西北地区东部夏季降水年际变化特征及其与环流的关系

利用1961-2012年夏季西北地区东部降水站点资料和NCEP/NCAR同期逐月再分析资料,采用"均一化处理"和合成分析等方法分析了西北地区东部夏季降水的年际变化特征及其对应的环流异常。结果表明:(1)西北地区东部的夏季降水异常主要与南边界的水汽异常输送相联系;(2)西北地区东部夏季降水与西北太平洋副热带高压(简称西太副高)的位置及强度密切相联:当西太副高偏强偏西时,西太副高脊线西伸至我国华南地区,对应的西北地区东部上空表现为西南风异常,将大量的水汽从西北地区东部的南边界输入,有利于该地区夏季降水增多;当西太副高偏东偏弱时,西太副高脊线西伸带来的降水影响无法到达西北地区东部,对应着西北地区东部降水偏少。     

南海海温和西南地区土壤湿度异常与中国东部夏季降水的可能联系

利用1958—2001年NOAA海温资料、欧洲中心(ECMWF)ERA40土壤湿度再分析资料和中国100 °E以东444站的降水资料,探讨了南海海温和土壤湿度异常与我国东部夏季降水之间的可能联系,并初步讨论其可能的物理过程。结果表明,春季南海海温与西南地区东部土壤湿度的异常变化之间存在显著的负相关关系,而土壤湿度的异常与我国东部夏季降水之间也存在密切的联系。当春季南海海温异常偏高(低)时,我国西南地区东部的土壤通常出现异常偏干(湿),而夏季长江流域降水偏多(少)、东南沿海地区降水偏少(多)。进一步分析表明,春季南海海温异常偏高(低),有利于我国南部区域低层西南风减弱(偏强),西南地区东部水汽输送减少(增加),导致该地区春季的降水异常减少(增加)、土壤偏干(湿);通过蒸发反馈机制使得夏季西南地区东部地表温度偏高(低),引起副高西伸(东退)发展,最终导致我国东部地区夏季降水的异常。      

滤除ENSO信号前后夏季热带印度洋海盆尺度海温距平对西太平洋副热带高压的不同影响

使用NCEP/NCAR再分析资料、哈得来海表温度和中国国家气候中心的西太平洋副热带高压（西太副高）特征指数,对比分析了ENSO背景下的夏季印度洋海盆尺度模（Indian Ocean basin mode,IOBM）与独立于ENSO的纯IOBM（pure Indian Ocean basin mode,IOBM_P）对西太副高的影响机理。结果表明,滤除前期ENSO信号后,西北太平洋上为海温负距平,并在其西北侧强迫出Gill型反气旋。另外,印度洋与海洋性大陆间存在西高东低的海温距平梯度,印度洋正、负海温距平激发出的赤道开尔文波影响至海洋性大陆西部地区,强迫出的异常大气环流关于赤道基本对称。加之此时中国南海至西北太平洋地区降水偏弱,潜热释放偏少,从而非绝热冷却,导致西太副高异常偏强、偏南。而在前期厄尔尼诺的影响下,次年夏季印度洋与海洋性大陆地区均有利于出现海温正距平,开尔文波的影响偏强、偏东,强迫出的异常环流偏向北半球,通过“埃克曼抽吸”和非绝热冷却在对流层低层制造出异常负涡度进而影响西太副高,使其明显偏强、偏西、偏南。由于IOBM_P在2和8年周期上对西太副高的影响最明显,而ENSO信号中主要是3—7 a的短周期振荡,因此,ENSO背景下的印度洋变暖对西太副高的遥强迫实际包含了来自热带中太平洋的3—7 a周期信号的滞后影响和印度洋地区局地变化特别是2和8年周期变化的作用。这些结果为人们深入理解西太副高变化规律和做出有效预报提供了线索。      

夏季西太副高脊面年际变化与太平洋海温关系的研究

利用谱分析、带通滤波、奇异值分解及合成分析等方法,以及欧洲中期数值天气预报中心大气环流再分析资料和美国NOAA的海温资料,研究了夏季西太平洋副热带高压(下称西太副高)脊面年际变化及其对前期太平洋海温响应的物理过程.结果表明,西太副高脊面存在准7.5年的最显著振荡周期.太平洋前冬和前春海温对夏季西太副高脊面的影响是显著的.其中El Ni(n)o型的异常海温分布将使夏季两太副高脊面偏南,而La Ni(n)a型的则使夏季西太副高脊面偏北.在对比分析与太平洋海温异常相联系的异常环流的基础上,发现异常海温强迫出的异常经向环流是有利于夏季西太副高脊面异常的一个重要原因.     

影响夏季西北太平洋副热带高压年际变率的关键海区及影响机制

西北太平洋副热带高压(西太副高)是影响东亚夏季气候的主要环流系统,其年际变率受热带多个海区的海-气相互作用过程的调控。为明确影响夏季西太副高的关键海区及其影响机制,在总结最近十余年来相关研究进展的基础上,归纳出影响夏季西太副高年际变率的5个关键海区,包括赤道中东太平洋、热带印度洋、副热带西北太平洋、海洋大陆附近海区以及热带大西洋。阐述了这5个关键海区的海温异常影响西太副高年际变率的机制,并探讨了5个关键海区海温异常的形成机制。围绕夏季西太副高的年际变率,回顾了当前气候模式的模拟和预测研究的现状。最后,提出了本领域亟待解决的关键科学问题,展望未来可能的研究热点。     

2019年春季我国主要气候异常特征及可能成因分析

2019年春季(3—5月),全国平均气温为11.5℃,为1961年以来历史同期第四位;全国平均降水量为148.7 mm,接近常年同期,但旱涝分布差异显著。东北、西北地区东部和华南降水显著偏多,而黄淮、江淮及云南大部降水异常偏少,其中云南地区降水量为历史同期最少。气温偏高和降水空间分布不均导致旱涝灾害并存。季内气候变化显著,表现出东亚冬季风环流向夏季风环流转换期的特征。春季(尤其是3—4月)全国大部地区气温偏高受到中纬度环流型的明显影响,乌拉尔山及其以北地区为负高度距平中心,而乌拉尔山以东到贝加尔湖地区为大范围正高度距平,这种异常环流形势非常有利于我同气温整体偏高。另一方面,低伟度大气环流则表现出对热带海温异常的明显响应,西太平洋副热带高压(简称西太副高)异常偏强、偏西及偏南,这基本决定了我国春季降水异常的空间分布型,其强度和位置不仅能够直接影响南方降水分布,同时通过与中高纬异常环流的相互作用,共同影响我国北方降水异常格局。进一步分析热带海温外强迫的影响显示,在El Nino衰减年的春季,热带印度洋海温的增暖对西太副高持续偏强偏西起到更重要的作用;而El Nino事件本身对西太副高强度的影响在春季逐渐减弱,对西太副高南北位置的影响增强。     

影响夏季西北太平洋副热带高压年际变率的关键海区及影响机制北大核心CSCD

西北太平洋副热带高压(西太副高)是影响东亚夏季气候的主要环流系统,其年际变率受热带多个海区的海-气相互作用过程的调控。为明确影响夏季西太副高的关键海区及其影响机制,在总结最近十余年来相关研究进展的基础上,归纳出影响夏季西太副高年际变率的5个关键海区,包括赤道中东太平洋、热带印度洋、副热带西北太平洋、海洋大陆附近海区以及热带大西洋。阐述了这5个关键海区的海温异常影响西太副高年际变率的机制,并探讨了5个关键海区海温异常的形成机制。围绕夏季西太副高的年际变率,回顾了当前气候模式的模拟和预测研究的现状。最后,提出了本领域亟待解决的关键科学问题,展望未来可能的研究热点。     

2019年春季海南岛异常高温成因分析

利用海南岛18个国家气象观测站逐日最高气温、NCEP/NCAR逐日及逐月再分析资料和NOAA海温资料,分析2019年春季海南岛异常高温特征及成因。结果表明:(1)2019年春季海南岛全岛平均极端高温日数多、最高气温高、高温覆盖范围广。(2)西太平洋副热带高压(简称"西太副高")是春季高温的主导系统,2019年春季西太副高面积偏大、强度偏强、位置偏西,海南岛受西太副高主体异常偏强的下沉运动控制。(3)2019年春季东亚中高纬西风急流偏强,南海—菲律宾地区热带对流活动受到抑制,有利于西太副高加强西伸,局地下沉绝热增温加强;配合低层暖平流输送,有助于局地增温,进而促使高温发生发展。(4)2018年秋季至2019年春季,热带中东太平洋形成一次El Niño事件且秋冬季信号最显著,热带印度洋持续偏暖且春季最显著,这种海温分布有利于春季西太副高持续加强西伸,并控制整个海南岛,形成极端高温。     

1998年夏季西太副高活动与凝结潜热加热的关系

利用1998年南海季风试验逐日再分析资料,分析了1998年夏季梅雨期内凝结潜热加热对西太平洋副热带高压(下称西太副高)中短期活动的影响。结果表明,不同位置的凝结潜热加热对西太副高的作用是不同的:当西太副高西侧的降水在它的边缘发生时,释放的凝结潜热加热可能迫使西太副高东退,离它较远处的降水则可能诱使西太副高西伸;西太副高北侧降水释放的凝结潜热加热将阻止它北进;南侧降水则有推动西太副高北进的作用。当南北两侧的凝结潜热加热等强度时,它原地不动,但强度增强,达到一定强度时西伸;若某一侧加热强度减弱,西太副高则有向该侧移动的趋势。     

多因子协同作用对1992年和1998年黄淮地区夏季降水异常的影响

1991年5月和1997年4月赤道中东太平洋均发生了El Ni?o事件,但是1992年夏季黄淮地区降水异常偏少,而1998年夏季却异常偏多。分析结果显示,1992年夏季西北太平洋副热带高压（以下简称副高）偏东,中高纬阻塞高压偏弱,黄淮地区降水异常偏少;而1998年夏季,副高偏西,中高纬阻塞高压活动频繁,黄淮地区降水异常偏多。对海温外强迫信号的诊断和数值模式试验显示:当西太平洋对流活动偏弱时,有利于副高西伸;鄂霍茨克海及以东海温偏高时,其上空的阻塞高压增强;北大西洋中纬度地区海温偏高时,有利于后期乌拉尔山高压脊明显增强。即在赤道中东太平洋发生El Ni?o事件的背景下,西太平洋对流、鄂霍茨克海附近亲潮区域和北大西洋中纬度区域海温异常可能是导致黄淮区域1992年夏季和1998年夏季降水差异大的主要原因。该工作显示仅根据El Ni?o事件的发生时间和强度无法完全预测黄淮地区夏季降水变化,需要综合考虑西太平洋对流、鄂霍茨克海附近海域和北大西洋中纬度区域海温异常对季风环流的影响,从多因子协同作用的角度诊断和预测黄淮地区夏季降水异常趋势,提高预测能力。     

2013年7月我国南方异常持续高温成因分析

利用2013年7月中国台站逐日观测资料及1981年1月—2013年7月NCEP/NCAR再分析资料,通过统计以及诊断方法,研究分析2013年7月中国南方异常持续高温成因。结果表明,2013年西北太平洋副热带高压（简称西太副高）在5月就表现出异常的前兆,其特征指数表现出明显偏南、偏西、偏强。7月西太副高强度的高值区一直处于我国江南-台湾海峡一带,这一形势有利于我国南方夏季形成高温酷暑天气;欧亚大陆上空对流层温度的异常持续增加,加剧西太副高变强,有利于西太副高异常状态的持续;在20 °S～20 °N,100～140 °E范围内的南风明显减弱,东太平洋海域上北风明显增加的现象,消弱了该区域热带气旋的生成发展,使得西太副高有机会持续稳定,甚至加强控制我国南方地区。5—7月南亚高压整体偏东,1 660 gpdm特征线表现出异常持续偏东的状态,1 676 gpdm特征线从6月4日开始稳定出现,并表现为整体明显偏东的特征;期间,南亚高压与西太副高呈现出“相向而行”与“背向而斥”的东西振荡特征;通过7月2—3日个例明显看出,南亚高压的东进过程对西太副高的加强与西进有明显的影响。      

春季青藏高原感热对中国东部夏季降水的影响和预测作用

利用1980-2012年青藏高原中、东部71个站点观测资料、全中国756站的月降水资料、哈得来中心提供的HadISST v1.1海温资料以及ERA-Interim再分析资料,综合青藏高原的感热加热以及全球海温,研究了春季青藏高原感热对中国东部夏季降水的影响,并建立预报方程,探讨了青藏高原春季感热对中国降水的预报作用。结果表明,青藏高原春季感热与中国东部降水关系密切,青藏高原春季感热异常增强伴随着长江流域中下游同期降水增多,后期夏季长江流域整流域降水也持续偏多,华南东部降水偏少。春季青藏高原感热的增强与环北半球中高纬度的罗斯贝波列密切相关,扰动在北太平洋形成的反气旋环流向西南方向延伸至西北太平洋,为长江流域输送大量的水汽,有利于降水的发生。夏季,伴随着前期青藏高原感热的增强,南亚高压位置偏东,西北太平洋副热带高压（西太副高）位置偏西偏南,西太副高北侧为气旋式环流异常。在西太副高的控制下,华南东部降水减少;西太副高西侧的偏南气流为长江流域带来大量水汽,并与来自北部气旋式环流异常西侧的偏北风发生辐合,降水增多。青藏高原春季感热异常是华南和长江流域夏季降水异常的重要前兆信号。加入青藏高原春季感热后,利用海温预报的华南、长江流域夏季降水量与观测值的相关系数有所提高,预报方程对区域降水的解释方差提高约15%。      

西太平洋副热带高压耦合模态对台风生成的影响

西太平洋副热带高压(西太副高)是影响东亚夏季气候的主要环流系统。利用再分析资料和美国联合台风预警中心的热带气旋最佳路径资料,研究了西太副高耦合模态对西北太平洋7—9月的台风生成的影响。结果表明:西太副高耦合模态与西太平洋地区的台风生成有显著抑制作用,且主要发生在西北太平洋北部;当西太副高偏强(弱)时,西北太平洋地区的台风生成频数偏少(多)。进一步研究表明西太副高耦合模态可以通过调节影响台风生成的850hPa涡度、垂直速度、600hPa相对湿度、垂直风切变等关键大尺度环境参数进而影响台风活动。     

春季西太平洋副高强度变化与贵阳降水及预测分析

利用1951-2005年贵阳春季降水资料、北半球500hPa高度场及各种环流特征量资料和北太平洋海温资料,分析了春季西太平洋副高强度异常变化对贵阳降水的影响及其与前期大气环流和北太平洋海温的关系。发现:春季西太平洋副高强度指数与贵阳降水存在着较好的负相关关系。前期冬季北半球副高及北半球各副高单体与西太平洋副高强度之间存在着很好的相关关系。前期夏、秋季NINO 1区,秋、冬季NINO4东区,冬季NINO 2和NINO 3区海温的异常变化,对春季西太平洋副高强度预测具有很好的指示意义。     

2022年夏季中国高温干旱气候特征及成因探讨

2022年夏季,中国中东部发生了极端高温干旱气候异常,给经济、农业、人民生活造成了严重影响。本文回顾了此次高温干旱气候异常的时空特征,分析了其主要成因。2022年夏季,中国中东部区域平均的极端高温频次、日最高温度平均值、高温日数等指标均达到了1979年以来的最大值,区域平均降水则达到了1979年以来的最低值。此次气候异常主要是由于夏季中国中东部受强大的高压系统控制,与偏强的西太副高、中纬度的西风带扰动以及热带海温的影响有关。此外,本文探讨了全球增暖趋势对极端高温事件增多的影响,以及未来中国地区高温和干旱事件的可能变化。     

华北地区夏季持续性高温事件的时空变化特征

利用1961年-2009年华北地区94站逐日最高气温观测资料及NCEP／NCAR再分析资料及海温资料讨论了华北地区夏季持续性异常高温事件发生频次的气候特征。结果表明：华北地区夏季持续性异常高温事件发生频次有明显的年际、年代际变化特征。上世纪80年代之前持续性高温事件发生频次主要呈年际振荡,80年代至90年代中期为显著减少期,而1997年以后出现了明显的跃升;华北地区的西部及京、津、冀大部和山西的南部是持续性高温事件的频发区;华北地区发生持续性高温事件的环流背景为：500hPa位势高度场上,乌拉尔山以东地区为位势高度负异常,贝加尔湖地区为显著的位势高度场正异常。夏季蒙古东部到我国东北一带500hPa高度场偏强时,华北地区持续性异常高温事件偏多。西太平洋副高偏北时华北地区持续性异常高温事件偏多,西太平洋副高偏南时华北地区持续性异常高温事件偏少。海气异常对华北地区夏季持续性异常高温事件有较大的影响,在赤道中、东太平洋由前期的冷位相转为暖位相时华北地区易出现持续性异常高温事件,E1Nino年,华北地区夏季易出现持续性异常高温事件。对典型个例的分析表明,持续性高温事件易发生在南压高压和副热带高压相向而行,华北地区流层上下层被稳定的高压所控制阶段。     

经向风应力在热带不稳定海气相互作用中的角色

利用1951-2000年北太平洋海温和副高特征量资料，探讨夏半年副高与前期海温的关系，发现影响副高活动的海温关键区赤道东太平洋前期信息最明显，从前期秋季持续至春季都保持与夏半年各月副高强度、西伸脊点位置的高相关；ENS0事件的形成超前于副高强度的转折约半年时间；El Nino年副高持续偏强偏西，La Nina年则相反，脊线位置也有所反映，但不如强度与西伸显著。在此基础上进一步分析表明，福建雨季降水、副高强度与Nino 3区海温存在着大约相一致的年代际振荡与突变时间；雨季降水分布的异常直接受到副高活动的影响，而副高活动又明显受ENS0循环的制约，因而关注赤道东太平洋海温异常及ENS0信息对福建雨季降水分布趋势的预测旦有重要意义。     

北京降水特征与西太副高关系的若干统计

利用北京地区20个测站1975—2004年降水资料,以及国家气候中心定义的西太平洋副热带高压(下称西太副高)各指数资料,对北京地区降水的时空分布特征以及与西太副高的统计特征等进行了分析,结果表明:(1)北京地区降水分布不均匀,降水量大值区主要位于怀柔、平谷等中部山区,呈现东部和南部降水多,西部和北部降水少的分布形势。其夏季降水占年降水量的72.5%,其中,北京东部和南部的降水季节性特征比西部和北部更显著。(2)北京地区各站每年平均大雨以上的降水日数在3~8天之内;北京区域平均年降水量与中雨以上的各量级降水日数都为显著正相关关系,尤其是大雨日数降水的贡献,其次是暴雨日数。(3)北京地区年降水有连枯、连丰、枯丰交替的年际变化特征;其夏季降水有弱的准2年的周期振荡。(4)近30年来,随着年代演变,西太副高对北京地区夏季降水的作用有增强趋势。(5)北京区域性强降水日主要出现在7、8月份,约占总区域强降水日数的72%。其中有45.5%的区域强降水日与西太副高影响有关,特别是西太副高与西风槽共同作用的形势约占94.8%。(6)当西太副高平均脊线位于31.6°N,120°E处,西伸脊点位于110.6°E处,副高5880 gpm等高线北界位于37.1°N,120°E处,以及西风槽中点位于108.8°E,40°N,槽线北端位于46.6°N,槽底位于34.8°N时,最有利于北京出现区域强降水。     

ENSO循环对西太平洋副高和福建汛期旱涝的影响

利用1951-2000年北太平洋海温和副高特征量资料，探讨了夏半年副高与前期海温的关系，发现影响副高活动的海温关键区赤道东太平洋前期信息最明显，从前期秋季持续至春季都保持与夏半年各月副高强度、西伸脊点位置的高相关；ENSO事件的形成超前于副高强度的转折约半年时间；El Nino年副高持续偏强偏西，La Nina年则相反，脊线位置也有所反映但不如强度与西伸变化显著。在此基础上进一步分析表明，福建雨季(5-6月)降水分布的异常直接受到副高活动的影响，夏季(7-9月)全省大部旱涝也直接受到副高南北位置差异的影响。而副高活动异常又明显受ENSO循环的制约，因而关注赤道东太平洋海温及ENSO信息对福建汛期旱涝与降水分布趋势的预测具有重要意义。     

2020年初夏贵州省降水异常特征及其历史相似性分析

该文利用1961—2020年贵州省84个气象台站5月20日—7月10日的降水资料与NCEP/NCAR再分析资料,分析了贵州省初夏降水异常时空分布特征及其与海洋、大气环流的联系,以及对比2020年与历史相似年影响因子的异同。对比历史相似年,当初夏降水偏多时,大气环流纬向分布呈“两槽一脊”分布型,低压槽稳定维持在东亚中高纬附近。西太平洋副热带高压西伸脊点明显偏西,面积偏大,强度偏强。850 hPa水汽输送场上通过西北太平洋异常反气旋产生的异常西南风,向长江及其以南地区输送水汽,低层水汽输送偏强且辐合带位置相对稳定。前期春季热带印度洋偏暖和太平洋西暖东冷的异常海温加强了菲律宾反气旋,使西太副高稳定维持在西太平洋和东南亚地区,导致贵州省初夏降水偏多。