第6期研究动态简报风向变化研究及其在季风模拟评价中的应用.PDF

中国科学院创新团队国际合作伙伴计划项目 气候系统模式研发及应用研究 The Climate System Model Development and Application Studies (CSMDA) 研究动态简报 （三） 2006 年 8 月 18 日 中科院创新团队国际合作伙伴计划： 气候系统模式研发及应用研究 (CSMDA) 风向变化研究及其在季风模拟评估中的应用 李建平，张丽 中国科学院大气物理研究所 LASG ，北京，100029 摘 要 本文抓住季风风向具有季节性反转这一最本质的特征，引入了“有向转角” 的新概念，它 与传统盛行风夹角的概念不同，能够反映风向逐日变化的方向性和旋转角度的大小。用欧拉观点 揭示了季风风矢量随时间演变的旋转特点，体现了季风风向独具特色的季节演变过程。同时，发 现不同地区风向的季节循环有六种基本类型：（I ）先顺时针后逆时针旋转、（II ）先逆时针后顺时 针旋转、（III ）完全顺时针旋转、（IV ）完全顺时针旋转、（V ）风向稳定型和（VI ）风向变化不稳 定型。且季风风向的季节性反转主要通过前四种旋转方式来实现。分析了这六种风向变化型的全 球分布特征，研究了它们与大气环流系统演变的联系。并进一步将“有向转角”概念用于 IPCC 第四次评估报告 AMIP 试验 8 个模式的模拟评估，结果表明，这一概念的引入能从逐日变化的角 度凸显风向变化过程，不仅能够客观反映模式模拟季风风向逐日变化的动力过程以及风矢量旋转 方式的全球分布，还能体现模式对大气环流系统季节演变的表征能力。研究还发现在这 8 个模式 中，大多数模式基本能把风矢量旋转方式的全球分布形式模拟出来，但对于季风区风矢量旋转方 式的模拟还有待于进一步提高。 关键词 季风 有向转角 风向变化 模式评估 1. 引言 2. 工作进展 2.1 有向转角概念的引入 2.2 季风风向演变分析和风矢量旋转方式 2.2.1 季风风向演变分析 2.2.2 风矢量旋转方式的分类 2.2.3 风矢量旋转方式的全球分布 2.3 风矢量旋转方式与大气环流演变的可能关系 2.4 模式对季风风矢量旋转季节性演变的模拟 2.4.1 模式对风矢量旋转方式全球分布的模拟 2.4.2 模式对季风风矢量旋转方式的模拟 2.5 小结与讨论 1 中科院创新团队国际合作伙伴计划： 气候系统模式研发及应用研究 (CSMDA) 1. 引言 季风作为一个古老的气候学概念，通常指近地面层冬夏盛行风向接近相反且气候特征迥异的 现象。它具有复杂的结构、多重时空尺度、大的时空变率、变化的不规则性等基本特征。它的存 在、夏季风爆发早晚以及强弱变化对季风区国家的国民经济尤其是农业生产具有重大影响。季风 区又是全球大气运动能量和水汽的主要供应地，全球大气运动和天气气候变化中的许多重要现象 都与季风活动有密切关联。所以，