长期大气动力过程对我国南方汛期强降水带以及暴雨过程的影响

及其机理研究

一、计划研究内容二、工作安排及进程三、存在的问题

973 项目第二课题

1 ．大尺度大气内部异常变动激发的长期大气动力过程的影响 ;

2 ．大气外部强迫激发的长期大气动力过程的影响 ;

3 ．不同时间尺度的长期大气动力过程（从两周以上的低频振荡到年内尺度的变化）在不同叠加状态下影响的相对重要性及其对暴雨预报能力的影响

一、计划研究内容

一、计划研究内容 _ 第一年 1 、研究东亚中纬度大气环流与副热带高压的年内

（际）变化特征和内在关系；

2 、研究南方暴雨过程期间及其发生前期大尺度环流背景变化特征和大尺度波扰动的动力学特征；

3 、改善 FGOALS 的大气环流模式以开展数值模拟；选择汛期暴雨和华南早汛期暴雨的个例，开展分析；把热力适应理论引进暴雨的动力研究中；

4 、诊断分析大气外部强迫因子（热带海洋热力异常）对不同类型暴雨过程的影响；

5 、分别选取 2-3 暴雨频发年和暴雨相对较少的年份，计算青藏高原大气热量、水分收支的差异，分析高原云团的不同特征。

张人禾　刘屹岷 　

张　琼　赵　平　段廷扬　管兆勇 琚建华　李国平　王亚非　武炳义

二、工作安排 _ 人员

二、工作安排及进程 _ 进行中1.1. 东亚夏季风模态研究的新进展东亚夏季风模态研究的新进展2.2. 蒙古热低压和西太副高蒙古热低压和西太副高及其与长江降水的关及其与长江降水的关

系系3.3. 与暴雨相联系的波的传播与暴雨相联系的波的传播4.4. 用位涡反演分析华南前汛期暴雨形成机理用位涡反演分析华南前汛期暴雨形成机理5.5. 模式改进及对不同背景环流下台风的不同影模式改进及对不同背景环流下台风的不同影

响的模拟响的模拟6.6. 东亚季风季节内振荡对我国南方降水带以及东亚季风季节内振荡对我国南方降水带以及

暴雨过程的影响和机理研究暴雨过程的影响和机理研究7.7. 大气低频热源热汇差异的形成原因及其与江大气低频热源热汇差异的形成原因及其与江

淮流域旱涝的关系淮流域旱涝的关系8.8. 青藏高原陆面过程对我国南方致洪暴雨的影青藏高原陆面过程对我国南方致洪暴雨的影

响及其机理研究响及其机理研究

二、工作安排及进程之一

1. 1. 东亚夏季风模态研究的新进展东亚夏季风模态研究的新进展

通过求解由 850 hPa 风场构成的复矩阵，研究了东亚夏季风的年际变化极其与大气环流演变的关系。这种研究方法是以前所没有的。

研究动机 :

(1) 单一的季风指数的不完善性；(2) 研究东亚季风变化需要同时考虑两维风场变化

图 6. 夏季平均 700hPa 位势高度场对第一复主成分的回归分析结果 ,(a) 对实部回归 (b) 对虚部回归 , 灰色和深灰色阴影区分别表示位势高度异常超过 0.05 和 0.01 统计显著性水平 , 单位 : 位势米 . 因此 , 东亚夏季风第一模态对应东亚遥相关型 .

东亚夏季风变化东亚夏季风变化第一模态第一模态

图 9. 台站夏季平均降水量与第一复主成分实部的相关系数分布 , 0.32 和 0.42 分别表示相关系数超过 0.05 和 0.01 统计显著性水平 .

前期冬季北方涛动指数可以作为预测后期东亚夏季风变化的参考因子 ( 对第一模态 )

二、工作安排及进程之二

收集到了 1981—2000 年逐日的 NCEP 、以及对应的逐日的降水资料；

定义一个季风指数，分析了夏季东亚蒙古地区热低压和西太平洋副热带高压变化对夏季我国长江流域雨带影响的相对重要性；

2. 蒙古热低压和西太副高及其与长江降水的关系

蒙古低压较弱时 西太副高压较弱时

结果表明夏季蒙古地区的低压异常变化与长江流域降水有更密切的关系。

合成夏季降水

蒙古低压和西太副高较弱时

1998 年 7 月两列 Rossby波传播的关联及其影响

二、工作安排及进程之三

A

B

C

DE

×

3. 3. 与暴雨相联系的波的传播与暴雨相联系的波的传播

二、工作安排及进程之四

4. 用位涡反演分析华南前汛期暴雨形成机理

•收集资料，通过选取合适个例（ 05 年 6 月广西），诊断分析华南前汛期暴雨的大尺度环流背景；• 用位涡反演方法，诊断暴雨发生前以及过程中，各个系统相互作用情况，对暴雨形成的影响程度；•位涡诊断和位涡反演的计算程序在编写中。

二、工作安排及进程之五5. 5. 模式改进及对不同背景环流下模式改进及对不同背景环流下台风的不同影响的模拟台风的不同影响的模拟

二、工作安排及进程之五不同背景环流下不同背景环流下相同台风的不同影响相同台风的不同影响

100.00 120.00 140.00 160.00

0.00

20.00

40.00

1

2

3

58-98 年 7 、 8月

西行第 1天

北上第 8天

西行第 8天

北上第 1天

资料诊断

敏感试验减去相应控制试验的敏感试验减去相应控制试验的 500hPa500hPa 位势高度差位势高度差和敏感试验和敏感试验 500hPa500hPa 风场风场

试验 1 ；带状副高

试验 2：断裂副高

6 天

6 天

定常的 Rossby 波得以经向传播的条件为：

22

0 20 ( ) /

uu k

y

6.6. 东亚季风季节内振荡对我国南方降东亚季风季节内振荡对我国南方降水带以及暴雨过程的影响和机理研究水带以及暴雨过程的影响和机理研究

二、工作安排及进程之六

热带洋面上水汽输送与暴雨过程的关系及影响机理

分析青藏高原的积云对流所激发的季节内振荡（ ISO）特征及对我国夏季季风降水雨带和暴雨的影响，尤其是对江淮流域降水异常的影响

8. 青藏高原陆面过程对我国南方致洪暴雨的影响及其机理研究

二、工作安排及进程之八

调研，收集典型个例并提出研究方案 研究了青藏高原西部地表反射率变化特征的研

究，重点研究了 1997/1998 年冬季高原积雪异常所产生的地表反射率变化

正在进行高原陆面物理过程异常对 1998 、 2004 年和 2005 年等典型年份暴雨过程的影响的研究

发表论文情况 初步统计：已发表核心期刊论文 4篇；完成 10篇（包括SCI 论文 4篇）

人才培养 与其他项目联合培养硕士 1人

二、工作安排及进程

缺乏必要的逐日常规观测资料 希望项目能提供90 年代以来一些典型旱涝年份和

南方暴雨典型个例的逐日常规资料 ( 包括温、压、湿、风、降水、蒸发、云量、辐射平衡等 ) ，供计算中比较以发现再分析资料中可能存在的问题和考查最后结论的可靠性

理论方面：如何合理描写高原陆面物理过程异常的影响

反映暴雨过程的大尺度动力学方程组中，属于短期气候变化范畴的

三、存在的问题

关于年际变化方面的研究，不能完全排除 与第三课题组研究内容的交叉和协调

利用数值模拟和理论分析以揭示相关物理过程和机理的工作有待加强

三、存在的问题