2004年 第20卷 第5期
2004, (5): 449-459.
摘要:
季风是全球气候系统中一种重要的大气环流系统,随着气候学研究及季风动力学研究的深入,国内外学者对季风的形成及其变率问题的研究取得了很大进展。回顾了近年来国内外关于亚洲季风的认识与形成机制的研究,特别是对东亚季风爆发及其过程的影响因子的认识。此外,对于东亚季风的季节性变化、低频振荡、年际和年代际变化及其可能机制也进行了分析、讨论。最后提出了在季风动力学研究方面需要进一步探讨的问题。
季风是全球气候系统中一种重要的大气环流系统,随着气候学研究及季风动力学研究的深入,国内外学者对季风的形成及其变率问题的研究取得了很大进展。回顾了近年来国内外关于亚洲季风的认识与形成机制的研究,特别是对东亚季风爆发及其过程的影响因子的认识。此外,对于东亚季风的季节性变化、低频振荡、年际和年代际变化及其可能机制也进行了分析、讨论。最后提出了在季风动力学研究方面需要进一步探讨的问题。
2004, (5): 460-471.
摘要:
应用1979-1999年NOAA卫星月平均OLR资料及1950-1999年NCEP/NCAR再分析的月平均资料,采用合成分析的方法对南海夏季风爆发前一年10月-次年4月的异常特征进行讨论,并做信度检验。结果表明,在季风爆发的前期,大气环流和海温的异常与南海夏季风的异常关系密切。不同因子与南海夏季风异常发生最佳相关的时间及持续的程度并不完全一致,从所选取与南海夏季风爆发密切相关的关键区可见:OLR在初春、纬向风速和垂直速度在整个前期的异常与南海夏季风的异常存在极强的相关性。在强(弱)南海夏季风年的前期,热带海温基本呈La Nina(E1 Nino)型分布,其中在12月的海温距平分布与来年南海夏季风的强弱关系最为密切。
应用1979-1999年NOAA卫星月平均OLR资料及1950-1999年NCEP/NCAR再分析的月平均资料,采用合成分析的方法对南海夏季风爆发前一年10月-次年4月的异常特征进行讨论,并做信度检验。结果表明,在季风爆发的前期,大气环流和海温的异常与南海夏季风的异常关系密切。不同因子与南海夏季风异常发生最佳相关的时间及持续的程度并不完全一致,从所选取与南海夏季风爆发密切相关的关键区可见:OLR在初春、纬向风速和垂直速度在整个前期的异常与南海夏季风的异常存在极强的相关性。在强(弱)南海夏季风年的前期,热带海温基本呈La Nina(E1 Nino)型分布,其中在12月的海温距平分布与来年南海夏季风的强弱关系最为密切。
2004, (5): 472-482.
摘要:
采用谐波分析和EOF分析方法,对比研究了暖池区域表层热状况(海表温度距平 SST'表征)和浅层热状况(热含量距平HS'和次表层海温距平ST'表征)在1月和7月的年代际、年际尺度时空特征。分析结果表明:(1)不同季节的年代际、年际尺度SST'和HS'都存在两个显著模态,HS'1月的年代际、年际尺度结构最简单,而SST'7月的年代际和1月年际结构最复杂;(2)1970年代末和1980年代初发生的年代际跃变HS'晚于SST',且SST'(HS')呈增温(减少)趋势;(3) HS'的年际异常与ENSO关系密切,而SST'与ENSO关系不显著。
采用谐波分析和EOF分析方法,对比研究了暖池区域表层热状况(海表温度距平 SST'表征)和浅层热状况(热含量距平HS'和次表层海温距平ST'表征)在1月和7月的年代际、年际尺度时空特征。分析结果表明:(1)不同季节的年代际、年际尺度SST'和HS'都存在两个显著模态,HS'1月的年代际、年际尺度结构最简单,而SST'7月的年代际和1月年际结构最复杂;(2)1970年代末和1980年代初发生的年代际跃变HS'晚于SST',且SST'(HS')呈增温(减少)趋势;(3) HS'的年际异常与ENSO关系密切,而SST'与ENSO关系不显著。
2004, (5): 483-492.
摘要:
利用尺度分析方法得到Rossby参数β在强涡旋中有着不可忽略的作用。在无基本气流径向切变的涡旋系统中,在Rossby参数β的作用下有涡旋Rossby波出现。由于涡旋Rossby波存在,从而破坏了涡旋系统的轴对称性,表现出非轴对称特征。在考虑切向基本气流的涡度径向变化时,涡旋Rossby波的频散关系同时包含了切向基本气流涡度径向切变项和β项的作用。一般情况下涡旋Rossby波在切向基本气流涡度径向切变的作用下有向外频散能量的特性,而β项的作用随方位角θ而变化,使涡旋能量频散不对称。
利用尺度分析方法得到Rossby参数β在强涡旋中有着不可忽略的作用。在无基本气流径向切变的涡旋系统中,在Rossby参数β的作用下有涡旋Rossby波出现。由于涡旋Rossby波存在,从而破坏了涡旋系统的轴对称性,表现出非轴对称特征。在考虑切向基本气流的涡度径向变化时,涡旋Rossby波的频散关系同时包含了切向基本气流涡度径向切变项和β项的作用。一般情况下涡旋Rossby波在切向基本气流涡度径向切变的作用下有向外频散能量的特性,而β项的作用随方位角θ而变化,使涡旋能量频散不对称。
2004, (5): 493-504.
摘要:
分析了由春向夏的季节转换过程中西太平洋副热带高压与大尺度环流和温度场之间的变化关系。结果表明:4月份,西太平洋副热带高压开始表现出向东移动特征,6月份它与向西移动的北美副高在东太平洋120-160°W区域合并。这一期间,沿15-20°N之间的纬圈环流同时表现出向东移动特征,该纬圈环流的上升支位于南海-西太平洋暖池一带,下沉支主要位于东太平洋180°-120°W区域。伴随上述变化,位于北半球太平洋的局地Hadley环流在纬向随时间表现出东强西弱变化特点。西太平洋副高向东移动与15-20°N之间的纬圈环流和130°W东太平洋局地Hadley环流在15-25°N上空交汇、下沉密切相关。在由春向夏季节转换中,大气和海表温度关于赤道季节转换速率沿纬向表现出东慢西快差异,上述变化为西太平洋副热带高压的向东移动提供了有利的气候背景。
分析了由春向夏的季节转换过程中西太平洋副热带高压与大尺度环流和温度场之间的变化关系。结果表明:4月份,西太平洋副热带高压开始表现出向东移动特征,6月份它与向西移动的北美副高在东太平洋120-160°W区域合并。这一期间,沿15-20°N之间的纬圈环流同时表现出向东移动特征,该纬圈环流的上升支位于南海-西太平洋暖池一带,下沉支主要位于东太平洋180°-120°W区域。伴随上述变化,位于北半球太平洋的局地Hadley环流在纬向随时间表现出东强西弱变化特点。西太平洋副高向东移动与15-20°N之间的纬圈环流和130°W东太平洋局地Hadley环流在15-25°N上空交汇、下沉密切相关。在由春向夏季节转换中,大气和海表温度关于赤道季节转换速率沿纬向表现出东慢西快差异,上述变化为西太平洋副热带高压的向东移动提供了有利的气候背景。
2004, (5): 505-514.
摘要:
分析了2003年夏季西太平洋副热带高压的异常特征,结果表明,副高总体偏强、偏西,长时间在24°N南北2个纬距范围内摆动,导致淮河流域30多天的连续强降水。并对2003年淮河洪涝与西太副高异常及其成因作了初步分析:(1)南半球中高纬的冷空气活动、90°E附近越赤道气流偏弱和赤道辐合带偏弱、偏南是造成淮河流域雨带稳定和降水集中的重要原因;(2)6月下旬-7月上旬亚洲极涡偏强和冷空气活动可能是淮河流域出现强降水又是副高位置变化的主要影响因子;(3)由高低空急流耦合在淮河流域产生持久的上升运动是淮河流域强降水的主要物理机制;(4)地表潜热释放是使副高加强和维持的主要热力因子之一。
分析了2003年夏季西太平洋副热带高压的异常特征,结果表明,副高总体偏强、偏西,长时间在24°N南北2个纬距范围内摆动,导致淮河流域30多天的连续强降水。并对2003年淮河洪涝与西太副高异常及其成因作了初步分析:(1)南半球中高纬的冷空气活动、90°E附近越赤道气流偏弱和赤道辐合带偏弱、偏南是造成淮河流域雨带稳定和降水集中的重要原因;(2)6月下旬-7月上旬亚洲极涡偏强和冷空气活动可能是淮河流域出现强降水又是副高位置变化的主要影响因子;(3)由高低空急流耦合在淮河流域产生持久的上升运动是淮河流域强降水的主要物理机制;(4)地表潜热释放是使副高加强和维持的主要热力因子之一。
2004, (5): 515-522.
摘要:
为研究城市热岛的时间尺度结构及其变化特征,利用Morlet小波变换对上海1999年冬、夏两季的城市热岛记录进行分析和计算,结果表明:(1)上海城市热岛明显呈多时间尺度结构,是由各种尺度的热岛叠加而成。冬季的热岛尺度结构比较单一,夏季的热岛尺度结构比较复杂。(2)上海城市热岛的日变化(16~32h)和周变化(128~56h)冬季比夏季明显。(3)上海城市热岛的周变化的振荡波峰出现在周五和周六,而波谷恰好落在周一和周二。这可能是因为128-256h尺度的热岛受人为热和大气污染物的驱动,其影响滞后1~2天。
为研究城市热岛的时间尺度结构及其变化特征,利用Morlet小波变换对上海1999年冬、夏两季的城市热岛记录进行分析和计算,结果表明:(1)上海城市热岛明显呈多时间尺度结构,是由各种尺度的热岛叠加而成。冬季的热岛尺度结构比较单一,夏季的热岛尺度结构比较复杂。(2)上海城市热岛的日变化(16~32h)和周变化(128~56h)冬季比夏季明显。(3)上海城市热岛的周变化的振荡波峰出现在周五和周六,而波谷恰好落在周一和周二。这可能是因为128-256h尺度的热岛受人为热和大气污染物的驱动,其影响滞后1~2天。
2004, (5): 523-529.
摘要:
分别对具有动量项BP、LM、RBF人工神经网络建立36、48、60、72小时的热带气旋路径预测模型,各用100个独立样本进行预测检验,分析了网络“学习好,预报差”的原因,解决这一问题的关键是选择合适的网络结构参数、相应的学习算法和合适的预报因子,并总结了合理应用人工神经网络建立预测模型的经验。针对人工神经网络模型不具有自动选取因子的功能,给实际应用造成困难,提出了基于RBF的逐步选取因子的算法,并进行了对比试验,表明该方法具有较高的实用价值。
分别对具有动量项BP、LM、RBF人工神经网络建立36、48、60、72小时的热带气旋路径预测模型,各用100个独立样本进行预测检验,分析了网络“学习好,预报差”的原因,解决这一问题的关键是选择合适的网络结构参数、相应的学习算法和合适的预报因子,并总结了合理应用人工神经网络建立预测模型的经验。针对人工神经网络模型不具有自动选取因子的功能,给实际应用造成困难,提出了基于RBF的逐步选取因子的算法,并进行了对比试验,表明该方法具有较高的实用价值。
2004, (5): 530-536.
摘要:
设计一个三层的准地转斜压模式,研究了不同结构环境气流和环境非绝热加热场中热带气旋移动路径和结构的特征。数值试验的结果表明:(1)无外界影响下热带气旋向西北方向移动,垂直速度场有明显的螺旋结构;(2)热带气旋主要受基本环境气流引导,非对称环流中的小扰动干扰了热带气旋的移动;(3)非绝热加热场对热带气旋影响较大,热带气旋有向加热中心移动的倾向,同时热带气旋的水平、垂直结构都有较大的变化。
设计一个三层的准地转斜压模式,研究了不同结构环境气流和环境非绝热加热场中热带气旋移动路径和结构的特征。数值试验的结果表明:(1)无外界影响下热带气旋向西北方向移动,垂直速度场有明显的螺旋结构;(2)热带气旋主要受基本环境气流引导,非对称环流中的小扰动干扰了热带气旋的移动;(3)非绝热加热场对热带气旋影响较大,热带气旋有向加热中心移动的倾向,同时热带气旋的水平、垂直结构都有较大的变化。
2004, (5): 537-547.
摘要:
利用东亚和孟湾近海1000hPa低层风场,定义了一个东亚和盂湾的冬季风指数,通过对比分析发现,孟湾冬季风指数温度场和风场具有显著的气候意义。同时可以看到孟湾和东亚冬季风都具有年际和年代际变化,但其变化特征有较大的不同,东亚冬季风有较明显的15-20年的年代际变化,而孟湾冬季风在最近50年则表现为一致增强的趋势。在此基础上,进一步利用相关分析和合成分析方法分析了孟湾冬季风活动的跨季节影响,研究发现,孟湾冬季风对春、夏季气候有较强的跨季节影响,孟湾冬季风指数与次年夏季中国的降水有较好的对应关系。
利用东亚和孟湾近海1000hPa低层风场,定义了一个东亚和盂湾的冬季风指数,通过对比分析发现,孟湾冬季风指数温度场和风场具有显著的气候意义。同时可以看到孟湾和东亚冬季风都具有年际和年代际变化,但其变化特征有较大的不同,东亚冬季风有较明显的15-20年的年代际变化,而孟湾冬季风在最近50年则表现为一致增强的趋势。在此基础上,进一步利用相关分析和合成分析方法分析了孟湾冬季风活动的跨季节影响,研究发现,孟湾冬季风对春、夏季气候有较强的跨季节影响,孟湾冬季风指数与次年夏季中国的降水有较好的对应关系。
2004, (5): 548-560.
摘要:
应用近些年在大气科学领域被广泛采用的小波分析方法,基于小波分析思想提取GMS红外卫星云图中的中-β尺度对流云信息,分析中-β尺度对流活动特征。构造了理想小波函数模板,对四种理想云模型进行了实验分析,建立了小波变换提取云的中心位置和水平尺度等信息的方法。并应用该方法对中-β尺度对流活动实例进行分析和追踪实验。此外,还应用小波分析方法对2001年夏季(6-8月)我国中、东部地区的中-β尺度对流活动进行了统计分析,揭示出了这一区域中-β尺度对流活动的分布规律、强度变化等特征。
应用近些年在大气科学领域被广泛采用的小波分析方法,基于小波分析思想提取GMS红外卫星云图中的中-β尺度对流云信息,分析中-β尺度对流活动特征。构造了理想小波函数模板,对四种理想云模型进行了实验分析,建立了小波变换提取云的中心位置和水平尺度等信息的方法。并应用该方法对中-β尺度对流活动实例进行分析和追踪实验。此外,还应用小波分析方法对2001年夏季(6-8月)我国中、东部地区的中-β尺度对流活动进行了统计分析,揭示出了这一区域中-β尺度对流活动的分布规律、强度变化等特征。
2004, (5): 561-570.
摘要:
通过对各种温度资料所作的统计分析,得到全球变暖背景下的全球温度的时空变化特征。结果表明:二十世纪初以来,总体来讲全球、南半球、北半球均出现了强烈的增温;这种增温过程中存在着很大的地区差异和季节差异,甚至有些区域在某些时段出现了很强的降温;南北半球在这些变化过程中表现出了很大的差异;对流层上层的温度变化要强于对流层下层的温度变化;冬季的增温要明显地高于夏季,冬夏温差有减小的趋势。
通过对各种温度资料所作的统计分析,得到全球变暖背景下的全球温度的时空变化特征。结果表明:二十世纪初以来,总体来讲全球、南半球、北半球均出现了强烈的增温;这种增温过程中存在着很大的地区差异和季节差异,甚至有些区域在某些时段出现了很强的降温;南北半球在这些变化过程中表现出了很大的差异;对流层上层的温度变化要强于对流层下层的温度变化;冬季的增温要明显地高于夏季,冬夏温差有减小的趋势。
2004, (5): 571-578.
摘要:
根据大量T106观测资料,统计出东亚地区影响广州天气的两大环流型,一类是偏西气流,另一类是偏东南气流,并在这两类天气类型环流型下利用Eta模式和中-β气象预报模式对广州流场进行模拟研究,得到影响广州地区的局地环流主要有三类:辐合气流型、辐散气流型和热岛型。选择典型的局地环流气象场作为高分辨化学模式的输入场,模拟得到不同气象条件下广州地区地面O3浓度的分布。分析结果表明:辐散型流场下广州市地面O3浓度最低,热岛环流型广州市地面O3浓度最高。分析了两个监测站(市中心和清洁区)地面O3浓度随时间的变化,并将实测值与计算值进行比较,发现无论是市中心还是清洁区O3浓度变化都具有明显的周期性,呈现出规律性的日变化趋势;而计算值与实测值具有相同的周期性变化规律,并在相位上保持一致。
根据大量T106观测资料,统计出东亚地区影响广州天气的两大环流型,一类是偏西气流,另一类是偏东南气流,并在这两类天气类型环流型下利用Eta模式和中-β气象预报模式对广州流场进行模拟研究,得到影响广州地区的局地环流主要有三类:辐合气流型、辐散气流型和热岛型。选择典型的局地环流气象场作为高分辨化学模式的输入场,模拟得到不同气象条件下广州地区地面O3浓度的分布。分析结果表明:辐散型流场下广州市地面O3浓度最低,热岛环流型广州市地面O3浓度最高。分析了两个监测站(市中心和清洁区)地面O3浓度随时间的变化,并将实测值与计算值进行比较,发现无论是市中心还是清洁区O3浓度变化都具有明显的周期性,呈现出规律性的日变化趋势;而计算值与实测值具有相同的周期性变化规律,并在相位上保持一致。
2004, (5): 579-585.
摘要:
从NOAA-AVHRR数据提取出晴空状况下上海市的地表反照率、地表温度和植被指数参数,分析了冬夏两季遥感地表参数所反映的热岛效应变化。发现在冬夏两季的白天和夜晚都存在明显的城市热岛效应,在冬季夜晚的热岛效应比白天强,而在夏季夜晚的热岛效应比白天弱。这是由于下垫面的差异,导致白天城区地表温度大大超过郊区。城区的地表反照率和植被指数始终小于郊区。进一步的相关分析表明,夏季城市的地表温度与植被指数、地表反照率存在显著的负相关,相关系数分别为-0.975、-0.712。通过提高植被覆盖率和地表反照率,可以减小城市热岛效应。
从NOAA-AVHRR数据提取出晴空状况下上海市的地表反照率、地表温度和植被指数参数,分析了冬夏两季遥感地表参数所反映的热岛效应变化。发现在冬夏两季的白天和夜晚都存在明显的城市热岛效应,在冬季夜晚的热岛效应比白天强,而在夏季夜晚的热岛效应比白天弱。这是由于下垫面的差异,导致白天城区地表温度大大超过郊区。城区的地表反照率和植被指数始终小于郊区。进一步的相关分析表明,夏季城市的地表温度与植被指数、地表反照率存在显著的负相关,相关系数分别为-0.975、-0.712。通过提高植被覆盖率和地表反照率,可以减小城市热岛效应。
2004, (5): 586-592.
摘要:
对广西16站用6、7月逐日降水量资料估计了日降水量的条件概率密度函数,并递推得1-20天内最大日降水量的概率分布。主要结果是:Γ分布能较准确地逼近前一日有雨和无雨两种条件下日降水量的样本频率分布;大多数站在10日内最大日降水量在20~30毫米的概率最大,约0.2,20日内最大日降水量在30~50毫米的概率最大;北海和钦州10、20日内最大日降水量达100毫米以上的概率明显大于其它站。
对广西16站用6、7月逐日降水量资料估计了日降水量的条件概率密度函数,并递推得1-20天内最大日降水量的概率分布。主要结果是:Γ分布能较准确地逼近前一日有雨和无雨两种条件下日降水量的样本频率分布;大多数站在10日内最大日降水量在20~30毫米的概率最大,约0.2,20日内最大日降水量在30~50毫米的概率最大;北海和钦州10、20日内最大日降水量达100毫米以上的概率明显大于其它站。
2004, (5): 593-599.
摘要:
利用小波分解、相关分析、解释方差及位相对比方法,分析讨论了近赤道海温与西太平洋副高在不同时间尺度上的结构特征与对应关系。分析表明,不同海域海温变化与副高活动的幅值和位相存在明显的多尺度特征和强度差异,不同海域的海温热力作用分别在不同的时间尺度上显著影响和制约西太平洋副高活动。
利用小波分解、相关分析、解释方差及位相对比方法,分析讨论了近赤道海温与西太平洋副高在不同时间尺度上的结构特征与对应关系。分析表明,不同海域海温变化与副高活动的幅值和位相存在明显的多尺度特征和强度差异,不同海域的海温热力作用分别在不同的时间尺度上显著影响和制约西太平洋副高活动。
2004, (5): 600-604.
摘要:
利用1998年6-8月青藏高原逐时红外遥感云图及青藏高原高分辨率有限区域数值预报值(HLAFS),运用空间数据挖掘的相关分析技术对青藏高原MCSs的移动和传播与其周围环境场中物理量场之间的关系进行了研究。结果表明:它们东移出高原(105°E)与其东侧在400、500hPa上的高度(H)、涡度(VOR)、散度(DIV)、水汽通量散度(IFVQ)、垂直速度(W)、指数(K)等6个物理量的特征值,以及其自身形状密切相关。这对MCSs的移动和传播这一迄今的难题提供了研究思路和方法,同时对预报高原MCSs东移影响长江中下游地区的强降水也很有帮助。
利用1998年6-8月青藏高原逐时红外遥感云图及青藏高原高分辨率有限区域数值预报值(HLAFS),运用空间数据挖掘的相关分析技术对青藏高原MCSs的移动和传播与其周围环境场中物理量场之间的关系进行了研究。结果表明:它们东移出高原(105°E)与其东侧在400、500hPa上的高度(H)、涡度(VOR)、散度(DIV)、水汽通量散度(IFVQ)、垂直速度(W)、指数(K)等6个物理量的特征值,以及其自身形状密切相关。这对MCSs的移动和传播这一迄今的难题提供了研究思路和方法,同时对预报高原MCSs东移影响长江中下游地区的强降水也很有帮助。
2004, (5): 605-608.
摘要:
在数值计算中,对于已知经纬度的某点,需确定其在不同投影法得到的矩形网格中的具体位置坐标。导出在极射赤面投影、麦卡托圆柱投影和兰勃脱正形圆锥投影等算法中确定位置坐标的精确公式。通过台风路径预报对比试验表明:该方法能有效地减少计算误差的引入,具有较好的应用价值。
在数值计算中,对于已知经纬度的某点,需确定其在不同投影法得到的矩形网格中的具体位置坐标。导出在极射赤面投影、麦卡托圆柱投影和兰勃脱正形圆锥投影等算法中确定位置坐标的精确公式。通过台风路径预报对比试验表明:该方法能有效地减少计算误差的引入,具有较好的应用价值。
2004, (5): 609-616.
摘要:
利用T213数值产品及常规气象资料,对2002年7月21~24日及11月13~15日两场发生在湖北省内大面积连续性暴雨天气过程进行了综合诊断分析,揭示了发生连续性暴雨天气的环流形势、影响系统以及产生暴雨天气的热力条件和动力条件,发现了产生暴雨的一些物理量及结构的特征值并对其予以剖析,加深了对暴雨发生机制的认识,得出了暴雨落区、落点与各要素之间的关系,找出了两场不同季节暴雨过程的异同点,同时对新数值预报产品的释用做尝试性的分析,为今后精细化预报提供了启示和参考。
利用T213数值产品及常规气象资料,对2002年7月21~24日及11月13~15日两场发生在湖北省内大面积连续性暴雨天气过程进行了综合诊断分析,揭示了发生连续性暴雨天气的环流形势、影响系统以及产生暴雨天气的热力条件和动力条件,发现了产生暴雨的一些物理量及结构的特征值并对其予以剖析,加深了对暴雨发生机制的认识,得出了暴雨落区、落点与各要素之间的关系,找出了两场不同季节暴雨过程的异同点,同时对新数值预报产品的释用做尝试性的分析,为今后精细化预报提供了启示和参考。
粤公网安备 4401069904700003号