季风动力学-思考题2010级

1、季风动力学复习思考题一、 简单题1. 试述季风的定义。答：季风是季节性反转方向的任何一种大范围的风系，是一种与年循环相联系的 现象。张家诚认为定义季风应有三个方面的条件：（1）盛行风随季节有很大不同，甚至反位相；（2）冬夏两种季风有不同的源地，即是两支不同性质的气流（即冬季风由陆地吹 向海洋，夏季风由海洋吹向陆地） ；（3）能够给天气现象造成明显不同的季节，如雨季和干季等。2. 全球有哪些季风区，亚洲季风区主要有哪些成员？ 回答：全球季风主要在赤道以北的热带和副热带地区，主要有亚洲季风，非洲季 风区和北美季风区。亚洲季风系统由东亚季风和南亚季风两个既相对独立又相互 联系的子系统组成，而东亚季风

2、又可划分为“南海西太平洋热带季风”和“中 国大陆东部日本的副热带季风” 。亚洲季风（ASM ）=东亚季风（EASM ）+南亚季风（SASM）东亚季风（ EASM ） =东亚副热带季风（ STEASM ）东亚热带季风（ TEASM ） 东亚热带季风（TEASM ）=南海季风（SCSSM）南亚季风（SASM ）=印度季风（TISM ）热带季风（TASM ）=东亚热带热带季风（TEASM ）+南亚季风（SASM , TISM ）3. 夏季风变化主要有哪些时间尺度？答：夏季风具有多时间尺度变化特征，主要有大气季节内（30-60d）振荡和准几年的年际振荡以及十年以上的年代际变化。反映出夏季风变化的复杂性

3、。4. 简述高原冬春积雪（雪盖）主要通过哪些物理过程影响夏季风？ 答：在冬春季积雪（雪盖）和夏季风之间起作用的主要有两个物理过程：一是反照率影响：雪面的反照率高达0.80.9,雪盖以其高反照率发射掉大部分入射的短波辐射，降低了对太阳辐射的吸收，消弱了大陆地表的加热作用； 二是积雪-水分效应：积雪融化时不仅需要吸收大量的热量；而且积雪融化为水， 渗入土壤中，增加土壤湿度及地表蒸发，从而减小了地表的加热。此外，积雪还阻止或消弱了下垫面与大气之间的热量交换。总之，积雪作为中低 纬度、海陆间下垫面热力差异的重要因子之一，它对大气总是起着冷却作用，延 缓了由冬到夏的季节转换过程，从而影响了季风的形成和发

4、展。5. 请写出以下东亚夏季风系统配置图中对应的数字代表的成员名称。东亚夏季风系统配置图答：1:澳大利亚高压；2:越赤道气流；3:热带西南季风；4:季风槽；5:副热 带西南季风；6:西太平洋副热带高压；7:梅雨锋；8:中纬度扰动（影响）。6. 简述南海季风爆发过程？答：丁一汇等人（2004）将南海季风爆发过程描述为：热带西南季风从热带东印 度洋东扩，孟加拉湾和中南半岛的雨季来临及中纬度影响，西南季风进一步东扩 至南海区域，副高主体显著减弱并东撤，随着对流云、降水、低空西南风和高空 东北风在南海区域内的突然发展，南海夏季风最终爆发。南海夏季风建立是以南海高压减弱、西南风建立、对流发展和降水量显著

5、增加为主要标志。因此，当南海区域西南风偏强（弱）时，对流加强（减弱）时，该指 数偏大（小）预示着南海夏季风爆发偏早（晚） ，季风偏强（弱）。7. 简述高原大地形对季风的作用有哪些？答：1）动力作用： 有助于高压脊在迎风坡生产，低压槽在背风坡生成； 绕经高原北侧的气流反气旋性增强，绕经高原南侧的气流气旋性增强；动力作用主要依赖于：山脉（高原）的形状；气流本身的强度以及它们 之间的相互作用。动力作用也随时间而变，因为环流状况是随时间而变的。另外， 高原造成摩擦的非均匀分布进而影响大气运动。2）高原的热力作用：高原形成了一个抬高的热源或冷源，通过辐射，感热和潜热 影响其上及其周围的大气，产生巨大的斜

6、压性，从而导致了各种环流系统的形成。 这就是高原的热力作用。冬季：高压地区低空大气为冷高压。 600hPa 上可观测到闭合高压，在长期平均图 上与西伯利亚冷高压基本上是分开的。夏季：低压地区，有一闭合低压，它与印度地区热低压或季风槽也是独立的。在 低压区域有半永久的中尺度系统，影响对流降水系统的发展。8. 何为MJO ?大气环流模式为什么不能很好的模拟 MJO ?答： MJO 是指在热带地区，存在一种周期为 3050 天的，向东传播的，纬向波数 为12个的，以纬向风为主的振荡 （Oscilation）。由于其最早是由 Maddon和 Jullion（1971）发现的，故称为 MJO。大气环流模

7、式模拟不好 MJO 的主要原因： 1、东传信号太弱，速度太快，空间分 布和季节内变化不够合理，对流和风场对应不合理等；2、MJO 是热带大气多重尺度的低频振荡，认识这种复杂的多尺度相互作用以及能量从小尺度向大尺度的传 输。9. 试分别从水汽能量两方面阐述季风中的湿过程。答： 1 ）水汽观点：从蒸发 水汽输送 辐合凝结 成云致雨 释放潜热 大气加热场 季风环流 蒸发。2）能量观点：能量（潜能） 收集、 储存 输送 集中 释放 形成气压梯度 环流 成云致雨 云辐射反馈。10. WYI 含义及其动力学依据？答：为反映大范围南亚夏季风的强度， Webster和Yang （1992）年定义南亚夏季风 指

8、数（WYI）为：020 N , 40110 E区域内850hPa和200hPa之间的平均纬 向风垂直切变。即该区域低层 850hPa的平均纬向风减去高层 200hPa的平均纬向 风。当该指数偏高（低）时，表明低层西风偏大（小） ，而高层东风偏大（小） ， 表明南亚地区季风偏强（弱） 。11. 简述为什么亚洲东部的季风最为典型？ 答：亚欧大陆是世界最大的大陆，它的南面和东面是大海（太平洋是世界最大的 大洋），海陆热力性质差异， 使海陆的气温对比和季节变化都比其他任何地区显著。 同时，青藏高原的存在又加强了季风现象。因此形成了世界上最明显的季风区。12. 季风指数定义的方法很多， 根据使用的不同因

9、素， 季风指数的大体可归纳哪三 类？ 答：一是从热力学要素来定义季风强弱。二是从动力学要素出发来表示季风强度； 三是综合类指数，用热力学要素和动力学要素结合来表征夏季风的强度。13. 在冬季雪盖和亚洲夏季风相关之间起作用的有哪二个物理过程？为什么当欧 亚大陆冬季雪盖增加时，东南亚夏季风偏弱？ 答：在冬季雪盖和亚洲夏季风相关之间起作用的有两个物理过程： 一是反照率影 响，二是雪的水文效应。雪盖的存在引起高原地表反照力增大，冬春季地表吸收 太阳短波辐射减少，地表温度降低。冬春季的异常雪盖对高原的热源有重要影响，从而抑制了初夏高原的加热作用， 使其环流系统的强度减弱，季节变化相应推迟。14. 我国东

10、部地区夏季应是什么加热型？这种加热型对东亚夏季风有什么作用？ 答：根据吴国雄的全型涡度方程，我国东部地区夏季应为潜热加热型，加热最大 值在高空（300 400hPs）的下方应当伴随着偏南气流，最大加热的上方应伴随着偏北气流。这种加热型有利于东亚夏季风环流的维持二、看图分析题（提示：分析图中的主要环流系统或高、低值分布特征，比较冬、夏季的差异， 并联系季风的成因加以叙述）1、下图为根据多年平均的 CMAP侯降水资料给出的沿印度半岛所在经度（70o80（E）和南海地区所在经度（110c120（E）区域平均的降水纬度一时间剖面。 试比 较两地区夏季风推进特征的差异。Pccipr.jtian Clim

11、otoliiixPrccipitotHn CliimatolDg/ (11QF- 12M)沿 70（80（E （a）和 110（120（E （b）区域平均（19792001年）的降水纬度一时间剖面（由CMAP降水资料得到，单位：mm/d，摘自孙颖，2002）答：自20世纪80年代初以来，对亚洲季风进行了一系列的研究表明：亚洲季风由 印度季风和东亚季风组成。印度季风属于热带性质的季风，特别是印度夏季风几 乎是一个单纯热带环流；而东亚夏季风除了包含热带季风性质外，还包含副热带 季风性质。与印度夏季风的推进相比较，南海季风的爆发过程是在一个相当短的 时间内完成的，表现出明显的突变性质；而印度季风降水

12、主要表现出缓慢的变化, 显示出渐变的特征。尽管其爆发过程中降水量比东亚降水要大很多。2、下图给出多年平均4月和5月亚洲地区各高度层上流场分布，试东亚地区环流 完成从冬到夏的季节转变的差异。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亚洲地区多年平均4月（a）和5月（b）各层平均流场（下标13分别表示200、500和850hPa）答：4月和5月高低空流场分布，200hPa南亚高压位于菲律宾以东上

13、空；500hPa 副热带高压沿15 N基本呈带状分布，其上有二个高压中心，一个位于菲律宾上空， 一个位于阿拉伯以西地区，孟加拉湾为相对低值区；850hPa上副热带地区仍然为高压控制，孟加拉湾低值区明显，西太平洋副高脊线仍控制中南半岛一南海地区。阿拉伯地区为一个反气旋中心。东非越赤道气流虽然出现，但强度不大。虽然澳大利亚高压已经出现，但105120 E处的越赤道气流并未出现。此时的大尺度环流表明南海夏季风尚未建立。而在5月份的200hPa南亚高压从菲律宾以东移到中南半岛北部，其东的偏北偏东气 流控制着南海地区；500hPa和850hPa上最明显的特征是，西太平洋副高明显东撤， 印度以东的孟加拉湾

14、地区出现呢显著的低压槽（印缅槽），以印缅槽相对应，赤道南半球一侧有气旋，低槽和气旋之间有较强的赤道西风，南海地区低层处于偏南气流控制，高空位于南亚高压东部偏北气流控制下。这表明5月应是南海夏季风建立期。值得一提的是，印度地区仍未阿拉伯地区反气旋前部的西北气流控制， 表明印度夏季风尚未爆发3、下图分别给出了东亚夏季风爆发前后850hPa风场、向外长波辐射（OLR ）场及500hPa位势高度场、降水场的演变情况上述要素场的分布。20*M101皿 E 60*E fldEUO*E14C*E100E东亚夏季风爆发前后850hPa风场（m/s）、OLR场（W/m2）及500hPa位势高度场（dgpm）、降

15、水场（mm/d）逐候演变图（a： 5月1候；b: 5月3候；c： 5月5候；下标1表示风场和OLR场；下标2表示高度场和降水场，OLR场阴影区为w230 W/m的区域，降水场阴影区为 为mm/d的区域）答：在5月第1候的850hPa风场上，赤道西风已清晰可见，但基本位于赤道附近， 中纬度沿高原绕流的西风带明显；与风场相对应，OLR场低值区位于赤道附近，在苏门答腊、马来半岛以及海洋大陆地区是 OLR的低值区（小于等于230W/m2）， 说明这些地区对流十分活跃（图 a）。主要的降水中心也集中在赤道地区，此外， 在我国华南地区也有明显的降水，副热带高压带在孟加拉湾地区断裂为两部分， 但西太副咼仍控

16、制在中南半岛一南海地区上空（图b） o在5月第3候的风场上（图c）,索马里向北的越赤道气流较前期进一步加强且东伸，促使赤道东印度洋西风明显加强、东伸和北抬，起源赤道的西南风和斯里兰 卡低压槽前的偏南气流共同影响到孟加拉湾东南部和中南半岛；苏门达腊的OLR低值区继续增强并向北向东扩展，控制了孟加拉湾东南部和中南半岛地区，这些 地区的对流已开始活跃，表明孟加拉湾东南部与中南半岛的夏季风开始爆发。此 候孟加拉湾东南部、中南半岛一带的降水均有明显加强，而南海地区基本仍为无 降水，在高度场上主要表现为阿拉伯半岛的副热带高压和孟加拉湾地区的低压槽 有所增强（图d）。进入5月第5候（图e）,索马里越赤道气流

17、显著增强，赤道东印度洋西风进一步 加强、北抬东伸，低纬地区的强西风带一直向东延伸到南海大部分地区，加强了 南海地区的热带西风发展，同时与源自阿拉伯半岛的副热带西风在南海地区汇合； 此候中南半岛至南海地区基本上被 OLR的低值区所控制，对流活动显著增强，标 志着南海夏季风的全面爆发。在降水场上表现为热带降水区继续北抬，中南半岛 和南海大部地区降水显著加强；此时孟加拉湾低压槽继续加强，西太副高已完全 撤出南海地区（图f）。4、下图为南海地区和印度半岛区域平均的850hPa纬向风、OLR场及降水量逐候演变曲线。试比较两季风区各要素的演变差异，判断夏季风爆发和结束的时间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）南海地区（a）、印度半岛（b）区域平均的850hPa纬向风（虚线，m/s）、OLR （实线，w/m2） 和降水（点线，mm/d）的时间演变曲线图答：上图中南海地区850hP