青藏高原对流时空变化与东亚环流的关系

根据1980～1998年逐日TBB和NCEP/NCAR再分析资料,探讨青藏高原对流(TBB)时空分布与东亚环流及天气气候的关系.研究指出,青藏高原主体地区(28°N～34°N,80°E～102°E)的对流冬弱、夏强,存在显著的6月和10月突变现象.夏季亚洲地区最强的对流出现在青藏高原上空,呈现为高原西部(28°N～34°N,82°E～94°E)和东部(27°N～34°N,104°E～110°E)型.夏季青藏高原上空对流弱,850 hPa风场上高原南、北侧的东亚地区分别呈现西风距平,夏季中国易出现南北二条雨带; 夏季高原上空对流强,850 hPa风场上的西风距平出现在东亚30°N附近,夏季易出现江淮流域雨带.夏季江淮流域洪涝年(如1980、1993、1996、1998年)与青藏高原东、西部对流同时加强有关; 夏季江淮流域干旱年(如1992、1994、1997年)与青藏高原东、西部对流同时减弱有关.20世纪90年代,江淮流域洪涝与干旱事件频繁发生可能与青藏高原东、西部对流强度变化出现同位相的年代际变化趋势有关.     

夏季青藏高原TBB低频振荡及其与华中地区旱涝的关系

利用17年(1980—1994年和1997—1998年)逐候GMS TBB资料,对华中地区夏季旱涝年的TBB候距平场进行了合成分析,研究了夏季青藏高原TBB的低频(10~20天和30~60天)振荡及其同华中地区旱涝的关系。结果表明,青藏高原东南部(27°~30°N,90°~100°E)是低频振荡最为活跃的地区,青藏高原东南部和华中地区TBB存在正相关关系,其相关程度涝年比旱年更为显著。对华中地区旱涝而言,青藏高原东南部的30~60天振荡比10~20天振荡敏感性要强。华中地区涝(旱)年,青藏高原东南部存在较强(弱)的低频(30~60天)TBB负值中心,其影响方式有的自西向东传播,有的同华中地区低频(30~60天)TBB同时加强或减弱。青藏高原低频(30~60天)TBB的负值位相有利于对流云团的生成和发展。     

云贵高原东段山地MCC的普查和降水特征

利用2006-2010年夏季FY静止气象卫星1 h间隔相当黑体亮温TBB、高空及地面天气观测、贵州85个气象站降水和2010年乡镇加密观测自动站逐时降水数据,普查云贵高原东段山地中尺度对流复合体(MCC),统计分析了MCC的时空特征、强度特征、生命史、移动路径及其降水分布和强度特征。结果表明,夏季云贵高原东段山地MCC主要出现在5-7月,MCC形成时间在19:00(北京时,下同)至次日03:00,生命史普遍在8 h以上;发展为MCC的初生对流云团主要生成在13:00-18:00,初生源地主要出现在贵州西部区域(103°E-105.6°E、25°N-27.5°N),贵州西部边缘涡是造成对流云团频繁生成的直接影响系统;贵州山地MCC内部最大降水集中在MCC形成中心的西北和东北象限,且距MCC形成中心3个经纬度范围内,山地短历时强降水出现在MCC的发展成熟阶段,在临近预报中可以将TBB≤-70℃的区域作为重点监测防范区。     

基于静止卫星的青藏高原及周边地区夏季对流的气候特征分析

利用2010-2014年静止气象卫星FY-2E的红外TBB资料,分析了夏季青藏高原（高原）及周围地区对流的气候特征。分析表明,5月,高原最主要的对流发生在东部边缘。6月,随着亚洲夏季风爆发,最强的对流（强对流）发生在高原的东南侧。7-8月,强盛的西南风给高原中东部部分地区带来丰沛的水汽,高原的东南部形成一条对流（强对流）活跃带。在高原西部,对流发生频率大于6%的区域出现在西部南麓的时间约为37候,并于7月底-8月初到达最北。在高原中部,对流（强对流）开始活跃的时间为6月上旬（中旬）,维持整个盛夏,并分别经历3次向北推进,最北约到达34°N。在高原东部,5月底开始对流都处于相对活跃期,有3次（两次）对流（强对流）的北进。高原对流（强对流）发生频率存在两个季节内变率大值区,分别位于高原中南部雅鲁藏布江中段和高原东南部西藏、青海、四川三省交界处。对流发生频率的第一模态主要是高原东南部和南部的印度季风区对流的反向模态,第二模态则体现了高原西部和印度大陆80°E以西地区与南亚大陆80°E以东地区的对流发生频率的三极型变化。      

2005年雨季"三江源"地区对流云的特征分析

利用2005年6~9月逐日逐时FY-2C气象卫星数值云图资料,计算和分析了青藏高原三江源区域的对流云和中尺度对流系统(s-MCS)的发生频率。结果表明,该区域主要以对流云为主,对流云占总云量的80%以上,利用TBB值得出该区域对流云发生源地主要集中在两大区域,其中以32°~35°N,93°~98°E为主要多发区(称为第一高发区),以35°~37°N,91°~95°E为次多发区(称为第二高发区);该区域对流云存在着明显的日变化,22:00(世界时,下同)~06:00(上半夜)对流云旺盛,06:00~14:00(下半夜)及清晨对流云很少。最后结合地面观测资料给出了云顶亮温与地面降水的关系。     

2005年夏季中国登陆台风的环流特征

利用NCEP/NCAR再分析资料和中国台风网提供的2005年台风资料,研究了2005年夏季台风登陆及中国东部频发性台风暴雨的环流特征及南北半球环流系统的相互作用。2005年夏季登陆我国的台风存在显著的阶段性变化,即6月10日～7月11日西太平洋无热带气旋生成,7月12日～9月30日西太平洋热带气旋频繁活动,造成登陆我国台风间隔时间短、 频数高、强度强,使得我国东部台风暴雨频繁发生。研究指出,6月10日～7月11日西太平洋无热带气旋生成与西太平洋副热带高压位置偏南、越赤道气流较弱、东亚热带辐合带（5°N～15°N,120°E～150°E）对流偏弱有关。而在7月12日～9月30日,西太平洋热带气旋活动频繁与西风槽的多次南下、西太平洋副热带高压断裂（或东撤）、东亚热带辐合带对流加强有关。进一步研究发现,气候平均态的西太平洋越赤道气流分别位于125°E和145°E附近, 2005年夏季125°E和145°E附近的越赤道气流减弱,然而在7月12日～9月30日,130°E～135°E附近的越赤道气流加强并维持时间较长。130°E～135°E附近越赤道气流加强与澳大利亚高压东移以及140°E～180 °E赤道低压加深有关。     

2005年6-9月果洛地区对流云的演变分析

本文利用FY-2C静止气象卫星2005年6～9月的TBB资料,研究了青海果洛地区雨季对流云系随时间的推移及其强度变化和移动规律;分析了对流云的日变化规律和空间分布情况。结果表明:果洛2005年雨季的对流,北部地区强于南部地区,7月前期对流发展最为活跃;对流发展的日变化非常明显,11-15UTC为高峰期,03-05UTC为低谷期;玛多为果洛地区对流发展的强中心,对流的发展、移动呈四个类型。     

ISUAL探测器在青藏高原南麓地区对于红色精灵现象的观测分析

本文利用福卫二号卫星（FORMOSAT-2）搭载的高空大气闪电影像仪（Imager of Sprites and Upper Atmospheric Lightnings, ISUAL）于2004～2015年期间获得的数据，分析了青藏高原南麓地区（22°～30°N, 86°～98°E）观测到的多例红色精灵事件。通过与全球闪电定位网（World Wide Lightning Location Network，WWLLN）的观测资料进行对比，在分析了17次个例后发现对于大部分红色精灵事件，ISUAL给出的定位效果较好，与WWLLN的闪电定位结果偏差一般小于50 km，这与在北美及其邻近地区得到的结果一致。在此基础上，我们结合风云二号卫星的云顶亮温数据分析了青藏高原南麓地区红色精灵的母体雷暴特征，发现在青藏高原南麓地区除了中尺度对流系统外，小尺度对流系统也是这个地区产生红色精灵的主要天气系统。     

夏季南亚高压多中心特征及其热力影响因子分析

采用美国NCEP/NCAR I、NCEP/DOE II和日本气象厅JRA-55（Japanese 55-year Reanalysis Project）的月平均环流场和非绝热加热场资料,分析了夏季南亚高压多中心结构特征,探讨了不同区域高压中心的动力和热力结构,及其与不同地区热源的关系。结果表明:（1）夏季南亚高压存在显著多中心特征,可达5～6个,其中双中心类和三中心类占比例最多,约70%～80%,其次,单中心类和四中心类分别约占10%左右。（2）无论中心个数的多或少,不同区域的南亚高压中心的动力结构和热力结构不同,大致可以分为三个区域20°～70°E、80°～120°E和120°～160°E。20°～70°E伊朗高原及其以西上空南亚高压中心中层对应伊朗副高的东北侧,低层对应印缅槽的西北部,整层为下沉运动;80°～120°E青藏高原到我国东部上空南亚高压中心低层对应印缅槽中部,低层正涡度高层负涡度,整层为强上升运动;120°～160°E西太平洋地区南亚高压中心中低层都对应西太平洋副热带高压的西部,整层负涡度,对应上升运动。（3）三个区域的高压中心都对应着暖中心结构,20°～70°E区域以下沉增温加热为主导,80°～120°E和120°～160°E区域以深对流加热为主导。（4）当20°～70°E、80°～120°E和120°～160°E区域存在高压中心时,对应区域的南亚高压环流的增强,对局地环流、深对流和降水有着显著的影响。     

夏季西太平洋副热带高压北跳及异常的研究

根据欧洲中心1980～1989年逐日200,500和850hPa风场、高度场及日本气象厅提供的GMS观测的黑体辐射温度（TBB）逐日资料,探讨了夏季西太平洋地区（125～145°E）副热带高压脊线季节性北跳、季内脊线位置的异常与低纬度的西风爆发和热带对流的关系。研究表明：初夏西太平洋地区低层赤道西风爆发后,西太平洋地区的赤道对流加强（赤道地区的TBB值减小）;赤道西风向北扩展,赤道强对流向北推移,热带对流加强（热带地区TBB值减小）。夏季西太平洋副热带高压脊线的二次北跳现象与低层赤道西风二次北跳及赤道对流向北推移密切相关。研究指出：夏季热带对流弱（强）,西太平洋副热带高压脊线位置相对偏南（北）,夏季西太平洋副热带高压脊线位置的异常与高、低层流场辐合、福散中心的位置及高层西风传播方向有关。     

基于CloudSat卫星资料分析青藏高原东部夏季云的垂直结构

本文利用CloudSat卫星资料,对青藏高原东部2006~2010年6~8月云垂直结构的空间分布进行分析,结果表明:(1)夏季青藏高原东部云发展可达到平流层,且高原东部云在5km以下以水云存在,5~10km以液相和固相共存的混态存在,在垂直高度10km以上以冰云存在。由于CloudSat卫星资料云相的反演问题,可能会造成水云和混态云的发展上限偏低,冰云的发展下限抬升。(2)研究区整层水汽输送和云水平均路径空间分布存在一定的差异性,云水含量纬向分布表现为在26.5°~30.5°N附近存在一个明显的峰值区,经向分布表现为95°E以西云水含量低于以东。(3)研究区以单云层为主,尤其在青藏高原主体。单云层平均云层厚度4182 m,云顶高度、云厚限于水汽的输送,表现为由南向北波动下降。多层云发生频率在27°N以北明显减少,说明强烈的对流运动更容易激发多层云的产生。     

1998-2009年间台风不活跃期间热带云团活动分析

热带云团是台风生成的前兆,虽然一些研究将近20 a来台风不活跃与大尺度环境场相联系,但是还没有人分析台风不活跃期热带云团的活动特点。本文利用目前仅有的1989-2009年全球热带云团资料,分析了西北太平洋热带云团近20 a的变化特征。1998年以后西北太平洋台风生成减少主要发生在7-10月,集中在南海（13～23°N,110～120°E）和西北太平洋台风活动区域的东部（13～23°N,145～170°E）。热带云团除1月外各月都有增加的趋势,特别是与台风生成显著减少区域相联系的热带云团活动具有显著的增加趋势。通过对NCEP/NCAR再分析资料分析发现,1998年后热带云团活动增加与环境风垂直切变增加有关,而增强的垂直切变不利于台风生成。     

辽宁长历时强降水的环境特征分析

利用NCEP 1°×1°格点再分析、FY-2E相当黑体亮温TBB和地面加密自动气象站等资料,分析了辽宁3次典型长历时强降水TBB值与降水强度的关系、中尺度环境场特征及维持机制,并初步建立了辽宁长历时强降水概念预报模型。结果表明:在副热带高压的形态、位置和强度有利于辽宁产生强降水的大尺度形势下,副热带高压西侧低空急流持续输送的充沛暖湿空气与高空干冷空气在同一地点长时间相互作用,为强降水的发生和维持提供了有利的环境背景条件。强降水持续时间与其上空的强垂直速度持续时间有很好的对应关系,强降水持续时高空一般为弱的不稳定或中性层结。强降水不仅可出现在对流云团发展旺盛的冷云区内部或边缘,也可发生在TBB值较小的暖云区内。TBB值的大小与降水强度没有必然的关系,但TBB值的快速减小都预示强降水即将发生。这些结论有利于深化认识辽宁地区长历时强降水的成因并为预报提供线索。     

Boreal summer quasi-monthly oscillation in the global tropics

The boreal summer intraseasonal oscillation (ISO) in the global tropics is documented here using a 7-year suite (1998–2004) of satellite measurements. A composite scenario was made of 28 selected events with reference to the oscillation in the eastern equatorial Indian Ocean (EIO), where the oscillation is most regular and its intensity is indicative of the strength of the subsequent northward propagation. The average oscillation period is about 32 days, and this quasi-monthly oscillation (QMO) is primarily confined to the tropical Indian and Pacific Oceans. Topics that were investigated are the partition of convective versus stratiform clouds, the vertical structure of precipitation rates, and the evolution of cloud types during the initial organization and the development of intraseasonal convective anomalies in the central Indian Ocean. During the initiation of the convective anomalies, the stratiform and convective rains have comparable rates; the prevailing cloud type experiences a trimodal evolution from shallow to deep convection, and finally to anvil and extended stratiform clouds. A major northwest/southeast-slanted rainband forms as the equatorial rainfall anomalies reach Sumatra, and the rainband subsequently propagates northeastward into the west Pacific Ocean. The enhanced precipitation in the west Pacific then rapidly traverses the Pacific along the Intertropical Convergence Zone, meanwhile migrating northward to the Philippine Sea. A seesaw teleconnection in rainfall anomalies is found between the southern Bay of Bengal (5–15°N, 80–100°E) and the eastern Pacific (5–15°N, 85–105°W). Local sea-surface temperature (SST)-rainfall anomalies display a negative simultaneous correlation in the off-equatorial regions but a zero correlation (quadrature phase relationship) near the equator. We propose that atmosphere–ocean interaction and the vertical monsoon easterly shear are important contributors to the northeastward propagation component of the intraseasonal rainband. The observed evidence presented here provides critical information for validating the numerical models, and it supports the self-induction mechanism theory for maintenance of the boreal summer ISO.     

中高纬瞬变涡旋活动对我国东部夏季降水的影响

基于1981—2020年日本气象厅(Japanese Meteorological Agency,JMA)再分析资料JRA-55(Japanese 55-year Reanalysis)以及美国国家气候中心(Climate Prediction Center,CPC)卫星降水资料,分析了瞬变涡旋活动特征及其对我国东部夏季降水异常的影响,并对其可能机制展开讨论。研究表明,蒙古国至我国东北和华北地区既是瞬变涡旋活动的活跃区域,也是其输送的大值区域,其中瞬变涡旋对热量和水汽的经向输送占主导地位,是中高纬热量和水汽的重要来源。根据瞬变涡旋经向热量和水汽输送变率的强度确定了瞬变热量和水汽输送的关键区域,分别为(45°~60°N,100°~130°E)和(35°~50°N,100°~120°E),并定义了瞬变热量和水汽指数,其与我国东部夏季降水异常的回归结果表明,瞬变涡旋活动对我国东部夏季降水存在显著影响。中高纬天气尺度瞬变涡旋对热量、水汽和动量的输送异常,通过波流相互作用过程,对平均流形成了反馈,导致季节平均环流、水汽分布和水汽输送的异常,从而在热力、动力和水汽条件的共同作用下引起降水异常。     

高原东移对流系统对西南低涡形成的作用

Based on the temperature of the black body (TBB), station observed and NCEP reanalysis data, the impacts of the eastward propagation of convective cloud systems over the Tibetan Plateau on the southwest vortex (SWV) formation that occurred at 1800 UTC on 29 June 2003 are analyzed by using the Zwack-Okossi (Z-O) equation to diagnose the thermal and dynamic processes. It is found that, in summer, severe convective activities often occur over the Tibetan Plateau due to the abundant supply of moisture. The convective cloud near the east edge of the plateau could move eastward with a short-wave trough in the westerly. The divergent center that is induced by latent heat release, which is associated with severe convective activities, moves out with the convective cloud and contributes to the low level decompression which is favorable for the formation of plateau edge cyclogenesis (PEC). The Z-O equation indicates that, in this case, the latent heat release and convergence are the two most important factors for SWV formation, which amounts to about 42% and 15% of the term TOTAL, respectively. It is implied that the thermal process effect was more important than the dynamic process during SWV formation.     

东亚夏季风指数的年际变化与东亚大气环流

文中从夏季东亚热带、副热带环流系统特点出发 ,定义了能较好表征东亚夏季风环流年际变化的特征指数 ,并分析了东亚夏季风指数的年际变化与东亚大气环流及夏季中国东部降水的关系。文中定义的东亚夏季风指数既反映了夏季东亚大气环流风场的变化特征 ,也较好地反映了夏季中国东部降水的年际变化特征。此外 ,还探讨了东亚夏季风指数变化的先兆信号     

Progress of the Seasonal Evolution of East Asian Summer Circulation during July-August and Its Linkages with the Subseasonal Processes over the Western North Pacific

Based on the NCAR/NCEP monthly and pentad reanalysis dataset of 1961-2003, the progress of seasonal evolution of the summer atmospheric circulation in the East Asia in July to August, including the advanced and delayed cases, and their relationships with the subseasonal processes over the western North Pacific are analyzed and compared with that of climatology. The results show that the progress of seasonal cycle is advanced about a month ahead of the climatological time when the convection during 20-29 July is active in the region of the subtropical West Pacific (15°-25°N, 150°-165°E), while it is delayed about one month when weaker convections appear in the same region. Instead, the relative active convection for the latter occurs in Pentad 46 (14-18 August). It is proved that the convective activities in the early July in the equatorial central and east Pacific, and then the convective anomalies in the subtropical western North Pacific can excite the formation of the acceleration and delay of the seasonal circulation evolution in the East Asia in the late summer. The preceding subseasonal processes over the western North Pacific, including the time-lag interactions among the active convection in the late June and early July, the Northwest Pacific anticyclone, the underlying sea surface temperature and low-level winds anomalies, and their relationships with the anomalous seasonal evolution of the summer atmospheric circulation in the East Asia in late July are also investigated. However, further study, especially the numerical experiments, is needed on the mechanism of the anomaly summer seasonal cycle in the East Asia and the Northwest Pacific.     

西南山区5—8月产生突发性暴雨事件的中尺度对流系统的时空分布特征

利用逐时的风云静止卫星黑体亮温(TBB)资料和国家级地面站降水观测资料,根据中尺度对流系统(MCS)的逐时云顶覆盖范围是否包含突发性暴雨事件,识别出2010—2018年5—8月与中国西南山区突发性暴雨事件相关的中尺度对流系统(AHR-MCS),并得到其统计特征.结果表明,该地区AHR-MCS在7月出现最频繁,存在四川盆...