夏季西北干旱气候形成的数值模拟——高原地形和环流场等的影响

为了进一步检验和修改本文部分作者先前初步提出的影响夏季西北干旱气候形成的因子及如何相互作用形成西北干旱气候的物理图像，本文继续用一全球大气环流谱模式，设计了５组试验，利用ＥＣＭＷＦ的格点分析值资料，进行了数值模拟。结果表明，青藏高原隆升和环流差异是形成西北干旱气候的重要因子，已提出的西北干旱气候形成的物理图像大体是正确的。

秋季南黄海西部营养盐的分布及其与环流场的关系

重点分析和研究了秋季南黄海西部营养盐的分布状况和水文特征,并在此基础上探讨了营养盐分布及其运移规律与该海域环流场的关系。结果表明:长江冲淡水、苏北沿岸水以及鲁北沿岸水所引起的物质输入是导致南黄海西部近岸海域三个营养盐含量高值区形成的主要因素;由于跃层阻隔以及底层有机物的氧化分解,调查海域中部底层水体也存在较大面积的营养盐含量高值区,其范围与底层的外海高盐冷水域及DO和pH低值区面积相仿;底层营养盐的分布特征印证了南黄海西部沿岸流是一支沿冷水团锋面南下的锋区强流,该流动对营养盐向东南的输运趋势发挥着重要的作用,而且这一输运态势也进一步指示了黄海水与东海水的混合与交换过程。通过对营养盐三种典型的断面分布类型的分析,在一定程度上阐明了长江冲淡水、黄海西部沿岸流、黄海冷水团残留水和黄海暖流对营养盐垂向分布及其输运的影响过程,并揭示了南黄海西部海域由南向北逐渐减弱的垂向混合规律。

夏季青藏高原热力场和环流场的诊断分析——Ⅱ:环流场的主要特征及其大型垂直环流场

本文使用经过青藏高原气象科学实验测站观测资料订正过的欧洲中心FGGE-Ⅲb资料,对1979年7月月平均进行分析,计算了垂直速度、散度、垂直剖面函数和速度势函数等物理量以及上升气流轨迹,给出了夏季高原主体地区环流场的主要特征和详细的高原地区不同经纬度剖面垂直环流场的特征和分布. 配合夏季高原高层强大稳定的反气旋高压带,高原主体地区为整层上升气流区,但ω场有东西两个上升中心,它们是两个对流活动上升中心,两部的中心位于狮泉河和改则之间偏北的地区,东部的位于那曲一带. 本文给出了高原地区三个主要的经向环流圈(南北两侧下沉的小环流圈、跨赤道的季风环流圈)的经度位置和高原地区与西太平洋之间发生遥相关的主要纬度位置,发现在跨赤道的季风环流圈中,在赤道以南的下沉气流主要来自高原与15°N之间,从高原上升的气流仅在对流层上部(200hPa左右)跨过赤道.从高原西部上升的气流往往从非洲至印度尼西亚一带跨过赤道,而从高原东部及其东侧我国大陆上升的气流往往下沉在太平洋和北大西洋地区.

夏季青藏高原热力场和环流场的诊断分析 Ⅰ.盛夏高原西部地区的水汽状况

本文使用青藏高原气象科学实验测站观测资料、欧洲中心FGGE-Ⅲb资料、GMS1地球同步卫星云图资料、河流水文资料以及其他一些有关的资料,详细分析了1979年7月青藏高原地区,尤其是高原西部地区的水汽状况、水汽输入的通道,讨论了夏季青藏高原地区高湿状况的维持机制. 通过研究,发现在1979年盛夏青藏高原西部也是一个高水汽区域,有利于大量的湿对流系统活动,但西部比东南部的水汽含量要略低些;潜热加热是夏季高原西部重要的热源之一;除了过去已知的在高原东南和仲巴、定日一带的两条水汽通道外,水汽还可从高原西侧边界进入高原西部.在讨论夏季高原地区高湿状况的维持机制时发现,相对于高原东部,只需要较少的水汽输入就足以维持高原西部大气的高湿状态;高原西部的降水、蒸发和向土壤中渗透是接近于平衡的,水分循环主要是局地的内循环.

夏季青藏高原热力场和环流场的诊断分析——Ⅲ:环流场稳定维持的物理机制

本文使用经过青藏高原气象科学实验测站观测资料订正过的欧洲中心FGGE-Ⅲb资料,对1979年夏季青藏高原地区进行了涡度方程诊断分析,研究了它们的月际变化、逐日变化和日变化,与高原上积云对流活动的强弱变化进行了比较,讨论了夏季高原稳定的环流场维持的物理机制;同时还对同时期热带赤道地区强对流活动区域进行了涡度方程诊断分析,将其涡旋环流场的维持机制与夏季高原地区进行了比较. 通过分析,发现夏季青藏高原月平均涡度方程平衡关系主要是次网格尺度项和散度项的平衡,水平平流项的耗散作用在高空较强,但不如次网格尺度项强,涡度方程其余各项均很小.从月际变化、逐日变化和日变化的比较,发现当积云对流活动发生强弱变化时,ω、D和涡度方程中的散度项、次网格尺度项均伴随很强的相应变化,对应关系很好,说明涡度方程中的次网格尺度项R(余差项)的主要部分来源于积云对流系统的活动,反映了夏季高原上存在的强盛频繁的积云对流活动对高原平均环流场的形成和维持具有重要的作用. 使夏季青藏高原高低层环流场加强的物理机制足高低层气流强大的辐散辐合,耗散机制是积云对流系统对高低层涡度的上下搅拌垂直输送作用和网格尺度水平平流项的非线性耗散作用,其中前者起主要的作用. 从涡旋能量维持的角度看。

一个新的东亚冬季风强度指数及其强弱变化之大气环流场差异

文章提出了一个新的东亚冬季风强度指数 ,并以此为依据从 1 94 8～ 1 999年中挑选出两组强弱冬季风年份 ,通过合成分析对大气环流场和海表温度场在强弱东亚冬季风年的差异进行了对比分析。结果表明 :东亚冬季风强度变化不单纯受局地气候系统影响 ,而与北半球半球尺度上的大气环流异常紧密相连。相对于弱的情形 ,强东亚冬季风年份中国大陆中东部及其东部大部分海域在整个对流层盛行偏北风距平、乌拉尔阻高显著加强、欧洲大陆西部维持一个深厚的气旋性异常环流系统、西风带环流偏弱、2 0 0hPa层南亚高压偏弱 ;中国大陆、北极地区、蒙古国大部分地区、欧洲大陆西北部表面温度降低 ;我国大陆与北太平洋海平面气压差加大 ;东亚大槽加强。研究还揭示 ,强东亚冬季风年份对应于北大西洋涛动弱指数 。

高原低涡东移出高原的平均环流场分析

利用美国国家环境预测中心（NCEP）再分析资料，挑选出1998-2004年夏季高原涡移出高原多、少的年、月对它们的环流场进行对比分析。对比分析指出，6～8月是高原涡最易移出的月；当500hPa盂湾季风槽偏北，或西太副高明显西伸，高原东部有切变线活动；当200hPa南亚高压东伸明显，高原东部为南亚高压脊前西北气流控制时，有利于高原涡东移出高原。为高原低涡暴雨预报的气候背景提供了科学依据。

过去1000年不同强迫因子对中国东部5～9月降水及其环流场特征影响分析

利用CCSM2.0全球耦合气候系统模式在不同强迫因子下模拟的近下年降水、温度、500hPa位势高度场、850hPa和200hPa风场资料,以及NCEP再分析资料、GPCP降水观测再分析资料、青海德令哈地区近千年降水重建资料,对过去1000年我国东部5～9月降水及环流场特征进行了初步研究。在考虑自然和人为因了的共同影响下,模拟结果与观测资料及重建资料的对比表明模式对于降水和环流场具有较好的模拟能力,东部地区降水与温度的变化存在显著的正相关,两者的相关系数达到0.46。对模拟结果的EOF分析表明中世纪暖期及20世纪暖期主要表现为长江以南与以北地区降水变化趋势相反的特征,而小冰期主要表现为长江流域大部地区与华北北部及华南大部地区降水变化趋势相反的特征。Morlet小波分析表明东部地区5～9月降水存在着显著的2～8年年际振荡周期,准16年、准32年、准64年的年代际振荡周期,以及准100年、准200年、准256年的百年以上振荡周期。对不同特征时期降水所对应的环流场特征分析表明中世纪暖期和20世纪暖期的环流场具有一定的相似性,而小冰期的环流场与两者相比具有显著的差异。

东亚-太平洋地区环流场和热力场由冬向夏转换的过程特征及其可能机制

利用NCEP/NCAR逐日再分析资料和青藏高原逐日视热源资料,分析了东亚-太平洋地区对流层热力场和环流场的季节特征。结果表明,东亚-太平洋热力场上呈现出冬、夏半年反向的特征,冬半年热力格局为"西冷东暖",夏半年则转为"西暖东冷",冬半年向夏半年的过渡发生在3月底4月初,相应地,我国东部上空视热源也从冷却转为加热。热力场季节转换的同时,对流层各层环流形势也发生了调整:低层大陆冷高压减弱、东移,太平洋副热带高压显著西伸,形成东亚-西太平洋35°N以南一致的南风区;中层西风带发生了长波调整,由冬季"三槽型"向夏季"四槽型"过渡,西风急流减弱、北移;高层反气旋中心更替,我国上空偏南风由偏北风替代。环流的演变自低层向高层推进,下垫面感热加热的季节变化引起了低层环流的调整以及上升运动的发展,与上升运动相伴的凝结潜热释放则增强了东亚上空的热源,进一步加强了"西暖东冷"的热力格局,从而推进中高层环流的演变。环流调整的时间与东亚副热带季风雨带建立的时间一致,因此,由热力场季节变化引起的对流层环流形势的调整可看成是东亚副热带夏季风环流型的建立过程。

触发地震的固体潮之源的天体环流场成因模型

天体环流场是指在天体(如地球、太阳、星系等)的周围一定的空间范围,会随天体的自转方向一起旋转,比如地球周围的空间,如果相对于465m/s、1500km/h的赤道表面自转速度,而保持相对静止不动的话,那赤道表面与其接触的空间交接面,会有一个高速度的相对运动,"坐地日行八万里"相当于坐在比最快的摩托车,还快10倍以上的速度兜风,感受比台风还快不知多少倍的风速。但也不可能是整个宇宙空间都随地球一起旋转,只能是有一定空间范围的"地球环流场"。

山西春季降水与500hPa环流场及太平洋海温场异常的关系

利用1961—2008年春季山西省62个气象站的逐月降水资料、NCEP/NCAR再分析资料、NOAA太平洋海温资料等,应用SVD、Monte Carlo统计检验和合成分析等方法,探讨了山西春季降水与500hPa环流场及太平洋海温场的异常关系。结果表明,当春季500hPa平均高度场上,欧洲北部、日本海和北太平洋东部出现正异常,而极地、西西伯利亚出现负异常时,山西春季降水易偏多;反之,则易偏少。当春季赤道中东太平洋海温异常偏高,北太平洋东南部海温异常偏低,且前期冬季也有相似的海温距平分布时,山西春季降水易偏多;反之,则易偏少。春季,850hPa我国东部地区110°～120°E范围偏南风减弱是导致山西春季降水偏少的重要因素。

北半球50hPa平均环流场的气候特征及其与我国夏季降水关系的初步分析

通过分析北半球 50hPa平均环流场及其月际差、方差分布 ,得出 50hPa平均环流场以季节变化最显著 ,同时计算了我国东部华北、淮河、长江中下游、江南和华南等 5个区夏季降水指数与前期冬季 1 2～ 2月、春季 3～ 5月、同期 6～ 8月北半球 50hPa环流的相关 ,其中以与前期春季 3～ 5月

与长江流域旱涝相联系的全球低频环流场

通过对梅雨前后低频风场和速度势场的分析，发现全球低频风场不仅在长江流域的旱年（１９８１、１９８５、１９８８）及涝年（１９８０、１９８３）表现出显著的不同，而且在同一年的夏季降水变化的不同位相中也表现出明显相反的环流分布。着眼于１９８０、１９８８两年，我们发现这种不同与低频速度势场的波动有关。１９８０年降水与东亚季风区内低频振荡的北传以及南半球高纬的涡旋列不断东移相联系。而１９８８年降水变化则是与源于热带太平洋中部的小低频涡旋北进发展有密切的关系。对于影响降水变化的机制，我们认为１９８０年的情况可能与全球冷热源分布以及沃克环流的低频变化有关。

“05.6”广东致洪暴雨过程的500hPa环流场及低频特征

分析2005年6月15～25日广东出现的连续暴雨过程及结束期的500 hPa候平均环流场,并对4～9月暴雨中心区域的降水低频振荡特征进行了分析.结果表明：连续暴雨期欧亚中高纬度维持稳定的两槽一脊形势;中低纬度非洲与西太平洋副热带高压强大,西太平洋副高西伸到广东沿海,青藏高原为稳定的高压脊,高原下游为西风槽活动区,使冷空气沿着高原频繁扩散南下,并与西太平洋副高边缘的暖湿气流相遇,产生连续的暴雨过程.当巴尔喀什湖-贝加尔湖的高压脊东移而转为宽槽区,青藏高原高压脊减弱消失,高原以东为平直的西风环流,我国东北到日本为高压脊控制时,西北太平洋副热带高压加强北抬,华南降水减弱,连续暴雨过程结束.小波分析表明,连续暴雨期存在准20 d的周期振荡.

EOF迭代方案恢复夏季大气环流场的试验

本文设计了一种恢复夏季大气环流场的EOF(经验正交函数)迭代方案,并利用1951～1984年中国夏季降水距平场和北半球500hPa夏季高度距平场作镢复试验,数值试验效果较好.此项工作表明:利用某些长时间序列的资料通过EOF迭代方案恢复历史时期大气环流是可行的.

单多普勒天气雷达反演中尺度气旋环流场的方法

给出具有 Rankine模式中尺度气旋的模拟的多普勒径向速度图 ,利用中尺度气旋近似轴对称性及径向速度几何关系和付氏转换 ,建立 GBVTD方法 ,定量分析模拟的中尺度气旋内部流场结构 ,并利用郑州 714CD多普勒天气雷达资料进行验证。

1961-2010年江苏省夏季气温变化及其异常时环流场特征

利用1961—2010年江苏省41个台站气温资料,500 hPa高度场和海温场等资料对江苏省夏季气温变化进行研究,并分析同期及前期环流场特征。结果表明:(1)江苏省夏季气温变化幅度南北差异较大,南强北弱。(2)夏季平均气温的变化幅度总是小于其他3个季节。(3)各区夏季异常低温日数在1970s以前呈现增多趋势,1970s以后呈现减少趋势;而异常高温日数在1970s以前呈现减少趋势,1970s以后呈现增多趋势。(4)冷夏年500 hPa高度上,西太平洋副热带高压强度较弱,位置偏东,而东亚大槽较深,位置偏西,环流经向性较大;暖夏年反之。(5)冷夏及冷夏前期,海温场分布具有La Nina事件特征,而在暖夏及暖夏前期,海温场分布具有El Nino事件特征。

用统计模式重建热带太平洋环流场资料的可行性试验

在一种恢复总辐射场序列的统计模式的基础上,建立由海温场推算同期热带太平洋环流场的统计模式,对1982至1989年期间冬季(1、2、3月)月平均500hPa高度场资料验证表明,恢复效果稳定。于是利用该地区现有的月平均海温场资料,外推重建了1966年至1978年间冬季(1、2、3月)月平均500hPa高度场资料。这一试验证明,可进一步利用海温场资料恢复更长时期的热带环流场资料。

北疆春季沙尘暴极多与极少年环流场特征

应用1961—2015年春季北疆地区52个气象站的沙尘暴资料,分析了其时空分布和沙尘暴极多与极少年的环流场特征。结果表明:春季沙尘暴极多年欧亚500 hPa高度距平场上,在北疆东西两侧分别是气旋性和反气旋性距平环流,东亚大槽弱,贝加尔湖附近脊减弱,乌拉尔山东部槽减弱,脊加强,而500 hPa和850 hPa风场距平场上,北疆上游都有反气旋性距平气流,东部都有气旋性距平气流加强,高纬冷空气易入侵,同时北疆是气流辐合区;700 hPa湿度距平场上影响北疆湿度较大的本地和周边地区湿度距平场都为负,负值中心有2个,分别位于北疆精河和吉尔吉斯至阿克苏之间,北疆水汽较多年平均偏少0.1 g/kg,欧洲与亚洲北部基本为正,中心在红海北部,对北疆湿度影响较小。春季沙尘暴极少年500 hPa高度距平场中亚到新疆的高压脊不强,东亚槽偏弱,贝加尔湖附近脊增强,而500 hPa和850 hPa风场距平场上,北疆以北都有反气旋和气旋距平气流加强,高纬冷空气不易进入北疆,北疆是气流辐散区。春季欧亚700 hPa湿度距平场基本为正,湿度正距平大值区在北疆及周边,北疆和周边的湿度比多年平均高1~2 g/kg。

山西春季旱涝与太平洋海温场和环流场异常关系

利用山西省62个气象站1961年-2008年春季逐月降水资料,同期NCEP/NCAR再分析资料,NOAA太平洋海温资料等,应用SVD、蒙特卡罗统计检验、合成分析等方法,研究了山西春季旱涝与同期太平洋海温场和环流场异常关系.研究表明：影响山西春季旱涝的同期500 hPa关键区主要位于日本海、北太平洋东部的阿留申地区南部,以及极地、西西伯利亚,山西北部和西南部受关键区异常影响更明显;当春季500 hPa平均高度场上日本海、北太平洋东部出现正异常,而极地、西西伯利亚出现负异常时,山西春季易偏涝,反之山西春季易旱.春季赤道东太平洋以及北太平洋海盆东南部λw150°～λw160°,ψN30°～ψN 35°附近海域是影响山西春季旱涝的太平洋海温的关键区,山西中南部受关键区海温异常影响最明显;当春季赤道东太平洋海温异常偏高,北太平洋海盆东南部海温异常偏低,山西春季降水易偏多,反之山西春季易旱.春季850 hPa上我国东部地区λE110°～λE120°范围偏南风减弱是导致山西春旱的重要因素.