- 1月份两类ENSO的海气环流模态分析被引量：1
- 2019年
- 本文对1950~2001年1月份的大气风场和大洋流场做了联合复EOF(Empirical Orthogonal Function)分解,用以探讨1月份两类ENSO(El Nino-Southern Oscillation)的海气环流及耦合情况,所得结果主要有:该分解第1、2模态空间场分别相应于东部型、中部型ENSO,前者在赤道太平洋东部和中部都有海温动力异常,并以东部异常最强,后者仅在中部存在此异常,两模态的时间系数都与ENSO有很好相关,为此第1、2模态可分别称为东部型、中部型ENSO的风场流场(异常)模态。东部型ENSO模态具有3~6年的年际变化和13~14年的年代际变化,中部型则有明显的7年年际变化和12、17年的年代际变化,两者中约13年的周期与冬季北太平洋NPGO(North Pacific Gyre Oscillation)的周期相同。东、中部型El Nino期间,沃克环流上升支分别从印尼东移至赤道西、中太平洋,并有所减弱;南、北支哈得莱环流则分别位于日界线以东及该线附近,且均有所加强,从而使南、北太平洋副热带高压偏强;而在5°S的南美沿岸则分别有垂直运动上升和下沉异常。在海气耦合上,两类ENSO模态在赤道中太平洋均存在西风异常与海洋赤道Kelvin波和Rossby波的波包解耦合,而海温动力异常对大气的影响则都起到负反馈作用,从而有利于ENSO的维持和稳定。
- 张东凌卢姁张铭
- 气候模式CAS-ESM-C对1月热带太平洋流场模态的模拟评估
- 2023年
- 利用气候模式CAS-ESM-C从1922年起84年的模拟资料,对1月份热带太平洋上层流场作复EOF分解及小波分析,并与实况以及理论解析解作对比讨论,以考察模式对赤道大洋上层流场的模拟能力,得到主要结论:(1)复EOF分解前3个模态的方差贡献为53.5%、12.9%、9.5%,累积方差贡献为75.9%,累积方差贡献比实况更高。(2)第一、二模态空间场与实况相比总体相像,流场都为赤道所俘获,在俘获区内的流场均以偏纬向流为主;差异在于模拟资料分析的赤道俘获区范围较实况要大,流场的经向流分量及越赤道流也较实况明显。(3)第一、二模态实时间系数序列无线性变化趋势,而实况则有。复EOF模态年际及年代际变化与实况相同或相近;第一、二模态中3~7年的年际变化是厄尔尼诺与南方涛动(ENSO)的反映;第一模态22~23年的年代际变化受北太平洋主要气候模态北太平洋年代际振荡(PDO)对热带太平洋的影响,而第二模态13年的年代际变化是受北太平洋次要气候模态北太平洋环流振荡(NPGO)对热带太平洋的影响;第一、二模态还都有峰值16年的年代际变化,这可能与印尼穿越流有关。(4)模拟资料分析的结果具有理论解析解中流场为赤道所俘获及流场为纬向流的特点,只是解析解中因无风应力强迫,流场呈纯纬向流。(5)第一(二)模态在赤道太平洋东部(中部)有海温动力异常,并可称之为东(中)部型ENSO模态。气候模式CAS-ESM-C对热带太平洋上层流场的模拟表现较佳。
- 张东凌卢姁张铭吕庆平
- 关键词：热带太平洋
- 盛夏苏北地区一次飑线过程的数值模拟研究被引量：2
- 2022年
- 对一次盛夏苏北飑线过程采用区域三重嵌套WRF模式进行了数值模拟和结果分析,给出了飑线径向剖面的概念模型图。结果表明:模拟的飑线与实际飑线非常接近,两者具有相同的性质和特点,利用模拟的线状强降水带及其降水强度来确定模拟飑线的位置和强度是可行的。飑线成熟期,飑线处存在强辐合区、强垂直上升运动区以及假相当位温的高值区,三者均呈柱状向上伸展;飑线前方(飑线移动的方向),低层有位温高值的入流,为飑线带入大量水汽和能量,后方低层有浅薄入流;飑线过境时地面风向发生急剧变化;飑线中层位温值大致不变呈中性层结,这与对流凝结潜热释放有关。该飑线过程可大体看成是假绝热过程,并具有重力波的非平衡性质,其生成演变中存在多尺度的相互作用。
- 朱娟张立凤张铭
- 关键词：数值模拟飑线强对流过程WRF模式
- 改进湿位涡倾向方程的分解和应用
- 2023年
- 对改进湿位涡倾向方程做了理论分析和讨论,并通过一次台风过程做了验证,所得主要结论有:该方程可分解为干、湿分量倾向方程。在无摩擦和干绝热情况下,改进湿位涡的干分量具有保守性,该方程即为Ertel位涡倾向方程。在某些中小尺度天气系统中,湿物质梯度项对改进湿位涡的个别变化会有较明显影响,故该倾向方程更适用于该天气系统的诊断分析。利用改进湿位涡分解得到的干、湿位涡倾向方程,可得到显含湿物质梯度项的升级虚位涡方程、升级湿位涡方程,而这使得位涡诊断更加精细。本文对各类位涡倾向方程中凝结加热的作用做了分析,发现Ertel位涡倾向方程存在高估凝结加热的情况,使用改进湿位涡倾向方程对其进行部分凝结潜热扣除,应该有较好的诊断效果。改进湿位涡倾向方程减去经典湿位涡倾向方程后的结果能够合理反映凝结加热的作用,故用于梅雨锋暴雨和热带气旋等以凝结加热为主的天气系会有更佳的诊断效果。
- 刘赛赛赵艳玲张瑰路凯程张铭
- 检验全球数值预报模式的相似度等指标被引量：3
- 2018年
- 本文依照泛函形式并考虑了球面经纬网格的特点,定义了用于全球数值模式效果检验的指标:距离、距平相似度和倾向相似度,给出了相应的计算方法,并以全球WRF模式为例,检验了该模式的中期预报效果。所得结论如下:指标距离、距平相似度和倾向相似度物理意义明确,易于理论分析,考虑了球面经纬网格的特点,检验准确度高,具有普适性,能方便应用于球面经纬网格输出的数值模式检验。指标距离、距平相似度的检验结果分别与传统检验指标均方根误差、距平相关系数相一致,该指标还可直接用于向量场(如风场)的整体检验。本文的全球WRF模式所做的检验表明,对本文个例,该模式的全球500 hPa中期天气形势预报在第7 d及之内皆可用,5 d及之内预报效果更佳。
- 朱娟张立凤张铭
- 关键词：相似度
- 赤道大洋驻波异常及其年际变化的理论分析
- 2022年
- 本文采用赤道β平面近似下的线性化正压扰动方程组,引入约化重力加速度后,得到了赤道驻波异常的解析解,给出了此解的计算结果,并与实际热带太平洋和印度洋流场异常复EOF分析的模态做了比较,得到以下主要结论:赤道驻波异常的模态1,其流场异常在整个大洋为半波,呈一致的纬向流;流场异常在热带大洋中部最大,并向赤道南北两侧迅速衰减,其被限制在赤道两侧约2°的范围内。赤道驻波的模态2,其流场异常在整个大洋为1波,在大洋东、西部纬向流的流动方向相反,流场异常向赤道南北两侧衰减的程度同模态1。赤道驻波异常分别满足南北走向的东、西海岸边条件。决定赤道驻波异常在赤道两侧衰减程度的系数,其仅与约化重力加速度和上层海水标准深度之乘积的平方根值成反比;当该值取得相同时该衰减程度也相同。赤道驻波异常的振荡频率与模态序号及上述平方根值成正比,与热带大洋宽度成反比;模态序号越低,该宽度越大,则该频率越低,相应振荡周期也越长;模态1的振荡周期最长。当取各参数为典型值,并取模态序号为1,再分别取热带太平洋和印度洋的宽度时,对赤道驻波异常计算的结果表明,其与实际相应海洋上层流场异常复EOF分析中得到的第一模态空间分布和年际变化相一致;这意味着此复EOF分析第一模态的本质是赤道驻波异常,这也表明该驻波异常在实际大洋中确实存在,并推断该驻波异常是ENSO和印度洋偶极子的形成机制之一。
- 卢姁赵艳玲张东凌张东凌张铭
- 关键词：年际变化
- 一例苏皖中尺度对流复合体模拟结果的诊断分析
- 2020年
- 利用2010年7月22日苏皖中尺度对流复合体(MCC)数值模拟输出结果,考察了模式对MCC的模拟能力,并对模拟结果做了动力和热力诊断分析,以揭示盛夏江淮下游MCC的特征。结果表明:1)三重嵌套网格距为3.3 km的区域WRF模式的模拟效果较佳,结果与实况一致,并可利用模拟降水的范围及强度来确定MCC的位置及演变。2)此MCC维持约10 h,其南北不对称,并随西太平洋副热带高压西伸北抬而随之北抬。MCC核心区对流层低层有水汽丰沛的入流,并有强辐合区,呈对流不稳定层结;中层有深厚的强上升运动,并因凝结潜热大量释放呈中性层结;高层则有出流;MCC核心区对流降水非常强。3)在垂直剖面上,该核心区散度存在中低层辐合、高层辐散的柱状结构,此配置有利于强对流维持和加强,中低层以上有深厚的强上升气流柱,这些都是MCC核心区存在强对流的标志。该MCC的螺旋结构表明其中的强对流高度有组织。
- 朱娟赵艳玲刘赛赛张铭
- 关键词：MCC强对流WRF模式
- 海洋对热带气旋风应力响应的准平衡解析解
- 2019年
- 为考察海洋上层各物理量对热带气旋风应力的响应问题,本文利用海洋线性化约化重力方程组开展了解析研究,所得主要结论如下:求解该问题使用跟随热带气旋中心移动的极坐标较为方便,当热带气旋风应力在热带气旋云墙内即热带气旋眼中为静止,在云墙处及之外随该极坐标半径增加而成反比衰减时,可求得该问题在此极坐标系中的定常解析解,该解强度与风应力成正比;解的流场在热带气旋云墙内为静止,在云墙处及之外呈现有向外流出的气旋式涡旋形态,且随极坐标半径增加而衰减。在云墙之外离云墙较近处,解的切向流速大于径向流速,在更远处则反之。解的径向流与热带气旋切向风应力平衡,切向流是梯度流,流动呈水平无辐散状态。在热带气旋眼中以及云墙处,海洋上层的厚度不变,且达到最小值。从云墙向外则厚度值逐渐增加。厚度值的变化反映了密度跃层的变化,在厚度值最小处附近,跃层位置有明显抬升,这会造成跃层附近海水涌升,从而海洋上层的响应涡旋是冷性的。略去海洋上层对热带气旋移动的响应,将此移动极坐标系中的解返回到固定坐标系后,则解的空间分布形态不变,但由定常解转变为非定常解,且随热带气旋一起移动;此解最重要的物理性质是其具有准平衡性,这与非平衡的近惯性振荡与重力惯性内波有本质区别。
- 赵艳玲邓冰张铭刘赛赛胡冬
- 关键词：热带气旋风应力
