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2019年  第43卷  第2期

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夏季亚洲高空急流纬向非对称变异与北大西洋海温和欧亚陆面热力异常的可能联系
梅一清, 陈海山, 刘鹏, 李笛
2019, 43(2): 401-416. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.1804.18112
摘要:
基于1979~2015年ERA-Interim再分析资料,分析了夏季亚洲高空急流纬向非对称变异特征及其可能的外强迫因子。研究发现夏季亚洲200 hPa纬向风异常EOF第二模态(方差贡献为16.4%)主要表现出了急流纬向非对称的空间异常形态,反映了西亚和东亚区域急流南北偏移的反位相变化。通过进一步的诊断分析,我们发现急流纬向非对称变异与北大西洋海表温度(简称海温)和欧亚陆面热力异常可能存在一定的联系。北大西洋三极型海温异常会激发出向下游传播的异常波列,夏季该波列在欧亚大陆上空的异常环流中心与急流纬向非对称相关的异常环流中心对应一致,其中东欧平原的异常反气旋和巴尔喀什湖附近的异常气旋对西亚急流变化存在影响,东亚地区急流的变化与贝加尔湖北部异常气旋和贝加尔湖南部的异常反气旋有关。对比欧亚土壤湿度关键区内垂直环流,陆面热力异常可能会改变局地环流进而影响急流变异,且这种影响存在区域差异。
热带气旋“苏迪罗”(2015)海上活动时段降水物理过程模拟诊断研究
王晓慧, 崔晓鹏, 郝世峰
2019, 43(2): 417-436. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.1804.18118
摘要:
利用WRF模式对2015年热带气旋(TC)"苏迪罗"发展演变过程开展高分辨率数值模拟,模式较好地再现了"苏迪罗"路径、强度、高低空环流、云系演变和降水分布等。应用三维地面降水诊断方程对"苏迪罗"海上活动时段的降水物理过程模拟诊断指出,QWVA(三维水汽通量辐合辐散率)对TC环流区域内降水相关的水汽相关过程变率(QWV)变化起主导作用,但环流区域内QWVL(垂直积分负的水汽局地变化率)和QWVE(海面蒸发率)亦有重要贡献(尤其是后者),尽管QWVE贡献明显小于QWVA,但由环流区域外辐合来的水汽也可能主要源于区域外不同海域的海面蒸发,海面蒸发的总体贡献应更大。海上活动时段云相关过程变率(QCM)特征及变化与QWV相比更为复杂,环流区域内的QCLL(负的液相水凝物局地变率)基本维持正值(液相水凝物持续减少),其消耗主要用于向冰相水凝物转化和地面降水,以及向区域外的三维通量辐散,6日04时之前,环流区域内QCIL(负的冰相水凝物局地变率)的变化主要归因于微物理转化及地面降水,而6日04时之后,来自环流区域外的通量辐合也有一定作用;降水强度逐渐增强时期,水凝物含量的短暂增长(负值QCLLQCIL)主要归因于明显增强和垂直扩展的上升运动,伴随上升运动增强,水凝物含量明显增加,霰融化(Pgmlt)和雨滴碰并云滴(Pracw)是造成雨滴含量增加的主要微物理过程。"苏迪罗"环流内区域和时间平均的降水效率高达96%,其中QWVA是主要贡献项,而QWVEQWVL亦有重要贡献,这与TC所处海洋下垫面有关,海上活动时段,充足的降水源和较小的降水汇共同造成此时段的高降水效率,雨滴生成主要微物理来源中,Pgmlt约占Pracw的72%,体现出海上活动时段TC环流内旺盛的深对流活动特征。
气候系统模式FGOALS模拟的南亚夏季风:偏差和原因分析
黄昕, 周天军, 吴波, 陈晓龙
2019, 43(2): 437-455. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.1805.18131
摘要(2377) HTML (3) PDF (3418KB)(821)
摘要:
本文通过与观测和再分析资料的对比,评估了LASG/IAP发展的气候系统模式FGOALS的两个版本FGOALS-g2和FGOALS-s2对南亚夏季风的气候态和年际变率的模拟能力,并使用水汽收支方程诊断,研究了造成降水模拟偏差的原因。结果表明,两个模式夏季气候态降水均在陆地季风槽内偏少,印度半岛附近海域偏多,在降水年循环中表现为夏季北侧辐合带北推范围不足。FGOALS-g2中赤道印度洋"东西型"海温偏差导致模拟的东赤道印度洋海上辐合带偏弱,而FGOALS-s2中印度洋"南北型"海温偏差导致模拟的海上辐合带偏向西南。水汽收支分析表明,两个模式中气候态夏季风降水的模拟偏差主要来自于整层积分的水汽通量,尤其是垂直动力平流项的模拟偏差。一方面,夏季阿拉伯海和孟加拉湾的海温偏冷而赤道西印度洋海温偏暖,造成向印度半岛的水汽输送偏少;另一方面,对流层温度偏冷,冷中心位于印度半岛北部对流层上层,同时季风槽内总云量偏少,云长波辐射效应偏弱,对流层经向温度梯度偏弱以及大气湿静力稳定度偏强引起的下沉异常造成陆地季风槽内降水偏少。在年际变率上,观测中南亚夏季风环流和降水指数与Niño3.4指数存在负相关关系,但FGOALS两个版本模式均存在较大偏差。两个模式中与ENSO暖事件相关的沃克环流异常下沉支和对应的负降水异常西移至赤道以南的热带中西印度洋,沿赤道非对称的加热异常令两个模式中越赤道环流季风增强,导致印度半岛南部产生正降水异常。ENSO相关的沃克环流异常下沉支及其对应的负降水异常偏西与两个模式对热带南印度洋气候态降水的模拟偏差有关。研究结果表明,若要提高FGOALS两个版本模式对南亚夏季风气候态模拟技巧,需减小耦合模式对印度洋海温、对流层温度及云的模拟偏差;若要提高南亚夏季风和ENSO相关性模拟技巧需要提高模式对热带印度洋气候态降水以及与ENSO相关的环流异常的模拟能力。
北半球西风带准周期性转换的理论分析——初步探讨北极与中纬度及副热带能量相互输送的机制
刘春, 李跃凤, 宋伟, 刘自牧
2019, 43(2): 456-466. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.1806.17296
摘要(816) HTML (4) PDF (756KB)(762)
摘要:
本文运用准地转模式,通过等值投影方法,将等值线转换为向量场结构,探讨西风带高低指数周期性转换的机制,结果表明:(1)仅有位能转化所引起的水平涡动输送,可能产生大振幅的行星波,但不会产生西风带的断裂;(2)在波流相互作用下,平均纬向风速与基波波幅满足分岔条件时,会出现西风带断裂现象,即当满足这个分岔条件时,更有利于北极与中纬度及副热带能量的相互输送。如北极冷空气的跨纬度输送会导致东亚极端冷事件的发生;同时,也能维持西风带的高低指数循环。