高原上空纬向环流的季节突变现象

利用1951-2012年NCEP/NCAR全球2.5°×2.5°日平均再分析风场及温度场资料,分析高原季风区纬向环流的季节突变现象,并探讨季节突变的主要成因。结果表明:(1)由冬季环流型向夏季环流型转变时,纬向环流表现为零速度线突然北跳,东风带持续加强北进,西风急流突然消失;反之亦然。(2)600 hPa零速度线指数可作为纬向环流冬夏转换的判据。20°N为临界值,零线于20°N以北,高原上空为夏季环流型,20°N以南则为冬季环流型。冬夏转换的突变时间分别为31候和59候。(3)纬向环流季节突变的主要原因是高原的热力作用,随着6月高原加热增强,高原及其南部上升气流增强,形成了高原至低纬地区的季风环流圈,使得高原南部东风气流加强,迫使西风急流北退,完成了冬季环流型向夏季环流型的转变。10月高原加热作用减弱,高原至低纬地区的Hadley环流重新出现,西风急流逐渐增强,纬向环流转变为冬季环流型。

喀拉海和巴伦支海海冰对中高纬异常纬向环流暨中国东部重霾天气形成的作用

采用1981年1月—2017年2月国家气象信息中心雾、霾数据集资料、同期NCEP/NCAR再分析资料以及哈德来中心的海冰资料,分析了秋冬季喀拉海和巴伦支海海冰变化与东亚冬季风暨中国东部冬季雾和霾日数变化特征之间的关系。研究结果表明,喀拉海和巴伦支海海冰对亚洲区中高纬纬向环流有重要影响,秋季海冰异常偏少是冬季亚洲区中高纬异常纬向环流形成的诱因之一。该地区秋季海冰偏少年,冬季亚洲中高纬地区纬向环流异常偏强,东亚大槽偏弱,影响我国东部地区的东亚冬季风减弱,这为大气污染物在水平方向上的聚集提供了有利条件,同时在海冰偏少年,对流层从中层向下均为正温度距平,与地表温差减小,不利于对流发展,使得大气的状况变得更加稳定,不利于大气污染物在垂直方向上的扩散,水平和垂直方向上的共同作用导致中国东部地区易发生霾天气过程。虽然喀拉海和巴伦支海海冰是影响中国东部地区冬季霾过程发生的重要因子之一,但其对冬季中国东部雾天气发生日数多寡的影响并不显著。亚洲区纬向环流指数相比经向环流指数更能反映中国东部地区冬季雾-霾日数的变化,冬季亚洲中高纬纬向环流越强,中国东部地区雾-霾日数越多。

卫星双通道反演的赤道纬向环流的气候特征及与ENS0关系的研究

利用1979～1995年共17年美国NOAA卫星观测的OLR、HIRS-Tb12与NCEP再分析的同期资料进行对比分析,证明了用卫星观测的红外、水汽双通道(OLR反演上升运动、HIRS-Tb12反演下沉运动)去反演纬向垂直环流是一个很好的途径.定义了卫星双通道反演的纬向垂直环流指数,利用该定义用卫星资料计算并反演了气候平均的全年及四季的纬向垂直环流,详细地讨论了它的气候学特征.同时又利用上述定义研究了3次典型ENSO过程的演变特征,指出太平洋的东上升支,在ENSO盛期都越过日界线,这是ENSO过程的一个共同特征.太平洋上的正Walker环流上升支在ENSO盛期的强度与ENSO过程的强弱有关.

内蒙古夏季降水与亚洲纬向环流的联系

利用1980—2015年内蒙古地区116站逐月降水数据、NCEP/NCAR再分析资料及亚洲经、纬向环流指数资料等,分析内蒙古夏季降水与中高纬环流因子的关系。结果表明:近36 a内蒙古夏季降水呈显著减少趋势,且具有显著的年代际变化特征,在1999年发生显著突变。内蒙古夏季降水与亚洲纬向环流存在负相关关系,尤其是内蒙古东部显著相关。通过环流场合成分析发现,在亚洲纬向环流指数高(低)值年,500 hPa位势高度距平场上,欧亚上空呈现出"+、-、+"("-、+、-")的环流形势,使得乌拉尔山高压脊减弱(增强),贝加尔湖高空槽变浅(加深),南北冷暖空气交换减弱(增强);850 hPa风场上,亚洲纬向环流指数高(低)值年,中国北方地区上空受反气旋(气旋)性环流控制,对流活动较弱(强),而西太平洋上空为异常气旋(反气旋)性环流,同时副热带高压强度偏弱(强),位置偏南(北)、偏东(西),使得输送到内蒙古地区的水汽较少(多),造成内蒙古东部夏季降水偏少(多)。进一步分析发现,亚洲纬向环流指数高、低值年,200 h Pa纬向风距平场呈现相反的分布形势,在高(低)值年,西风急流轴位置偏西(东),强度偏弱(强),不利于(利于)内蒙古东部夏季降水偏多。

卫星双通道反演的赤道纬向环流的气候特征

利用 1979— 1995年共 17年卫星观测的OLR、HIRS Tb12 与NCEP再分析的同期资料进行了分析研究。主要包括以下两部分 :用OLR、FWV(FluxWaterVapour,是由HIRS Tb12 通过波耳兹曼公式换算得到的 6 7μm水汽辐射通量密度 ,以便于与OLR比较 )与NCEP再分析的 5 0 0hPaω的年气候平均图进行比较 ,分析其异同 ,进一步证明了用卫星观测的红外 ,水汽双通道 (OLR表示上升运动 ,FWV表示下沉运动 )去反演纬向垂直环流是一个极好的途径。定义了卫星双通道反演的纬向垂直环流指数 ,利用该定义对卫星资料计算并反演了气候平均的全年及四季的纬向垂直环流 ,详细地讨论了它的气候学特征 。

赤道太平洋高低频纬向环流差异及其物理机制

利用1982-2017年欧洲中期天气预报中心再分析资料和美国国家大气海洋管理局的观测资料,分析了赤道太平洋高、低频海平面气压距平场的特征及差异,并通过诊断赤道太平洋海-气耦合的时间尺度,探讨了导致赤道太平洋高、低频纬向环流差异的原因。结果表明,南方涛动海平面气压东西跷跷板耦合现象只是在低频场中才存在,在高频场中并不存在。低频场上,主要受到热带最明显的年际信号(ENSO)的调控,海平面气压场和海表温度场呈现出东西振荡型。相比而言,在高频场上由于时间短,海、气异常还没有发生较好的耦合,气压场和风场呈现出全海域一致型。高频纬向环流与热带季节内振荡(MJO)紧密联系,具有明显的东传特征,传播速度大约为5 m/s,其变率方差的34%可以由MJO线性解释。相干谱分析表明海-气耦合具有时间依赖性,南方涛动通常只在20候以上的时间尺度才能存在,这与赤道海洋开尔文波横穿太平洋时间相当。

非绝热加热对赤道地区平均纬向环流的作用——非线性响应

本文设计了一个两层非线性原始方程模式,做低谱展开,求出非线性方程组的解;讨论了在外参数变化情况下解及其相应环流的演变;并与线性响应作了对比。此外,还讨论了定常解的稳定性。 主要结论是:(1)非绝热加热各分量在非线性响应中能强迫出更为接近实际的赤道地区平均纬圈环流圈。(2)在非线性响应中,潜热加热对纬圈环流的作用是最主要的。随着外参数——湿度的变化,解出现突变现象,其对应的赤道地区平均纬圈环流从一个定常态变到另一个定常态;其中对流潜热的作用最为明显,感热加热的作用是次要的。(3)在非线性响应和线性响应中,辐射加热对环流的作用不同;潜热加热对环流的作用相似,但在前者中它要强得多。

高空纬向环流的年际和年代际变化

本文通过1948-2007年NCEP/NCAR再分析月平均100 hPa、200hPa、500hPa高度场、温度场和风场资料,依据大气环流观测事实及天气学原理,客观描述各层次大气环流的气候纬向平均状况,探究了高空纬向环流的年际及年代际变化特征。研究表明：北半球高空各层次的西风环流具有空间整体性和时间持续性。

中高纬度垂直环流的低频振荡与华北地区夏季干旱初探

用国家气象中心１９９２年６月１０日至７月２３日Ｔ４２中期数值预报模式格点资料，分析了中高纬度夏季垂直环流的低频振荡。发现中高纬度纬向垂直环流与热带纬向环流不同存在着２０－４０天的局地低频振荡，在热带季风中断时，３５－４５°Ｎ范围内中高纬度纬向垂直环流主要表现为１２０°Ｅ附近区域内下沉气流加强。初步探讨了中高纬度地区经圈环流的低频振荡，所选范围为１００－１２０°Ｅ平均低频经向环流，热带季风中断时，下沉气流在３０－４０°Ｎ区域内加强。通过对中高纬度地区垂直环而的低频振荡的分析，探讨了中高纬度地区垂直环流的低频振荡与华北地区夏季干旱的可能联系。由于热带季风中断时，主要降雨带位于我国江淮一带，此时垂直环流表现为在对流层低层２８°Ｎ左右范围内为上升运动区，在３５－４５°Ｎ区域附近内下沉气流加强，即我国华北地区上空盛行下沉气流，对应于该地区干旱、少雨。

江淮梅雨的多尺度特征及其与厄尔尼诺和大气环流的联系

利用小波变换,分析了江淮流域夏季降水的多尺度特征和存在的周期,通过对Nino3区海温、西太平洋副高以及亚洲纬向环流指数的小波变换,分析了它们与江淮流域夏季降水的多尺度联系。结果表明,整个江淮流域的降水具有明显的年际和年代际变化特征,年际变化主要表现为3～4a、5～6a和7～8a的周期,年代际变化则表现为12～13a、16～17a和27a的周期。南片和北片以及长江中游和下游之间所具有的特征是不尽相同的。相对于亚洲纬向环流指数而言,Nino3区海温对江淮流域降水的影响较为重要。Nino3区的海温与江淮流域降水的联系,在一些时段是同位相的,而在另一些时段是反位相的。

北半球冬季大气环流遥相关型特征与我国区域气候

计算了1951/1952～2002/2003年北半球冬季大气环流遥相关型的强度指数,研究了它们的长期变化和近期特征,指出近10年来WA型的负趋势,PNA型的正趋势还在持续并有所加强。它们的强度突变分别发生于20世纪80年代初(WA型1984年由强转弱)及70年代中(PNA型1976年由弱转强)。还指出,近10年来,亚洲(亚欧)地区的纬向环流强度继续在加强,经向环流强度继续在减弱,大气环流及遥相关型强度的这种变化是中国冬季气候变化的一个重要原因。

北半球500百帕极地环流与西北太平洋台风活动的遥相关

本文对1951—1984年各月500hPa极地高度场资料进行自然正交展开,分析展开的时间系数与西北太平洋台风活动的大尺度遥相关关系。结果表明,春、夏季极地高度场自然正交展开的第一时间系数和1月份第二时间系数与西北太平洋台风活动均有很好的相关。

欧亚大气环流和北太平洋海温与我国粮食产量

一、前言随着生产的发展、人口的增加和生活水平的提高,人类对粮食的需求也急剧增加。由于异常天气气候引起的粮食减产,直接影响和威胁着人类对粮食的需求,因此粮食产量和天气气候的关系也越来越受到人们的重视。

甘肃近四年初夏多雨转盛夏少雨的过渡环流特征初探

1984—1987年甘肃省连续4年6月份多雨,7月份少雨,天气气候反常是40多年所罕见的。对此,本文用亚欧500百帕环流和高度距平资料分析了各自的分布特征和对应关系,提出了甘肃近4年初夏多雨转盛夏少雨的异常点及过渡环流特征。

福建暴雨频数的变化特征

本文选引起旱涝灾害最重的暴雨频数进行分析探讨,揭示其演变规律和影响背景,主要结论有:1)福建暴雨频数在变化过程中存在着准2a和准11a主要振动周期;2)随着气候的增暖,福建暴雨频数存在增多之趋势;3)若冷空气势力偏弱、欧亚盛行纬向环流、西太平洋和南海副高偏强、以及西太平洋海温偏高时有利于福建暴雨频数增多;反之,有利于暴雨频数减少.

北极涛动与我国北方强沙尘暴的关系

使用1954—2003年北极涛动指数、500hPa纬向环流指数和沙尘暴等气候观测资料,针对我国北方春季沙尘暴年际和年代际变化趋势,分析了以北极涛动为代表的大气环流异常变化的气候特征,揭示了其与我国春季沙尘暴相关的事实。结果表明:近50年北极涛动指数表现出由负位相向正位相转变的趋势,当冬季(12月～2月)北极涛动为负位相时,相应的纬向环流指数为负距平,中高纬度西风气流偏弱,有利于极地冷空气向南输送,西伯利亚高压偏强,我国北方春季易多发区域性沙尘暴;反之则不易发生区域性沙尘暴。

陕西秋季降水变化特征

利用1960—2009年陕西74个台站逐月降水资料和同期NCEP/NCAR再分析资料,采用Mann-Kendall和REOF等方法分析了近50年陕西秋季降水变化时空分布及环流特征。研究表明:近50年来,陕西9月降水对整个秋季降水具有决定性作用,呈现出"北少南多"和"北多南少"的空间分布特征;当西太平洋副热带高压位置偏西偏北,纬向环流指数偏弱,海平面气压场为"西低东高"的形势,850 hPa风场上西北地区东部为西太平洋副热带高压外围的东南气流控制时,陕西秋季降水空间分布多呈现"北多南少"型。

长江上游中小洪水天气学分型及特征

基于1981—2012年宜昌水文站流量资料,普查出128例长江上游中小洪水过程。然后,利用国家气象站雨量资料和NCEP再分析资料,从环流背景出发,结合降水特点,将上述中小洪水过程分为纬向环流型、经向环流型、两高之间型和偏东气流型,其中经向环流型又分为贝湖槽类和东北槽类。最后,归纳各类天气型的主要影响系统、物理量特征、洪水特征,并建立天气学模型。分析表明:纬向环流型新疆北部低槽比常年同期偏强,经向环流型贝湖槽类和东北槽类分别是贝加尔湖低槽和东北地区低槽比常年同期偏强,两高之间型则是在青藏高压与副热带高压之间形成切变,偏东气流型受台风影响较多;致洪强降水一般发生在高层辐散、可降水量较大、中层正涡度且水汽通量辐合、中低层有暖平流的区域;从各型日最大流量增幅及过程流量平均增幅看,纬向环流型最大,偏东气流型最小。