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黄士松与副热带高压及低纬大气环流

时间:2010-09-18 14:08 来源:未知 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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黄士松,现任南京大学大气科学系教授、博士生导师、名誉系主任。浙江金华县人,1920年10月生。1947年毕业于美国加里福尼亚大学洛杉矶校气象学系,获硕士学位。他主要从事低纬大气环流与灾害性天气气候研究,对于大气环流、台风、暴雨、季风、副热带高压、极地海冰与气候及长期天气预报方法等方面都有创造性研究,先后共发表论著60余篇。其中有关成果曾分别获全国科学大会奖、国家自然科学奖、国家进步奖各一次及省级科技成果奖(或进步奖)六次。曾被评为江苏省科学研究先进工作者,1991年获国务院颁发的政府特殊津贴。

    副热带高压是组成大气环流的重要成员,也是联系和影响中高纬环流和热带环流的重要系统,特别是西北太平洋副热带高压对我国天气气候影响最为直接、重要,是决定我国暖季降水、旱涝、冷暖并控制台风路径的主要因素之一。但由于它主要位于海洋上,资料缺乏,成为研究工作中的一大困难。黄士松首先选择盛夏季节副热带高压最强并进入我国大陆的个例进行分析,之后逐步深入进行系统的研究,发表论文10多篇,取得突破性成果。在国际上首次揭示了副热带高压的三维细微结构,阐明高压的温度场、湿度场、水平流场、垂直环流及其变化的特征,论述影响结构的因子及其在大气环流中的作用;并指出东亚两支强西风气流主要分别是极锋急流和副热带急流,并非完全是某一急流受青藏高原强迫分支的结果。首次揭示了副热带高压位置一年中南北变化过程具有缓慢式与跳跃式移动及振荡等全球性现象,副热带高压到达一年中最高纬度的时间早于西风急流到达的时间,并指出北跳过程存在自东向西传的特点。阐明造成副热带高压南北移动与跳动的最基本的因子是太阳有效辐射强度纬向梯度的不均匀分布及其时间变化。首次从理论上求得副热带高压移动与东、西风带环流系统及高压本身性状的关系,高压变动与其内部及周围的涡度场、散度场、温度场、加热场等的关系,阐明外界环流与内在因子的作用与机制。例如求得的副热带高压单体中心的东西向移速经换算可写为

    式中a与b分别为高压单体的横半轴与纵半轴长度(单位取为纬距

    

    活动的影响,例如当中高纬西风带低槽发展南伸逼近,或者当广大范围内锋区南压时,由于副高北侧西风增强使大大超过南侧东风风速或且同时使副高变扁了一些,则副高单体原呈停滞者将变为东移或原东移者出现加速现象;反之,当副热带高压北方西风带低槽减弱移出或有高压脊移入或当锋区整个北撤,或在副高南侧低纬度有台风发展西移,由于副

    

    压变宽,则副高单体原呈停滞者可变为向西移或原西移者出现加速现象。理论结果与实际一致。另外,黄士松等又从副热带高压形成的物理过程论证了夏季海洋上副热带高压成长维持与青藏高压的联系,在国际上首次提出并解释了南北两半球副热带高压位置强度年变化存在同步性的现象。指出副高成长主要归因于哈德莱(Hadley)环流,哈德莱环流的强度在两半球均为冬季强夏季弱,位置一月最南七月最北。南半球副高的强度位置变化均与之一致;北半球副高位置变化虽与哈德莱环流一致,但强度相反,冬季弱夏季强,这主要是由于北半球夏季海洋上副高在很大程度上还分受青藏高压造成东西垂直环流下沉支气流的加强所致。当然,由于大气本身运动的动力学过程和下垫面强迫及火山爆发、太阳辐射等外界因子的变化,副热带高压活动存在很大的年际变异。研究指出我国旱涝的发生即与西北太平洋副热带高压活动的异常变动有密切关系。

     

 

    副热带高压是构成亚洲季风体系的重要成员。在亚洲特殊的海陆分布与大地形条件下,亚洲季风又分为南亚季风(或称印度季风)与东亚季风,高压系统中一般认为这两个季风体系结构不同、相互独立。就夏季风说,一般认为南亚夏季风体系中有南印度洋马斯克林高压和青藏高压,东亚夏季风体系中有西北太平洋高压、澳大利亚高压及青藏高压。黄士松等分析了全球流场、进入我国的季风空气源地以及南北半球间环流系统变动的遥相关物理过程,首次论证了马斯克林高压也是东亚夏季风体系中最主要的成员之一,与它相结合的索马里越赤道气流转向为赤道西风并向东推进成为进入东亚的西南季风主流,马斯克林高压的地位作用同西北太平洋高压相当而超过澳大利亚高压,乃提出了新的东亚夏季风体系结构模式,具体阐明东亚夏季风体系中各主要成员的相对重要性及其间相互联系相互作用的总体性质,并深入揭示了我国南方灾害性天气气候同季风体系结构变异的密切关系。研究指出,东亚夏季风环流的建立是有阶段性的。从夏季风开始在华南出现至抵达长江流域发展到鼎盛期间,低层低纬环流特征变化存在三或四个阶段,但各年份不完全相同。夏季风体系结构模型按组成气流说可有四个型类(见图1):(a)强P的单气流型;(b)强P与弱A的双气流型;(c)强P与弱M的双气流型;(d)强P与强(或弱)M及弱A的三气流型。持续时间,(a)型平均为5,6个候(短的仅3个候);(b)与(c)型平均3、4个候;而(d)型可长达3、4个月。因此,(d)型最能代表东亚夏季风体系的结构特征。
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