博州雷暴的时间变化和周期

利用1961--2000年博州4个气象站雷暴天气的观测资料,分析了雷暴的气候特征.分析表明,博州多年年雷暴日数20-52d,年雷暴日数平原地区较少,高山地区较多,雷暴天气集中出现在夏半年5-8月.温泉雷暴天气的高发时段15-21时,精河高发时段17-23时,阿拉山口高发时段16-24时.温泉、精河和阿拉山口雷暴持续时间以30min为主.博乐和阿拉山口40a内年雷暴日数线性减少,两站年雷暴日数在1979年发生突变.博州雷暴日数年际变化具有6～9a的震荡周期.     

近百年来我国气温变化的趋势和周期

对我国42个测站1881—1981年的年、季平均气温进行主成分分析的结果表明,按照气温年际变化的不同特征,全国可划分成五个区域,每个区域中,与大尺度气温距平分布年际变化相关联的单站气温年际变化的主要特征,分别可用一至二个主成分的线性组合表征。近百年来,除东北和新疆北部地区以外的我国大部分地区,气温长期变化趋势的主要特征都与北半球平均气温的趋势相一致,即从本世纪初到1945年前后和70年代以来,是两个明显的增暖时段,它们中间是一个降温时段。东北和新疆北部地区,气温长期趋势比较平缓,它们的最北部分,甚至可以观测到与北半球平均气温趋势相反的长期变化趋势。对年、季平均气温序列主成分进行方差谱分析的结果表明,尽管各主成分的显著周期各不相同,但这些显著周期却相对集中地出现在18.4—28.9年、2.9—3.0年和2.2—2.3年三个波段。在这三个波段内,显著周期出现频数或方差谱的平均值达到了信度α=0.01的显著标准,其中18.4—28.9年波段中的周期分量与太阳黑子11年周期双周的位相配合相当紧密。     

马斯克林高压的周期变化和突变特征分析

利用1948—2015年的NCEP/NCAR月平均再分析资料,对马斯克林高压的周期变化进行研究,客观定义了马斯克林高压的4个特征参数,分析其周期变化特征、季节变化特征及突变检验。结果表明:马斯克林高压季节变化特征明显,其高压中心位置夏、秋季西进、北抬,春季东退;高压中心强度冬、秋季一致增强,冬季达到最强,春季减弱,夏季达到最弱。马斯克林高压的周期变化特征为多波动性,1975年为面积指数和强度指数突变增长年,1975年前后变化明显;马斯克林高压面积指数和强度指数在1948—1985年的主周期为7 a,1985—2015年的主周期为3～5 a。     

副热带高压自身变化周期和形态结构对入梅的影响

针对2010年江淮入梅预报出现偏差情况,利用2008、2010、2011年降水实况资料和6-7月NCEP再分析资料,分析了预报出现偏差的原因,讨论了副热带高压水平移动和垂直结构对降水落区的影响,分析了局地入梅的预报方法和参考指标.研究发现:副热带高压(以下简称“副高”)和南亚高压的自身双周振荡规律在预报中不可忽略,在对大尺度系统和较长时间系统的变化判断时,高层系统的预报可信度可能更高.另外,在对梅雨预报时,副高垂直结构的变化对降水落区有一定影响,当500 hPa副高脊线越过20°N,副高脊线自上而下向南倾斜时,底层脊线在20°N以南,不利于江淮地区降水发生.副高上下结构垂直度较大时,利于降水落区北移.副高西脊点自高空到低空呈自西向东倾斜,500 hPa西脊点偏西也不利于江淮梅雨期的开始.     

纬向平均有效位能和平均动能变化的机制

当非绝热经向不均匀加热作用制造平均有效位能多,而平均有效位能向扰动有效位能输送少时,平均有效位能就增加,反之就减少,这是平均有效位能变化的指数循环振动的主要机制。平均有效位能变化的短期振动主要决定于平均有效位能与扰动有效位能的相互作用。 平均动能变化的振动的主要机制是平均动能与扰动动能的相互作用。     

日本附近气象要素的周期变化

为了考查气象要素时间变化中的周期,松尾敬世对日本及其周围温带和副热带地区的5个天气站的气象要素(气温、气压、风、云量和总太阳辐射通量)进行了谱分析,目的在于寻找25—90天范围的周期,分析得到如下两点结果。     

甘肃河东年降水量的周期变化

利用甘肃河东建站最早的９个代表站的年降水量资料,采用谐波分析和小波分析方法,计算了年降水量序列各种时间尺度的周期,以及１０ａ和２０ａ相空间时间序列的２～１０ａ周期试验;陇南无明显周期;陇南无明显周期。相空间序列的周期试验显示,甘肃中部的准３ａ周期主要反映在５０～７０年代,近２０～３０ａ则以８～９ａ周期较为明显;陇东近１０ａ主要表现为准２ａ振荡。进一步的分析表明,甘肃中部年降水量的准３ａ周期振荡目处     

太阳准周期变化对北半球夏季平流层加热率的影响

采用1979—2013年6—8月欧洲中期数值预报中心ERA-Interim逐月再分析资料和2004—2010年6—8月美国国家大气和海洋管理局太阳光谱辐照度资料,利用北京气候中心大气辐射模式,计算了北半球平流层夏季臭氧加热率(Ozone Heating Rate,OHR)和净加热率(Net Heating Rate,NHR),分析了太阳准11 a变化中太阳活动强年与弱年纬向平均OHR(NHR)的差异,并讨论了差异形成的原因。结果表明:太阳活动强年比弱年的紫外辐射明显要强,导致OHR、NHR整层增强,且随高度增加而增加;臭氧浓度在平流层下层较小,在平流层上层较大,该变化导致OHR、NHR有类似的变化型,且稍向高处偏移;OHR、NHR在平流层上层的变化,由紫外辐射和臭氧共同作用,其他地区均为臭氧起主要作用。     

太阳活动11年周期变化对南海夏季风爆发的可能影响

利用1948—2017年再分析资料以及反映太阳周期活动的太阳黑子数资料,研究了太阳活动11年周期变化对南海夏季风爆发早晚的可能影响及相关的物理过程,发现太阳黑子数与南海夏季风建立日期之间存在显著的正相关关系,即太阳活动偏强(弱)年南海夏季风爆发偏晚(早)。对相关大气环流特征进行合成分析表明,太阳活动峰值(谷值)年,5月菲律宾附近上空往往出现异常反气旋(气旋),西太平洋副热带高压偏强、西伸(偏弱、东撤)。一方面,这与赤道以南海洋性大陆的对流活动异常以及与之相联系的局地经向环流密切相关,另一方面,热带印度洋-西太平洋沿赤道的纬向Walker环流异常对此也有一定贡献。进一步的研究揭示出太阳活动影响南海夏季风爆发的信号最初很可能来源于平流层温度的响应,随着太阳辐射增强,春季前期整个南半球对流层下层-平流层上层一致偏暖,温度梯度的变化削弱了对流层的平均经圈环流,导致大气质量的重新分布,引起低层出现负的南极涛动(AAO)型分布,在南半球中纬度地区形成气旋性环流异常,造成索马里越赤道气流建立偏晚,进而有利于南海夏季风爆发的推迟。     

北半球中高纬月平均环流正压斜压动能的年变化特征

本文利用多年月平均资料计算了北半球中高纬月平均环流正压、斜压动能的年变化特征。结果表明无论正压、斜压动能都具有明显的年变化,而且两者的变化趋势也是一致的,但是正压动能要比斜压动能对总动能的贡献大得多。环流异常具有相当正压的垂直结构。有关结论可为长期数值预报模式的简化提供依据。     

夏季西太平洋副热带高压北抬过程动能变化分析

本文利用ECMWF/WMO2.5°×2.5°网格点资料,对1982年7月西太平洋副热带高压一次明显北抬过程的动能及其收支进行了诊断分析。结果表明西太平洋副高北抬过程中动能和动能收支具有明显的特征,并指出了副高北抬的可能机制及预报副高北抬的着眼点。      

北部湾热带低压发展成台风的结构演变和动能收支的诊断分析

本文对1985年8月下旬北部湾热带低压发展为台风的演变过程作了诊断分析。发现在台风的生成和加强的过程中,涡旋动能出现显著的加强和向下转移,最大涡度层和无辐散层明显下降.与此同时,暖心结构也逐步形成。这一过程与低层西南季风的增强北进,卷入台风环流中的过程密切相关。涡旋动能收支的计算表明,低压由于处在强的水平切变和垂直切变基流中,风场和温度场的不对称和暖心结构的形成,使台风获得正压和斜压不稳定能量,加之以积云对流为代表的次网格过程向涡旋运动输送能量,从而使低压发展为台风。台风的衰亡是由于登陆后低层偏冷气流的入侵和下部暖心结构的破坏,使台风只有纬向平均气流取得能量,不足以补偿摩擦耗散和位能通量的辐散,因而减弱为低压的。      

次天气尺度与天气尺度系统间动能交换的诊断分析

本文应用低通滤波器分离天气尺度和次天气尺度运动,计算了暴雨系统中这两类运动之间的动能交换。次天气尺度运动在高空将动能转换给天气尺度,最大的动能转换发生在对流层上层300—100毫巴,500毫巴以下则相反。次天气尺度系统在动能平衡中起重要作用。这种分析方法还可用于研究大尺度运动之间的相互作用。     

PHYSICAL PROPERTIES OF THE SYMMETRIC AND ANTISYMMETRIC MOTIONS AND RELATED ENERGY CONVERSION

The physical properties of the symmetric and antisymmetric motions,such as the conservation of the ab-solute angular momentum,the mutual conversions between various forms of energy,have been analysed by usingthe sets of equaticns in p-coordinates controlling the motions in the primitive equation model atmosphere.Theresults show that only the symmetric component of zoral geopotential difference caused by orography and thatof the zonal frictional torque,have contribution to the change of the global angular momentum,and that themutual conversions between various forms of energy,in addition to those similar to the results in the classical case,irclude those associated with the symmetric and antisymmetric motions.     

大气中动能的制造

大气中各种式样能量的平衡及相互转换是气象学中一个主要问题.过去的气象学者们大都是集中於研究能量的相互转换,在这方面Margules早在1905年就发表了他的经典著作,随後许多气象学者更进而计算了气旋、反气旋及台风等系统内各种能量的转换.至於动能的平衡及维持这种平衡的物理作用的讨论,最近才多了起来,其中Starr和黄士松深入地研究了大气中动能平衡的问题.     

湍流能量闭合法用于大气模式的初探

湍流能量（TKE）闭合方案是近年来大气边界层（PBL）模式中技推崇的方法,它具有11－2阶精度。大气环流模式的计算容量和垂直网络限制,不允许PBL方案过份精细。本文对TKE方案进行简化及网络稀疏化试验。并用Wangara资料验证。验证结果表明：此方案引入PBL内仅设置5层的大气环流模式是可行的。地面以上400米内模式结果与实测吻合。但中、上部位温计算值偏高。关于本方案在大尺度模式中的应用尚须进一步研究。     

对流层中层动能的全球性季节过渡与季节性急变

本文利用１９８０—１９８８年ＥＣＭＷＦ全球资料，计算了５００ｈＰａ各纬度带上的纬向平均动能（Ｋｚ）、涡动动能（ＫＥ）及波数域动能（Ｋｎ，ｎ＝１，２，３，…，１０）。以此考察了南、北半球动能季节过渡的差异，并用Ｔ检验方法讨论了南、北半球以及全球各动能模态的季节性急变现象。现在工作单位：     

扰动动能的气候特征及其与平均风场的关系

本文应用美国NMC全球客观分析格点资料分析了全球扰动动能(PKE)的气候特征,结果表明,纬向平均的PKE分布与纬向平均的u风分量分布有密切的关系。PKE的最大值与西风的最大值相对应,而最小值则与东风的最大值相对应。PKE随经度也有明显的变化。在中纬度,PKE的高值区位于西风急流中心或其下游,而PKE的低值区则位于急流中心的上游。在热带,PKE的高值区位于西风区或弱东风区,PKE的低值区则位于强东风带。中纬度地区,对流层上层PKE随经度的变化与对流层下层是同位相的。而在热带地区,上下层PKE随经度的变化则是反位相的。 本文还对PKE的产生机制进行了探讨。指出中纬度PKE主要与斜压扰动相联系,而热带地区PKE的来源则与中纬度波动向热带的传播及热带内部波动的纬向传播有关。