全球大气气候异常位势高度场的时空结构分析

用半球气候异常场强度（Ia）及球函数分析改进方案，分析了NCEP／NCAR再分析项目的全球40年月平均气候异常高度场的时空结构，并分析了对流层下、上部半球平均气温异常的年际变化，结果表明，全球Ia存在明显的时（季节）空（高度、半球）差异；构造出三组参数高度概括地给出地球大气位势高度场异常环流球函数谱结构的基本特点；通过球函数展开的某些系数与半球500hPa等压面平均高度异常成正比，也近似与大气下半部（半球）平均温度成正比，揭示出不同层次大气平均温度异常的年际变化及其与热带海洋SSTA的关系。

500hPa气候异常高度场强度及谱结构的季节变化与半球际差异

用半球气候异常场强度及球函数分析改进方案,分析了北、南半球500hPa气候异常高度场的环流特征,得到如下主要结论:1)半球异常冬强于夏,北半球强于南半球。2)500hPa气候异常位势高度场具有低阶、低维的特征,它们主要由超长波及长波波段(0≤m、k≤6)的球函数构成。3)北半球500hPa气候异常位势高度场集的球函数谱结构较南半球复杂,夏季较冬季复杂。仅用超长波及长波波段的球函数拟合半球500hPa异常位势高度场,就可保证其有足够的精确度。

一次南半球冷空气活动对北半球热带异常对流影响特征和机制的分析

利用美国国家环境预报中心(NCEP)和国家大气研究中心(NCAR)提供的2017年日平均风、气压和高度场资料、1981-2010年日平均风、气压和高度场资料及相关台风观测资料,分析了2017年深秋(10月中旬至11月中旬)的一次南半球冷空气活动对北半球热带异常对流影响的特征和机制。研究发现,此次南半球冷空气活动过程通过向北越赤道气流增强对北半球台风生成有明显的促进作用。研究还发现,100°-150°E向北越赤道气流与向东传播的大气季节内振荡共同作用,导致了2017年深秋的台风集中发生。在此次南半球冷空气活动过程中,来自南半球的信号传递到热带西北太平洋,大约经过15天左右,促进热带西北太平洋台风生成。过程演变的时间长度可为中长期天气变化(10天以上)提供预报物理机制的参考。

2008年初我国南方低温冻雨灾害的气候特征

根据2008年初中国南方低温冻雨灾害发生的时间和范围定义了中国南方地表气温异常指数(STAI)。研究表明,STAI与欧亚大陆的中、高纬度系统和太平洋副热带高压都有很好的相关性,并且中纬度系统在中层占优,高纬度系统在低层占优。根据STAI合成的典型冷(暖)年850和500hPa欧亚大陆位势高度异常场呈"北正南负"("南正北负")型,西太平洋副热带高压减弱(加强),我国南方水汽主要来源于孟加拉湾(南海)。2008年STAI的前期大气环流背景既具有典型冷年的特征:欧亚大陆位势高度异常呈"北正南负"型;又具有典型暖年的特征:西太平洋副热带高压显著增强,中国南方水汽同时来源于孟加拉湾和南海。

北半球冬季亚澳振荡与亚澳地区气候的关系

再分析资料的EOF结果揭示,冬季亚澳季风区对流层上层位势高度场存在着南北反相变化的振荡——亚澳振荡(AAD),并定义亚澳振荡强度指数(AADI)。通过相关和合成分析,结果表明,冬季亚澳振荡与同期北半球冬季亚澳地区天气、气候之间存在显著相关。在年际尺度和年代际尺度上,AAD与同期北半球冬季亚澳地区气温、降水的异常显著相关,在年际信号上叠加年代际信号后,该指数与亚澳地区的气温和降水的相关更为显著。冬季亚澳振荡强年对应着同期冬季鄂霍次克海高压(阿留申低压),东亚大槽和阿拉斯加脊以及极锋急流偏强;高低纬度之间的经向环流增强,副热带急流偏南偏强。这种关系本质上反映出了亚澳季风系统不仅是海陆温差的产物,也受到对流层上层温度南北差异的强迫。