东亚大陆冬季风的低频振荡特征

本文对东亚大陆冬季风期间的地面气温、气压的数年资料做了３０～６０天的低频波、准双周振荡等分析。结果表明，东亚大陆地区地面气温、气压的０～６０天波和准双周波具有重要的作用，它们多年平均的低频波方差相对贡献分别为５９．２％（气温）和４９．８％（气压）左右。并且伴有显著的年际差异，如华北气温３０～６０天波强的年份其方差相对贡献可达５０．２％，而最弱的年只占１１．９％左右。另外这两种频率振荡强弱还有明显的地区性，３０～６０天波一般华北和长江流域（２８°Ｎ以北）比其南部地区强；冬季风期间，东亚大陆地区的３０～６０波的经向传播主要是由北向南传播的。大多数年份可以传播至东亚大陆的南端，历时约３～６天，但是这种传播在长江流域以北地区表现为更清楚，在长江以南地区，一方面受到了冬季风本身强弱的影响，另方面还受到来自热带地区以致南半球夏季风低频波北传等因素的影响使得经向传播往往变得比较复杂。

2010年东亚冬季风月内尺度振荡特征及其与西南地区冬季气温的关系

利用NCEP/NCAR R2逐日再分析资料和西南地区气象台站逐日气温资料,通过带通滤波、小波分析、相关分析和合成分析等统计方法,研究了2010年东亚冬季风月内尺度振荡特征及其与西南地区冬季气温的联系。结果表明,2010年东亚冬季风在月内时间尺度上主要存在7天左右、12天左右以及30天左右为主要振荡周期的低频振荡。东亚冬季风月内尺度,准1周、准2周时间尺度内的振荡特征可以很好指示出同期西南地区较强的低温过程,且在准2周尺度比准1周尺度对西南地区冬季低温的影响更明显。月内尺度、准1周、准2周尺度上东亚冬季风正、负位相时,无论是对流层高层、中层、低层环流场分布形势均有显著差别,当东亚冬季风正位相时对流层从高层到低层环流场形势均有利于西南地区冬季低温,而负位相时环流形势相反,不利于西南地区低温。

东亚冬季风月内活动的主要时间尺度及其振荡特征

利用1979~2012年NCEP/NCAR R2逐日再分析资料和西南地区气象台站观测资料,通过小波分析、带通滤波、合成分析和相关分析等多种统计分析方法,对东亚冬季风月内活动的主要时间尺度及其振荡特征进行了研究。结果表明：东亚冬季风具有明显的月内周期性活动特征,其月内活动时间尺度主要以准1周、准2周和准3周左右的时间周期为主,其中准2周比准1周和准3周略强。月内尺度、准1周、准2周时间尺度内的东亚冬季风指数的强盛期和西南地区冬季低温期有很好的对应关系,其月内尺度、准1周、准2周时间尺度内的振荡特征可以很好指示出同期西南地区较强的低温过程。

热带大气低频振荡强度年际异常对中国东部冬季降水的影响

利用NOAA的逐日向外长波辐射(OLR)资料、NCAR/NCEP资料和中国台站降水资料,以低频振荡的能量与总能量的百分比作为低频振荡强度指数,初步研究了热带地区低频振荡强度的年际变化及其对中国东部冬季降水的影响。结果表明:冬季热带地区低频振荡强度高(低),则我国东部冬季降水多(少)。热带低频振荡强度的年际变化与欧洲西北部到我国南部的波列及东亚冬季风的年际变化密切相关。在热带低频振荡强度高值年,冬季北非槽和孟加拉湾槽加深,东亚大槽减弱,东亚冬季风减弱,我国东部地区南风异常,水汽输送强,导致降水偏多;反之,在热带低频振荡强度低值年,北非槽和孟加拉湾槽减弱,东亚大槽加深,东亚冬季风加强,我国东部地区北风异常,水汽输送减弱,导致降水偏少。

东亚冬季风三维环流的低频振荡特征

利用ＥＣＭＷＦ／ＷＭＯ逐日客观分析格点资料，采用带通滤波分析了冬季风环流的低频振荡特征，结果表明冬季风水平环流和垂直环流都表现出显著的准４０天振荡特征，高低层水平环流的低频变化主要受热带西太平洋和澳大利亚附近的低频涡旋系统的影响，纬向环流的低频变化表现为Ｗａｌｋｅｒ环流的加强和减弱。经向环流则在现为局地振荡特征，它的低频振荡起着联接南北半球和高低层季风环流低频振荡的作用。

青藏高原热力作用下的非绝热Rossby波

从含非绝热项的准地转运动方程组出发 ,分析了青藏高原大尺度热力作用下非绝热Rossby波的一些性质 ,从理论上证明当背景西风气流为正压时 ,冬季高原冷却作用有利于Rossby波的经向传播 ,夏季高原大尺度热力作用不利于波动的经向传播。非绝热Rossby波的频率方程说明冬季高原的热力作用是中纬季节内振荡的重要激发机制。同时 ,在背景西风气流为纯斜压条件下 ,求解了高原热力作用下非绝热Rossby波的频率 ,并由频率方程说明冬季高原热力作用有利于波动向不稳定方向发展 ,而夏季高原的大尺度热力作用对波动稳定性的影响存在临界值。

东亚夏季风过程大气低频振荡的数值模拟研究

利用区域气候模式RegCM3对东亚夏季风及其中的大气低频振荡(LFO)进行了模拟研究。(1)进行控制试验,借助Lanczos带通滤波等方法分析了实测及模拟结果LFO强度和传播等特征,检验RegCM3对夏季风LFO的模拟能力;(2)通过增、减南海表面海温两个敏感试验探讨海温异常变化对LFO各特征的影响,并探究异常海温下的LFO与季风爆发时间的可能联系。结果表明:季风LFO强值集中在低纬地区,低纬夏季强冬季弱,高纬则相反。季风爆发前后的发生南传向北传的转换。模式RegCM3对季风区LFO基本特征有较好的把握,但高纬地区偏强。南海异常增(减)温有利于季风提前(推迟)爆发,也有利于LFO传向发生转换时间的提前(推迟)。说明季风爆发时间与LFO传向转换存在一定联系。两个试验均有使振荡能量大值区南移的趋势,且通过LFO的变化造成较高纬地区季风后期的气候异常。

山东大风天气的低频特征及机理分析

利用山东省122个国家级地面气象观测站的风速数据与欧洲中期天气预报中心(ECMWF)提供的ERA-interim再分析数据,采用小波分析、带通滤波等方法对2015年9月-2020年9月山东的大风天气及相应的低频大气环流形势进行分析。结果表明,近几年山东的大风天气有增加的趋势,春季大风发生频次最多,秋季最少;山东半岛东部大风频次最多,鲁南地区最少;全年只有7月偏南大风站次较偏北大风多,其余月份多以偏北大风为主。山东大风具有显著的11~13 d与20~23 d的低频振荡周期。其中,春季大风以11~13 d的振荡周期为主,秋、冬季以20~23 d的振荡周期为主,夏季大风的振荡周期不明显。振荡周期的演变与大范围的大风过程有对应关系,大范围的大风过程大致发生在振荡的波峰处。春季偏北大风盛行时,多伴有经向风自北向南的传播。秋季大约以35°N为界,对流层中高层在35°N以北,经向风自南向北传播,35°N以南,则是自北向南传播,对流层中低层反之。山东春季大风产生之前,乌拉尔山东侧低频气旋与黄海上空低频反气旋同时出现并东移,之后衍生出华北低频反气旋与渤海低频气旋,这两个系统的加强促使华北上空偏北风加大,为山东大风的产生提供了可能。同时,华北地区经向风正距平逐渐被负距平所代替,是山东大风天气产生的又一先兆。

Thermal Effects of the Tibetan Plateau on Rossby Waves from the Diabatic Quasi-Geostrophic Equations of Motion

From the diabatic quasi-geostrophic equations of motion, the authors analyze the characteristics of diabatic Rossby waves including the thermal effects of the Tibetan Plateau. When the basic zonal flow is barotropic, it is demonstrated that the cooling of the Tibetan Plateau in winter not only facilitates the meridional propagation of Rossby waves but is an important driving mechanism of the intraseasonal oscillations in middle and high latitudes. When the basic zonal flow is baroclinic, it is found that the cooling of the Tibetan Plateau in winter facilitates the instability of Rossby waves, while in summer there is a threshold for the influence of the heating of the Tibetan Plateau on the stability of Rossby waves.

东亚季风研究取得重要成果

中国的寒潮和旱涝与东亚季风的活动和变异有密切关系。1982年,以陶诗言院士为首的中国气象学家提出了东亚季风环流系统的存在,1984年进一步论证了该季风系统的成因并确定它与印度季风系统既相互独立又相互影响的关系。在国家自然科学基金和中国气象局的资助下,中国气象科学研究院陈隆勋研究员、国家气候中心丁一汇研究员、南京气象学院何金海、朱乾根教授、中山大学罗会邦教授等先后对东亚季风作了系统的研究,并开展了中美、中日季风的合作研究,在东亚季风研究方面进一步取得了重要成果。