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1.
扰动位能理论及其应用——扰动位能的概念、表达及其时空结构 总被引：5，自引：1，他引：4
针对局地环流能量转换问题,该工作系列讨论扰动位能理论及其应用.此文是第一篇,提出了扰动位能的新概念,将其分解为大气扰动位能(简称扰动位能)和表面扰动位能两个部分,给出了扰动位能各阶矩项的数学表达形式,结合资料指出二阶以上的扰动位能高阶矩项相对于其一阶矩项和二阶矩项来说是小量,可忽略,并指出扰动位能二阶矩项的全球平均恰好等于传统的有效位能,但两者在物理意义上明显不同.结合NCEP/NCAR再分析资料,研究了扰动位能的时空结构以及与大气动能之间的联系.扰动位能一阶矩项在热带地区为正、高纬度地区为负; 二阶矩项在热带和高纬度地区出现极大值,在副热带及中纬度地区出现极小值,即在南北方向上呈现三峰二谷的特征; 在局地上,由于一阶矩项在数值上较二阶矩项绝对占优,因此,扰动位能的分布与其一阶矩项的情形相似.在垂直方向上,扰动位能主要集中在对流层下层,其数值随高度的增加而迅速减少,在50 hPa以上均可以忽略不计.扰动位能有明显的季节变化,其在高纬度地区在冬半球比夏半球大很多; 南、北半球平均的扰动位能一阶矩项季节变化的幅度约是相应二阶矩项的二十倍.随着季节变化扰动位能定常波的槽脊在北半球有显著的东西方向移动,而在南半球则只表现为振幅上的增减.分析表明,从区域或局地尺度上大气动能的季节变化与扰动位能一阶矩项的关系密切,二者呈显著反向变化关系,而与二阶矩项的关系不确定; 但在全球或半球尺度上,大气动能与扰动位能二阶矩项的比率随季节基本保持不变,约是20%.此外,对大气总动能时空结构的分析也得到了与前人不同的新结果.关于利用此文提出的概念和理论对局地环流能量收支的分析、表面扰动位能的作用以及它们在大气环流变化研究中的应用,将在以后的文章中给出. 相似文献
2.
利用中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)发展的耦合气候系统模式FGOALS 1.0_g控制试验(二氧化碳浓度保持工业革命前的浓度不变,代表无人类活动影响的自然变率)模拟结果,研究了模拟的自然变率下热带季节内振荡(Intraseasonal Oscillation,简称ISO)的基本特征与年际、年代际变化。研究发现,模拟的自然变率下全球ISO主要活跃区与近六十年的实测结果基本接近;ISO主要活跃区的季节变动特征与实际结果基本一致;全球ISO强度冬强、夏弱的季节变化也与实际结果一致;但模拟的ISO强度偏弱与ISO周期不明显。进一步利用控制试验模拟结果研究了模拟的自然变率下热带ISO特征的年际与年代际变化,得出:第一,模拟的自然变率下的热带ISO强度存在明显的年际与年代际变化,低强度指数阶段,全球ISO强度减弱,活跃区范围缩小,高强度指数阶段则相反;并存在季节性差异,冬季不明显,春秋季明显,实测结果有类似结论,但高、低指数似乎与增暖有关。第二,模拟的自然变率下的热带东传或西传ISO能量比值总体来看基本上维持一种平衡状态,不存在上升或下降趋势;与实际状况下的东传相对能量增强、西传相对能量减弱趋势明显不同。 相似文献
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利用中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室 (LASG) 发展的耦合气候系统模式FGOALS 1.0_g控制试验 (二氧化碳浓度保持工业革命前的浓度不变, 代表无人类活动影响的自然变率) 模拟结果, 研究了模拟的自然变率下热带季节内振荡 (Intraseasonal Oscillation, 简称ISO) 的基本特征与年际、年代际变化.研究发现, 模拟的自然变率下全球ISO主要活跃区与近六十年的实测结果基本接近; ISO主要活跃区的季节变动特征与实际结果基本一致; 全球ISO强度冬强、夏弱的季节变化也与实际结果一致; 但模拟的ISO强度偏弱与ISO周期不明显.进一步利用控制试验模拟结果研究了模拟的自然变率下热带ISO特征的年际与年代际变化, 得出: 第一, 模拟的自然变率下的热带ISO强度存在明显的年际与年代际变化, 低强度指数阶段, 全球ISO强度减弱, 活跃区范围缩小, 高强度指数阶段则相反; 并存在季节性差异, 冬季不明显, 春秋季明显, 实测结果有类似结论, 但高、低指数似乎与增暖有关.第二, 模拟的自然变率下的热带东传或西传ISO能量比值总体来看基本上维持一种平衡状态, 不存在上升或下降趋势; 与实际状况下的东传相对能量增强、西传相对能量减弱趋势明显不同. 相似文献
4.
利用1981—2011年共31 a夏季的GODAS月平均次表层海温资料,以5~366 m次表层垂直平均海温表征西太平洋暖池热含量,分析了西太平洋暖池热状态变异及其邻近区域对流活动特征。结果表明:1)暖池区热含量异常变化最大,其季节变化与海表温度季节变化高度一致,年际变率大于海表温度的年际变率。2)暖池热状态以整体一致性正异常为主,其时间系数较好地体现了暖池区次表层热状况的年际变异特征。3)暖池邻近地区对流活动与暖池热状态异常密切相关:当暖池偏暖(冷)时,菲律宾周围关键区对流活动显著增强(减弱),并且该关键区的对流活动受暖池热含量的影响可以追溯至前一年7月一直持续到当年9月。4)暖池热状态异常引起菲律宾周围关键区对流活动异常,进而激发出东亚地区夏季500 h Pa高度场上自低纬度到中高纬度正、负、正的东亚—太平洋(EAP)遥相关型分布特征;暖池暖(冷)异常时对流层低层在菲律宾以东洋面形成一个异常的反气旋性(气旋性)偏差环流。 相似文献
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基于GODAS数据的西太平洋暖池热状态特征及其对ENSO事件的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
利用1981—2011年共31 a美国GODAS月平均次表层海温资料,以5~366 m次表层垂直平均海温表征上层海洋热含量(HC),运用合成、相关等统计学方法,分析了西太平洋暖池(以下简称暖池)热状态气候特征及其对ENSO事件的影响。结果表明:暖池区HC异常变化最大,异常变化最大的区域与其高值中心区域并不重合,而是在经向上向其两侧偏离;暖池区HC季节变化与SST季节变化高度一致,年际变率大于SST的年际变率;暖池热状态与ENSO事件有密切联系,最大冷(暖)异常恰好对应于ENSO循环过程中的El Ni1o(La Ni1a)事件,并且ENSO事件前期暖池HC存在明显东传信号。 相似文献
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6种地表热通量资料在伊朗—青藏高原地区的对比分析 总被引：1，自引：1，他引：1
基于JRA25、ERA40、ERA-Interim、NCEP1、NCEP2和20CR,对比了不同资料中气候平均(1979—2008年)伊朗—青藏高原感热通量和波文比的季节演变,以及夏季高原感热的年际变率和线性趋势。6套资料均表明,由春到夏亚洲大地形区域地表热状况的季节演变存在明显差异,青藏高原东南部低空气旋生成,一方面增多了局地降水,减弱了地表西风,造成潜热加强,感热减弱,波文比减小;另一方面加强了伊朗高原的东北风,抑制了当地降水,令感热加强,波文比增加,构成了青藏—伊朗高原感热通量季节演变的纬向非对称分布。虽然近30 a来伊朗高原(青藏高原)夏季感热线性增加(减小)的趋势一致,但不同资料所反映的伊朗—青藏高原夏季感热通量的年际变化差别明显。 相似文献
7.
亚洲夏季风动力学研究综述 总被引：1，自引：0，他引：1
亚洲夏季风按照气候带可以分为东亚副热带夏季风和亚洲热带夏季风。就气候平均而言,东亚副热带夏季风于4月初在我国江南(泛称“华南”)地区建立,而亚洲热带夏季风首先于5月初在孟加拉湾东北部建立,之后向东推进,于5月第4候到达南海,然而夏季风无法直接西传至印度地区,因此印度夏季风的爆发表现为热带对流在阿拉伯海上空自赤道向北逐步推进的特征。东亚副热带夏季风与亚洲热带夏季风的爆发机制和时空变率都存在明显差异。亚洲夏季风的建立与青藏高原的动力和热力强迫作用联系紧密,其中东亚副热带夏季风的建立又与东亚大陆-西北太平洋的纬向海陆热力差异的季节转换紧密联系,而亚洲热带夏季风的爆发则与亚洲南部地区对流层中上部经向温度梯度的季节变化有关。同时,亚洲热带夏季风的建立过程还与亚洲南部高、低空环流的垂直耦合密切相关。就季节内变化而言,东亚副热带夏季风在4月份表现出10～20天季节内振荡,这与青藏高原表面感热的季节内变化有关,而盛夏的东亚副热带夏季风则存在准双周和21～30天两种振荡信号。亚洲热带夏季风的季节内振荡包含30～60天的北传信号和10～20天的西传信号,其中北传信号与环境气流的垂直切变、边界层辐合以及暖SST下垫面有关。亚洲夏季风年际变率的主要外强迫是ENSO事件,同时印度洋和大西洋海温异常、南极海冰以及青藏高原的冬、春季积雪和感热异常也影响着亚洲夏季风的年际变率。而亚洲夏季风的年代际变化既与气候系统的自然变率有关,又受热带海温强迫、人为排放气溶胶浓度和青藏高原表面热状况长期变化影响。 相似文献
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近44 a中国冬夏气温变率及其对区域变暖性的影响 总被引：6，自引：2，他引：4
利用近44a中国85个测站冬夏季逐日平均、最高和最低气温序列,研究冬夏季温度季节变率及其时空演变特征,探讨其对区域变暖稳定性的影响。结果表明：冬季,除高原、西南、东北以外的中国大部分地区,温度的季节变率存在显著下降趋势,是近期变暖的稳定区,其中变暖最为稳定、显著的区域是西北、华北地区,东北北部虽变暖幅度很大,但稳定性最差;夏季,长江中下游及其江南地区温度变率存在显著上升趋势,20世纪70年代后年际变幅明显增大,表明该地区80年代降温的稳定性差。 相似文献
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气候变暖背景下我国南方旱涝灾害时空格局变化 总被引：16，自引：7，他引：9
我国南方地区各季节降水异常主要包含三种优势模态：长江及其以南地区降水呈整体偏多或偏少的一致型,长江中下游流域与华南呈反相变化的南北反相型以及东南与西南呈反相变化的东西反相型。其中一致型是南方地区各季节降水变率的第一优势模态。总体而言,在1961—2013年南方地区平均降水存在明显的年代际和长期趋势变化。其中,夏季和冬季南方区域平均降水具有相似的年代际变化特征,而秋季降水的年代际演变几乎与上述两个季节的相反。不过,在近30年南方各季降水量发生年代际转折的时间不尽相同：春季和秋季降水分别在21世纪初期和20世纪80年代中后期之后进入干位相,冬季和夏季降水则分别在80年代中期和90年代初期之后进入湿位相。自21世纪初期以来,南方夏季和冬季降水逐渐转入中性位相。此外,南方春季和秋季降水均呈减少趋势;而夏季和冬季则相反,均呈增多趋势。对于西南地区,除了春季外,其他三个季节的降水均呈减少趋势,出现了季节连旱的特征,尤其是秋旱最为严重。不过,不管是季节降水量还是旱/涝日数,在我国南方大部分地区其线性变化趋势并不十分显著,这与南方降水年代际分量对降水变率存在较大贡献相关。分析还发现,我国南方区域洪涝受灾面积具有比较明显的年代际变化,而干旱受灾面积则没有明显的年代际变化特征,近十多年来西南地区干旱和洪涝受灾出现了交替互现的特点。 相似文献
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大尺度山地上空的臭氧低值及地面加热 总被引：11，自引：0，他引：11
首次利用Ｎｉｍｂｕｓ－７卫星上搭载的臭氧观测光谱仪（ＴＯＭＳ）资料,分析研究了大尺度山地（青藏高原、洛基山脉和安第斯山脉）上空臭氧总量的分布和季节变化规律,指出了大尺度山地对大气臭氧的减少作用。从全球大气臭氧总量分布和纬向偏差分布可以看出：在上述３个大尺度山地上空均存在着明显的臭氧低值扰动,该扰动区夏季强于冬季。在这３个区域中,青藏高原上空的臭氧低值扰动为最强。分析同时指出：上述大尺度山地上空臭氧季节变化的极小值在秋季,极大值在春季。但上述地区臭氧总量与同纬度其它地区臭氧总量的偏差在春季或初夏达到极小值。为分析这种大尺度山地对臭氧减少作用的原因,本文分析了青藏高原地面热源与臭氧总量的关系,指出：大尺度山地表面对大气的加热与该地区臭氧减少之间存在着良好的反相关;在地面对大气的感热加热、潜热加热和有效长波辐射加热中,以感热加热与臭氧减少的关系为最好。 相似文献
12.
An analysis is made of the effects of topography on the summer atmospheric energetics of the Northern Hemisphere in a low-resolution
global spectral model. The numerical mode! is a global, spectral, primitive equation model with five equally spaced sigma
levels in the vertical and triangular truncation at wavenumber 10 in the horizontal. The model includes comparatively full
physical processes.
Each term of the energy budget equations is calculated in four specific latitudinal belts (81.11°S–11.53°S; 11.53°S–11.53°N;
11.53°N–46.24°N; 46.24°N–81.11°N) from a five-year simulation with mountains and a one-year simulation without mountains,
respectively. Differences between them are compared and statistically tested. The results show that synoptical scale waves
transport available potential energy and kinetic energy to long waves and increase conversion from available potential energy
of the zonal flow to eddy's and from the eddy kinetic energy to the zonal kinetic energy in region 3 (11.53°N-46.24°N) due
to mountains; topography intensifies the atmospheric baroclinity in region 3, consequently the baroclinic conversion of atmosphere
energy is increased. The seasonal characteristics associated with the summer atmospheric energy source in region 3 are caused
by seasonal variation of the solar radiation and the land-ocean contrasts and independent of topographic effects. The mechanism
of topographic effects on the increase of long wave kinetic energy is also discussed. 相似文献
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An analysis is made of the effects of topography on the summer atmospheric energetics of the Northern Hemisphere in a low-resolution global spectral model. The numerical model is a global, spectral, primitive equation model with five equally spaced sigma levels in the vertical and triangular truncation at wavenumber 10 in the horizontal. The model includes comparatively full physical processes.Each term of the energy budget equations is calculated in four specific latitudinal belts (81.11°S-11.53°S; 11.53°S-11.53°N; 11.53°N-46.24°N; 46.24°N-81.11°N) from a five-year simulation with mountains and a one-year simulation without mountains, respectively. Differences between them are compared and statistically tested. The results show that synoptical scale waves transport available potential energy and kinetic energy to long waves and increase conversion from available potential energy of the zonal flow to eddy’s and from the eddy kinetic energy to the zonal kinetic energy in region 3 (11.53°N-46.24°N) due to mountains; topography intensifies the atmospheric baroclinity in region 3, consequently the baroclinic conversion of atmosphere energy is increased. The seasonal characteristics associated with the summer atmospheric energy source in region 3 are caused by seasonal variation of the solar radiation and the land-ocean contrasts and independent of topographic effects. The mechanism of topographic effects on the increase of long wave kinetic energy is also discussed. 相似文献
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Based on calculations of data from FGGE Level III b, a discussion is made of the energy balance in the 40－50 day periodic oscillation over the Asian monsoon region during the 1979 summer. It is found that the main source of 40－50 day periodic perturbation is the monsoon region extending from central South Asia to Southeast Asia. In the upper layer over the North Pacific subtropical area (10－20oN, 150oE－150oW) pres-sure work turns into kinetic energy that maintains 40－50 day periodic perturbation associated with the variation in position and intensity of the mid-Pacific trough. The mean energy budget in the three-dimensional space (0－30oE, 30oE－150oW, 100－1000 hPa) indicates that the 40－50 day periodic perturbation transports kinetic energy to a seasonal mean and a transient perturbation wind field. 相似文献
15.
北太平洋风暴轴“深冬抑制”现象的能量分析 总被引：2，自引：2，他引：0
采用欧洲中期天气预报中心逐日再分析资料（ERA-40）,从局地能量变化方程出发,通过分析北太平洋风暴轴区域对流层不同层次局地能量的季节演变过程,对风暴轴区域各能量项在“深冬抑制”现象中的作用进行了深入探讨。结果表明,天气尺度扰动动能的季节变化可以很好地反映北太平洋风暴轴的“深冬抑制”现象,并且该现象在对流层上层最为显著,其发生概率约为80％,其中20世纪70年代中后期到80年代前期抑制最强。从同期各能量项的变化来看,扰动动能的变化主要受斜压能量转换项、涡动非地转位势通量的散度项和正压能量转换项的影响。在深冬季节,由于消耗扰动动能的正压能量转换项虽有些微弱减少从而使得扰动动能有所增加,但为风暴轴提供扰动动能的斜压能量转换项和涡动非地转位势通量的散度项减少的幅度却更大,因而总的效果是扰动动能大为减小,这可能是造成北太平洋风暴轴“深冬抑制”现象的直接原因。 相似文献
16.
利用NCEP 1°×1°再分析资料,采用中尺度模式MM5及诊断风场模型CALMET,对2009年6月—2010年5月甘肃省酒泉地区风能资源进行了数值模拟研究。结果表明,远离山体且地势平坦的地区,模拟的风速与实测风速的误差较小,地形复杂的地区误差偏大。用于对比的10座风塔中有7座在70m高度处的相对误差基本在10%以内,3座相对误差稍大但都在20%以内。风速和风功率密度的季节变化在春季最大,冬、秋季次之,夏季最小。这种季节变化与地形地势及所受的天气系统有密切联系。在酒泉地区随着高度的增加,风速逐渐加大;在河西走廊西端和酒泉北部等海拔较低的地区风速随高度增加的趋势尤为明显。通过对模拟年度风速误差的分析,得到模拟年度在酒泉地区属于大风年,若分析酒泉地区多年平均风况,还需要对模拟结果进行订正。 相似文献
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Global and Regional Impacts of Vegetation on the Hydrological Cycle and Energy Budget as Represented by the Community Atmosphere Model （CAM3） 
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下载免费PDF全文 The effects of vegetation and its seasonal variation on energy and the hydrological cycle were examined using a state-of-the-art Community Atmosphere Model （CAM3）. Three 15-year numerical experiments were completed： the first with realistic vegetation characteristics varying monthly （VEG run）, the second without vegetation over land （NOVEG run）, and the third with the vegetation characteristics held at their annual mean values （VEGMEAN run）. In these models, the hydrological cycle and land surface energy budget were widely affected by vegetation. Globaland annual-mean evapotranspiration significantly increased compared with the NOVEG by 11.8% in the VEG run run, while runoff decreased by 13.2% when the realistic vegetation is incorporated. Vegetation plays different roles in different regions. In tropical Asia, vegetation-induced cooling of the land surface plays a crucial role in decreasing tropical precipitation. In middle latitudes and the Amazon region, however, the vegetation-induced increase of evapotranspiration plays a more important role in increasing precipitation. The seasonal variation of vegetation also shows clear influences on the hydrological cycle and energy budget. In the boreal mid-high latitudes where vegetation shows a strong seasonal cycle, evapotranspiration and precipitation are higher in the summer in the VEG run than in the VEGMEAN run. 相似文献
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