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作者：许之航兰州大学

学位级别：硕士

hadley环流（hadleyCell;HC）是全球大气环流中强度最强、尺度最大的垂直环流,是连接低纬度地区同中高纬度地区进行物理量和物质输送和交换的重要纽带。一般而言,HC的下沉支对应着副热带干旱、半干旱地区,随着HC边界位置的向极移动,干... 详细信息

hadley环流（hadleyCell;HC）是全球大气环流中强度最强、尺度最大的垂直环流,是连接低纬度地区同中高纬度地区进行物理量和物质输送和交换的重要纽带。一般而言,HC的下沉支对应着副热带干旱、半干旱地区,随着HC边界位置的向极移动,干旱地区扩张,进而影响对应地区的自然生态、农业及水资源等,研究HC特征及其变化对理解全球尺度的物质能量分配过程及全球气候变化具有重大意义。丑纪范先生的研究团队提出的全球大气环流三型分解方法（three-pattern decomposition of the global atmospheric circulation;3P-DGAC）在描述热带、副热带地区的大气垂直运动,尤其是局地的垂直环流时更加准确,因此本文利用3P-DGAC方法以及12个CMIP5气候模式资料和3套再分析资料,研究了地表以下虚假风场（fake below-ground meridional wind;FBGMW）对全球纬向平均的HC及东亚地区局地HC空间模态等的影响,并且研究了订正FBGMW造成的误差后HC下沉支位置和降水的关系,得到以下几个主要结论:第一,虚假的地表以下风场对全球纬向平均HC的影响。12个CMIP5气候模式以及3套再分析资料的结果都表明,全球纬向平均的情况下,北半球夏季FBGMW主要表现为低纬度地区的南风和中纬度地区的北风差异。虽然风场差异只在对流层低层存在,但它可以通过垂直积分过程对HC流函数造成显著的影响,并且主要表现为自对流层低层到对流层顶都存在的30°N以南的低纬度逆时针异常环流和30°N以北的中纬度顺时针异常环流,从而影响了 HC的空间模态。值得注意的是,对流层低层的风场差异对HC空间模态的影响只在北半球的夏季（6-9月）比较明显,在其它季节以及南半球,虽然对流层低层仍然存在风场差异,但是对南/北半球HC空间模态的影响十分微弱。这是因为在全球纬向平均的情况下,北半球夏季HC最弱,此时低层风场差异通过积分过程产生的流函数误差的量级与HC流函数气候态的量级相当。由FBGMW引起的计算误差对北半球夏季HC空间模态的影响主要表现为HC北支部分的宽度增大,北半球下沉支位置的纬度偏高。在部分年份,由于该误差很大,会造成当年北半球夏季HC空间模态中在30°N附近出现一个虚假的逆时针旋转的异常“小环流”。第二,CMIP5气候模式中FBGMW对北半球夏季HC空间模态及下沉支未来预估的影响。利用12个CMIP5气候模式资料以及3P-DGAC方法对1979-2005年间北半球夏季HC在订正误差前后空间模态进行研究,结果表明,FBGMW引起的计算误差会造成对北半球夏季HC强度的低估以及下沉支位置和环流总宽度的高估,7月北半球HC下沉支位置的计算误差达到6.80°,南北半球环流总宽度的计算误差达到6.86°,FBGMW使HC总宽度的计算增大了约11.53%。虽然从模式资料的结果中无法得到关于北半球夏季HC下沉支位置的变化趋势的一致结论,但是在订正误差前后12个CMIP5气候模式资料计算得到的北半球下沉支位置的变化趋势都有很大差异,说明FBGMW确实对下沉支位置变化趋势的计算造成了影响。在RCP8.5情景下,订正误差前2040-2099年未来HC夏季平均的下沉支位置在40°N左右的正趋势带上,而订正误差后则位于负的趋势带上。进一步的定量分析表明,北半球夏季HC下沉支位置的未来变化趋势在订正误差后减小了 1.07度每十年。第三,再分析资料中北半球夏季HC下沉支位置受FBGMW影响情况及其和降水的关系。3套再分析资料的结果显示,1979-2005年间北半球夏季HC受FBGMW的影响和CMIP5模式的结果类似,也表现为对北半球夏季HC强度的低估和对下沉支位置及环流总宽度的高估。但3套再分析资料能够得到关于北半球夏季HC下沉支位置变化趋势的一致结论,即不考虑FBGMW导致的计算误差会高估北半球夏季HC下沉支位置的变化趋势,并且前人得到的夏季HC北半球下沉支显著向极扩张的结论可能受到FBGMW的干扰。订正误差后,下沉支位置与降水的关系表现为夏季6-9月北半球HC下沉支的向极扩张会导致中东地区、中国北部、日本、北太平洋、北美洲西部和大西洋地区在下沉支平均位置北侧的降水显著减少。第四,FBGMW对东亚地区年平均和季节平均局地HC的影响。在计算流函数的过程中,如果不考虑FBGMW引起的误差,会导致东亚地区年平均和春季、夏季平均的局地HC北半球下沉支位置的气候态、向极扩张趋势以及环流总宽度的高估。但FBGMW对年平均和季节平均局地HC北半球强度的影响不同,年平均局地HC北半球强度在订正误差后增大,而春季和夏季平均的强度在订正误差后减小,这表明FBGMW对局地HC的影响存在明显的季节差异。并且在春夏季节,东亚地区局地HC北半球的强度很弱,

关键词：全球大气环流三型分解方法 hadley环流地表以下虚假风场资料计算误差下沉支降水

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地表以下虚假的风场资料对北半球夏季hadley环流空间模态及下沉支未来预估的影响

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气候变化研究快报 2020年第1期9卷 1-10页

作者：许之航胡淑娟王思懿彭建军兰州大学大气科学学院甘肃兰州

本文利用12个CMIP5气候模式的风场资料,采用全球大气环流三型分解模型中的经圈型环流流函数,研究了地表以下虚假的风场资料对北半球夏季hadley环流空间模态及下沉支位置未来预估的影响。结果表明:在计算hadley环流的流函数时,由于垂直... 详细信息

本文利用12个CMIP5气候模式的风场资料,采用全球大气环流三型分解模型中的经圈型环流流函数,研究了地表以下虚假的风场资料对北半球夏季hadley环流空间模态及下沉支位置未来预估的影响。结果表明:在计算hadley环流的流函数时,由于垂直积分过程会将地表以下虚假的风场资料所带来的误差传递至整层的流函数,从而导致北半球夏季hadley环流的空间模态中存在虚假的“小环流”,该“小环流”会导致hadley环流下沉支位置的误判,并对下沉支位置变化趋势的准确计算产生较大影响;进一步的定量分析发现,在未来排放情境下(RCP8.5),地表以下虚假的风场资料所引起的误差会导致北半球夏季hadley环流下沉支向极扩张趋势的高估。

关键词： hadley环流经圈型环流流函数虚假风场资料空间模态下沉支位置

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春季hadley环流强度与我国东部地区夏季降水的联系

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贵州气象 2013年第6期37卷 25-29页

作者：肖艳林秦育婧张润琼贵州省六盘水市气象局贵州六盘水553001 南京信息工程大学大气科学学院江苏南京210044

该文利用1983—2012年ERA-INTERIM风场的月平均资料以及中国160站月降水资料(1983—2012年),研究hadley环流的季节和年际变化特征,我国东部地区夏季降水分布及北半球春季hadley环流强度与我国东部地区夏季降水的关系。结果表明:hadley... 详细信息

该文利用1983—2012年ERA-INTERIM风场的月平均资料以及中国160站月降水资料(1983—2012年),研究hadley环流的季节和年际变化特征,我国东部地区夏季降水分布及北半球春季hadley环流强度与我国东部地区夏季降水的关系。结果表明:hadley环流存在明显的季节变化特征,北半球环流强度在冬季最强,夏季时最弱,并且环流强度越强时,范围就越大;hadley环流强度各季节年际变化较明显,而年代际变化秋季较明显。春季hadley环流强度与我国华南地区、长江流域地区和华北地区夏季降水呈"负正负"的相关关系。利用合成分析的得到的结果与其相一致。

关键词： hadley环流夏季降水相关关系东部地区

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春季hadley环流强度与我国东部地区夏季降水的联系

春季Hadley环流强度与我国东部地区夏季降水的联系

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第31届中国气象学会年会

作者：肖艳林秦育婧张润琼南京信息工程大学大气科学学院贵州省六盘水市气象局

本文利用1983～2012年ERA-INTERIM风场的月平均资料以及中国160站月降水资料(1983～2012),研究hadley环流的季节和年际变化特征,我国东部地区夏季降水分布及北半球春季hadley环流强度与我国东部地区夏季降水的关系。结果表明:hadley环... 详细信息

本文利用1983～2012年ERA-INTERIM风场的月平均资料以及中国160站月降水资料(1983～2012),研究hadley环流的季节和年际变化特征,我国东部地区夏季降水分布及北半球春季hadley环流强度与我国东部地区夏季降水的关系。结果表明:hadley环流存在明显的季节变化特征,北半球环流强度在冬季最强,夏季时最弱,并且环流强度越强时,范围就越大;hadley环流强度各季节年际变化较明显,而年代际变化秋季较明显。春季hadley环流强度与我国华南地区、长江流域地区和华北地区夏季降水呈"负正负"的相关关系。利用合成分析的得到的结果与其相一致。

关键词： hadley环流夏季降水相关关系东部地区

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两类El Ni?o事件对hadley环流及中国气候影响分析

两类El Ni?o事件对Hadley环流及中国气候影响分析

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第33届中国气象学会年会

作者：马百胜李艳王琪路瑶王嘉禾兰州大学大气科学学院半干旱气候变化教育部重点实验室

＜正＞1挑选出两类El Ni?o事件发生年份将一年分为暖季（5月—10月）和冷季（11月—4月）,分别挑出1979—2014年暖季和冷季的El Ni?o年、La Ni?a年及El Ni?o Modoki年、La Ni?a Modoki年,如表1所示。2两两类El Ni?oo事件对于于hadley环... 详细信息

＜正＞1挑选出两类El Ni?o事件发生年份将一年分为暖季（5月—10月）和冷季（11月—4月）,分别挑出1979—2014年暖季和冷季的El Ni?o年、La Ni?a年及El Ni?o Modoki年、La Ni?a Modoki年,如表1所示。2两两类El Ni?oo事件对于于hadley环环流的影响图1显示,在冷、暖季季El Ni?o事件件发生时,相相对于La Nii?a年,赤道道东太平洋均出现海表表面温度的正正距平,赤道西西太平洋均出出现海表面温温度的负距平平。当冷、暖季季El Ni?o Moo doki事件件发生时,相相对于La Ni??a Modoki年年,赤道中太太平洋出现明明显的海表面面温度的正距距平,赤道道东、西太平平洋出现海表表面温度的负距距平。

关键词： El Ni?o事事件 El Ni?o MModoki事件 hadley环流中国气候

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两种再分析资料的hadley环流比较

两种再分析资料的Hadley环流比较

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第三届长三角气象科技论坛

作者：秦育婧王盘兴管兆勇岳阳南京信息工程大学

本文用叠加计算方案求得了ECMWF、NCEP/NCAR两种再分析资料的平均经圈环流质量流函数.比较表明:ECMWF资料较NCEP/NCAR资料的hadley环流公共上升支强而窄,平均位置更偏于赤道以北;且ECMWF资料存在明显的hadley环流双层结构.因此,两种客... 详细信息

本文用叠加计算方案求得了ECMWF、NCEP/NCAR两种再分析资料的平均经圈环流质量流函数.比较表明:ECMWF资料较NCEP/NCAR资料的hadley环流公共上升支强而窄,平均位置更偏于赤道以北;且ECMWF资料存在明显的hadley环流双层结构.因此,两种客观分析资料给出的hadley环流存在明显差异.

关键词：两种再分析资料 hadley环流诊断结果比较质量流函数叠加计算方案

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热带辐合带的季节变化及hadley环流背景

热带辐合带的季节变化及Hadley环流背景

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中国气象学会2006年年会“首届研究生年会”分会场

作者：李大玮北京大学物理学院大气科学系

用分析NASA-GSFC的TRMM降雨资料的方法研究热带辐合带,可以得到热带辐合带的位置和强度在不同季节、不同区域显著不同的特征。在太平洋东部,热带辐合带基本全年位于赤道以北;太平洋中部则全年都分别在南北半球存在两条辐合带,即“双重... 详细信息

用分析NASA-GSFC的TRMM降雨资料的方法研究热带辐合带,可以得到热带辐合带的位置和强度在不同季节、不同区域显著不同的特征。在太平洋东部,热带辐合带基本全年位于赤道以北;太平洋中部则全年都分别在南北半球存在两条辐合带,即“双重辐合带”,在不同季节间两条辐合带的强弱交替变换,但没有移动跨越赤道的现象;在全球纬向平均图上的热带辐合带,和太平洋中部的情况类似,也存在“双重辐合带”的结构。引进质量流函数得到的hadley环流与辐合带的位置及强度作比较,可反映出辐合带与行星度经圈环流-hadley环流之间的联系。

关键词：热带辐合带(ITCZ) hadley环流双重辐合带(DoubleITCZ)

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近几十年hadley环流的加速和平流层过程的联系

近几十年Hadley环流的加速和平流层过程的联系

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第33届中国气象学会年会

作者：张诗妍田文寿兰州大学半干旱气候变化教育部重点实验室兰州大学大气科学学院

本文利用1979年至2011年欧洲气象中心再分析资料（ERA‐Interim）、美国航空航天局MERRA再分析资料对hadley环流的变化趋势及其与平流层过程的联系进行分析。结果表明,1979年至2011年hadley环流动能总体呈增加趋势,其中1979年至1999年Ha... 详细信息

本文利用1979年至2011年欧洲气象中心再分析资料（ERA‐Interim）、美国航空航天局MERRA再分析资料对hadley环流的变化趋势及其与平流层过程的联系进行分析。结果表明,1979年至2011年hadley环流动能总体呈增加趋势,其中1979年至1999年hadley环流动能表现为不明显的减小趋势,1999年至2011年为表现出增加趋势。同时,平流层经向环流具有与之相同的分段趋势,即1979年至1999年为减速趋势,1999年至2011年为表现出加速趋势。进一步的分析表明,平流层环流对hadley环流的影响体现在,低纬平流层经向风可以提前1天左右影响到同一纬度的对流层经向风。另一方面,低纬平流层和对流层的经向环流共同作用调整低纬度地表气压场,使得低纬度地表气压在1999年之前呈增加趋势,1999年之后表现为减小趋势。这种改变引起的经向气压梯度的变化,同样可引起hadley环流的强度发生改变。

关键词： hadley环流平流层经向风地表气压场

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年际尺度上ENSO对hadley环流边界的影响

年际尺度上ENSO对Hadley环流边界的影响

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第28届中国气象学会年会

作者：陶利军胡永云北京大学物理学院大气与海洋科学系

hadley环流是最为重要的大气环流之一,其强度和范围的变化会对全球的气候造成重要的影响。当hadley环流的范围扩大时,即下沉支边界向极地移动时,那么其所对应的副热带高压带的位置也会向极地移动,这必然会使得副热带北侧的中纬度地区的... 详细信息

hadley环流是最为重要的大气环流之一,其强度和范围的变化会对全球的气候造成重要的影响。当hadley环流的范围扩大时,即下沉支边界向极地移动时,那么其所对应的副热带高压带的位置也会向极地移动,这必然会使得副热带北侧的中纬度地区的降水减少,必将会对这些地区的工农业造成巨大的冲击。在年代际时间尺度上,很多观测资料均表明hadley环流的范围在近30年以来显著地扩大了。但是几乎没有模式能够模拟出与观测资料相当的范围扩展,虽然有些数值模拟实验也可以看到hadley环流范围的扩展,但是变化幅度远小于观测资料。ElNio发生时,太平洋东部和中部的热带海洋的海水温度异常地持续变暖,这将直接导致中纬度大气的温度梯度增大,斜压波动将会增强,有可能是的hadley环流更难向极地扩展;反之,当LaNia发生时,hadley环流有可能向更高纬度扩展。本文使用合成的方法分析再分析及模式资料在年际尺度上,ENSO对hadley环流的边界的影响。通过对再分析资料的分析表明,相比于拉尼娜,当厄尔尼诺发生时,北半球hadley环流的边界更靠近赤道,这一现象从厄尔尼诺最强的12月份开始,一直能到厄尔尼诺衰减年的夏季;南边球hadley环流的边界也能看到向赤道移动现象,但幅度要小的多,而且开始的时间相比北半球要早的多,通常在发展年的秋季就已经比较明显,结束的时间也要早得多,衰减年的4、5月份就已经结束了。模式的结果表明,用全球海表面温度,强迫大气模式就能模拟出年际时间尺度上hadley环流边界随ENSO的变化,但变化的幅度相比再分析资料要小的多。全球海表面温度强迫结果与仅用热带海表面温度强迫的结果惊人的相似说明在年际尺度上,热带海表面温度对hadley环流边界的变化起着重要的作用。另外,仅用印度洋西太平洋海表面温度强迫模式,不能模拟出全球海表面温度强迫的结果进一步说明在年际尺度上,ENSO对hadley环流的重要性。

关键词： ENSO hadley环流海表面温度

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春季hadley环流强度与我国东部地区夏季降水的关系

春季Hadley环流强度与我国东部地区夏季降水的关系

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贵州省气象学会2013年学术年会

作者：肖艳林张润琼秦育婧贵州省六盘水市气象局南京信息工程大学大气科学学院

该文利用1983-2012年ERA-INTERIM风场的月平均资料以及中国160站月降水资料(1983-2012),研究hadley环流的季节和年际变化特征,我国东部地区夏季降水分布及北半球春季hadley环流强度与我国东部地区夏季降水的关系。结果表明:hadley环流... 详细信息

该文利用1983-2012年ERA-INTERIM风场的月平均资料以及中国160站月降水资料(1983-2012),研究hadley环流的季节和年际变化特征,我国东部地区夏季降水分布及北半球春季hadley环流强度与我国东部地区夏季降水的关系。结果表明:hadley环流存在明显的季节变化特征,北半球环流强度在冬季最强,夏季时最弱,并且环流强度越强时,范围就越大;hadley环流强度各季节年际变化较明显,而年代际变化秋季较明显。春季hadley环流强度与我国华南地区、长江流域地区和华北地区夏季降水呈"负正负"的相关关系。利用合成分析的得到的结果与其相一致。

关键词： hadley环流夏季降水相关关系东部地区

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