赤道印度洋偶极子对重庆夏季降水的影响分析

利用重庆34个气象台站1961—2017年夏季降水量、NCEP/NCAR的再分析月平均高度场资料和海面温度资料,分析发现,上年秋季尤其是11月的赤道(热带)印度洋偶极子(tropical Indian Ocean dipole,TIOD)模态与重庆夏季降水存在正相关关系。通过前期海面温度对大气环流的影响分析,结果表明:上年11月TIOD和夏季500 hPa高度场的相关与重庆夏季降水和高度场的相关一致,显示出从高纬度到低纬度"+、-、+"的相关分布,反映出当上年11月TIOD正位相(负位相)时,次年夏季环流场表现出乌拉尔山阻塞高压明显(不明显)、中纬度30°～37°N低值系统活跃(不活跃),西太平洋副热带高压偏强(弱)、位置偏南(北)的重庆夏季典型的降水偏多环流特征;前期赤道太平洋ENSO暖事件和前期TIOD事件同时发生时,两个事件的作用相互叠加,使得西太平洋副热带高压加强西伸并且位置偏南,造成重庆夏季降水的异常偏多。     

Impact of anomalous latitudinal position of western pacific subtropical high on climate change in midsummer in China

利用1951-2008年全国160站盛夏(7-8月)气温和降水资料、北半球500hPa高度场和北太平洋海温场资料及相关环流特征指数资料,分析了盛夏(7-8月)西太平洋副高东西位置异常变化对我国气候的影响及其与北半球500hPa大气环流和北太平洋海温的关系.发现:盛夏副高东西位置异常偏西年主要集中出现在上世纪90年代和60年代,异常偏东年则集中出现在80年代、70年代和90年代.盛夏副高东西位置与长江流域及其以南地区气温存在着很好的负相关关系,与长江流域及其以北地区降水表现为负相关,与江南和华南地区降水表现为正相关.盛夏副高东西位置异常变化与北半球大范围环流形势调整相联系;前期春季(4-5月)北半球各副高单体强度变化,对盛夏副高东西位置变化具有很好的预测指示性.前期9-3月NINO4区和NINO3区海温,尤其是前期3月NINO4区海温,前期1月NINO3区海温对盛夏副高东西位置异常变化也具有很好的指示意义.     

印度洋海温异常对西北太平洋台风的影响及机制研究

基于近40 a NCEP/NCAR再分析月平均高度场、风场、涡度场、垂直速度场以及NOAA重构的海面温度(sea surface temperature,SST)资料和美国联合台风预警中心(Joint Typhoon Warning Center,JTWC)热带气旋最佳路径资料,利用合成分析方法,研究了前期春季及同期夏季印度洋海面温度同夏季西北太平洋台风活动的关系。结果表明:1)前期春季印度洋海温异常(sea surface temperature anomaly,SSTA)尤其是关键区位于赤道偏北印度洋和西南印度洋地区对西北太平洋台风活动具有显著的影响,春季印度洋海温异常偏暖年,后期夏季,110°～180°E的经向垂直环流表现为异常下沉气流,对应风场的低层低频风辐散、高层辐合的形势,这种环流形势使得低层水汽无法向上输送,对流层中层水汽异常偏少,纬向风垂直切变偏大,从而夏季西北太平洋台风频数偏少、强度偏弱,而异常偏冷年份则正好相反。2)春季印度洋异常暖年,西北太平洋副热带高压加强、西伸;而春季印度洋异常冷年,后期夏季西北太平洋副热带高压减弱、东退,这可能是引起夏季西北太平洋台风变化的另一原因。     

北太平洋副热带海洋环流强度异常对长江中下游夏季降水的影响

利用SODA资料和ECCO资料计算得到的北太平洋副热带海洋环流强度,和国家气候中心整编的中国160站逐月降水资料,结合NCEP/NCAR再分析资料和Hadley中心海表面温度资料,分析了1970－2007年海洋环流强度异常同期的大尺度大气环流异常特征及对中国东部夏季降水的影响。结果表明:海洋环流强度变化与长江中下游地区降水存在密切的反相关。环流强度异常可以通过影响西太平洋副热带高压的南北位置异常进而影响长江中下游降水。海洋环流偏弱时,副高位置偏南,长江中下游地区受气旋性环流异常影响,来自副高西北侧的强西南水汽输送至此,在该地区形成强水汽辐合中心,同时伴随上升运动加强和对流的加强,进一步导致该地区降水偏多;当海洋环流偏强时,西太平洋副高位置偏北,长江中下游地区受反气旋性环流异常影响,伴随辐散下沉及水汽辐散,导致该地区降水偏少;海洋环流强度异常导致的中纬度海区海表面温度异常,可能是导致副高南北位置异常的主要原因。     

太平洋海温异常对南海西南季风建立早晚的影响——数值模拟研究

利用9层15波全球大气环流谱模式研究了太平洋海温异常对南海西南季风建立早晚的影响作用.结果表明:西-中太平洋海温异常数值试验结果最能反映出南海西南季风爆发早、晚年4～5月份大气环流的差异特征.数值试验结果显示:西太平洋海温正(负)异常可导致西太平洋副高减弱(加强);中太平洋海温正(负)异常主要使得中太平洋上空的洋中槽减弱(加深);东太平洋海温正(负)异常可造成东太平洋赤道两侧高层环流产生反气旋性(气旋性)变化,孟加拉湾-南海-西太平洋热带地区出现东风(西风)异常,西太副高加强(减弱).可见西太平洋海温异常和东太平洋海温异常都可以对副高强弱变化产生明显影响,从而对南海西南季风建立早晚产生影响,只不过西太平洋海温异常的影响作用更为显著.西太平洋正(负)海温异常与中太平洋负(正)海温异常经常是同时出现的,其激发出的与向东传的Kelvin波和向西传的行星波相联系的环流异常为南海季风建立早(晚)提供有利的条件,因而这一海温分布型是影响南海西南季风建立早晚的重要影响因子.     

基于遥相关的NAO位相转换影响机理研究分析

利用NCEP-NCAR再分析位势高度、风矢量、海表面热通量数据,HadSST1再分析海温资料、CPC逐月北大西洋涛动(NAO)指数等,通过滞后回归分析了北大西洋海温异常对NAO的影响。结果显示,夏秋季北大西洋马蹄型海温通过海洋-大气相互作用导致冬季大气呈现NAO型气压场特征;与此同时,秋季大气场表现出反位相的NAO型环流形势突变,ECHAM4大气环流模型数值试验和观测资料统计分析均发现:热带大西洋海温异常(对流异常)可激发向中高纬度传播的遥相关波列,且具有秋季锁相的特征。马蹄型海温对大气的局地强迫联合热带大西洋异常海温的遥相关作用使得秋季NAO完成一次正负位相转换。     

太平洋低纬地区垂直环流圈与海温的长期变化(二)

本文通过统计学相关分析,讨论了西太平洋低纬地区经圈环流强度、西北太平洋副热带高压的长期变化与赤道太平洋东部海温场、热带太平洋西部—南海海温场之间的耦合关系。 结果表明,赤道太平洋东部海温异常是西太平洋低纬地区经圈环流强度长期变化的主要原因之一。赤道太平洋东部海温的异常,通过西太平洋低纬地区经圈环流强度的异常响应,影响西北太平洋500hPa副高以及南海海温的长期变化。很有可能,东北太平洋中高纬度西风带西风强度与赤道海温的遥相关,是通过西太平洋低纬地区哈特莱环流向北的角动量和热量输送而实现的。     

东亚夏季风对山东夏季降水的影响

对2种东亚夏季风指数进行了对比分析，选择1种能较好地表征山东夏季降水的夏季风指数。研究了山东旱涝年以及强弱季风年500hPa高度场、850hPa风场、热带洋区OLR场、西太平洋副热带高压等异常分布特征，并初步探讨了影响山东夏季降水的物理机制。结果表明，海陆热力差指数是1种较适合研究山东夏季降水的东亚夏季风指标。强（弱）指数年，南海．热带西太平洋地区对流活动较常年偏强（弱），热带东太平洋地区对流活动偏弱（强），walker环流偏强（弱），北半球500hPa环流形势呈EAP（负EAP）遥相关型，副热带高压偏北偏强（偏南偏弱），山东夏季以多雨（少雨）年份居多；春夏季南海．热带西太平洋地区对流活动与山东夏季降水之间存在着遥相关关系，两者遥相关的可能机制是热带强迫所激发的大尺度准定常Rossby波的传播。     

黑潮冬季海温对我国东北地区夏季降水预测信号的增强

统计分析结果表明,黑潮冬季海温和东北夏季降水的关系有非常明显的年代际变化,表现为从20世纪50-60年代弱的正相关逐步转变为现阶段很强的负相关。尤其是在东北夏季降水异常年份,黑潮海温呈明显的反位相变化,因此可被视为一个非常有效的前兆预测信号。分析了可能的影响机制,即当前期黑潮海温偏低时,海洋热力异常的持续性会导致其夏季低层出现反气旋式风场距平环流,在西太平洋副热带高压(副高)西北侧出现东北风距平及在东北冷涡东南侧出现西南风距平,导致在副高区和东北冷涡区均形成气旋式距平环流系统,从而减弱了副高并增强了东北冷涡。反之,黑潮海温偏高时,其上空气旋式距平环流系统将减弱东北冷涡强度和增强副高强度。这是黑潮海温影响东北夏季降水异常的主要原因。     

东南沿海前汛期与后汛期降水的比较分析

本文通过对东南沿海前汛期降水与后汛期降水的多年气候变化及500hPa环流场和北太平洋海温场对比分析发现:前汛期降水与后汛期降水在年代际变化上差异明显。前汛期降水逐年变化幅度小,大旱、大涝年少;后汛期降水逐年变化幅度大,大旱、大涝年多。前汛期降水与后汛期降水的大旱、大涝年环流形势场和海温场均存在明显差异。在与北半球500hPa高度场和北太平洋海温场的相关分布上,表现出基本相反的分布类型。计算分析还发现,前期8～9月和冬季1～2月北半球副高,尤其是太平洋副高与前汛期降水相关尚好。前期1月赤道洋流区中部海域的海温,对前汛期降水均有较好的预测指示意义。前期2月北大西洋涛动和黑潮区以东至太平洋中部海域的海温对后汛期降水具有较好的预测指示意义。     

山东5月降水异常环流型及其与海温异常的联系

利用 1981—2019 年 NCEP/NCAR再分析资料和观测降水资料,对山东5月降水多（少）雨年环流特征进行分型,分析前期海温影响大气环流进而影响降水的过程。结果表明：典型多（少）雨年,亚洲中高纬环流呈“－、＋”（“＋、－” ）距平分布,盛行纬（经）向环流,东亚大槽偏弱（强）。前期冬春季黑潮区和热带印度洋海温是影响山东5月降水的关键外强迫因子,黑潮区海温偏暖（冷）时,其上空500 hPa高度场为明显正（负）距平,低层风场呈现异常反气旋（气旋）,山东受异常东南风（偏西风）控制,加强（削弱）了水汽输送, 利于降水偏多（少）。热带印度洋偏暖年,山东地区 500 hPa高度场上表现为西低东高,低层处于异常反气旋后部的东南气流中,这与典型多雨年的环流特征基本一致,印度洋偏冷年对应环流特征与偏暖年大致相反。     

山东夏季不同雨型的前期异常大气环流及海温场特征

采用合成分析原理,研究了山东夏季降水不同分布型的前期冬、春季大气环流及前期秋、冬、春季海温场特征。结果表明,不同降水分布型在前期的大气环流及海温场中表现出了较大差异,同多型表现为欧亚中高纬环流由前冬12月的纬向型,隆冬到初春转为经向型,西太平洋副高隆冬到初春偏弱,春季4—5月转为偏强,海温场则表现为赤道中东太平洋地区前期秋冬季的暖水位相到春季减弱或转换为冷水位相;而同少型则基本相反;东多西少型前期冬春季西太平洋副高持续偏弱,欧亚中高纬和北美地区盛行经向环流,海温场上则表现为从上年秋冬季为拉尼娜状态,而春季明显减弱;西多东少型基本相反。     

冬季赤道中东太平洋海温异常对北半球两大洋风暴轴协同变化的可能影响

利用NCEP/NCAR(National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research)和NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration)提供的再分析资料和CPC(National Climate Prediction Center)提供的Nino3.4指数,研究了与赤道中东太平洋海温异常相对应的ENSO(El Nio-Southern Oscillation)不同位相对同期北半球海气耦合关系及两大洋风暴轴协同关系的影响,具体结论如下:1)赤道中东太平洋海温异常与冬季北半球两大洋风暴轴协同变化关系密切,具体表现为海温正异常时对应北太平洋风暴轴和北大西洋风暴轴同时增强,且大西洋风暴轴整体和太平洋风暴轴东部位置南压,海温负异常时则相反。2)海温正异常(El Nio)年时,对流层中层极涡向北太平洋地区伸展,西北太平洋副热带高压增强西移,东亚大槽减弱,高度场异常对应WP(Western Pacific pattern)、EA(Eastern Atlantic pattern)型遥相关的负位相和PNA(Pacific-North American pattern)型遥相关正位相,对流层低层加拿大高压增强,阿留申低压强度增强并向东南方向移动,东亚急流增强东伸,北美急流强度增强,欧亚大陆50°N附近西风增强,经向环流减弱,北半球的斜压异常分布有利于北太平洋东部风暴轴南侧以及中西部风暴轴的有效位能向扰动动能转换,使得风暴轴增强东部南压,北大西洋风暴轴南部斜压增强,使得风暴轴整体偏南,中、西部强度增强。海温负异常(La Nia)年时,海温和环流异常在两大洋基本与El Nio年相反,对应两大洋风暴轴强度同时减弱,同时北大西洋风暴轴整体和北太平洋风暴轴东部北抬。3)海温正异常(El Nio)年时,北美大陆为北暖南冷的异常分布,60°N以南的东亚地区除我国西南外基本为温度异常升高。海温负异常(La Nia)年时,由于高度场和风场异常在欧亚大陆和北美大陆上的异常分布与El Nio年时并不是完全相反,使得温度场异常主要表现在北美南部和东亚北部异常升高。     

2008年初我国南方低温冻雨灾害的气候特征

根据2008年初中国南方低温冻雨灾害发生的时间和范围定义了中国南方地表气温异常指数(STAI).研究表明,STAI与欧亚大陆的中、高纬度系统和太平洋副热带高压都有很好的相关性,并且中纬度系统在中层占优,高纬度系统在低层占优.根据STAI合成的典型冷(暖)年850和500 hPa欧亚大陆位势高度异常场呈“北正南负”(“南正北负”)型,西太平洋副热带高压减弱(加强),我国南方水汽主要来源于孟加拉湾(南海).2008年STrAI的前期大气环流背景既具有典型冷年的特征:欧亚大陆位势高度异常呈“北正南负”型;又具有典型暖年的特征:西太平洋副热带高压显著增强,中国南方水汽同时来源于孟加拉湾和南海.     

黄河流域降水异常与渤、黄海水温,大气环流异常变化及入海流量关系的研究

利用1948-2004年CPC/NCEP的月平均降水资料、NCEP的850hPa风场和500hPa位势高度场资料,应用EOF方法、小波分析方法、合成法及相关分析法,分析了黄河流域降水主模态的空间分布及其时间变化特征和异常环流特征.利用黄河利津站1950- 2002年月平均入海流量资料分析了入海流量和降水关系.基于NOAA的1982-2004年月平均海温资料分析了渤、黄海3月海温和黄河流域7月降水的关系.结果表明:黄河流域降水空间模态主要表现为全流域一致型、南北型、东西型分布,黄河流域降水主要周期为2～4 a.黄河利津站入海流量和黄河流域年总降水量、降水第一模态有密切联系.黄河流域降水水汽输送受孟加拉湾水汽输送和西太平洋副热带高压外围风场影响,副高偏西不利于黄河流域降水,巴尔喀什湖附近异常低槽的发展有利于黄河流域的降水.3月份渤、黄海海温可作为考察当年黄河流域降水量的指标.     

云南雨季降水异常的热带海温和大气环流异常分析

利用云南地区32个站日降水量资料、NCEP/NCAR月平均大气环流资料和ERSST V3b的海表温度资料,利用合成分析、相关分析等方法,研究了影响云南雨季降水的太平洋-印度洋海温分布模态,并讨论了ENSO和热带印度洋偶极子(IOD)对云南雨季降水多寡影响的相对重要性,最后讨论了太平洋-印度洋海温分布型对云南雨季降水影响的物理机制。结果表明,热带太平洋ENSO和热带印度洋IOD对云南雨季降水多寡均有影响,但是热带印度洋IOD的影响更为重要。当热带西印度洋海温偏高明显(IOD正位相)时,在热带印度洋上有一偏东风,热带西印度洋上为一气旋性距平环流,其上的印度洋的暖湿气流向北进入大陆,然后经由高原南侧并由北向南进入孟加拉湾,从而抑制了孟加拉湾南支槽的发展和孟加拉湾暖湿空气向我国云南地区的输送,使得云南上空为水汽通量辐散区,降水偏少;当热带印度洋海温偏低且热带印度洋东西海温梯度表现为IOD负位相时,热带印度洋上没有偏东风,孟加拉湾槽偏强,向我国云南地区的水汽输送也偏强,云南上空为水汽通量辐合区,降水偏多。     

山东夏季极端降水时空分布及环流特征分析

本文利用2000—2018年山东省大气监测自动站的降水观测资料以及美国国家环境预报中心与美国国家大气研究中心(NCAR/NCEP)再分析的高空月平均资料、降水月平均资料以及逐日降水资料,分析了不同季节山东省极端降水的时空分布的基本特征,以及异常大气环流对极端降水的影响。结果表明,极端降水对山东降水的影响主要集中在夏季,山东省的东南沿海地区表现更为明显。在500hPa上,极端降水次数偏多季的环流形势表现为AO负位相,在50°N的中纬度西风上波动较为显著,降水概率随之增大。根据极端降水持续时间,将极端降水分为第一类和第二类极端降水,若200hPa上南亚高压偏东,500hPa上副高西伸,中纬度西风带的槽脊振幅明显偏大;同时,在850hPa上,高纬度波长较长,有利于冷空气直接南下和暖湿的水汽输送带交汇于山东省上空,则有利于产生第一类极端降水,反之,则易产生第二类极端降水。     

西北太平洋8月热带气旋频数异常特征分析

利用1949—2014年的美国国家环境预报中心2.5°×2.5°的月平均资料和上海台风研究所提供的台风年鉴,对西北太平洋8月热带气旋频数异常进行了统计相关和合成分析,并通过对台风异常偏少的2014年进行诊断分析,使相关和合成结果得到验证。主要结论有:(1)西北太平洋8月台风频数和赤道、副热带区域500 h Pa位势高度、当年4—7月该区域的异常位势高度均有显著负相关;与孟加拉湾北部SST、赤道中东太平洋850 h Pa纬向风场和印缅地区地面低压系统也有显著关联;(2)台风少年孟加拉湾北部SST偏高,极涡中心值偏低,副高强度强,北半球位势高度梯度小,东亚大槽浅,而多年则相反;(3)8月台风偏多(少)年低频能量的位相分布完全相反,传播特征明显不同。偏多年在6月中旬和8月上旬为正位相,偏少年相反;多年表现为系统西传,少年为东传;(4)2014年8月台风异常偏少的原因有:西太平洋副高位置偏南;赤道中太平洋SST异常增暖造成沃克环流发生异常;季风槽位置较常年明显偏西强度显著偏弱;(5)2014年的环流形势属于典型的台风偏少型,验证了历史相关统计和合成结果。     

南海加热场对副热带高压及其汛期降水的影响

本文通过分析,指出长江中、下游汛期降水与西太平洋副热带高压的脊线和西伸脊点的位置有密切的关系,而副热带高压的脊线异常变化,则受到南海加热场的影响,并发现南海夏季热交换值与前期叹季）海温场的异常变化有联系,该区海温场的年际变化与黑潮区域的海温场变化非常一致,因此。指出南海区域冬季海温场及其影响的热交换值,对大气环流和汛期降水的影响是不可忽视的一个重要因子,在研究海洋与大气间的相互作用过程中应引起注意。     

我国冬季气温的趋势变化特征及其影响因子分析

利用国家气候中心提供的中国160站逐月气温数据集、NCEP/NCAR再分析数据中心提供的大气环流数据、NOAA提供的全球海表温度数据及美国冰雪中心的海冰数据,分析了1951—2011年我国冬季气温异常的时空变化特征。应用经验正交函数分解得到中国冬季气温变化的两种典型空间分布型态-全国一致型和南北相反型,三次样条函数拟合结果表明这两种分布型态均具有显著的趋势变化特征。同时,分别探讨了大气环流及外强迫因子的趋势变化及其对中国冬季气温变化趋势的影响,并综合分析了影响我国冬季气温趋势变化的海温(冰)等外强迫因子与东亚大气环流系统之间的相互配置及贡献。结果表明,强的热带海温异常变化是影响东亚大气环流及冬季气温变化的最主要外强迫因子。当热带印度洋与赤道中东太平洋海温同时偏高(低)时,冬季西伯利亚高压强度偏弱(强),AO处于正(负)位相,东亚冬季风强度偏弱(强),冬季气温呈一致偏高(低)变化;当热带印度洋海温偏高(低),赤道中东太平洋海温偏低(高)时,东亚冬季风强度偏弱(强),AO指数为负(正)位相,西伯利亚高压偏弱(强)的配置时,冬季气温易呈北冷(暖)南暖(冷)趋势变化。