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2016年2月是我国现代大气科学奠基人之一、国际著名气象学家——叶笃正先生的百年诞辰.为纪念叶笃正先生对我国和国际大气科学和全球气候变化研究发展的重大贡献,我们特此出版《叶笃正先生百年诞辰纪念专刊》. 叶笃正先生的一生是为现代大气科学和全球气候变化研究努力奋斗的一生.他在国际上首先创立了大气长波的频散理论和东亚大气环流理论,不仅为大气动力学理论的发展做出了卓越贡献,而且为天气预报和短期气候预测奠定了理论基础;他提出大气运动适应过程的尺度理论,推动了大气中大尺度环流动力学的深入研究,开辟了中、小尺度环流系统动力学研究的新途径;他在国际上率先提出了青藏高原对亚洲季风(特别是东亚季风)产生和变异的热力和动力作用,从而奠定了青藏高原气象学基础,开辟了青藏高原气象研究之路.     

关于西北太平洋季风槽年际和年代际变异及其对热带气旋生成影响和机理的研究

总结和综述近年来中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心,关于西北太平洋季风槽的年际和年代际变异及其对热带气旋和台风(TCs)生成的影响和机理的气候学研究进展,并综述一些有关的国内外研究。给出了夏、秋季西北太平洋季风槽的气候特征以及利于TCs生成的四类季风槽环流型,表明了西北太平洋季风槽强度和位置有明显的年际和年代际变异。特别是揭示了西北太平洋季风槽的年际和年代际变异不仅通过影响西北太平洋上空对流层低层气流的涡度和对流层高层的散度、对流层中、下层的水汽以及对流层上下层风场的垂直切变等利于TCs生成的大尺度环境因子的分布而影响TCs的生成,而且通过对热带对流耦合波动的转化和提供扰动能量而对TCs生成起着重要的动力作用。还指出今后有关西北太平洋季风槽和TCs活动一些亟需进一步研究的气候学问题。     

云南雨季降水异常的热带海温和大气环流异常分析

利用云南地区32个站日降水量资料、NCEP/NCAR月平均大气环流资料和ERSST V3b的海表温度资料,利用合成分析、相关分析等方法,研究了影响云南雨季降水的太平洋-印度洋海温分布模态,并讨论了ENSO和热带印度洋偶极子(IOD)对云南雨季降水多寡影响的相对重要性,最后讨论了太平洋-印度洋海温分布型对云南雨季降水影响的物理机制。结果表明,热带太平洋ENSO和热带印度洋IOD对云南雨季降水多寡均有影响,但是热带印度洋IOD的影响更为重要。当热带西印度洋海温偏高明显(IOD正位相)时,在热带印度洋上有一偏东风,热带西印度洋上为一气旋性距平环流,其上的印度洋的暖湿气流向北进入大陆,然后经由高原南侧并由北向南进入孟加拉湾,从而抑制了孟加拉湾南支槽的发展和孟加拉湾暖湿空气向我国云南地区的输送,使得云南上空为水汽通量辐散区,降水偏少;当热带印度洋海温偏低且热带印度洋东西海温梯度表现为IOD负位相时,热带印度洋上没有偏东风,孟加拉湾槽偏强,向我国云南地区的水汽输送也偏强,云南上空为水汽通量辐合区,降水偏多。     

Influence of monsoon over the warm pool on interannual variation on tropical cyclone activity over the western North Pacific

The relationship between the interannual variation in tropical cyclone （TC） activity over the western North Pacific （WNP） and the thermal state over the warm pool （WP） is examined in this paper. The results show that the subsurface temperature in the WP is well correlated with TC geographical distribution and track type. Their relation is linked by the East Asian monsoon trough. During the warm years, the westward-retreating monsoon trough creates convergence and vorticity fields that are favorable for tropical cyclogenesis in the northwest of the WNP, whereas more TCs concentrating in the southeast result from eastward penetration of the monsoon trough during the cold years. The steering flows at 500 hPa lead to a westward displacement track in the warm years and recurving prevailing track in the cold years.
The two types of distinct processes in the monsoon environment triggering tropical cyclogenesis are hypothesized by composites centered for TC genesis location corresponding to two kinds of thermal states of the WP. During the warm years, low-frequency intraseasonal oscillation is active in the west of the WNP such that eastward-propagating westerlies cluster TC genesis in that region. In contrast, during the cold years, the increased cyclogenesis in the southeast of the WNP is mainly associated with tropical depression type disturbances transiting from equatorially trapped mixed Rossby gravity waves. Both of the processes may be fundamental mechanisms for the inherent interannual variation in TC activity over the WNP.     

涡动在南北半球平流层极涡崩溃过程中作用的比较

比较了南北半球春季平流层极涡的崩溃过程以及涡动在此崩溃过程中的作用。极涡的崩溃时间以平流层极夜急流核区最后一次西风转换为东风的时间来确定。结果表明南北半球平流层极涡的崩溃过程有着共同的特点,涡动和非绝热加热过程都对极涡的崩溃起着重要的作用,在极涡崩溃前平流层行星尺度波动活动明显,极涡崩溃以后,这种波动活动便迅速减弱。其中从对流层上传的行星波决定着极涡的具体崩溃时间。两个半球的差别主要表现在南半球极涡崩溃过程一般始于平流层高层,然后逐渐下传,而北半球这种下传不是很明显。其次,北半球平流层极涡崩溃偏晚年,极涡的减弱有两次过程,第一次为快速变化过程,第二次变化比较缓慢,而南半球平流层极涡崩溃无论早晚年只有一次减弱过程。长期的变化趋势分析表明南北半球平流层极涡的崩溃时间逐渐推迟,特别是20世纪90年代中后期以来,这种推迟更加明显。进一步的研究还发现,伴随着平流层极涡的崩溃过程平流层和对流层存在强烈的动力耦合,南北半球极涡迅速减弱前,各自半球的环状模指数也由负指数增加为正指数,表明低层环流对于平流层极涡的崩溃起到重要的作用;同时极涡不同强度所对应的低层环状模指数也不同,这可能与不同强度平流层极涡对于上传的行星波的反射有关。     

2008年1月我国严重低温雨雪冰冻灾害与东亚季风系统异常的关系

鉴于2008年1月我国低温雨雪冰冻灾害所造成的经济损失的严重性,作者从东亚季风系统有关成员的异常来探讨此灾害的发生成因。分析结果表明,2008年1月在中高纬度乌拉尔地区阻塞高压异常发展和长时间的维持及东亚大槽位置的长时间的稳定,这使得异常强冷空气不断沿蒙古高原东侧南下入侵我国华中、华东和华南地区;而西太平洋副热带高压异常偏北,大量暖湿空气沿副高西侧北上,并与南下冷空气在长江流域相遇,从而导致我国长时间的低温雨雪冰冻天气。进一步的分析结果表明,利用在热带中、东太平洋的LaNi a事件对我国冬季气候异常的影响并不能很好地说明此次灾害的发生,而利用热带西太平洋和西北大西洋海温异常对中高纬度和副热带地区大气环流异常的影响可以较好地说明这次灾害的发生成因。此外,2007年冬季北半球准定常行星波向低纬度地区上空对流层上层传播的加强和平流层极涡的下传也可能是2008年1月我国低温雨雪冰冻灾害的重要原因之一。     

赤道波动转换在西北太平洋热带气旋生成中的作用

This study associates tropical cyclone (TC) activity over the western North Pacific (WNP) with the equatorial wave transition from an interannual viewpoint, revealing that the tropical cyclogenesis mean location may be modulated by a longitudinal shift in the transition of Mixed Rossby-gravity (MRG) waves to off-equatorial tropical depression (TD) disturbances from year to year. To a large extent, the wave transition is attributable to the monsoon trough in response to the thermal state of the warm pool (WP) over the WNP. During the cold state years in the WP, the basic flow confluence region associated with the monsoon trough penetrates eastward, leading to an eastward shift in the location of the wave transition. Such an environment, in which wave accumulation and energy conversion occur, is favorable for tropical cyclogenesis; as a result, the averaged cyclogenesis location moves eastward. The condition is reserved during the warm years in the WP, resulting in the prominent westward-retreating mean TC formation. Citation: Chen, G. H., and R. H. Huang, 2008: Role of equatorial wave transitions in tropical cyclogenesis over the western north Pacific, Atmos. Oceanic Sci. Lett., 1, 64-68     

我国夏季降水与青藏高原春季NDVI的关系

利用1982年1月-2001年12月NDVI资料、台站降水资料和NCEP/NCAR再分析资料, 通过相关分析和合成分析方法, 初步分析了我国夏季降水与青藏高原春季植被的关系及可能机理。结果发现:青藏高原春季NDVI与我国夏季降水相关系数从南到北呈西北-东南向“ + - +”带状分布。合成分析也表明:青藏高原春季NDVI大、小值年降水年内分布也存在明显差异。降水的上述差异, 可能是由于青藏高原春季NDVI变化导致热源效应改变, 引起大气环流变化造成的。对环流分析也发现:大气环流的变化特征与降水变化表现出很好的一致性。     

热带西太平洋纬向风异常对 ENSO 循环的动力作用

根据观测资料,分析了1982/1983,1986/1987,1991/1992和1997/1998年ElNino事件发展和衰减以及LaNino事件发生过程中赤道西太平洋对流层下层环流和纬向风异常及其作用.结果表明,在ElNino事件发展阶段前,在热带西太平洋上空对流层下层产生气旋性环流异常,从而使印度尼西亚和赤道西太平洋上空产生西风异常;而当ElNino事件发展到成熟阶段,在热带西太平洋上空对流层下层产生反气旋性环流异常,从而使印度尼西亚和赤道西太平洋上空产生东风异常.还利用一个简单的热带海洋动力学模式,计算了20世纪最强的1997/1998ENSO循环过程中赤道海洋波动对实际海表风应力距平的响应.结果表明,热带西太平洋海表附近的纬向风异常,通过激发Kelvin波与Rossby波对ElNino事件的发展与衰减和LaNino事件的发生起到重要的动力作用.     

西北干旱区荒漠戈壁动量和感热总体输送系数

利用“我国西北干旱区陆-气相互作用观测试验”, 于2000年5～6月在敦煌进行的陆面过程野外观测实验加强期的观测资料, 依据3种不同方法确定了干旱荒漠戈壁区地气之间动量和感热总体输送系数Cd和Ch. 结果表明: 尽管这3种方法计算的总体输送系数有一定的差别, 但在量级上相当, 平均值比较接近. 此外, 还通过对风向的分析, 剔除了附近建筑物干扰, 得出了典型干旱区荒漠戈壁总体输送系数与总体Richardson数的关系和典型值范围.