双月刊

ISSN 1006-9895

CN 11-1768/O4

  • 2009年第33卷第2期文章目次
    全 选
    显示方式: |
    • 西北太平洋低频振荡对热带气旋生成的动力作用及其物理机制

      2009, 33(2):205-214. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2009.02.01

      摘要 (6250) HTML (0) PDF 2.53 M (3746) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用全球再分析资料以及美国联合台风预报中心的热带气旋(TC)数据, 从动力和能量转换方面深入分析了西北太平洋上空30~60天大气低频振荡(MJO)对西北太平洋区域TC生成的调制作用。研究结果表明, 当西北太平洋西侧为MJO的西风位相所控制时, MJO通过纬向风的辐合作用使得在辐合区传播的波动发生波数增加, 波长减短的结构改变, 从而触发较大尺度波动向天气尺度波动的演变; 西风位相期间纬向风的纬向辐合与经向切变可以使得低频波动动能向高频波动的转换得到加强, 从而使得在此区域TC生成的数量明显偏多。相反, 当西北太平洋西侧为MJO的东风位相时, TC生成的数量得到抑制。此外, 随着西风位相中西风的加强(东风位相中东风的加强), TC的生成概率将得到增加 (减少)。但是, 在西北太平洋东侧海域, MJO对TC活动的调制作用要减弱许多。对MJO活动年际变化的研究表明, 在西太暖池处于暖状态年时, 西北太平洋西侧的MJO活动频繁, 西风位相活跃, 从而有利于此区域TC的生成, 而冷年的情况正好相反。

    • 南、北半球环状模月内活动的主要时间尺度

      2009, 33(2):215-231. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2009.02.02

      摘要 (5037) HTML (0) PDF 3.04 M (3292) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于“大气环状活动带” 的概念, 利用逐日再分析资料对南、 北半球环状模 (简称SAM、 NAM) 的季节活动特征及月内活动的主要时间尺度 (Submonthly timescales) 进行了研究, 结果表明, NAM具有冬季强、 夏季弱的年循环特征, 而SAM则表现出明显的准半年循环特征。并且, 逐年的功率谱分析进一步显示: NAM的月内活动的主要时间尺度以准1周和准2周为主, 且它们具有共生性, 准3周为相对次要的周期; 而SAM的月内活动周期与NAM相似, 准2周和准1周较强, 准3周次之。NAM和SAM的月内活动在不同特征时间尺度上的空间特征及其时间演变值得进一步研究。

    • 沙尘输送模式的不确定性分析

      2009, 33(2):232-240. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2009.02.03

      摘要 (5069) HTML (0) PDF 3.97 M (3690) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用一个远距离输送的沙尘模式估计了由于参数化过程 (干沉降速度) 和输入资料 (源强和水平风场) 的误差造成沙尘模拟的不确定性。通过对以上参数分别进行敏感性试验, 分析了模式对2002年3月15~24日期间中国东部地区两次主要沙尘过程模拟的不确定性。结果显示, 源区的潜在源强和气象水平风场的不确定性对模拟结果的影响最大, 而干沉降速度的影响相对较小。同时, 对不同区域 [西部 (<95°E)、中部 (95°E~110°E) 和东部 (>110°E)] 的潜在源强和干沉降速度参数进行敏感性试验发现, 中部区域的参数设置对模拟结果的影响最大, 而西部和东部区域的参数变化对模拟结果的影响很小。此外, 不同高度的风场影响也不一样: 地面风速影响最大, 中层的影响较小, 而高层 (约6 km高度以上) 的风场几乎没有影响。

    • 四川盆地西部暴雨对初始水汽条件敏感性的模拟研究

      2009, 33(2):241-250. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2009.02.04

      摘要 (5917) HTML (0) PDF 1.50 M (3747) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于区域暴雨数值预报模式AREM, 针对2003年8月发生在四川盆地西部的多次局地强暴雨过程, 通过数值试验, 讨论了川西暴雨对初始水汽条件的高度敏感性, 揭示了川西暴雨过程独特的局地水汽循环特征。初始水汽条件不仅决定着暴雨的强度, 还对最大降水发生时间产生明显影响, 从而决定模式对降水日变化的模拟效果。局地初始水汽偏大, 不仅导致24小时降水总量的迅速增加, 甚至空报暴雨, 还使得主要降水时段明显提前, 使夜雨变为昼雨。局地初始水汽减少不仅会显著减小降水量, 甚至会致使暴雨消失,还会使主要降水时段滞后。

    • 南极涛动和南极绕极波的年代际变化

      2009, 33(2):251-260. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2009.02.05

      摘要 (4111) HTML (0) PDF 3.68 M (3409) 评论 (0) 收藏

      摘要:用1951年1月~2002年12月共624个月的海平面气压、 温度和850 hPa西风的NCEP再分析资料, 分析定义了南极涛动指数 (简称AAOI) 和850 hPa的南极涛动西风指数 (简称Uaaoi), 并讨论了它们的长期变化趋势和年代际跃变及其对南极绕极波的影响。结果表明, AAOI和Uaaoi的变化非常相似, 两者的同期相关系数高达0.218 (624个月), 超过了99.9%信度检验。当AAOI为高指数时, Uaaoi也为高指数, 即西风增加; 当AAOI为低指数时, Uaaoi也为低指数, 即西风减弱。AAOI和Uaaoi都有明显的长期趋势, 倾向率分别为0.01915/10 a和0.009249/10 a。1972年是跃变点, 跃变前AAOI的年平均值为-3.9691 hPa; 跃变后为2.9107 hPa。而在60°S 附近, 跃变前年平均西风为-1.09 m/s, 跃变后为0.93 m/s, 二者差达2.02 m/s。它们的主要振荡周期为3~5年。对50°S~60°S平均纬圈的海平面气压 (sea level pressure, 简称SLP) 和温度 (624月) 作3~5年滤波, 它的经度时间剖面图表明: 近50多年来南极绕极波均为自西向东的行波, 绕南极一周跃变前约4.4年, 跃变后约3.6年。南半球的SLP和温度经3~5年滤波后, 它的EOF展开第一特征向量的空间型表明: 跃变前以3波振动为主, 跃变后以2波振动为主。

    • 热通量和风应力影响北太平洋SST年际和年代际变率的数值模拟

      2009, 33(2):261-274. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2009.02.06

      摘要 (4871) HTML (0) PDF 6.09 M (3269) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用一个大洋环流模式LICOM, 通过1958~2001年风应力 (ERA40) 和热通量驱动下的两组模拟试验, 检验了二者在北太平洋年际和年代际变率形成中的作用。结果表明, 尽管在年际尺度上热带太平洋变率主要受风应力影响, 但合理考虑热通量异常的强迫作用能够显著改进模式对El Niño的模拟效果, 包括对El Niño周期非规则性的成功模拟; 北太平洋SST的年际和年代际异常主要受热通量异常的影响, 合理考虑热通量强迫的年代际变化能够改善模式对北太平洋年代际变率的模拟效果。在北太平洋海盆的不同区域, 导致SST变率异常的因子不同: 在加利福尼亚沿岸, 冬季平均海温的变率异常主要由热通量的异常决定; 在北太平洋中部, 温度趋势异常主要受热通量和水平平流的作用影响; 在黑潮及其延伸体区域, 对温度趋势异常起主导作用的是热通量和海洋非线性作用, 与此同时, 水平平流和扩散的作用亦不容忽视。

    • 北上低涡引发辽宁历史罕见暴雪天气过程的分析

      2009, 33(2):275-284. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2009.02.07

      摘要 (3981) HTML (0) PDF 8.10 M (3164) 评论 (0) 收藏

      摘要:2007年3月3~5日, 辽宁大部分地区普降大到暴雪。本文对此次暴雪过程及其成因进行了初步分析, 通过对各种资料, 包括营口多普勒雷达资料的分析, 认为500 hPa南北支槽合并带来的强冷暖空气交汇及北上低涡的发展是产生暴雪天气的主要背景; 地面气旋北上带来的南来倒槽是产生暴雪的天气特征; 低空急流输送水汽和低层上升运动是增强降雪强度的有利条件, 这一分析结果对预报暴雪天气具有指示意义。

    • 耦合模式FGOALS_s 模拟的亚澳季风年际变率及ENSO

      2009, 33(2):285-299. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2009.02.08

      摘要 (5154) HTML (0) PDF 6.70 M (2700) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文评估了中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室 (LASG/IAP) 新一代耦合气候模式FGOALS_s对亚澳季风和ENSO的模拟。结果表明, FGOALS_s可以模拟出亚澳季风的主要气候态特征。FGOALS_s模拟的ENSO事件振幅为观测值的70%, 同时它合理再现了ENSO周期的非规则性。FGOALS_s可以定性模拟出ENSO的主要空间特征。当赤道东太平洋SST升高时, 印度洋和西太平洋海表面气压升高, 而东太平洋海表面气压降低。FGOALS_s的主要缺陷在于模拟的ENSO峰值多出现在春季和夏季。与ENSO振幅偏小相反, FGOALS_s模拟的亚澳季风年际变率振幅大于观测。但是观测中亚澳季风年际变率与ENSO暖位相的显著负相关关系, 在模式中没有得到合理再现, 原因部分可归之于耦合模式在ENSO锁相模拟上的缺陷。由于模式模拟的ENSO峰值出现在北半球春季和夏季, Walker环流异常下沉支移动到西北太平洋, 其激发出的异常反气旋位置较之观测要偏东, 导致印度季风降水和El Niño的负相关关系不显著; 在北半球冬季, 由于模式中的赤道东太平洋SST暖异常较弱, 亚澳季风响应也偏弱。此外, 由于赤道东太平洋SST异常向西伸展, 观测中位于澳洲季风区的辐散中心向西偏移, 最终导致模式中澳洲季风降水与ENSO的负相关同样不显著。

    • 夏季欧亚中高纬持续流型的季节内气候特征

      2009, 33(2):300-312. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2009.02.09

      摘要 (4507) HTML (0) PDF 2.42 M (2588) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用合成、EOF分析、数值模拟等方法, 研究了夏季欧亚中高纬两类典型持续流型: E型 (主要特点是乌拉尔山、贝加尔湖、鄂霍次克海地区分别为长波脊、槽、脊) 和C型 (槽脊位置与E型相反) 的季节内气候特征, 得到以下主要结论: (1) 流型指数实际分布频数与正态分布理论概率的差值呈现双峰特征, E、C型异常环流实际发生频数较理论值偏多; (2) 气候平均的夏季欧亚环流型呈现明显的季内阶段性演变特征, 经历着与西太平洋副高北跳、我国夏季雨带北移类似的阶段性变化, 数值模拟再现了这种特征; (3) E、C型过程期间不仅欧亚中高纬区环流有明显差异, 在北半球的其他地区也有明显差异。E、C型持续流型的出现和变化,与东亚太平洋 (EAP) 型的正负位相、南亚高压的两种模态以及西太平洋副高都有明显的相关性, 是了解欧亚不同纬度带系统相互作用及其成因的一个新的着眼点。

    • 20世纪60年代中期亚非夏季风减弱的全球气候背景异常分析

      2009, 33(2):313-324. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2009.02.10

      摘要 (4149) HTML (0) PDF 3.50 M (2823) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用美国NASA格点月降水总量资料、美国CO2信息分析中心地表面温度异常月平均网格点资料、美国NCEP/NCAR再分析全球网格点资料和兰州高原大气物理研究所的台站地温观测资料分析了1960年代中期亚非夏季风环流圈年代际时间尺度的减弱及其与之有关的全球气候场异常现象。结果发现, 1960年代中期全球对流层大气温度和海洋温度场发生异常变化, 对流层大气有明显降温, 海洋主要以印度洋升温、 北太平洋和北大西洋降温为主要特征, 同时, 我国大陆土壤温度和青藏高原温度在1960年代中期有明显的下降, 导致亚洲大陆与印度洋之间的热力对比明显减弱, 东风急流减弱, 最终导致亚非夏季风明显减弱。

    • 热带印度洋海温异常不同模态对南海夏季风爆发的可能影响

      2009, 33(2):325-336. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2009.02.11

      摘要 (6246) HTML (0) PDF 6.99 M (3651) 评论 (0) 收藏

      摘要:热带印度洋海温异常两种主要的模态分别是春季最强的全区一致型海温变化和秋季发展成熟的东西反位相偶极型模态, 本文主要分析了这两种海温模态对当年南海夏季风爆发的不同影响机制。对热带印度洋全区一致增暖和变冷年份的合成分析表明: 热带印度洋的增暖 (变冷) 通过海气相互作用激发印度洋-西太平洋异常的Walker环流圈, 加强 (减弱) 西太平洋副热带高压的强度, 进而有利于南海夏季风爆发的推迟 (提早)。由于热带印度洋全区一致型海温变化滞后响应于前冬ENSO事件, 因此, 作者提出热带印度洋的这种海温模态对维持ENSO对第二年南海夏季风爆发的影响起到了重要的传递作用。作者进一步通过1994年个例研究了热带印度洋偶极型海温模态对南海夏季风爆发的可能影响。1994年的热带印度洋偶极子在初夏就表现出很强的强度, 显著削弱了印度洋的夏季风环流, 尤其是索马里急流和赤道印度洋西风气流的强度。南海上游季风气流的减弱以及热带印度洋异常反气旋的发展阻碍了印度洋西南季风向南海的推进, 从而使得这一年南海夏季风爆发偏晚大约2候。

    • 利用水平面太阳直接辐射日曝辐量反演大气气溶胶光学厚度的方法研究

      2009, 33(2):337-346. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2009.02.12

      摘要 (4994) HTML (0) PDF 871.73 K (4792) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文发展了一个从宽带水平面太阳直接辐射日曝辐量 (总辐射与散射辐射日曝辐量之差) 反演光谱大气气溶胶光学厚度的方法, 包括建立一个 “等效” 的瞬时太阳天顶角模型, 并提出了一个基于气溶胶标高的云影响甄别方法。对该反演方法的数值模拟和误差分析表明: “等效” 瞬时太阳天顶角模型的不稳定性引起的光学厚度反演误差平均为3.66%; 光学厚度日变化对一段较长时间的平均光学厚度的影响不显著; 订正造成的散射辐射误差≤20%时, 光学厚度平均偏差≤4%。通过与AERONET产品的比对验证表明: 本文发展的光学厚度反演方法和云影响甄别方法都是有效的; 晴空反演的0.75 μm光学厚度与AERONET的相关系数超过0.95, 平均误差约0.02; 云甄别方法计算的季节和年平均光学厚度与AERONET具有较好的一致性。

    • 华东极端高温气候特征及成因分析

      2009, 33(2):347-358. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2009.02.13

      摘要 (6419) HTML (0) PDF 913.11 K (4626) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于华东气象站点1960~2005年逐日最高地面气温和同期西太平洋副高环流指数、赤道太平洋海温和登陆华东及我国的台风个数, 分析了华东极端高温日数和高温日平均最高气温的时空动态变化特征及高温成因。结果表明: 华东每年高温日数和高温日平均最高气温表现出较大的时间动态变化和空间地域差异。在过去45年间, 华东高温日数发生了多-少-多的年代际变化, 高温日平均最高气温发生了高-低-高的年代际变化。高温日数在华东中南及西南部较多, 而在华东东部沿海和北部较少。高温日平均最高气温在华东中西部的浙江、 安徽和江西大部分地区较高。高温日数和高温日平均最高气温在不同地区表现出不同类型的跃变和跃变时间。在华东南部一些地区, 高温日数与夏季西太平洋副高面积和强度指数、 上年下半年Niño4区海温和当年登陆我国的台风个数呈显著正相关。城市化也增加了华东高温事件的发生。

    • 东亚夏季风时期冷空气活动的位涡分析

      2009, 33(2):359-374. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2009.02.14

      摘要 (5633) HTML (0) PDF 7.34 M (3522) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过多时间尺度分析方法, 比较了夏季风时期表征冷空气活动的多种指标, 得到表征夏季风时期冷空气活动的最优指标——位涡。分析表明, 位涡 (potential vorticity, 简称PV) 的低频振荡 (20~80天和40~80天振荡) 在表征冷空气活动中效果最好。利用该指标对东亚夏季风中冷空气的来源和作用进行了研究, 重点分析了梅雨时期中高纬和中高层系统与夏季风系统相互作用的过程和机制。得出几点重要的结论: 中高纬平流层下部和对流层顶的高位涡库以及60°N附近的亚洲大陆东部低层的高位涡库是东亚夏季风系统中冷空气的主要来源。冷空气的侵入路径对不同的雨季表现出不同的特征: 华南前汛期, 有两次冷空气的侵入, 第一次来自东北方向低层, 第二次来自对流层高层的高位涡库; 梅雨期, 爆发时主要来自高层的高位涡库, 中后期鄂霍次克海附近850 hPa的高位涡库是冷空气加强和维持的主要来源; 华北雨季, 冷空气主要来自对流层高层。倾斜等熵面是垂直涡度最易发展的区域, 它也是高层冷空气侵入的路径。特定的位涡分布对应特定的降水类型, 位涡和降水的季节内振荡 (尤其是低频部分) 蕴含了中高纬系统与夏季风系统相互作用的关键信息。

    • 地面降水诊断方程对降水过程的定量诊断

      2009, 33(2):375-387. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2009.02.15

      摘要 (4630) HTML (0) PDF 1.02 M (3707) 评论 (0) 收藏

      摘要:降水, 尤其是强降水 (暴雨), 对国家经济发展、 社会建设以及人民生活影响巨大, 然而由于同降水相关的物理过程非常复杂, 因此, 对降水的研究与预测十分困难。过去有关降水的研究大多关注水汽及水汽辐合 (输送) 的影响, 对与降水有关的水汽收支研究较多。Gao et al.(2005a) 率先将大气中水汽和云中水凝物 (云水、 雨水、 云冰、 雪及霰等) 的变化方程结合起来, 得到一个地面降水诊断方程, 从而可以将与降水有关的大气中水汽和云的演变过程在同一框架下定量地分析研究。本文利用一套21天长度的热带云分辨尺度模拟资料, 通过计算地面降水诊断方程中的局地水汽变化、 水汽辐合辐散率、 地面蒸发率以及云的变化率等各项, 分析了这些物理过程对降水的贡献, 指出局地水汽和云的变化率、 水汽辐合率, 地面蒸发率等均对地面降水有重要贡献。区域平均资料分析表明, 若水汽辐合与局地大气变干共存, 则产生强降水; 若存在水汽辐合但局地大气增湿或者存在水汽辐散但局地大气变干, 则引起中等强度降水; 若水汽辐散与局地大气增湿共存, 则造成弱降水。将降水划分成对流和层状降水进行分析发现, 对流降水率一般大于层状降水率, 水汽辐合是对流降水最主要的水汽源, 而局地大气变干则是层状降水最主要的水汽源。区域平均局地大气变干主要发生在降水性层状云区, 而最强的局地大气增湿则发生在对流云区和晴空区; 最强的局地云的消散发生在层状云区, 而最强的局地云的发展发生在对流云区。

    • 由地基微波辐射计测量得到的北京地区水汽特性的初步分析

      2009, 33(2):388-396. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2009.02.16

      摘要 (5263) HTML (0) PDF 753.93 K (4408) 评论 (0) 收藏

      摘要:首先对比分析了三种测量水汽技术(地基微波辐射计、探空、GPS)之间的差异, 得到地基微波辐射计与探空的差值为0.281cm, GPS与探空的差值为0.728 cm, 地基微波辐射计与GPS的差值为0.322 cm。接着就地基12通道微波辐射计测量得到的水汽总量 (简称PWV), 分析了北京地区水汽在四个季节中的日变化特征。秋季日变化差为0.162 cm, 冬季日变化差为0.130 cm, 春季日变化差为0.229 cm, 夏季日变化差为0.276 cm。另外, 北京地区四个季节中水汽最大值/最小值出现频率最高的时间段呈现一定的特征。即四个季节中在北京时间00:00到00:59和23:00到23:59这两个时间段中, 水汽出现最大值/最小值的概率较其他时间段都高, 其中冬季在北京时间10:00到10:59之间出现最小值的概率最高。水汽总量PWV每小时变化率在四个季节中都存在这样的现象: 出现正的水汽总量PWV每小时变化率的百分比与出现负的水汽总量PWV每小时变化率的百分比相当, 几乎都为50%。最后就水汽与温度相关性做了分析, 分别得到四个季节中各个小时水汽与温度的相关系数, 结果显示各个小时水汽与温度的相关性在四个季节中, 除了夏季从北京时间09:00到22:00为负相关外, 其他时间段内都为正相关。而且各个小时水汽与温度的相关系数都按照秋、春、 冬、夏的顺序递减。

    • 中国东部夏季降水准两年周期振荡的长期演变?

      2009, 33(2):397-407. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2009.02.17

      摘要 (4288) HTML (0) PDF 3.45 M (3810) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用中国气象局整编的中国160站月降水量资料 (1951年1月~2005年12月), 研究了中国东部地区夏季降水准两年周期振荡 (TBO) 的长期演变特征。最大熵谱分析和相对最大熵谱分析表明, 中国东部地区夏季降水TBO信号显著, 高值区基本呈带状分布, 方差最大值中心分布在江淮流域及南部沿海地区。根据中国东部夏季降水TBO分量的旋转经验正交函数展开 (REOF), 将东部地区划分为东北地区、 河套地区、 淮河流域、 长江流域、 华南西部、 华南中部及华南东部7个降水区。对各降水区的研究结果表明: (1) 东部夏季降水振幅变化TBO信号明显; (2) 各降水区夏季降水TBO有着不同的长期演变特征, 表现出不同的年代际变化。淮河流域、 长江流域和华南中部降水TBO特征较明显; 华南西部和东北地区降水TBO特征较弱; 河套地区在1990年代以前表现有较显著的TBO特征, 但1990年代后, TBO特征趋于不明显; 华南东部地区在1970年代中期以前TBO特征明显, 以后TBO特征减弱; (3) 淮河流域是中国东部地区由南向北的过渡带, 是夏季降水TBO的敏感地区。