大气低频振荡的数值模拟

本文利用IAP_GCM积分结果中10年候平均资料，研究了模式大气中的低频振荡现象。结果表明，该模式能相当逼真地模拟出低频振荡的地理分布、垂直结构和传播过程的主要特征，因而低频振荡是大气本身所固有的一种现象。而流场与大气加热场之间在低频域内的相关分析则证实了大气加热对低频振荡的产生起重要的作用，其中最重要的因子是水汽潜热的释放。     

ENSO事件与北半球中高纬低频振荡

采用诊断方法研究了E1 Nino和La Nina事件与北半球中高纬大气低频振荡。用1950—2003年北半球中高纬逐日500hPa高度场资料进行功率谱分析得出：（1）ENSO事件对中高纬大气低频振荡有调频作用，即夏季低频振荡较弱，冬季低频振荡较强。（2）E1 Nino（La Nina）事件有使低频振荡周期缩短（延长）的趋势。（3）ENSO事件对中高纬大气低频振荡的调频作用比中低纬明显。     

大气低频振荡及其与气候异常的关系研究现状

1大气低频振荡的一般概念一些气象因子具有10～90天的准周期变化规律，这种振荡常在30～60天具有较大的振幅，通常将大气中一些气象因子具有的10～20天和30～60天准周期性变化称为大气低频振荡。现在发现具有低频振荡特性的气象因子主要有：纬向风速。气压。云量、降水、南亚季风槽位置、地气系统的射出（外逸）长波辐射等。2大气低频振荡的研究动态七十年代初Madden－J；11tan发现热带岛屿上的风场和地面气压场存在40～50天的准周期性变化，最早提出热带大气低频振荡的现象。此后由于EINino现象和海一气相互作用的深入研究，大气低频振荡…     

关于热带大气低频振荡的一个简单模式与数值模拟

本文首先从观测事实分析了热带大气的低频振荡现象，然后从理论上加以研究。为此，本文建立了一个包括触发热源和CISK机制的三维线性模式，用此模式讨论了热带大气低频振荡的性质、结构、传播和动力学机制。从模式的计算结果得到了周期为30d左右以大约9 m/s的速度向东传播的低频振荡现象，这种振荡为Kelvin波型的响应和向西传播的Rossby波型的响应的结合。计算还表明，这种振荡的周期与触发热源的周期关系不大，这说明了热带大气的低频振荡是大气自身的固有振荡，它是大尺度运动与对流凝结加热相互作用的结果。     

对流凝结加热的垂直分布与低纬大气的30～60天低频振荡

运用一个包含Wave-CISK机制的斜压半地转8层模式和本征函数展开方法，研究了三种不同的对流凝结加热廓线对低纬大气的30—60天低频振荡的影响。研究表明，不同的加热廓线分布时30～60天低频振荡具有不同的相速和周期，并且低频振荡特征相速的量级都是o(10m／s)，由Wave-CISK机制激发的低频CISK—Kelvin波和CISK—Rossby波都是稳定的。同时，还进一步揭示了不同加热廓线对低纬大气30～60天低频振荡垂直结构的影响。     

中高纬大气30—60天低频振荡的一种动力学机制

本文着重考虑非均匀基本流的正压局地不稳定性，研究中高纬低频振荡产生的动力机制。基本流是取1980年冬、夏300 hPa的位势场。结果表明正压局地不稳定性能较好地解释中高纬大气30—60 d天振荡。这似乎表明，低频振荡是大尺度大气运动和扰动相互作用的一种固有特征，而不是外源强迫的结果。本文还讨论了适于激发季节内低频振荡的基本流场。初值问题的研究发现中高纬大气30—60 d振荡呈纬向三波模态发展，与初始扰动和基本气流的冬、夏差别无关。     

《青藏高原大气低频变化的研究》获奖

由国家气象局高原气象科学基金资助的《青藏高原大气低频变化的研究》,经过5年研究,取得显著效益,获得1992年国家气象局科学技术进步三等奖。该成果在青藏高原30—50天周期大气低频振荡观测事实研究方面.发现青藏高原是大气低频振荡的活跃区和重要源地之一;在动力诊断研究方面,指出大气低频振荡的扰动动能,来自平均西风气流的正压能量转换;在数值试验研究方面,指出在夏季流型下,青藏高原大地形的动力作用可以激发出低频振荡,其传播具有准定常 Rossby 波的     

北半球冬半年平流层大气低频振荡特征的研究

利用NCEP/NCAR(1970～1999年)位势高度场和风场再分析资料,通过小波分析的方法,研究并揭示了北半球冬半年平流层大气低频振荡的周期,然后通过滤波等方法,揭示了冬半年平流层大气低频振荡的空间结构、传播规律、地域分布特征及北半球低频遥相关的一些分布特征,并且与对流层大气低频振荡作比较.作者对北半球平流层大气低频振荡进行的系统分析研究结果表明:在北半球冬半年平流层,大气低频振荡十分显著,其振荡周期以60天最为显著,在垂直方向上表现出正压结构特征,在水平方向上表现为一致西传,并且以北极涛动(the arctic oscillation)占据主导地位.北半球冬半年平流层大气低频振荡主要活动区域为北极地区,并且在45°N附近还存在3个活动中心,即欧亚大陆、北太平洋和北大西洋中心.     

夏季青藏高原上空30～50天大气低频振荡与南亚高压活动的关系

分析了１９８１年、１９８２年两年５－９月青藏高原地区上空大气低频振荡特性。夏季青藏高原地区上空是３０－５０天厚度低频振荡的活跃区和显著区，但低频振荡的位置，范围和强度存在明显年际变化。并且，高原地区上空３０－５０天厚度低频振荡与南亚高压活动密切相关，表明夏季高原热状况的低频分量对北半大气环流变化有重要影响，具有明确的天气气候学意义。     

1998年青藏高原降水特征及大气LFO对长江流域低频降水的影响

本文使用美国NCAR—NCEP再分析的逐日资料，研究了1998年夏季青藏高原降水特征及大气准45d低频振荡(LFO)对长江流域低频降水的影响。研究表明，6月19日左右青藏高原雨季开始，青藏高原是水汽输送的汇区，青藏高原影响了我国东部的降水天气过程，使长江流域降水不均匀;青藏高原的大气低频振荡对东部地区低频降水也产生了影响，使低频降水带在青藏高原的东坡出现不连续现象。     

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。     

LOW-FREQUENCY OSCILLATION AND MECHANISM OF VERTICAL CIRCULATION OF EASTERN ASIAN MONSOON*

Analysis is performed of low-frequency oscillation (LFO) and its relation to monsoon by means of ECMWF numerical prediction data in the period 1 June to 30 September 1984,indicating that remarkable local LFO exists in the vertical meridional and equatorial zonal circulations.And preliminary discussion is made of the origin of the LFO of the East-Asian summer monsoon meridional circulation in the LFO of the mid and upper troposphere vertical motion around 30°S.The LFOs in the meridional circulations of both hemispheres are linked together by the LFO of the meridional circulation.Finally the possible relation between the tropical monsoon LFO and Meiyu (plum rain).     

Impacts of SST and SST Anomalies on Low-Prequency Oscillation in the Tropical Atmosphere

Considering the multiscale character of LFO (low-frequency oscillation) in the tropical atmosphere, the effects of SST on LFO in the tropical atmosphere are discussed by using an absolute ageostrophic, baroclinic model. Here, SST effects include sea surface heating and forcing of SST anomalies (SSTAs). Studies of the influences of sea surface heating on LFO frequency and stability show that sea surface heating can slow the speed of waves and lower their frequency when SST is comparatively low; while higher SST leads to unstable waves and less periods of LFO. Since the impact of a SSTA on ultra-long waves is more evident than that on kilometer-scale waves, long-wave approximation is used when we continue to study the effect of SSTAs. Results indicate that SSTAs can lead to a longer period of LFO, and make waves unstable. In other words, positive (negative) SSTAs can make waves decay (grow).     

VARIATIONS OF 30—60 DAY OSCILLATION IN ATMOSPHERE BEFORE AND DURING 1982 EL NINO*

By using the upper-wind data from July 1980 to June 1983,the variations of the low-frequency oscillation(LFO) in the atmosphere before and during 1982 El Nino have been investigated.Before the El Nino,the LFO propagates from west to east over the equator of the Eastern Hemisphere and from east to west over 20°N.The eastward propagating LFO over the equator consists of zonal wavenumber 1 propagating eastward and zonal wavenumber 2 with a character of stationary wave.The oscillation of zonal wavenumber 2 can modulate the oscillation strength.After the onset of the El Nino,the propagating directions of the LFO over the equator and 20°N of the Eastern Hemisphere change to be westward and eastward,respectively.The LFO over the western Pacific weakens rapidly and one coming from middle and high latitudes propagates to the equator.From the phase compositions of streamline fields for the zonal wavenumber 1 of equatorial westward propagatirg LFO,it is found that the atmospheric heat source in the equator of the eastern Pacific(EEP)excites a series of the equatorial cyclones and anticyclones which move northward and westward and form the westward propagating LFO over the equator.With the wavelength of 20000km,this kind of equatorial wave is similar to the mixing Rossby-gravity wave.In its westward and northward movement,the circulation in East Asia is modified.This may be the mechanism of the influence of El Nino on the climate of China.     

Impacts of SST and SST Anomalies on Low-Frequency Oscillation in the Tropical Atmosphere

Considering the multiscale character of LFO effects of SST on LFO in the tropical atmosphere （low-frequency oscillation） in the tropical atmosphere, the are discussed by using an absolute ageostrophic, baroclinic model. Here, SST effects include sea surface heating and forcing of SST anomalies （SSTAs）. Studies of the influences of sea surface heating on LFO frequency and stability show that sea surface heating can slow the speed of waves and lower their frequency when SST is comparatively low; while higher SST leads to unstable waves and less periods of LFO. Since the impact of a SSTA on ultra-long waves is more evident than that on kilometer-scale waves, long-wave approximation is used when we continue to study the effect of SSTAs. Results indicate that SSTAs can lead to a longer period of LFO, and make waves unstable. In other words, positive （negative） SSTAs can make waves decay （grow）.     

A DYNAMICAL ANALYSIS OF BASIC FACTORS OF LOW-FREQUENCY OSCILLATION IN THE TROPICAL ATMOSPHERE*

Based on dynamical characteristics of the tropical atmosphere,a mathematical model of low-frequency oscillation (LFO hereinafter) in low-latitudes has been developed.The analysis shows that the distributive features (shear of wind speed) of easterlies and westerlies in low-latitudes,the divergence and convergence of meridional and zonal flow,the vertical structure of diabatic heating and the Coriolis parameter f are the basic factors resulting in the LFO,while quasi-periodical baroclinity development or index cycle of westerly waves in middle-latitudes of the Southern Hemisphere is an external forcing to the LFO in the tropical atmosphere.The resonance on adequate condition makes LFO suddenly enhanced.     

1991年江淮特大暴雨与东亚大气低频振荡

本文分析了１９９１年江淮特大暴雨期间东亚大气低频振荡活动。从低频振荡特征看，江淮雨量和东亚风场中低频振荡现象是普遍存在的，风场的振荡周期具有显著的地域和频域分布特征。从低频波的传播看，这一梅雨过程的两个异常阶段（５月下半月和７月上半月），东亚风场低频波的水平传播方向发生了显著的变化。分析指出，低纬地区低频波虽有不同传播方向，但都将暖湿空气以低频形式输送到江淮以南，它与北侧的低频冷空气在江淮地区相互作用，从而导致该地区以低频形式出现的３场特大暴雨。     

东亚梅雨季节内振荡的气候特征

影响中国、日本、朝鲜半岛的东亚梅雨是夏季风向北推进过程中的特有雨季。利用NCEP/NCAR逐日再分析资料、CMAP降水资料,将夏季风影响及夏季风降水的季节转换相结合,定义东亚梅雨的入、出梅指标;进而采用集合经验模态分解信号提取方法对东亚梅雨区降水季节内振荡及其大尺度环流条件的气候特征进行了详细分析;并对东亚梅雨季节内振荡对降水事件的指示作用进行讨论,为东亚梅雨区降水的延伸预报提供依据和参考。研究结果表明:(1)采用标准化候降水量的空间覆盖率,同时兼顾夏季风影响等条件确定的东亚梅雨入、出梅划分指标可较好地反映东亚梅雨的气候特征及东亚梅雨期的大尺度环流形势。(2)东亚梅雨全年降水量存在三峰型分布特征,峰值分别位于第27、36及47候。该三峰型特征主要受10—20及30—60d的低频振荡影响。比较而言,30—60d振荡对梅雨区降水三峰型的贡献较10—20d振荡大。(3)东亚梅雨区峰值降水与热带环流及北方高位涡冷空气输送的低频演变密切关联。在梅雨区北侧,中高纬度里海附近冷空气(高位涡)低频波列的东传及鄂霍次克海高位涡的西南向输送共同影响东亚梅雨区。在梅雨区南侧,通过热带低频异常强对流的激发作用,热带西太平洋至中国东北—鄂霍次克海地区形成沿经向分布的低层气旋-反气旋-气旋-反气旋波列,进而导致梅雨区低层形成低频偏北风和偏南风的辐合;而印度西海岸和阿拉伯海地区异常对流活动产生的波列向东北方向传播,亦对梅雨区低频峰值降水产生影响。对于低频谷值降水的大气低频演变,情况与上述基本相反。(4)东亚梅雨区降水不同位相下出现极端降水事件的概率有明显差异。梅雨区降水低频峰(谷)值位相下出现异常多(少)降水量的概率约为30%。因此,上述梅雨区降水低频振荡演变相关的大气低频振荡特征对梅雨区降水事件的延伸预报具有参考价值。     

1998年南海夏季风低频振荡特征分析

利用NCEP/NCAR1998年再分析资料和SST资料，研究了南海夏季风的低频振荡特征。结果表明，南海夏季风的低频振荡对南海夏季风的爆发具有加强的作用；南海低频低层辐合（散）区对应低频降水正（负）值区；南海地区的大气低频振荡以向北、向东传播为主，南海地区低频散度在垂直方向呈现出相互补偿的特征。