印度洋冬季风异常海气环流耦合模态分析     

张东凌  卢姁  张铭 《大气科学》2017,41(5):975-987

本文对印度洋冬季风异常海气环流耦合主要模态做了分析和讨论,得到以下结果:第一模态海面和低空大气环流的异常主要发生在东印度洋海域上空,而上层大洋环流的异常则主要反映了印度洋冬季风环流的异常,并主要体现在西向赤道暖流和东向赤道逆流上。第二模态的大气环流相应异常主要发生在孟加拉湾、阿拉伯海和赤道印度洋上空,而上层大洋环流异常除与第一模态类似外,还包括索马里暖流的明显异常。第一、二模态分别是印度洋冬季风的偏东、偏西模态,也是其主、次模态;均有约4年的年际变化,还分别有约18、22年的年代际变化;该主、次模态分别在1976年及1976、1986年有突变发生;这样印度洋冬季风有约4年的年际变化,并在1976年出现明显突变。该主、次模态的年代际变化周期也是冬季北太平洋海气联合复EOF分解第二、第一模态的年代际变化周期,这反映两大洋之间有密切联系,这是因冬季蒙古西伯利亚高压是南亚、东亚冬季风的共同源头,对两大洋的大气环流异常都有明显影响。南亚冬季风偏强时印度洋的Hadley环流和赤道辐合带上的对流均偏强,反之亦然;且该冬季风的主、次模态都如此;这也反映了南亚冬季风大气环流异常与冬季热带大气环流异常之间的耦合关系。当该主、次模态发生正、负异常变化时,近表层热带印度洋海温异常分别呈现横贯大洋的南北向跷跷板变化以及大洋东、西向的跷跷板变化;但前者是主要的。印度洋冬季风对印度洋偶极子起着抑制作用,这是该偶极子在冬季最弱的原因。在热带印度洋,大气低空垂直运动下沉、上升区域都分别大致位于该大洋近表层的下沉、上升运动区域之上,这构成了海气相互作用的负反馈机制,并有助于南亚冬季风、Hadley环流、赤道辐合带以及印度洋中冬季风环流的维持和稳定。  相似文献   

基于EVI的中国最近10 a植被覆盖变化特征分析   总被引：1，自引：1，他引：0  

赫英明  刘向培  王汉杰 《气象科学》2017,37(1):51-59

通过对2000—2009年增强型植被指数(EVI)数据的分析发现:在过去的10 a里,中国的植被覆盖度明显增加,植被活动在增强。植被覆盖的年变化和季节变化特征如下:(1)10 a来植被覆盖地区的面积呈增加趋势,植被稀少地区的面积呈减少趋势;(2)无论是植被覆盖区还是全国平均,单位面积EVI年平均值都呈增加趋势;(3)在生长季节(夏季、春季)植被活动增加更明显,EVI增加速率按季节排列如下:夏季春季秋季冬季。植被覆盖的空间变化特征显示,尽管总体上中国植被覆盖呈增加趋势,但存在空间异质性。结合同期的温度、降水和森林资源清查数据,从两个方面初步解释了植被覆盖度增加的原因,即:温度的上升和春季降水量的增加;近年来中国开展的大型林业生态建设工程。  相似文献   

基于卫星资料梯度信息的新型变分同化方法对于台风数值模拟的研究     

钟波  王云峰  马刚  马新园 《大气科学》2018,42(1):164-177

卫星资料凭着卫星遥感的全球性、连续性和高频次观测等优势,成为一种重要的非常规资料源,但卫星观测仍然存在各种各样的观测误差,其中包含由于观测偶然性所造成的统计学上的随机误差及仪器本身和辐射传输模式等造成的系统性偏差,这些误差在很大程度上影响了卫星资料的质量。文中提出了一种能有效订正卫星观测资料系统性偏差的梯度信息同化算法,该方法用一个梯度算子进行模式变量与观测变量的梯度变换,从而达到订正系统性偏差的目的。本文利用WRF（Weather Research Forecast）模式及其同化模式WRFDA（WRF Data Assimilation system）,以及AIRS（Atmospheric Infrared Sounder）资料,对台风“圆规”进行了实际的数值模拟和同化试验,数值结果表明,梯度信息同化方法能明显改善台风路径的模拟,在处理可信度较低的资料时仍然适用。另外,通过同化诊断分析,发现卫星资料的系统性偏差对于台风数值模拟有较大影响,而文中提出的梯度信息同化方法能较好的解决此类问题。  相似文献   

基于偏最小二乘回归的冬季北太平洋风暴轴指数的特征诊断     

闫恒乾  洪梅  张韧  朱伟军  马晨晨  余丹丹 《气象科学》2018,38(5):596-605

针对现有风暴轴指数分析大多采用相关分析等较为简单方法,难以对风暴轴指数变化有效诊断分析的问题,引入偏最小二乘回归(Partial Least Square Regression,PLS)的线性方法和核偏最小二乘回归方法(Kernel Partial Least Square Regression,KPLS),对冬季北太平洋风暴轴指数变化进行了特征诊断研究,并与传统的线性无偏最小二乘回归结果进行了试验比对。结果表明:偏最小二乘回归方法的诊断结果能够更好地反映风暴轴内部变化规律,并有效降低诊断误差。对于PNYI(北太平洋风暴轴纬度指数),采用r0. 2的因子筛选方案(r为因子与风暴轴指数的相关系数)并应用KPLS算法时,预测效果最佳;对于PNXI(北太平洋风暴轴经度指数)和PNII(北太平洋风暴轴强度指数),采用全因子方案并应用KPLS算法时,预测效果最佳。  相似文献   

Factors controlling the seasonality of the Madden-Julian Oscillation     

《Dynamics of Atmospheres and Oceans》2017

By analyzing observational data, previous studies have indicated that the tropical Madden-Julian Oscillation (MJO) is active during the boreal winter but relatively weak during the boreal summer. However, the factors that control seasonal MJO variation are not clear. To quantitatively understand the relative contributions of the occurrence frequency of enhanced MJO events and their averaged strength and lifespan to seasonal MJO amplitude, we defined the MJO events of 1979–2014 and analyzed their features in different seasons by using the Real-time Multivariate MJO (RMM) index and the newly proposed RMM-r index. The results indicate that the MJO events show a higher frequency of occurrence, a stronger intensity and a longer duration during the boreal winter (Dec.–Feb.) and spring (Mar.–May). However, the frequency, strength and lifespan of MJO events are all reduced during the boreal summer (Jun.–Aug.) and autumn (Sep.–Nov.). The enhanced MJO events in winter–spring also show a large ratio of variance for eastward to westward components. To elucidate how large-scale background fields affect seasonal MJO variation, a series of sensitivity experiments was conducted by using a 2.5-layer model that can simulate MJO-like features. It is found that the variation in low-level moisture (vertical wind shear) is the key large-scale factor affecting the seasonal variation in MJO strength (in propagation). In comparison with the summer–autumn seasons when the MJO is relatively weakened, the relatively abundant low-level moisture near the equator during boreal winter–spring may strengthen the development of MJO convection and circulation, whereas the relatively weak easterly shear (or the westerly shear anomaly) is conducive to the enhancement of an eastward-propagating MJO component.  相似文献   

STATISTICAL ANALYSIS OF LOW-LEVEL JET STREAMS IN NANJING AREA BASED ON WIND PROFILER DATA     

陈楠  胡明宝  张柽柽  徐芬 《热带气象学报(英文版)》2016,22(3):426-432

In order to understand the activity characteristics of low-level jets in the Nanjing area, statistical analysis and comparative study are carried out on their monthly and diurnal variations, characteristics of their cores and accompanying weather conditions using wind profile data in 2005—2008 collected by two wind profilers. The results show that low-level jets have significant monthly and diurnal variations. They occur more frequently in spring and summer than in autumn and winter and are more active in early morning and at night, with the maximum wind speed usually occurring at midnight. The central part of the low-level jet occurs mainly at the height of less than 1400 meters, and the enhancement of central speed is beneficial to the appearance of precipitation. Meanwhile, when the low-level jet appears in summer, it helps cause heavy rain. The statistical results of the boundary wind profiler are well consistent with those of the tropospheric wind profiler. Two kinds of wind profilers also have the capability of continuously detecting the development of low-level jets.  相似文献   

中尺度涡冷暖特征的推导     

陈璇  潘静  郑崇伟  张羲  何明 《海洋学报(英文版)》2017,36(3):8-13

为了从理论上解释中尺度涡旋冷暖性质与涡旋旋转方向的关系,本文基于中尺度涡的几何特征,做出如下假设：中尺度涡具有对称的几何形态,涡旋中海洋要素沿径向具有线性化变化的特征。从原始方程组出发,利用柱坐标系和上述假设条件,略去耗散力,推导出了中尺度涡的一些冷暖特征,论证气旋式中尺度涡对应冷涡和反气旋式中尺度涡对应暖涡的涡旋冷暖特征与部分涡旋的观测不符的现象。结果表明,中心对称的形式可以作为对中尺度涡的几何特征的一个理想的形态近似,在考虑上述假设条件的理想环境下,柱坐标系在研究中尺度涡的几何性质上具有一定的优势。  相似文献   

华南夏季降水的变化特征及其与热带太平洋海温异常的关系     

钟权加  张立凤  丁瑞强  秦箭煌 《气候变化研究进展》2016,12(1):28-36

根据1958-2008年华南48站降水资料、NOAA全球逐月海温格点资料、NCEP/NCAR再分析资料,采用EOF分解、相关、合成等统计方法,分析了华南夏季降水的变化特征及其与冬季热带太平洋海温的关系。结果表明,华南夏季降水变化特征主要表现为,空间分布以全区一致型为主,其次是南北反相对称型和东西反相对称型,且这3种分布模态都表现出显著的年际和年代际特征。全区一致型降水异常与热带太平洋海温显著相关,二者的相关性也具有年代际变化特征,其对应的热带太平洋海温具有沿赤道太平洋呈“负-正-负”的纬向分布型,类似于中部型El Nino。全区降水偏多时期,西南季风偏强,西太平洋副热带高压偏强、脊点位置偏西,南亚高压偏强、脊点位置偏东,总体的环流形势有利于华南地区的水汽输送和上升运动;降水偏少时期,情况相反。  相似文献   

近30年北半球冬季臭氧总量分布特征及其与平流层温度的关系   总被引：6，自引：1，他引：5       下载免费PDF全文

李刚  谭言科  李崇银  陈书驰  白涛  杨道勇  张滢 《地球物理学报》2015,58(5):1475-1491

臭氧的时空分布特征对气候和环境变化具有显著影响,随着臭氧资料数量的增加和质量的提高,有必要对臭氧时空分布特征及其与气候变化的关系进行详细研究.本文利用欧洲中期天气预报中心提供的1979—2013年的全球月平均臭氧总量资料、平流层温度场资料,采用旋转经验正交函数分解(REOF)、Morlet小波分析、合成分析等方法研究了20°N以北的北半球冬季(12—2月)臭氧总量异常的主要空间分布结构与时间演变特征,并进一步分析了主要模态与平流层上层(2hPa)、中层(30hPa)以及下层(100hPa)温度异常的关系.结果表明:近30年北半球冬季臭氧总量异常变化最显著的区域主要有5个,分别位于极地地区(75°N—90°N,0°—360°)、北半球副热带地区(20°N—40°N,0°—360°)、阿拉斯加地区(60°N—75°N,180°—260°E)、北大西洋地区(45°N—60°N,310°E—360°E)及西伯利亚地区(50°N—65°N,80°E—130°E).5个区域的冬季臭氧总量异常具有明显的年际和年代际变化特征.1980年代后期是各个区域的臭氧总量异常由年代际偏多转为偏少的转换时段.此外,各区域存在显著的年际变化周期,而且各个区域的年际周期存在明显的差异.臭氧总量异常变化与平流层温度异常变化的关系表明,臭氧总量异常的增加(减少)能够导致平流层上层温度异常偏冷(暖)和平流层中、下层温度异常偏暖(冷),其中平流层中层温度异常的偏暖(冷)程度要比下层更加明显.  相似文献   

The four dimensional variational data assimilation with multiple regularization parameters as a weak constraint (Tikh-4D-Var) and its preliminary application on typhoon initialization     

Jian Zhong  JianFang Fei  XiaoPing Cheng  XiaoGang Huang 《中国科学:地球科学(英文版)》2014,57(11):2690-2701

Traditional variational data assimilation (VDA) with only one regularization parameter constraint cannot produce optimal error tuning for all observations. In this paper, a new data assimilation method of “four dimensional variational data assimilation (4D-Var) with multiple regularization parameters as a weak constraint (Tikh-4D-Var)” is proposed by imposing different regularization parameters for different observations. Meanwhile, a new multiple regularization parameters selection method, which is suitable for actual high-dimensional data assimilation system, is proposed based on the posterior information of 4D-Var system. Compared with the traditional single regularization parameter selection method, computation of the proposed multiple regularization parameters selection method is smaller. Based on WRF3.3.1 4D-Var data assimilation system, initialization and simulation of typhoon Chaba (2010) with the new Tikh-4D-Var method are compared with its counterpart 4D-Var to demonstrate the effectiveness of the new method. Results show that the new Tikh-4D-Var method can accelerate the convergence with less iterations. Moreover, compared with 4D-Var method, the typhoon track, intensity (including center surface pressure and maximum wind speed) and structure prediction are obviously improved with Tikh-4D-Var method for 72-h prediction. In addition, the accuracy of the observation error variances can be reflected by the multiple regularization parameters.  相似文献