亦不同,最后提出一个青岛汛期（6月～9月）少雨的可能影响机制。

北太平洋热通量场的时空变化特征及其与大气环流的关系

利用COADS资料，首先计算了1949－1979年逐月北太平洋洋面的潜热通量与感热通量之和，并进行EOF分解，然后分析它们的时空变化特征。结果表明：1．在北太平洋，李平均热通量值的季节变化具有两种型式，而且主要决定于风速值的季节变化，尤以东亚季风的效应为最明显。2．暖池区全年平均的多年月平均热通量及其标准差都居北太平洋诸洋流区之首。3．北太平洋异常热通量场具有最重要的两种类型。1月异常热通量主要类型的年际振荡由同期阿留申低压南北向摆动所引起，其他各季主要类型的年际变化具有明显跃变。

北太平洋SST涛动与华北夏季降水异常

采用1951—1986年月平均北大平洋海表面温度(SST)、500hPa高度、副高特征量以及华北降水资料,分析了北太平洋SST涛动的时空特征及其与夏季副高、华北降水之间的关系,进而讨论了四月SST涛动偏强(弱)对八月副高偏强(弱)、副高脊线偏南(北)和华北降水偏弱(强)的影响过程.

黑潮对长江中下游夏季风影响过程的初步研究

本文在大量统计事实基础上,对黑潮影响长江中下游夏季风的过程进行了分析。着重对其中三个问题作了较详细的讨论。1.黑潮流轴中段春季海温与6月长江中下游夏季风的内在联系过程;2.与其相联的环流特点;3.海气相互作用的过程特点。得到了一些很有实际意义的结果与一个可能的天气物理过程。

北及赤道东太平洋SST近半个世纪的长期变化

根据 1951～ 1997年太平洋 SST资料 ,计算分析了东赤道太平洋区 SST和北太平洋 El-Ni o海温场的近 4 7年长期变化趋势 ,并运用距平累积曲线法、信噪比法和跃变参数法 ,分析给出二者变化过程中的转折年和跃变年。结果表明 ,这两者在开始时 ,虽有小段时期呈微小下降 ,但总的变化呈增暖趋势 ;其跃变年前者发生在 1980年 ,后者在 1977年 ;转折年都在 1957年附近和1990年。此外 ,从季平均海温的 EOF1场来看 ,只有秋季才是最典型的 El- Ni o场。

海气耦合模式中挟卷参数化的比较

利用美国国家气象中心的综合性大气-海洋资料序列(COADs),采用三种海气耦合模式对海洋挟卷速度的表达方法,计算了实测资料影响下模式挟卷速度的分布特征。利用求得的挟卷速度和由资料序列求得的热量通量分布,采用Niiler—Kraus一维混合层SST预报模式,估计了各种模式扶卷作用对SST的影响。通过比较各个模式的计算结果,提出: 1.挟卷作用是影响SST变化分布的一个重要因子。挟卷速度的分市取决于所采用参数化形式中主要影响因素的分布情况。不考虑平流作用时,模式SST的分布也取决于挟卷参数化形式中主要影响因素的分布。2.由海气耦合不稳定模态的分析得出三个模式对不稳定海气耦合波影响的特征。

热带西太平洋海温异常对大气影响的数值模拟

用IAP-GCM二层楼式,模拟1月份西太平洋暖池区海温增暖对1-8月份大气环流的影响,初步探讨暖池区海温异常对我国夏季降水的影响过程。指出北半球500hPa环流场对暖地区1月份海温增暖的响应存在着PNA和EAP波列,在冬季较为明显。其能量传播特征表示为南北半球的中纬度地区基本上是向东传播,在热带低纬度地区存在着准2个月的低频振荡。

105°E越赤道气流与亚洲夏季风的相互关系

本文分析了北半球夏季105°E低空越赤道气流的若干气候特征及其与850 hPa风场、亚洲夏季风的关系。研究结果表明,105°E越赤道气流具有显著的准二年和准双周周期,但30～60天周期并不明显。在105°E越赤道气流加强的同期和其后1候时,东亚热带夏季风发展,而印度热带夏季风和东亚副热带夏季风减弱或中断。当这支气流加强之后2候时,西北太平洋副热带反气旋及其西侧(东海附近)的副热带夏季风趋于加强。

黄淮海流域盛夏月降水异常的时空变化

利用１９５１～１９９５年７～８月黄淮海流域４３个站的月降水量及５００ｈＰａ高度资料，采用功率谱以及主相关型与ＥＯＦ相结合的方法，分析黄淮海历年７～８月降水异常的时空变化及其环流特征。主要结果为：黄淮海历年７～８月降水异常的多雨带分布存在着偏南型与偏北型，但７月两类雨型的多雨中心位置与８月不同。这两类多雨型与同期东亚５００ｈＰａ高度距平中心分布存在着很好的对应关系。历年７月两类多雨型的交替变化，存在着２．６ａ和１８ａ左右周期，而８月则存在着６～９ａ的周期。其７月的跃变发生在１９８０年附近，８月则发生在１９６５年附近。黄河下游８０年代盛夏的少雨干旱与其跃变有密切联系。

ElNio夏季太平洋上空垂直环流特征及我国汛期降水

本文利用NCAR(美国国家大气研究中心)1976年太平洋各层风场资料,计算了0°—50°N,105°E—110°W范围内,7月850hPa,700hPa,500hPa,300hPa,250hPa和200hPa各层上的垂直运动,并与叶笃正等所作的太平洋上空夏季平均环流特征作比较得出:(1)常年Walker环流明显,而E1 Ni(?)o发生年热带西太平洋上升运动减弱,东太平洋空气下沉区变成了强上升区,Walker环流下沉区东移至110°W以东;(2)常年热带西太平洋Hadley环流不明显,沿160°E以东Hadley环流越来越清楚,呈向东递增的趋势,而E1 Ni(?)o年Hadley环流东西变化甚为复杂,Hadley环流的上升支并不在赤道附近,而移至10°N左右,明显较常年偏北,Hadley环流也变成自热带向副热带倾斜的环流圈;(3)E1 Ni(?)o发生年,夏季以淮河为中心的空气上升区变成下沉区,而37°N以北的华北地区仍是上升区,华北多雨,所以出现Ⅰ型降水。