季風(fēng)動(dòng)力學(xué)-思考題2010級(jí)

1、季風(fēng)動(dòng)力學(xué)復(fù)習(xí)思考題一、 簡(jiǎn)單題1. 試述季風(fēng)的定義。答：季風(fēng)是季節(jié)性反轉(zhuǎn)方向的任何一種大范圍的風(fēng)系，是一種與年循環(huán)相聯(lián)系的 現(xiàn)象。張家誠(chéng)認(rèn)為定義季風(fēng)應(yīng)有三個(gè)方面的條件：（1）盛行風(fēng)隨季節(jié)有很大不同，甚至反位相；（2）冬夏兩種季風(fēng)有不同的源地，即是兩支不同性質(zhì)的氣流（即冬季風(fēng)由陸地吹 向海洋，夏季風(fēng)由海洋吹向陸地） ；（3）能夠給天氣現(xiàn)象造成明顯不同的季節(jié)，如雨季和干季等。2. 全球有哪些季風(fēng)區(qū)，亞洲季風(fēng)區(qū)主要有哪些成員？ 回答：全球季風(fēng)主要在赤道以北的熱帶和副熱帶地區(qū)，主要有亞洲季風(fēng)，非洲季 風(fēng)區(qū)和北美季風(fēng)區(qū)。亞洲季風(fēng)系統(tǒng)由東亞季風(fēng)和南亞季風(fēng)兩個(gè)既相對(duì)獨(dú)立又相互 聯(lián)系的子系統(tǒng)組成，而東亞季風(fēng)

2、又可劃分為“南海西太平洋熱帶季風(fēng)”和“中 國(guó)大陸東部日本的副熱帶季風(fēng)” 。亞洲季風(fēng)（ASM ）=東亞季風(fēng)（EASM ）+南亞季風(fēng)（SASM）東亞季風(fēng)（ EASM ） =東亞副熱帶季風(fēng)（ STEASM ）東亞熱帶季風(fēng)（ TEASM ） 東亞熱帶季風(fēng)（TEASM ）=南海季風(fēng)（SCSSM）南亞季風(fēng)（SASM ）=印度季風(fēng)（TISM ）熱帶季風(fēng)（TASM ）=東亞熱帶熱帶季風(fēng)（TEASM ）+南亞季風(fēng)（SASM , TISM ）3. 夏季風(fēng)變化主要有哪些時(shí)間尺度？答：夏季風(fēng)具有多時(shí)間尺度變化特征，主要有大氣季節(jié)內(nèi)（30-60d）振蕩和準(zhǔn)幾年的年際振蕩以及十年以上的年代際變化。反映出夏季風(fēng)變化的復(fù)雜性

3、。4. 簡(jiǎn)述高原冬春積雪（雪蓋）主要通過哪些物理過程影響夏季風(fēng)？ 答：在冬春季積雪（雪蓋）和夏季風(fēng)之間起作用的主要有兩個(gè)物理過程：一是反照率影響：雪面的反照率高達(dá)0.80.9,雪蓋以其高反照率發(fā)射掉大部分入射的短波輻射，降低了對(duì)太陽輻射的吸收，消弱了大陸地表的加熱作用； 二是積雪-水分效應(yīng)：積雪融化時(shí)不僅需要吸收大量的熱量；而且積雪融化為水， 滲入土壤中，增加土壤濕度及地表蒸發(fā)，從而減小了地表的加熱。此外，積雪還阻止或消弱了下墊面與大氣之間的熱量交換?？傊?，積雪作為中低 緯度、海陸間下墊面熱力差異的重要因子之一，它對(duì)大氣總是起著冷卻作用，延 緩了由冬到夏的季節(jié)轉(zhuǎn)換過程，從而影響了季風(fēng)的形成和發(fā)

4、展。5. 請(qǐng)寫出以下東亞夏季風(fēng)系統(tǒng)配置圖中對(duì)應(yīng)的數(shù)字代表的成員名稱。東亞夏季風(fēng)系統(tǒng)配置圖答：1:澳大利亞高壓；2:越赤道氣流；3:熱帶西南季風(fēng)；4:季風(fēng)槽；5:副熱 帶西南季風(fēng)；6:西太平洋副熱帶高壓；7:梅雨鋒；8:中緯度擾動(dòng)（影響）。6. 簡(jiǎn)述南海季風(fēng)爆發(fā)過程？答：丁一匯等人（2004）將南海季風(fēng)爆發(fā)過程描述為：熱帶西南季風(fēng)從熱帶東印 度洋東擴(kuò)，孟加拉灣和中南半島的雨季來臨及中緯度影響，西南季風(fēng)進(jìn)一步東擴(kuò) 至南海區(qū)域，副高主體顯著減弱并東撤，隨著對(duì)流云、降水、低空西南風(fēng)和高空 東北風(fēng)在南海區(qū)域內(nèi)的突然發(fā)展，南海夏季風(fēng)最終爆發(fā)。南海夏季風(fēng)建立是以南海高壓減弱、西南風(fēng)建立、對(duì)流發(fā)展和降水量顯著

5、增加為主要標(biāo)志。因此，當(dāng)南海區(qū)域西南風(fēng)偏強(qiáng)（弱）時(shí)，對(duì)流加強(qiáng)（減弱）時(shí)，該指 數(shù)偏大（?。╊A(yù)示著南海夏季風(fēng)爆發(fā)偏早（晚） ，季風(fēng)偏強(qiáng)（弱）。7. 簡(jiǎn)述高原大地形對(duì)季風(fēng)的作用有哪些？答：1）動(dòng)力作用： 有助于高壓脊在迎風(fēng)坡生產(chǎn)，低壓槽在背風(fēng)坡生成； 繞經(jīng)高原北側(cè)的氣流反氣旋性增強(qiáng)，繞經(jīng)高原南側(cè)的氣流氣旋性增強(qiáng)；動(dòng)力作用主要依賴于：山脈（高原）的形狀；氣流本身的強(qiáng)度以及它們 之間的相互作用。動(dòng)力作用也隨時(shí)間而變，因?yàn)榄h(huán)流狀況是隨時(shí)間而變的。另外， 高原造成摩擦的非均勻分布進(jìn)而影響大氣運(yùn)動(dòng)。2）高原的熱力作用：高原形成了一個(gè)抬高的熱源或冷源，通過輻射，感熱和潛熱 影響其上及其周圍的大氣，產(chǎn)生巨大的斜

6、壓性，從而導(dǎo)致了各種環(huán)流系統(tǒng)的形成。 這就是高原的熱力作用。冬季：高壓地區(qū)低空大氣為冷高壓。 600hPa 上可觀測(cè)到閉合高壓，在長(zhǎng)期平均圖 上與西伯利亞冷高壓基本上是分開的。夏季：低壓地區(qū)，有一閉合低壓，它與印度地區(qū)熱低壓或季風(fēng)槽也是獨(dú)立的。在 低壓區(qū)域有半永久的中尺度系統(tǒng)，影響對(duì)流降水系統(tǒng)的發(fā)展。8. 何為MJO ?大氣環(huán)流模式為什么不能很好的模擬 MJO ?答： MJO 是指在熱帶地區(qū)，存在一種周期為 3050 天的，向東傳播的，緯向波數(shù) 為12個(gè)的，以緯向風(fēng)為主的振蕩 （Oscilation）。由于其最早是由 Maddon和 Jullion（1971）發(fā)現(xiàn)的，故稱為 MJO。大氣環(huán)流模

7、式模擬不好 MJO 的主要原因： 1、東傳信號(hào)太弱，速度太快，空間分 布和季節(jié)內(nèi)變化不夠合理，對(duì)流和風(fēng)場(chǎng)對(duì)應(yīng)不合理等；2、MJO 是熱帶大氣多重尺度的低頻振蕩，認(rèn)識(shí)這種復(fù)雜的多尺度相互作用以及能量從小尺度向大尺度的傳 輸。9. 試分別從水汽能量?jī)煞矫骊U述季風(fēng)中的濕過程。答： 1 ）水汽觀點(diǎn)：從蒸發(fā) 水汽輸送 輻合凝結(jié) 成云致雨 釋放潛熱 大氣加熱場(chǎng) 季風(fēng)環(huán)流 蒸發(fā)。2）能量觀點(diǎn)：能量（潛能） 收集、 儲(chǔ)存 輸送 集中 釋放 形成氣壓梯度 環(huán)流 成云致雨 云輻射反饋。10. WYI 含義及其動(dòng)力學(xué)依據(jù)？答：為反映大范圍南亞夏季風(fēng)的強(qiáng)度， Webster和Yang （1992）年定義南亞夏季風(fēng) 指

8、數(shù)（WYI）為：020 N , 40110 E區(qū)域內(nèi)850hPa和200hPa之間的平均緯 向風(fēng)垂直切變。即該區(qū)域低層 850hPa的平均緯向風(fēng)減去高層 200hPa的平均緯向 風(fēng)。當(dāng)該指數(shù)偏高（低）時(shí)，表明低層西風(fēng)偏大（?。?，而高層?xùn)|風(fēng)偏大（?。?， 表明南亞地區(qū)季風(fēng)偏強(qiáng)（弱） 。11. 簡(jiǎn)述為什么亞洲東部的季風(fēng)最為典型？ 答：亞歐大陸是世界最大的大陸，它的南面和東面是大海（太平洋是世界最大的 大洋），海陸熱力性質(zhì)差異， 使海陸的氣溫對(duì)比和季節(jié)變化都比其他任何地區(qū)顯著。 同時(shí)，青藏高原的存在又加強(qiáng)了季風(fēng)現(xiàn)象。因此形成了世界上最明顯的季風(fēng)區(qū)。12. 季風(fēng)指數(shù)定義的方法很多， 根據(jù)使用的不同因

9、素， 季風(fēng)指數(shù)的大體可歸納哪三 類？ 答：一是從熱力學(xué)要素來定義季風(fēng)強(qiáng)弱。二是從動(dòng)力學(xué)要素出發(fā)來表示季風(fēng)強(qiáng)度； 三是綜合類指數(shù)，用熱力學(xué)要素和動(dòng)力學(xué)要素結(jié)合來表征夏季風(fēng)的強(qiáng)度。13. 在冬季雪蓋和亞洲夏季風(fēng)相關(guān)之間起作用的有哪二個(gè)物理過程？為什么當(dāng)歐 亞大陸冬季雪蓋增加時(shí)，東南亞夏季風(fēng)偏弱？ 答：在冬季雪蓋和亞洲夏季風(fēng)相關(guān)之間起作用的有兩個(gè)物理過程： 一是反照率影 響，二是雪的水文效應(yīng)。雪蓋的存在引起高原地表反照力增大，冬春季地表吸收 太陽短波輻射減少，地表溫度降低。冬春季的異常雪蓋對(duì)高原的熱源有重要影響，從而抑制了初夏高原的加熱作用， 使其環(huán)流系統(tǒng)的強(qiáng)度減弱，季節(jié)變化相應(yīng)推遲。14. 我國(guó)東

10、部地區(qū)夏季應(yīng)是什么加熱型？這種加熱型對(duì)東亞夏季風(fēng)有什么作用？ 答：根據(jù)吳國(guó)雄的全型渦度方程，我國(guó)東部地區(qū)夏季應(yīng)為潛熱加熱型，加熱最大 值在高空（300 400hPs）的下方應(yīng)當(dāng)伴隨著偏南氣流，最大加熱的上方應(yīng)伴隨著偏北氣流。這種加熱型有利于東亞夏季風(fēng)環(huán)流的維持二、看圖分析題（提示：分析圖中的主要環(huán)流系統(tǒng)或高、低值分布特征，比較冬、夏季的差異， 并聯(lián)系季風(fēng)的成因加以敘述）1、下圖為根據(jù)多年平均的 CMAP侯降水資料給出的沿印度半島所在經(jīng)度（70o80（E）和南海地區(qū)所在經(jīng)度（110c120（E）區(qū)域平均的降水緯度一時(shí)間剖面。 試比 較兩地區(qū)夏季風(fēng)推進(jìn)特征的差異。Pccipr.jtian Clim

11、otoliiixPrccipitotHn CliimatolDg/ (11QF- 12M)沿 70（80（E （a）和 110（120（E （b）區(qū)域平均（19792001年）的降水緯度一時(shí)間剖面（由CMAP降水資料得到，單位：mm/d，摘自孫穎，2002）答：自20世紀(jì)80年代初以來，對(duì)亞洲季風(fēng)進(jìn)行了一系列的研究表明：亞洲季風(fēng)由 印度季風(fēng)和東亞季風(fēng)組成。印度季風(fēng)屬于熱帶性質(zhì)的季風(fēng)，特別是印度夏季風(fēng)幾 乎是一個(gè)單純熱帶環(huán)流；而東亞夏季風(fēng)除了包含熱帶季風(fēng)性質(zhì)外，還包含副熱帶 季風(fēng)性質(zhì)。與印度夏季風(fēng)的推進(jìn)相比較，南海季風(fēng)的爆發(fā)過程是在一個(gè)相當(dāng)短的 時(shí)間內(nèi)完成的，表現(xiàn)出明顯的突變性質(zhì)；而印度季風(fēng)降水

12、主要表現(xiàn)出緩慢的變化, 顯示出漸變的特征。盡管其爆發(fā)過程中降水量比東亞降水要大很多。2、下圖給出多年平均4月和5月亞洲地區(qū)各高度層上流場(chǎng)分布，試東亞地區(qū)環(huán)流 完成從冬到夏的季節(jié)轉(zhuǎn)變的差異。40*N30* NN40N-6O*E90*C40*N-30*N-20N-10*N-EQ-10*S-20*S-30“S_30 30C60C15b忙3O*E 6O*E 90*E120*E15O*E302090EWS-斗LN-12O*E150 吃60*E亞洲地區(qū)多年平均4月（a）和5月（b）各層平均流場(chǎng)（下標(biāo)13分別表示200、500和850hPa）答：4月和5月高低空流場(chǎng)分布，200hPa南亞高壓位于菲律賓以東上

13、空；500hPa 副熱帶高壓沿15 N基本呈帶狀分布，其上有二個(gè)高壓中心，一個(gè)位于菲律賓上空， 一個(gè)位于阿拉伯以西地區(qū)，孟加拉灣為相對(duì)低值區(qū)；850hPa上副熱帶地區(qū)仍然為高壓控制，孟加拉灣低值區(qū)明顯，西太平洋副高脊線仍控制中南半島一南海地區(qū)。阿拉伯地區(qū)為一個(gè)反氣旋中心。東非越赤道氣流雖然出現(xiàn)，但強(qiáng)度不大。雖然澳大利亞高壓已經(jīng)出現(xiàn)，但105120 E處的越赤道氣流并未出現(xiàn)。此時(shí)的大尺度環(huán)流表明南海夏季風(fēng)尚未建立。而在5月份的200hPa南亞高壓從菲律賓以東移到中南半島北部，其東的偏北偏東氣 流控制著南海地區(qū)；500hPa和850hPa上最明顯的特征是，西太平洋副高明顯東撤， 印度以東的孟加拉灣

14、地區(qū)出現(xiàn)呢顯著的低壓槽（印緬槽），以印緬槽相對(duì)應(yīng)，赤道南半球一側(cè)有氣旋，低槽和氣旋之間有較強(qiáng)的赤道西風(fēng)，南海地區(qū)低層處于偏南氣流控制，高空位于南亞高壓東部偏北氣流控制下。這表明5月應(yīng)是南海夏季風(fēng)建立期。值得一提的是，印度地區(qū)仍未阿拉伯地區(qū)反氣旋前部的西北氣流控制， 表明印度夏季風(fēng)尚未爆發(fā)3、下圖分別給出了東亞夏季風(fēng)爆發(fā)前后850hPa風(fēng)場(chǎng)、向外長(zhǎng)波輻射（OLR ）場(chǎng)及500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)、降水場(chǎng)的演變情況上述要素場(chǎng)的分布。20*M101皿 E 60*E fldEUO*E14C*E100E東亞夏季風(fēng)爆發(fā)前后850hPa風(fēng)場(chǎng)（m/s）、OLR場(chǎng)（W/m2）及500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)（dgpm）、降

15、水場(chǎng)（mm/d）逐候演變圖（a： 5月1候；b: 5月3候；c： 5月5候；下標(biāo)1表示風(fēng)場(chǎng)和OLR場(chǎng)；下標(biāo)2表示高度場(chǎng)和降水場(chǎng)，OLR場(chǎng)陰影區(qū)為w230 W/m的區(qū)域，降水場(chǎng)陰影區(qū)為 為mm/d的區(qū)域）答：在5月第1候的850hPa風(fēng)場(chǎng)上，赤道西風(fēng)已清晰可見，但基本位于赤道附近， 中緯度沿高原繞流的西風(fēng)帶明顯；與風(fēng)場(chǎng)相對(duì)應(yīng)，OLR場(chǎng)低值區(qū)位于赤道附近，在蘇門答臘、馬來半島以及海洋大陸地區(qū)是 OLR的低值區(qū)（小于等于230W/m2）， 說明這些地區(qū)對(duì)流十分活躍（圖 a）。主要的降水中心也集中在赤道地區(qū)，此外， 在我國(guó)華南地區(qū)也有明顯的降水，副熱帶高壓帶在孟加拉灣地區(qū)斷裂為兩部分， 但西太副咼仍控

16、制在中南半島一南海地區(qū)上空（圖b） o在5月第3候的風(fēng)場(chǎng)上（圖c）,索馬里向北的越赤道氣流較前期進(jìn)一步加強(qiáng)且東伸，促使赤道東印度洋西風(fēng)明顯加強(qiáng)、東伸和北抬，起源赤道的西南風(fēng)和斯里蘭 卡低壓槽前的偏南氣流共同影響到孟加拉灣東南部和中南半島；蘇門達(dá)臘的OLR低值區(qū)繼續(xù)增強(qiáng)并向北向東擴(kuò)展，控制了孟加拉灣東南部和中南半島地區(qū)，這些 地區(qū)的對(duì)流已開始活躍，表明孟加拉灣東南部與中南半島的夏季風(fēng)開始爆發(fā)。此 候孟加拉灣東南部、中南半島一帶的降水均有明顯加強(qiáng)，而南海地區(qū)基本仍為無 降水，在高度場(chǎng)上主要表現(xiàn)為阿拉伯半島的副熱帶高壓和孟加拉灣地區(qū)的低壓槽 有所增強(qiáng)（圖d）。進(jìn)入5月第5候（圖e）,索馬里越赤道氣流

17、顯著增強(qiáng)，赤道東印度洋西風(fēng)進(jìn)一步 加強(qiáng)、北抬東伸，低緯地區(qū)的強(qiáng)西風(fēng)帶一直向東延伸到南海大部分地區(qū)，加強(qiáng)了 南海地區(qū)的熱帶西風(fēng)發(fā)展，同時(shí)與源自阿拉伯半島的副熱帶西風(fēng)在南海地區(qū)匯合； 此候中南半島至南海地區(qū)基本上被 OLR的低值區(qū)所控制，對(duì)流活動(dòng)顯著增強(qiáng)，標(biāo) 志著南海夏季風(fēng)的全面爆發(fā)。在降水場(chǎng)上表現(xiàn)為熱帶降水區(qū)繼續(xù)北抬，中南半島 和南海大部地區(qū)降水顯著加強(qiáng)；此時(shí)孟加拉灣低壓槽繼續(xù)加強(qiáng)，西太副高已完全 撤出南海地區(qū)（圖f）。4、下圖為南海地區(qū)和印度半島區(qū)域平均的850hPa緯向風(fēng)、OLR場(chǎng)及降水量逐候演變曲線。試比較兩季風(fēng)區(qū)各要素的演變差異，判斷夏季風(fēng)爆發(fā)和結(jié)束的時(shí)間OLR(W/m?), Rain(

18、mm/d), 85OhPo U-wnd(m/s)(olrjfor SCS(110D-120Ep 10D-20pN)(uaso) (rain)290 -275260 -245 -23019 22 25 28 31 34 37 046 49 52 55 56 61Time (Pentad)-T61412 -to H -6OLR(W/m3), Rain(mnn/d), 850hPo U-wind(nn/s)(olr)for lndio(75-85E, 15-25N)(ubso) (rain)1E5iiiiriiii；JJ Lp Lo19 22 25 25 31 34 37 40 4J 仙 49 52 &5 58 61Time （Pentad）南海地區(qū)（a）、印度半島（b）區(qū)域平均的850hPa緯向風(fēng)（虛線，m/s）、OLR （實(shí)線，w/m2） 和降水（點(diǎn)線，mm/d）的時(shí)間演變曲線圖答：上圖中南海地區(qū)850hP