格陵兰以西海冰在冬季格陵兰阻塞影响极寒天气中的调制作用

通过分析1979～2019年ERA-Interim逐日再分析资料和大气环流模式试验,研究了格陵兰岛以西的巴芬湾-戴维斯海峡-拉不拉多海(Baffin Bay、Davis Strait和Labrador Sea,BDL)冬季海冰变化对格陵兰阻塞的调制作用及动力机制.结果表明,冬季BDL地区海冰较少、气温较高,有利于冬季格...     

大气中的包络Rossby孤立波——纬度效应的作用

本文进一步对旋转正压大气中的包络Rossby孤立波进行了研究，结果发现当Rossby波的波数m（m为纬向波数）满足1≤m≤2时，旋转正压大气中才存在包络Rossby孤立波，并且只有m＝2的包络Rossby孤立波才具有阻塞高压的结构。我们还对这种m＝２的包络Rossby孤立波随纬度变化的持续性进行了计算，得到了许多结果。     

北半球夏季中高纬度大气阻塞对北极海冰变化的影响

利用NCEP/NCAR再分析逐日500 h Pa高度场资料,对北半球夏季中高纬度大气阻塞特征进行统计分析,发现大气阻塞活动频率高的地区主要集中在白令海峡区域、鄂霍次克海区域、欧亚大陆区域及格陵兰区域。而通过NSIDC提供的卫星观测资料发现近30年夏季海冰容易减少的区域正好对应阻塞活动北部的高纬度地区。分别通过对以上4个区域有阻塞发生相对没有阻塞发生时的500 h Pa位势高度场、地面温度场、850 h Pa经向瞬变热通量输送和平流输送等异常变化场进行对比分析,结果发现夏季中高纬度阻塞频率的增加对海冰的减少有显著影响,主要体现在阻塞的发生发展可通过增加高纬度地面温度、对极地的热量输送和暖平流输送来加快海冰的融化。这种阻塞引起的热力作用在鄂霍次克海和欧亚大陆区域效果更为显著。     

弱耗散作用下非线性Rossby波的调制不稳定

本文使用WKB方法对弱耗散作用下基本气流具有弱切变的行星大气中非线性Rossby波进行了研究,得到了弱耗散的非线性Rossby波振幅所满足的复系数非线性Schrdinger方程,并分别就无耗散和弱耗散的Rossby波的边带稳定性问题进行了讨论,得到了一些新结果.     

大气中行星尺度孤立波的动力特征

大气中的非线性波一直是气象学界所关心和重视的问题,Long[1]和Benney[2]等人最早把孤立波理论应用到大气中来,成功地解释了大气中的一些天气现象,后来我国学者巢纪平[3]、刘式达、刘式适[4]等又进行了这方面的研究工作,取得了一些有意义的结果。本文利用行星大气中的相当正压模式和Burger模式,在一定的条件下分别导出了它们所满足的KdV方程,其解是椭圆余弦波和孤立波,并讨论了孤立波的凸凹性,找到了孤立波西移的判据,指出了中高纬度大气中的阻高和切断低压等天气系统具有“孤立波”的性质。     

三个陆面模式对新疆地区陆面过程模拟的对比研究

利用实测的大气观测数据建立陆面模式驱动场, 分别驱动Biosphere-Atmosphere Transfer Scheme（BATS）, Land Surface Model（LSM）, Common Land Model（CoLM）三个陆面模式, 对新疆地区99个测站的陆面热力过程进行了off-line模拟研究, 对比分析了三个模式模拟结果的异同, 并利用观测的土壤温度检验了各个模式的模拟性能。结果表明： 三个模式对所吸收的太阳辐射、 地表感热通量、 地表潜热通量和Bowen比的模拟结果有明显差别, 其中CoLM模拟的太阳辐射、 感热通量和土壤温度比BATS和LSM大。用观测的土壤温度对三个模式模拟性能的检验表明 BATS模拟的土壤温度最接近观测值, 大约偏低1℃, 而LSM和CoLM的模拟结果偏高, CoLM模拟的年际变化趋势与观测值相关性达到0.877, 高于另外两个模式的模拟; BATS在天山以北模拟值偏低, CoLM在天山以南模拟结果偏高, LSM模拟的区域分布状况与实际观测最一致。这些结果为研究陆面模式在新疆地区的应用提供了一些参考, 对于深入了解新疆地区的陆面过程具有重要意义。     

地形作用下有限振幅Rossby波的稳定性分析

本文用微分方程定性理论方法分析了地形对有限振幅Rossby波的稳定性影响。结果表明:地形北坡有利于波动出现不稳定,南坡使波动稳定;西坡使导式波动不稳定但使曳式波动稳定,东坡使导式波动稳定但使曳式波动不稳定。     

北半球冬季阻塞环流与NAO之间的关系

首先根据Oman关于北大西洋涛动（NAO）指数冬季平均值的年际变化挑选出强NAO年,然后利用NCEP/NCAR逐日再分析资料,分析了在强NAO年北半球冬季阻塞发生频率和生命期的统计特征,最后通过对强NAO年大气斜压性进行冬季气候平均,合成得到了三个区域（北大西洋、欧洲和北太平洋）对流层平均大气斜压性随纬度的分布情况。结果发现：北大西洋在NAO负位相时下游阻塞发生频率更高,持续时间更长;NAO正位相则有利于欧洲长生命阻塞的发生和维持;北太平洋阻塞在NAO负位相发生频率明显更高,在NAO正位相阻塞的平均持续时间更长。大气斜压性随纬度的分布与阻塞的发生有较好的对应关系,过强的大气斜压性会抑制阻塞的发生。     

北大西洋涛动的纬向位置与大西洋-欧洲阻塞活动的关系以及对欧洲天气的可能影响

近几十年来,北大西洋涛动（NAO）出现了明显的年代际东移现象。而近十几年欧洲地区出现了频繁灾害性天气,它是否与NAO东移现象有关不清楚。本文拟通过NAO逐日指数挑选出1950～2011年冬季的所有in—situ（原地）NAO事件,并将其划分为偏东型（ENAO）和偏西型（WNAO）,然后研究了两种类型的NAO事件与大西洋-欧洲阻塞事件的关系以及它们对欧洲大陆气温和降水的影响。结果发现：当NAO是负（正）位相时,大西洋-欧洲阻塞呈西北·东南（西南-东北）分布,而且当NAO为负位相时,阻塞有两个活动中心：格陵兰阻塞和欧洲大陆阻塞。当NAO负位相事件偏东（西）时,阻塞趋于在欧洲大陆（格陵兰）产生。当NAO正位相事件偏东（西）时,阻塞趋于在南欧的下（上）游地区产生。同时发现偏东型的负位相（ENAO^-）会引起欧洲大陆大幅度的降温,并且范围和强度都要比偏西型负位相（WNAO^-）影响的要大,特别是它对中欧、东欧及南欧的降温影响更显著。而偏东型正位相（ENAO^＋）和偏西型正位相（WNAO^＋）会引起欧洲大陆升温,但偏东型正位相（ENAO^＋）引起的升温幅度较大且范围更偏东部和南部。此外还发现NAO^＋事件对应的欧洲地区降水正距平呈现出单支分布,并且ENAO^＋对应的降水更偏欧洲北部。而NAO^-事件期间降水则呈南北双支结构分布,但由于ENAO^-事件引起的大幅降温,使得欧洲南部特别是地中海地区容易发生极端降雪天气。最后,本文还讨论了偏东型和偏西型NAO事件产生的可能的物理机制。     

非线性Lyapunov稳定性及Stern''''s Modons的稳定性判据

本文在构造正压大气运动的浅水波模式的Hamilton守恒量和积分不变的Casimir泛函的基础上,建立了一个积分不变的Lyapunov函数,通过使用变分法,找出了正压旋转流体运动的非线性Lyapunov稳定性判据,并进一步讨论了Stern's Modons的稳定性。