青藏高原夏季高层纬向风季节内振荡特征

利用1979—2019年ECMWF提供的ERA-Interim逐日再分析资料,采用Morlet小波分析、滤波及合成分析等方法,探究了青藏高原夏季对流层高层纬向风季节内振荡(IntraSeasonal Oscillation,ISO)的主要周期及其传播特征。结果表明:青藏高原夏季高层纬向风季节内振荡的主要周期为10~30 d,其强度存在明显的年际差异。在纬向风ISO强年,振荡过程持续时间长、振幅强,ISO方差中心从对流层高层向下影响到对流层中层,表现为相当正压结构。其传播在纬向上主要表现为ISO中心从高原东部3次向东传,可达西太平洋地区;经向上分别有4次自中高纬向南传播的10~30 d ISO中心与来自低纬地区的ISO中心在高原南侧汇合,其强度在高原南侧有所加强,强振荡中心可向南传播到达低纬地区。ISO的位相演变主要表现为低频反气旋和低频气旋中心在高原东部交替出现,引起东部地区上空低频东风和低频西风的强度变化。在ISO极端活跃位相,高原东部低频西风达最强。

El Nio事件发生和消亡中热带太平洋纬向风应力的动力作用 Ⅱ.模式结果分析

为了分析 ＥＩ Ｎｉｏ事件发生和消亡中热带太平洋纬向风应力的动力作用，建立一个类似于Ｚｅｂｉａｋ的简单热带海洋数值模式，在观测到的风应力异常的强迫下，模拟赤道太平洋地区 １９７１年１月至 １９９８年８月海表温度异常的变化。结果表明，模式对观测的Ｎｉｏ３区海表温度异常（ＳＳＴＡ）有很好的模拟能力。模拟和观测Ｎｉ区ＳＳＴＡ之间的相关系数可达 ０．９０。模式对 Ｅｌ Ｎｉｏ事件期间赤道太平洋海表温度异常随时间变化也有较好的模拟能力。为了分析Ｅｌ Ｎｉｏ期间ＳＳＴＡ的空间分布及其随时间变化的动力学机制，还对１９８６～１９８９年 ＥＮＳＯ循环期间赤道太平洋地区观测的 ＳＳＴＡ的传播特征及其形成机制进行了分析。模式较好地模拟出了观测到的赤道太平洋地区ＳＳＴＡ的传播特征，即从１９８６年底至１９８７年 ４月， ＳＳＴＡ具有向东传播的特征，从 １９８７年 ６月至 １９８８年 ２月具有向西传播的特征。动力学分析的结果表明，赤道中西太平洋地区的缔向风应力异常对 Ｅｌ Ｎｉｏ事件的发生和消亡具有重要作用。赤道中西太平洋地区的西风异常可强迫出东传的Ｋｅｌｖｉｎ波，这个东传的 Ｋｅｌｖｉｎ波对正 ＳＳＴＡ的东传起主要作用，当这个东传的

青藏高原夏季500hPa纬向风的时空演变特征及其与我国降水的关系

本文利用NCEP/NCAR月平均再分析资料及中国160个测站月降水资料,采用经验正交函数分解(EOF)、相关分析、合成分析等方法,对青藏高原夏季500hPa纬向风近59年来的年际、年代际变化趋势及其与我国降水的关系进行了分析。时空演变特征的分析结果表明:自1950年以来,青藏高原夏季500 hPa纬向风总体呈现减弱趋势,其中在1950年代西风偏弱,1960年代西风明显偏强,1970年代至21世纪初西风一直处于偏弱阶段;纬向风变化趋势的空间分布表现为高原大部分区域上空纬向风呈现减弱趋势,其减弱趋势由东南向西北递增,高原西北部及中部地区减弱趋势最为明显;对高原夏季500hPa纬向风距平时间序列作EOF分解,得出第一特征向量的空间分布表现为整体减弱型,其时间权重系数呈现长期正趋势;时间系数的11年滑动平均分析表明1950年代后期到1960年代中后期纬向西风整体增强趋势比较明显,1960年代末到21世纪初为西风减弱阶段,且期间没有出现明显的上升或下降趋势;时间系数的突变分析表明纬向风在1967年发生了一次较明显的减弱突变;时间系数的小波分析表明其具有2～4年的周期,这一周期成分在1950年代前期和1990年代末至21世纪初这两个时段比较显著。年际、年代际尺度上高原夏季500 hPa纬向风减弱与我国降水关系的分析均表明:高原纬向风减弱时长江中下游以北的我国部分地区降水偏少,以东北和华北表现明显,长江中下游以南地区降水明显偏多,降水场与大气环流、水汽通量散度场都有较好的配置关系。

高低层纬向风异常与西北太平洋热带气旋生成年频数关系的研究

采用相关和合成分析方法,研究了热带太平洋地区大尺度高低层纬向风异常与西北太平洋热带气旋生成年频数的关系及其影响的可能机理。结果表明:赤道东太平洋地区ΔU200-ΔU850>0,西太平洋热带地区ΔU200-ΔU850<0,热带太平洋地区沃克环流偏强,西北太平洋热带气旋生成年频数偏多。高低层纬向风异常年,对流层上、下部环流和对流层中垂直运动有显著的特征。在短期气候预测的时间尺度上,前期高低层纬向风异常可以作为预测热带气旋生成年频数的前兆信号。

异常东亚冬季风对赤道西太平洋纬向风异常的影响

ENSO由于经常带来大范围的气候异常而倍受关注,赤道西太平洋的纬向风异常对ENSO的发生起着重要作用。首先对赤道西太平洋纬向风异常的发生进行研究,其结果清楚地表明它同东亚冬季风的异常有密切关系。异常强(弱)的东亚冬季风不仅能激发产生赤道西太平洋的西(东)风异常,而且还将在菲律宾以东的西太平洋上导致一个气旋性(反气旋性)环流的形成。研究还表明,上述异常流型产生的物理过程是异常东亚冬季风所造成的气压形势的动力影响,因为在强(弱)东亚冬季风影响下,赤道西太平洋地区会形成向西(东)的气压梯度,即p/x<0(p/x>0)的异常气压形势。通过赤道太平洋的海气相互作用,赤道西太平洋的持续西(东)风异常则将进一步导致El Ni^no(La Ni^na)事件的发生。

El Nio事件发生和消亡中热带太平洋纬向风应力的动力作用 I.资料诊断和理论分析

通过资料分析，研究了发生在热带西太平洋海表面西风或东风应力异常与ＥｌＮｉｎｏ事件的关系。分析结果表明，对应着ＥｌＮｉｎｏ事件从发生到消亡的过程，热带西太平洋纬向风应力存在着从西风应力异常到东风应力异常的变化，并且在这个过程中，西风应力异常向东传，东风应力异常紧接其后也向东传。本文还根据观测资料的分析结果建立了理想风应力，并利用简单热带海洋模式，对热带西太平洋纬向风应力异常及其东传在ＥＮＳＯ循环中的作用进行了动力学分析，指出了它们在ＥｌＮｉｎｏ事件发生和消亡中起着重要的作用。西风应力异常通过激发出海洋中东传的暖Ｋｅｌｖｉｎ波及其在大洋东边界反射产生的暖Ｒｏｓｓｂｙ波、以及西风应力异常本身东传到赤道东太平洋，引起正的海洋混合层扰动厚度异常，导致了ＥｌＮｉｎｏ事件的发生；而异常东风应力则通过激发出东传的冷Ｋｅｌｖｉｎ波及其在大洋东边界反射产生的冷Ｒｏｓｂｙ波、以及东风应力异常本身东传到赤道东太平洋，引起负的海洋混合层扰动厚度异常，导致了ＥｌＮｉｎｏ事件的消亡。对于热带西太平洋上风应力异常的形式是东部为异常西风应力而其西部为异常东风应力，并且它们同时向东传时，则大洋东部混合层厚度对异常风应力的响应随异常东风和西风?

北太平洋风暴轴异常变化特征及其与纬向风场的关系研究

摘要本文通过对300 hPa5、00 hPa和850 hPa的北太平洋风暴轴(PST)的异常研究,分别提取出两个主异常模态进行比较。分析表明在三层的第一主模态都主要对应有PST异常的准10 a的周期变化;而对300 hPa和500 hPa的第二主模态,以及850 hPa的第三模态,对应有更长时间的趋势变化。进一步通过相关的分析,说明PST的异常从低层到高层的变化存在一定的一致性。通过PST与纬向风场在300 hPa的相关分析发现,两个模态与纬向风场的异常在空间上都呈同位相的分布,说明高层纬向风场异常与PST发展可能存在一种互相反馈的作用。进一步通过斜压增长率和水平两维的E-P通量矢的合成分析发现,这种反馈作用,无论从纬向风场异常所产生的环境斜压增长条件的改变,还是从平均动能与扰动动能的转化关系,都是存在的。

赤道太平洋纬向风和流异常与西太平洋暖池纬向运移

基于SODA再分析资料和TAO资料,利用EOF和统计分析等方法,分别研究了赤道太平洋海面纬向风应力异常和赤道太平洋上层纬向流异常的时空特征及其对西太平洋暖池纬向运移的影响。结果显示,赤道太平洋海面纬向风应力距平场第一模态具有2—5年的年际变化特征,其时空分布呈东、西向的反位相变化;而赤道太平洋上层纬向流距平场的第一模态则为1—2年的年和年际变化,且整个研究区域位相统一。纬向风应力和纬向流异常变化最显著的区域都在赤道中太平洋。相关分析显示,赤道中太平洋海面纬向风应力异常和赤道西太平洋上层纬向流异常分别对西太平洋暖池纬向运移有约2个月和4—6个月的超前影响,是暖池纬向运移的两个重要动力因素。回归分析表明,赤道中太平洋海面纬向风应力异常和赤道西太平洋上层纬向流异常对西太平洋暖池纬向运移有很好的预报意义。

西北太平洋区域纬向风垂直切变的气候特征研究

西北太平洋区域纬向风垂直切变的变化是影响西北太平洋热带气旋生成和发展的一个重要的动力因子,弱的纬向风切变有利于热带气旋的发生、发展。文中将西北太平洋区域纬向风垂直切变幅度(MWS)定义为850与200 hPa的纬向风之差的绝对值,以研究MWS的气候特征。结果表明,西北太平洋区域的MWS有两个主要空间模态,第1空间模态表现为在15°N以南的热带西太平洋存在MWS东西向变化相反的两个区域,20°N附近的热带西太平洋MWS的变化与其以北海区的MWS的变化相反。第2空间模态表现为在热带太平洋140°E东、西的变化相反。研究了两个模态相关的大气环流特征,发现去掉强ENSO信号后,第1模态不但与低纬度大气环流有关,而且还与南、北半球中高纬度的大气环流有关,第2模态主要与热带西太平洋和北太平洋局地大气环流有关。另外,第1模态的时间系数与赤道东太平洋海温、西北太平洋台风生成频次有着密切联系;第2模态时间系数与西北太平洋台风活动频次联系密切。

南海夏季风爆发迟早与赤道纬向风关系的诊断研究

利用ECMWF和NCEP(1958~1999年)的再分析资料,研究南海夏季风与前期气象要素的关系,结果表明:南海夏季风建立日期与当年2月份赤道印度洋地区的纬向风存在高层(200~100 hPa)为正、低层(1000~700 hPa)为负的显著相关分布,类似于偶极子的分布特征;而在赤道中太平洋地区(160°E^160°W)则存在高层为负、低层为正的另一个显著相关"偶极子"。分析这种相关特征的持续性,发现上述形势从2月份到5月份一直存在,且赤道印度洋地区高低层相反的相关分布从3月份开始逐渐东移,到5月份维持在印度洋东部至南海一带。从5月份的相关系数分布图可发现,南海地区低层为负相关,高层为正相关,说明低层西风异常、高层东风异常的赤道纬向风分布有利于南海夏季风早爆发。针对南海夏季风建立日期与赤道地区(10°S^10°N平均)纬向风的"偶极子"型相关分布特征,定义了一个用于诊断南海夏季风爆发迟早的前期因子。该因子与大部分学者定义的南海夏季风建立日期存在着显著的相关,说明该因子对南海夏季风爆发迟早有一定的反映能力和预测作用。根据Gill(1980年)理论分析发现,上述2月份赤道地区纬向风异常是同期赤道印度洋-大陆桥地区异常强对流活动造成热带赤道大气环流显著异常变化的结果。

ENSO—7赤道西太平洋异常纬向风所驱动的热带太平洋次表层海温距平的循环

近几年的一系列分析研究表明 ,ENSO与异常东亚冬季风之间有相互影响 ,持续的强 (弱 )东亚冬季风通过引起赤道西太平洋地区的西 (东 )风异常对ElNi o/LaNi a的发生起着重要作用 ;赤道太平洋次表层海温异常 (SOTA)的年际变化 (循环 )与ENSO发生有密切关系 ;ENSO的真正源在西太平洋暖池 ,暖池正 (负 )SOTA沿赤道温跃层东传到东太平洋 ,便导致ElNi o/LaNi a的爆发 ;在暖池正 (负 )SOTA沿赤道东传的同时 ,有负 (正 )SOTA沿 10°N和 10°S纬度带向西传播 ,从而构成SOTA的循环 ;热带太平洋SOTA循环的驱动者是赤道西太平洋的异常纬向风。进而可以认为

赤道平流层纬向风的准2年振荡与浙江台风的初步研究

通过研究赤道平流层纬向风的准 2年振荡 ( QBO)和浙江台风的关系 ,指出 :浙江台风多发生在赤道平流层纬向风的东西风转向时期 ;在赤道平流层 QBO为西风年时 ,浙江发生台风的总天数较多 ;在赤道平流层 QBO的西风时段内发生台风的总个数和总天数都较多 .在东风时段 ,每个台风的生命史较长 .厄尔尼诺和拉尼娜使当年浙江台风的总天数偏少 .厄尔尼诺年使浙江台风的生命史较长 。

赤道平流层中下层纬向风准2a振荡与行星运动

利用实况资料和小波分析方法研究了赤道平流层中下层纬向风准2 a振荡(简称QBO)周期变化与行星运动之间的联系,结果表明,QBO周期以火星冲日(25.68月)周期为基准,时而变长,时而变短。当地球、土星、天王星3星一线时,火星冲日月份30 h Pa纬向风由东风向西风转换;而3星成直角时,则从西风向东风的转换。QBO周期变化与木星冲日时的视赤纬存在明显的对应关系。当木星冲日视赤纬达到正极值时(此时为北半球的冬季),QBO周期达到最大;当木星冲日视赤纬达到负极值时(此时为北半球的夏季),QBO周期达到最小。QBO周期与木星冲日视赤纬之间的相关系数高达0.496,并通过0.001显著性检验。QBO强度与周期、木星冲日时的视赤纬呈现反相变化,即QBO强度的强(弱),对应于QBO周期的短(长)。木星冲日负(正)视赤纬,在过去60 a中,QBO的强度总体呈现增加的趋势,与天王星的视赤纬减小存在一定的联系。

近赤道西太平洋低空纬向风异常对ENSO事件的指示性

本文计算了近赤道西太平洋Ｐｏｎａｐｅ岛１９６１～１９８６年历年逐月８５０ｈＰａ矢量风的纬向与经向分量及其距平值，并分析了其与ＥＮＳＯ事件的关系。结果发现，当该岛纬向风距平（３个月滑动平均）值达到＋２ｍ·ｓ－１并持续２～３个月时，则其后东太平洋多即有埃尔尼诺现象发生。进一步分析该岛纬向风距平与西太平洋Ｔｒｕｋ岛海面水位距平和东太平洋赤道ＳＳＴ距平之间的时滞关系，结果发现，三者之间依次存在着十分显著的时滞相关，表明在西太平洋低纬大气与东太平洋赤道海温之间可能存在着一种由动力异常导致热力异常的物理过程。利用中美西太平洋海气联合考察获得的１９８６～１９８８年埃尔尼诺期间１６５°Ｅ断面ＣＴＤ和ＡＤＣＰ等实测资料，对这种可能过程做了分析和讨论。

有界大洋对纬向风强迫的响应及共振

为揭示北太平洋主、次要气候模态即太平洋年代际振荡(PDO)和北太平洋流涡振荡(NPGO)的形成机理及其振荡周期与大洋水平尺度之间的联系,采用中纬β通道中的约化重力准平衡线性大洋模型,解析求解了纬向风强迫下的大洋流场响应,讨论了其中的共振问题.1)有界大洋的响应形态分别类似于冬季PDO和NPGO的流场模.2)响应形态分别表现为在大洋西海岸以东,前者有一个椭圆状流涡,后者有南北两个旋转方向相反的流涡并构成流涡偶;在整个大洋,前者有一个洋盆尺度环流,后者在大洋南北分别有两个旋转方向相反的洋盆尺度环流;在中纬度西风急流异常位置偏北和偏南,则能分别强迫出以上的两种情况.3)大洋流场对纬向风场强迫的响应频率(周期)与纬向风强迫频率(周期)相同,但大洋响应要滞后于纬向风的强迫;而响应流场即流函数的强度则与纬向风强迫的大小成正比.当纬向风强迫频率(周期)与该大洋固有频率(周期)相同时,二者会有共振发生,此时大洋响应最为强烈;而二者频率(周期)相差较远时,响应则不大.摩擦越小共振就越强,共振的个数也越多.有界大洋东西向的长度对其固有频率(周期)即共振频率(周期)有明显影响,并起着决定作用;当该长度减小时,相邻两个共振周期的间隔会增大.海洋大气间的两两非线性相互作用,使得随机风场的振荡包含了从极低频到高频的各种成分;通过该共振,可从中挑选出与大洋固有频率相同或相近的共振频率,在该频率上流场对风场的响应最为强烈,从而也就锁定了PDO和NPGO的周期.最终结论为:非线性相互作用、风场对流场的强迫、共振是造成PDO和NPGO的三个关键因子;该解析解的性质为时变的共振Rossby波.

DEMETER耦合气候模式对西北太平洋纬向风垂直切变的预测能力研究

文章评估耦合气候模式预测台风季节(6～10月)西北太平洋纬向风垂直切变幅度(MWS)的年际变化能力,分析显示欧洲多模式集合气候预测系统计划(DEMETER)中耦合模式数据基本具有回报MWS基本空间分布特征的能力,而回报MWS空间能力的不足区域与模式回报MWS与西北太平洋年台风数(WNPTF)的虚假显著相关区域相一致。过程中还显示西北太平洋低纬海区MWS与WNPTF正(负)相关,而强El Ni o年时该海区MWS对应正(负)异常,强La Ni a年时则相反;这意味着在台风季节,强El Ni o年的WNPTF容易比强La Ni a年的WNPTF偏多。在考察MWS的时间变异特征时,将MWS区域平均时间序列(MWS_T)和MWS的EOF第一特征向量对应的时间系数(MWS_PC1)定义为纬向风垂直切变指数,讨论指数与WNPTF、强ENSO间的关系。分析显示,MWS_T(MWS_PC1)分别与Ni o3.4指数、WNPTF显著相关,模式集合较好地再现了这种特征;但对强ENSO信号的响应,两个指数在ERA-40数据中是相反的,而在模式集合中却是一致的。

利用HRDI／UARS资料分析东亚区域中层大气纬向风气候特征

利用美国高层大气研究卫星(UARS)搭载的高分辨率多普勒测风仪(HRDI)获得的中层大气风场观测资料,对东亚区域中层大气纬向风的垂直分布与变化特征进行了分析研究．多年平均结果显示东亚区域中层大气纬向风具有显著的区域特征,与当前普遍使用的参考大气CIRA-86相比存在显著的不同．在冬季, 东亚区域中间层西风急流中心位于25°-35°N之间的75km高度,与CIRA-86相比,该中心纬度偏南5°, 高度偏高10 km;在秋季,东亚区域低热层高度存在一个显著的从赤道到高纬度的东风带,而CIRA-86不存在．分析结果还表明,除了夏季中纬度地区,在东亚区域上空中高层大气各高度上均存在相当显著的区域尺度扰动结构．在热带,低热层高度纬向风无论冬夏,沿纬圈方向都表现出相当显著的不均匀性,夏季这种不均匀性进一步向下扩展到55 km高度．与上述热带扰动特征相比,中纬度地区夏季的纬向风在各个高度沿纬圈相当均匀,但是在冬季,中间层和低热层高度都存在沿纬圈方向显著的纬向风扰动结构．

北半球平流层中低层纬向风季节转换及转换层特征的分析研究

使用1979-2005年NCEP／NCAR再分析数据，分析了北半球平流层中低层（300hPa至10hPa）纬向风的季节转换规律，并采用二维空间场相似性方法确定了平流层的季节过渡日期。分析表明，平流层大气环流基本为冬夏二元状态，冬夏转换具有突变性；其季节过渡在纬向是接近同步进行的，而在经向则有时间差异，无论是冬夏转换还是夏冬转换高纬都要早于低纬。在平流层中部（10-70hPa）季节过渡是自上而向下进行的；而在平流层下部（100-200hPa）季节过渡的上下传递关系则比较复杂，在不同的纬度带有不同的表现。在北半球热带外地区，平流层中部东风期的起止日期与相似性方法计算得到的平流层季节过渡日期之间具有较好的对应关系，在东风期之前和之后往往各存在持续10天左右的零风一弱风期。

东亚MLT区域平均纬向风再评估--WINDII测量分析结果

本文利用1991年11月至1997年8月期间美国WINDII/UARS获得的风场测量数据对东亚上空纬向风进行考察.研究结果给出了位于120°E子午圈中90-120km之间平均纬向风的典型结构及其季节特征,与在武汉开展流星雷达探测结果进行比较的结果说明卫星测量分析结果在对季节特征的描述方面与地基测量有相当好的一致性;较好的一致性还表现在与过去从HRDI/UARS数据中得到的月平均纬向风.这些说明卫星探测结果有相当好的代表性.与国际标准大气CIRA-86月平均纬向风开展比较的结果显示,从100km高度开始这两种卫星数据分析结果都与CIRA-86结果表现出严重偏离,例如在赤道和低纬度地区某些高度,CIRA-86纬向风在全年的大部分时段中表现出与卫星数据分析结果风向不一致.分析结果还显示WINDII纬向风和HRDI纬向风分析结果之间表现出一个幅度约20m·s^-1的系统偏差,考虑到本文分析过程中采用了通过归并36天测量数据来消除周日变化影响的方案,同时参考其他研究工作中对MLT纬向风周日潮幅度的描述,两种卫星数据分析结果之间的系统偏差可能部分来自大气潮汐的影响.

青藏高原春季500hPa纬向风季节内振荡特征及其与我国南方降水的关系

利用NCEP/NCAR日平均再分析资料及中国753个测站日降水资料,采用带通滤波、小波功率谱、合成分析等方法研究了青藏高原春季500 hPa纬向风季节内振荡特征及其与我国南方降水的关系.结果表明,青藏高原春季500hPa纬向风存在明显的10-30 d季节内振荡特征,该低频振荡主要表现为自西向东和自北向南的传播特征.通过位相合成分析发现,这种季节内振荡对我国南方春季降水有重要影响.当高原500hPa纬向风季节内振荡处于2~3位相时（即高原上盛行西风异常）,对应于我国南方地区春季降水明显偏多;反之,当季节内振荡处于相反位相时（6~7位相,即高原上盛行东风异常）,对应于我国南方春季降水明显偏少.南方春季最大正（负）异常降水的出现滞后于高原季节内振荡的峰值（谷值）位相,其滞后时间为2d.分析结果还表明,高原上空纬向风的季节内振荡活动主要通过中纬度大尺度环流异常对我国南方春季降水产生影响.