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2004年  第28卷  第5期

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东亚夏季风活动与东亚高空西风急流位置北跳关系的研究
李崇银, 王作台, 林士哲, 禚汉如
2004, 28(5): 641-658. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.05.01
摘要:
利用美国NCEP/NCAR再分析资料(1980~1999年)探讨了东亚夏季风活动的两个重要事件,即南海夏季风爆发和江淮流域梅雨起始,与东亚高空西风急流位置北跳的关系.系统的分析研究表明,东亚高空西风急流在由冬向夏的转变过程中一般存在着两次向北突跳现象,并与东亚夏季风活动有密切关系.第一次东亚高空急流的北跳(由25~28°N跳到30°N以北)平均发生在5月8日左右,比南海夏季风爆发日期(平均为5月15日)早7天左右;高空急流位置的北跳是中高纬度大气环流系统减弱北退的表现,它为热带环流和系统的向北推进提供了条件,从而有利于南海夏季风的爆发.第二次东亚高空急流的北跳(由32°N左右北跳到35°N以北)平均发生在6月7日左右,先于江淮流域梅雨起始时间(平均在6月18日左右)10天左右,它是梅雨起始的前期征兆.高空西风急流的两次北跳分别与亚洲大陆南部地区对流层中上层(500~200 hPa)经向温度梯度的两次逆转(反向)有关,在由冬到夏的季节转换中,由于大陆加热较快,导致对流层中上层大气在5~25°N间的经向温度梯度发生反向(逆转),通过地转适应使流场向气压场(温度场)调整,从而高空急流位置北跳.数据分析还发现,东亚高空急流位置的第一次北跳有时也受到南半球副热带高空急流位置北移和加强的影响.
21层大气环流模式IAP AGCM-Ⅲ的设计及气候数值模拟Ⅰ.动力框架
左瑞亭, 张铭, 张东凌, 王爱慧, 曾庆存
2004, 28(5): 659-674. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.05.02
摘要:
设计了IAP(Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences) AGCM-III,对其动力框架作说明和检验,时间积分采用改进的非线性迭代法.用Rossby-Haurwitz 波对框架进行了波型检验、能量检验和波速检验.结果表明,非线性迭代3次的时间积分方案具有较好的稳定性,能够有效地抑制短波,同时对长波的歪曲较小,且时间积分步长可放得较大;该框架能够较长时间地保持Rossby-Haurwitz 4波波型,在积分过程中能够较高精度地保持总有效能量守恒;模式计算的Rossby-Haurwitz波速为每天西传15个经度,这与理伦值很接近.
2002年中国暴雨试验期间一次低涡切变上发生发展的中尺度对流系统研究
孙建华, 张小玲, 齐琳琳, 张高英, 赵思雄, 陶诗言
2004, 28(5): 675-691. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.05.03
摘要:
采用常规观测和"973"中国暴雨试验资料,对2002年6月22~23日一次由中尺度对流系统(MCS)发展而产生的低涡,以及伴随其发生发展的对流系统进行了分析和模拟研究.结果表明:MCSA东移到河南西部时,由于对流层中层正涡度中心的强迫和潜热释放产生了气旋,低层的暖平流可能是低涡东移发展的原因之一.模拟结果显示低涡东部的对流系统发生在气旋东部的暖切变上,西部对流系统发生在冷切变附近.在低涡的南部偏南风与偏北风之间形成辐合线,辐合线上有低层偏东风与高层偏西风的垂直切变,对流沿辐合线由西南向东北方向移动形成对流带.对流系统发展强盛时除了低层的强辐合外,高层较深厚的强辐散是其维持的重要原因,当系统倾斜时表明开始减弱.试验加密资料分析也表明:降雨发生前有明显的增湿过程,而降雨开始后,整层可降雨量迅速减少;对流系统南侧强的西南低空急流向对流区输送了大量水汽;气旋东移后,西北风(冷空气)的侵入使降雨结束.
在大气运动中考虑重力加速度空间变化的问题
廖洞贤
2004, 28(5): 692-699. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.05.04
摘要:
给出了在旋转坐标系中考虑重力加速度g的空间变化的大气控制方程组,并证明了大气总质量和总能量的守恒性,以及和取常值g时得到的结果相一致的动、位能和动、内能之间的转换关系.还讨论了在球坐标系中应用方程组时可能出现的困难,给出了在高度近似下在该系中考虑g的空间变化的方案,它可以用来建立完全弹性的非静力模式.
东亚季风区夏季风强度和降水的配置关系
刘长征, 王会军, 姜大膀
2004, 28(5): 700-712. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.05.05
摘要:
1979~2000年东亚地区夏季风强度和夏季总降水之间的关系被分为四种类型:A:强季风、强降水;B:强季风、弱降水;C:弱季风、强降水;D:弱季风、弱降水.通过研究不同关系对应的大气环流特征和SST异常,并分析不同要素在季风和降水关系变化中的作用,发现在季尺度上东亚季风区夏季风强度和地区同期降雨总量的关系具有多面性特征,此关系取决于环流场的整体配置,其中西太平洋副高﹑南亚高压和中高纬阻塞形式为三个起主导作用的因素.另外,海温变化对东亚季风和总降水的关系有明显的影响,尤其是北太平洋﹑印度洋和南海区域海温.合成分析结果表明500 hPa东亚异常波列和东亚夏季风强度密切相关,但波形与东亚季风区夏季总降水强弱没有明显联系.
1998年6月8~9日香港特大暴雨中尺度对流系统分析
孙健, 刘淑媛, 陶祖钰, 王洪庆
2004, 28(5): 713-721. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.05.06
摘要:
利用卫星和多普勒雷达的高时空分辨率观测资料,对1998年6月8~9日香港暴雨过程中的中尺度对流系统进行分析,表明:(1)此次暴雨是冷锋前暖区的对流性降水,期间有3次强降水过程,每次维持时间2~5小时,中尺度对流系统是造成强降水的主要系统.(2)雷达回波强度与卫星云图对比发现,强回波区全位于云顶温度≤-32℃的云团内,但具体分布有两种情况:一种强回波区位于通常所说的发展强盛的α中尺度云团的边缘TBB等值线密集区,一种如尺度较小的线状强回波则位于两个β中尺度云团(云顶温度≤-52℃)之间.这利用常规观测资料是无法识别的.(3)分析单多普勒雷达反演的水平风场发现:大尺度的环境风场中,存在β中尺度系统的独立流场;中尺度云团内部的流场辐合与强回波带相对应.
一次引发华北和北京沙尘暴天气的快速发展气旋的诊断研究
赵琳娜, 赵思雄
2004, 28(5): 722-735. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.05.07
摘要:
对造成2000年4月5~7日华北大范围严重沙尘天气、产生大风的蒙古气旋快速发展过程进行了研究.气旋发展初期和发展成熟期温度平流均为气旋发展的主要因子,涡度平流也起了作用,但较温度平流作用弱且随气旋的发展而减弱.斜压作用开始出现在低层且位于气旋的后部,气旋发展开始时气旋区高低空并没有很强的锋生,但到气旋发展到最强时,对流层高空锋生区叠加在低层锋区上气旋周围的斜压作用增强,这对于有效位能的释放、动能的制造及气旋的加深有很大作用.此外,斜压强迫诱发出强烈的非地转风;对流层顶出现较深的"下陷",显示出冷空气的快速下沉及高低空系统之间存在明显的相互作用;水汽和潜热释放的作用不明显;揭示出该气旋发生发展机制不但与挪威学派的温带气旋模型有较大差别,而且与Petterssen的A、B类气旋发展、我国夏半年降水的江淮气旋和西南涡等低压系统亦不相同.
1998年中国区域降水低频变化的传播机制的初步分析
徐国强, 朱乾根, 薛纪善, 何金海
2004, 28(5): 736-746. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.05.08
摘要:
使用美国NCEP/NCAR再分析和中国实际降水的逐日资料,研究了1998年夏季中国区域低频降水传播变化的机制.结果显示,(1)中国中东部地区低频降水经向传播都与南海季风和印度季风的变化相对应,低频降水在经向传播中存在不连续现象,是由于低频下沉气流造成的;(2)中国中部区域低频降水纬向传播特征是在不同时间低频降水的纬向传播方向有明显差别,初步认为造成这种现象的可能机制是纬向风气流的变化;(3)高原地区与平原地区之间的低频雨带活动具有不连续性,这是由于在高原东坡存在低频下沉补偿气流造成的.
2002年6月8~9日陕南大暴雨系统的中尺度分析
毕宝贵, 刘月巍, 李泽椿
2004, 28(5): 747-761. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.05.09
摘要:
采用实测资料对2002年6月8~9日陕南大暴雨过程进行分析后认为:除了有利的大尺度条件之外,β中尺度天气系统的发生发展是造成本次强暴雨的最直接原因,这类系统的发生发展具有很强的局地性和突发性.分析表明,对流层中低层水汽的大量集中以及对流不稳定条件的存在可能对此类系统发展提供了有利环境,对其启动的机制作了初步的讨论,认为地形的动力强迫和地面冷锋以及低空急流扰动可能对此类系统的发生发展起了触发作用.
基于斐索干涉仪的直接探测多普勒测风激光雷达
刘继桥, 陈卫标, 胡企铨
2004, 28(5): 762-770. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.05.10
摘要:
提出结合多光束斐索(Fizeau)干涉仪和CCD探测器的条纹图像技术,测量地球边界层下的三维风场的直接探测多普勒激光雷达技术.在分析Fizeau干涉仪的物理特性和光谱特性以及影响测量多普勒频移的因数和改进方法的基础上,提出一套切合实际的直接探测多普勒激光雷达系统参数.并利用该参数进行性能评估分析,模拟不同干涉仪参数对风速精度的影响,得出一个优化的干涉仪物理参数.模拟结果显示,系统可以获得小于1 m s-1的水平风速精度.这些分析,为建立实际的激光雷达系统提供设计依据.
基于概率加权估计的中国极端气温时空分布模拟试验
丁裕国, 刘吉峰, 张耀存
2004, 28(5): 771-782. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.05.11
摘要:
引入一种计算简便、有效性高,并可代替极大似然法的优良参数估计方法--概率加权法(PWM),利用Gumbel分布对中国极端气温时空变化特征作"当前"与"未来"气候的模拟试验.结果表明,这种方法具有较高的拟合优度.利用适应性较强的Weibull分布拟合中国逐日高(低)气温的原始分布,在此基础上,借助于蒙特卡洛随机模拟产生未来平均气候情景下的极端高(低)气温统计概率特征.模拟试验表明,在未来气候条件下,若平均气温升高1.0℃,中国各大区域极端高(低)气温的概率有一定的变动规律可寻.
草地异戊二烯排放通量影响因子的研究
白建辉, BradBaker
2004, 28(5): 783-794. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.05.12
摘要:
2002年夏季对中国内蒙古草原挥发性有机物的排放通量进行的首次测量结果表明,其主要成分异戊二烯的排放有明显的日变化和季节变化.采样箱对太阳辐射有非常明显的衰减作用,其衰减率为17%~35%.为准确估算异戊二烯的排放通量,建立其排放模式是非常必要的.基于可见光辐射传输与守恒的观点,在观测数据的基础上建立了异戊二烯排放通量的经验模式.结果表明,对日变化、季节变化和日总量的模拟值与测量值比较一致.在使用箱方法时,应该考虑箱内外辐射、温湿度、水汽含量之差引起的排放通量的差别,特别是箱内外辐射之差所引起排放通量的差别.同时也说明,可见光辐射是影响异戊二烯排放的最主要因子.利用异戊二烯排放通量的日总量与11:00通量之比和可见光辐射日总量与11:00时累计值之比的定量关系,可以由某日11:00的排放通量来推算该日的日总量,其平均相对偏差小于14%.
地基GPS遥感大气水汽总量中的"静力延迟"和"湿延迟"
李成才, 毛节泰
2004, 28(5): 795-800. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.05.13
摘要:
介绍了静力延迟和湿延迟概念的由来,推导了由对流层延迟计算水汽总量的一般公式;与李延兴等提出的新模型进行了对比,对其相应的观点提出讨论意见.认为国际上通用的AN模型比较严密地求解了对流层大气水汽总量,不存在与"真值"相比偏小的问题.