伴随南海季风爆发热带环流演变的合成分析

为了研究伴随南海夏季风爆发的热带环流的演变,利用40 a的NCEP逐日再分析资料,采用合成分析的方法对季风爆发前后的环流形势变化进行了讨论。合成结果中重点分析了随南海季风的爆发在对流层和平流层低层的流场都有显著变化的南亚、东南亚地区。结果表明,在对流层中印度洋赤道地区,在季风爆发前有东风扰动发展成为一对南北对称的低涡,随后北边的低涡演变成孟加拉湾低槽,低槽前的西南气流不断东扩,使西太副高东撤,南海季风爆发。低涡的演变和发展是影响南海季风爆发的重要因子之一。而高层的环流形势与低层不同,伴随季风爆发高层环流的演变则更多地体现出了全球尺度的特征。     

南海表面海温异常对南海季风影响的数值模拟

采用P-σ混合坐标系区域气候模式模拟了4－7月南海季风的爆发、演变过程，并进行了3组敏感性数值试验，研究南海表面海温异常对南海季风的影响，得到以下结论：（1）南海4月份海温异常对南海季风的爆发日期影响不大，但对季风爆发后的强度有所影响，异常增温造成南海季风增强，异常降温则南海季风减弱。（2）南海季风爆发和强度的变化与南海本身的海温变化情况有密切的关系，尤其是5月份南海海温异常。5月份南海异常增温可以使南海季风提前爆发，季风增强，南海海温异常降低时，南海季风爆发的时间推迟，季风减弱。（3）南海海温持续异常可以影响南海及中国大陆的高低空环流变化，海温持续异常增温可以使南海季风提前爆发，显地加强南海季风，并有利于南海季风向北推进，但当海温在6月份进一步持续增温时，则有利于季风维持在较南地区，阻碍季风向北发展；当海温持续异常降低时，南海季风推迟爆发，且明显减弱。     

2006年南海夏季风爆发过程数值模拟

本文用中尺度模式MM5V37对2006年南海（SCS）夏季风爆发过程进行了数值模拟。结果表明，模拟结果很好的反映了此次季风爆发的过程及与季风爆发相伴台风演变过程。从而证明了通过台风的协助，南海上空的季风风场和水汽通道的建立，南海夏季风建立的过程。     

中国东部城市下垫面变化对南海夏季风爆发影响的数值模拟

本文利用美国国家大气研究中心(NCAR)开发的公用大气环境模式(CAM5.1)进行了中国东部大规模城市下垫面变化对南海夏季风爆发影响的数值模拟研究.结果表明:CAM5.1模式能够很好地模拟出东亚夏季风系统季节演变过程中大尺度环流场和降水分布的变化.敏感性试验结果表明中国东部大规模城市群的发展会使得南海夏季风提前1侯爆发;控制试验中5月中旬南海地区东南风向西南风的转变,以及降水量激增现象的出现,均较无城市试验中提前.同时,城市化快速发展阶段与南海夏季风爆发的年代际变化存在时间段的吻合,初步推断城市下垫面发展可能是1993年之后南海季风提前爆发的原因之一.对南海季风爆发影响的原因分析可以看出,城市化引起的下垫面物理属性变化,使得从春至夏的季节转变中,东部(110°-120°E)中高纬度陆地对大气的感热加热增强,减小了海陆之间的热力对比,加快陆地低层大气降压,从而引导南海季风提前爆发.     

东亚季风经向环流数值模拟及结果分析Ⅰ.算法设计

着重介绍局地径向环流诊断方程的数值求解,内容包括数值模式格式的设计、用于求方程数值解的超松弛迭代法的描述及边界条件的提法和处理。     

黄渤海三维斜压环流的数值诊断模拟

给出一黄渤海三维斜压的数值诊断环流模式，并进行了环流的数值模拟。在黄渤海冬季主夏季的环流模拟研究中，考虑了影响环流的因素，如海面风应力，热盐效应，地形及边界交换等影响因子。由模拟结果，正确再现了黄海冷水团密度环流、黄海暖流和沿岸流等的三维特征，并对这些特征的成因进行了分析。     

东亚季风经向环流数值模拟及结果分析Ⅱ．模式性能检测及个例分析

局地径向环流诊断模式性能检验及对1994年5月1日世界时12时东亚季风区局地平均经向环流的模拟分析,分析所用的是经中科院大气物理研究所处理过的NCEP／NCAR再分析逐日资料,结果表明,在现行资料条件下模拟达到了预期的效果,证明该模式对局地经圆环流模拟性能良好,在此基础上,根据线性方程的叠加原理,进一步诊断分析方程中强迫项对向环流所起的作用。对1994年5月1日世界时12时东亚季风区局地平均径向环流而言,模拟出的各项的作用与对天气实况进行理论上的定性分析结果是相吻合的,在东亚季风区的经向环流形成过程,温度平流及绝热加热的作用相当显著,非绝热加热的作用在本文中没有作确切地比较,因其计算受到水汽资料精度和各层辐射资料缺乏的限制,另外,对流中的云物理过程也暂时未加以考虑。     

地形和热力效应对南亚季风产生与维持的机理探讨

用动力分析和数值试验方法研究讨论了地形和热力效应与南亚季风产生和维持的动力机理,研究结果表明：不考虑地形效应的热务强迫只可能产生出热带地区的低频振荡,不易在副热带地区形成稳定的季风环流;南亚季风环流的形成和维持是南亚地形效应和热力强迫共同作用的产物。     

南海表层环流和热结构特征的数值模拟与影响因素分析

 采用普林斯顿海洋模式,在真实的地形数据、计算区域右边界上半部分设为开边界的条件下,对南中国海98°-126°E,3°S -26°N的范围进行了环流和温度结构的模拟。模拟从静止的海洋开始,以1月份的月平均温盐数据为初始场,在12个不同的月平均风场驱动下,模式稳定地模拟了4个模式年。从第3年开始进行数据分析。首先从数值模拟的角度给出了南海表层环流和热结构的时空演变过程,继而详细分析了气候和环境因素的影响。结果表明：冬季南海主要被一个大的气旋式环流占据,夏季主要呈大的反气旋式环流。春季和秋季是季风转换季节,南海环流在受到上一个季节影响的同时也向下一个季节的典型流态转换,并由多个涡旋组成。此外,气候和环境条件的设置,都会影响到南海的环流和热结构特征。     

预应力锚索锚固机理数值模拟分析

预应力锚固技术是在预应力混凝土的基础上迅速发展起来的一项技术,随着高强度钢材和钢丝的出现以及钻孔和注浆技术的发展,预应力锚索在工程上得到了广泛的应用,并在改善岩土体的状态,提高岩土体的承载力和稳定性等方面的作用被大量的工程实践所证实。本文针对预应力锚索加固技术,采用数值模拟方法,对它的加固机理及其设计预应力锚索时应注意的问题进行研究讨论。     

南海夏季风爆发迟早年对流层温度场演变特征及其热力成因

分析了１９９３与１９９４年南海夏季风爆发前后华南上空温度场演变特征及其热力过程,结果表明：南海夏季风的爆发与华南及邻近地区对流层的季节性增温从而使得华南与赤道地区对流层的南北温差逆转的现象有密切联系;暖平流作用是导致南海季风爆发前华南地区上空对流层增温的一个重要因子,在此期间由上升运动引起的绝热冷却过程总是抑制对流层的增温;非绝热加热因子对温度局地变化的贡献依赖于华南地区降水的多寡。由于１９９４年     

南海西南季风爆发的预测研究

利用多个气候场的主分量因子通过相关分析筛选 ,而后进行逐步回归预报。求得南海西南季风爆发的日期与高度场、海温场等因子场的主分量之间的联系。结果表明 ,南海夏季风爆发日期 (196 7- 1997)与上述主分量因子之间有较密切的关系 ,由 9个主分量因子组成的预报方程 ,通过α =0 0 1显著性检验 ,其方程复相关系数为 0 9392。其平均拟合误差为 2 896 ,试报 1998年南海北部和南部西南季风爆发的日期为第 135 6 9d (5月 16日 )和第 138 5 3d (5月 19日 ) ,与SCSMEX的观测结论 1998年南海北部夏季风爆发 (5月 17日 )的日期仅差 1d ,南海中南部夏季风爆发 (5月 2 5日 )的日期相差 6d。由此可见 ,利用相关和回归方法用因子场的主分量作为因子预报南海北部夏季风爆发的效果比较好 ,南部则相对较差。另外 ,研究发现南海北部夏季风爆发主要与海温场的影响有关 ,高度场对南海南部夏季风爆发影响较大 ,且厄尔尼诺与南海南部西南季风爆发偏晚有关 ,但与南海北部西南季风爆发关系不大。可以说 ,这一方法是对南海夏季风爆发预报的一种新的尝试。     

1998年南海夏季风爆发过程数值模拟

用中尺度模式MM5(V3)对1998年南海（SCS）夏季风爆前后低纬环流的演变过程进行了数值模拟，共做了2个数值试验，分别是固定海温试验和日平均海温试验。结果表明，在两种海温强迫下，模式系统都能模拟出南海季风爆发前后区域环流的演变特征，并且进一步证实5月21日是1998年南海季风爆发日。日平均海温强迫模拟的降水中心位置和实况更接近，而两种海温强迫对环流和降水影响的差别主要表现在对中尺度特征的影响方面。     

南海夏季风建立日期的预报研究

利用1958-2001年ECMWF和1948-2006年NCEP的全球再分析气象资料,研究南海夏季风爆发迟早与前期气象要素场之间的关系。结果表明,南海夏季风建立日期与当年2月份全球风场(u、v、ω分量)、位势高度场、气温场等气象要素场之间都存在显著相关区。把各要素场中的显著高相关区视为影响季风建立日期的关键区,并定义关键区内的要素平均值为建立日期的预报因子,从中选取10个与建立日期关系最为紧密的预报因子建立预报方程,对季风建立日期进行预测。分析发现,有10个预报因子与季风建立日期有密切联系,对季风爆发迟早有一定的指示能力和预测作用。最后,经过SAS系统的分析和试验选择最好的回归预测方案,利用10个预测因子建立南海夏季风建立日期回归预报方程(简称回归预报方程)。对回归预测方程进行回报实验发现,拟合得到的南海夏季风建立日期与许多学者确定的建立日期之间的相关系数都达到95%以上的置信度,拟合误差基本控制在2候以内,有一定的预报能力。可以说,该方法是作为预报南海夏季风爆发迟早的一种新的尝试。     

澳大利亚高压对南海夏季风爆发前期的影响

利用NCEP/NCAR的在分析资料,分析了1948～2004年期间澳大利亚（以下简称澳高）的年变化和日变化及其对南海夏季风的影响。结果显示在澳高强弱年这种影响有着不同的结果：在年际变化中,澳高与南海夏季风的相关性在澳高弱年明显大于强澳高年;而日变化中,澳高与南海夏季风的相关性在澳高弱年为正,澳高强年则为负。进一步研究表明,造成这些现象的原因大致可以归为：强弱澳高年,越赤道气流的通道变换;西太平洋副热带高压（以下简称副高）的位置偏向;马斯可林高压（以下简称马高）的作用的叠加效应.这些作用对于南海夏季风的重要组成部分：越赤道气流产生了重要影响,从而影响了南海夏季风的强度。     

南海夏季风爆发与华南前汛期锋面降水气候平均的联系

利用1958-2000年NCEP/NCAR再分析日平均资料、中国气象局气候中心常规地面观测日降水资料,从气候平均角度诊断分析了南海夏季风爆发和撤退前后大气结构特征及其与南亚季风的差异,探讨华南前汛期锋面降水对南海夏季风爆发的可能影响。结果表明:①季节转换期间南海地区大气热力结构、动力结构的配置具有与孟加拉湾和南亚地区明显不同的特征,大气低层(850 hPa以下)温度梯度的逆转(由负变正)发生在西南季风爆发之后。②850hPa西风建立在南海大气低层(850 hPa以下)经向温度梯度为弱负值的时候,是受热成风约束的结果。③季节转换期间南海地区大气热力结构、动力结构的配置具有独特性,是由于东亚地区独特的地理位置,受来源于中纬度冷空气影响的缘故。④随着华南降水强度加强,对流释放潜热加热了中高层大气,有利于南海经向温度梯度的逆转,从而在热成风关系约束下使高层南亚高压的北移,因此华南前汛期第一阶段锋面降水是南海夏季风爆发的有利因素。     

Circulation in the South China Sea in summer of 1998

Based on the CTD and meteorological data obtained by R/VXiangyanghong No. 14 in the South China Sea (SCS) in the summer of 1998, both current velocity and volume transport are calculated by using a modified inverse model. Circulation in the SCS is analyzed by combining the calculated results with ADCP data. The following results are obtained, (i) The most important feature of the circulation in the northeastern SCS is that a branch of the Kuroshio intrudes into the SCS with a small volume transport. It flows anticyclonically through the Bashi Strait and towards the southwest off the Taiwan Island, and it does not intrude into the inner SCS. (ii) The northern SCS is dominated mainly by a cyclonic circulation system with two cold eddies, (iii) The central and southwestern SCSs are mainly occupied by anticyclonic circulation systems, including three anticyclonic and one stronger cyclonic eddies. (iv) In the southeastern SCS, there is a large scope of cyclonic circulation extending in the SW-NE direction, (v) There is a “multi-eddy phenomenon” in the SCS, and a larger eddy contains several small eddies. (vi) There is western intensifying of the currents and eddies in the SCS.     

南海夏季风爆发与华南前汛期锋面降水异常变化的联系

利用1958-2000年NCEP/NCAR再分析日平均资料、中国气象局气候中心常规地面观测日降水资料,分析南海夏季风爆发异常情况下大气结构的变化特征,讨论华南冷空气活动、前汛期锋面降水情况与南海夏季风爆发异常之间的关系。结果表明:①南海夏季风爆发日期的异常变化主要取决于低层纬向风变化。②200 hPa以下对流层温度经向梯度逆转较早(晚),并且有(无)从上往下逐渐传播的变化趋势,则南海夏季风爆发偏早(晚)。③华南春季冷空气活跃(不活跃),降水偏多(偏少),南海季风爆发偏早(晚)。④综合提出了一个关于华南冷空气活动、锋面降水与夏季风爆发之间关系的物理概念模型。