季风低压诱发2018年8月广东特大暴雨过程分析

利用NCEP/FNL再分析资料和中尺度数值模拟方法探讨2018年8月27日—9月1日季风低压环境下广东特大暴雨过程的形成成因。利用扰动天气图方法分析发现,季风低压和西南急流为此次广东暴雨过程提供了有利的水汽条件和能量条件。熵变零线位置与降水落区位置有较好的对应,零线处能量有最大累积,有利于暴雨的发生发展,对预报暴雨降水落区有一定的指示意义。为进一步验证季风低压的影响机制,构建不同季风低压尺度的敏感性试验,即通过滤去季风低压环流中的扰动分量来改变季风低压的强度。结果表明：暴雨强度与季风低压尺度和强度存在密切的关系。当季风低压强度较强时,暴雨过程总雨量强;当季风低压强度较弱时,降水大为减少甚至无降水。诊断分析指出,能量螺旋度指数能够较好反映出不同情形下降水发生发展,在季风低压背景下,暴雨区能量螺旋度指数较大,降水强度较强。反之,随着季风低压强度减弱,能量螺旋度指数减小,降水减弱。     

华南季风槽暴雨特征分析

利用EC再分析资料(2.5 °×2.5 °)及华南降水资料,统计分析了1971—2011年的5—9月145次南海季风槽活动过程与华南降水的时空分布特征,对发生区域性以上暴雨过程与不明显降水过程的高低空环流形势场进行多样本合成对比分析。结果表明:(1) 南海季风槽活动于5—9月,年平均3.6次及19.8天,一次季风槽活动的天数平均为5.4天;(2) 季风槽暴雨落区存在两个主中心和一个次中心,主中心分别位于广东和广西沿海,次中心位于广西东北部;(3) 南海季风槽可划分为西南季风扰动型和西南季风与东南季风辐合扰动型两类;(4) 区域性以上暴雨过程与不明显降水过程的环流特征共同点是环流系统配置相似,不同点是环流系统位置、强度及干湿特征存在差异;(5) 利用这些特征差异按类归纳,建立两类季风槽暴雨预报着眼点,可作为日常天气预报业务中,判别华南是否出现区域性以上季风槽暴雨过程的参考依据,为华南季风槽暴雨预报提供基本技术参考。      

夏季广东降水异常变化与夏季风

利用广东省３６个地面站降水量资料和ＮＣＥＰ８５０ｈＰａ再分析资料，采用相关分析和合成对比分析方法，探讨了广东降水变化与夏季季风活动的关系。发现广东夏季降水量变化与南海北部西南风大小成显著正相关，但并不能由此得出南海北部西南季风强广东降水多的结论。前汛期（４－６月），西南季风可以给广东带来降水，但降水的变化与西南季风强度变化关系不显著，５－６月份甚至出现热带西南季风弱广东降水反而强的情况，其主要的影响来自于副热带季风的加强。后汛期（７－９月），当西南季风在南海中北部地区加强，副热带季风对广东影响减弱时，广东降水增大。     

夏季南海季风对长江中下游季风降水影响的观测分析和数值模拟

利用ERA-40、NCEP/NCAR再分析资料、NOAA的CMAP降水资料以及MM5v3中尺度模式,通过定义一个东亚热带季风强度指数,从观测资料和数值模拟角度研究夏季(6-7月)南海季风异常变化对长江中下游季风和降水的影响.从资料分析结果可以看出,在年际尺度变率上,6-7月南海热带季风和降水与长江中下游的西南风和降水存在着反位相变化关系,当热带季风和降水偏强(弱)时,长江中下游西南季风偏弱(强)、降水偏少(多);数值模拟结果进一步表明,当改变南海季风强度时,长江中下游季风和降水都有显著的变化,其异常特征与观测结果基本一致,这证明了热带季风对长江中下游季风降水的影响,并且,这种影响可以得到物理过程的支持;此外,在年际变率上,当夏季热带季风偏强时,热带异常西风和降水正异常主要维持在热带地区,未向北移到长江中下游地区,因而未加强对中国南方地区的水汽输送,亦未引起中国南方西南气流和降水加强;相反,偏强的热带季风通过调整大气内部过程引起西太平洋副热带高压脊减弱且位置偏南,使长江中下游的西南季风和降水强度减弱.     

1998年南海西南季风活动的初步分析

利用NCEP再分析资料和OLR、SST观测数据,分析了1998年南海西南季风的建立日期、强度的多时间尺度变化特征、与海面温度的相互作用以及对广东降水的影响.得出南海西南季风建立的日期为5月17日(5月4候).1998年为弱季风年,OLR具有1个月左右的振荡周期,西南风具有半个月左右的振荡周期.孟加拉湾地区季风和105°E越赤道气流是南海季风低频变化的重要策源地.1998年南海季风弱,主要是由于初春赤道东太平洋海温正距平,并导致南海-阿拉伯海海温正距平的结果.     

南海西南季风异常与广东省汛期重要天气的关系

南海西南季风的活动直接影响广东省前、后汛期重要天气的异常,因此深入探索南海西南季风的活动规律及其与广东省各种重大天气异常的关系十分必要.利用合成分析和相关统计方法,探讨和分析了南海西南季风建立早晚、强弱与广东省前、后汛期降水量趋势,初、终台的早晚及登陆广东省的热带气旋个数等重要天气的关系.指出南海西南季风爆发早的年份,前汛期雨量以正常偏少为主、后汛期雨量以偏多为主、登陆广东热带气旋偏多;南海西南季风偏强的年份,后汛期雨量以偏多为主,登陆广东热带气旋以正常偏多为主.还分析了4～6月、7～9月以及前冬(12～2月)的海温场、500 hPa高度场与西南季风建立早晚、强弱的关系,初步探索了西南季风建立的早晚、强弱与广东省汛期重要天气气候异常的关系的一些机理,其结果可供短期气候业务预测参考.     

华南季风降水对应的环流指数

利用NCEP再分析资料及台站和格点降水量资料分析了华南季风降水与周边大气环流的关系,并由此建立了反映6月华南降水强度的季风指数,这一季风指数利用菲律宾及其以东与华南850 hPa涡度差定义。华南季风指数具有很好的区域代表性,华南季风指数与亚洲格点日降水量的主要正相关区集中在华南。华南季风指数可以很好地描述华南降水的年际变化和极端年份,季风指数强 (弱) 的年份也是华南降水偏多 (少) 的年份,极端的华南季风指数年份对应极端的华南降水年份。华南季风指数高与低年份对应的华南降水量差值通过了0.01的显著性检验。在年代际尺度上,季风指数强 (弱) 的年代与华南降水偏多 (少) 的年代有很好的对应关系。华南季风指数包含了西南季风、副热带高压以及中高纬度西风槽等各影响系统的信息,可在业务上使用。     

近10年海南岛后汛期特大暴雨环流配置及其异常特征

通过对2000年10月11—14日、2008年10月12—14日和2010年10月1—8日3次持续性特大暴雨典型个例的对比分析,总结了近10年来后汛期特大暴雨的环流配置和异常特征。研究结果表明,近10年后汛期特大暴雨个例的天气系统配置都具有非常相似的特征：在对流层上层,南亚高压位于南海北部上空,高层存在稳定的辐散区。在对流层中、低层,热带低值系统、中纬槽后冷高压和副热带高压三者之间的相互作用,使得南海北部地区南北向和东北—西南向气压梯度加大,海南岛上空锋区结构建立,涡旋增强和维持,同时诱发偏东低空急流;南海北部存在强盛的偏东风低空急流是后汛期特大暴雨的天气学特征中最显著的强信号,其由热带低值系统东北侧的东南风,冷高压前缘的东北风和副热带高压南缘的偏东风汇合而成。最强降水发生前急流核的变化呈现出自东向西移动,高度逐日上升,风速脉动剧烈三个明显的特征。后汛期特大暴雨过程中大尺度环流相对气候同期平均态的异常特征也很显著：北半球亚洲区内热带辐合带(ITCZ)异常活跃,南海季风槽和印度季风槽南撤速度缓慢,比常年平均异常偏北偏强。南亚高压的位置比常年同期明显偏东偏南,东亚中纬槽,副热带高压的强度也比常年明显偏强。异常偏强的天气系统配置为强天气的发生提供了有利的环流背景;造成暴雨增幅的水汽主要来自大陆冷高压东南侧的东北气流和副热带高压南侧的偏东气流。     

南海季风槽影响下热带气旋暴雨增幅的研究

使用NASA的热带测雨卫星TRMM资料、常规气象观测降水资料、NCAR/NCEP-2再分析资料及NCEP全球数据同化系统(GDAS)资料,分析研究南海季风槽伴随热带气旋登陆华南而导致热带气旋暴雨强烈增幅的事实,并根据观测事实提出季风槽伴随热带气旋登陆华南的定义.结果表明:(1)南海季风槽伴随热带气旋登陆导致热带气旋降水强烈增幅的天气现象发生在盛夏季节;(2)环流背景表现为副热带高压带状西伸,稳定控制华中一带;同时,西南季风活跃,南海季风槽位于南海北部之时;(3)热带气旋登陆后的填塞消亡时间因为季风槽的伴随而大大延长,热带气旋云系有再生、加强和扩展现象;(4)伴随登陆的季风槽对热带气旋暴雨无论是空间,时间,还是强度上均有强烈增幅作用,热带气旋暴雨在季风槽南侧延伸,尺度可达1500～2500km.     

基于卫星观测的南海和东亚夏季风指数初探

运用1980-2002年5-8月GMSTBB候平均资料，经过统计分析得到：南海和东亚候夏季风活动指数定义为候平均TBB≤273K；其强度分为3级，即弱季风为268K〈TBB≤273K，一般季风为263K〈TBB≤268K，强季风为TBB≤263K。与此同时，还给出了运用TBB候距平帮助判识季风强度的分析方法。运用该季风指数，统计分析了上述各年季风初始爆发日期和各年各月季风活动情况。另外，还对比分析了1998年长江中下游地区暴雨和1994年华南暴雨2个典型暴雨灾害年季风活动，展示了候季风活动与暴雨期间各暴雨过程之间的密切关系。     

南海季风爆发早晚年大气环流的输送异常Ⅰ: 动力输送异常

利用NCEP逐日再分析资料,计算和分析了1949~2009年的南海季风爆发时间,并分析讨论了南海季风爆发偏早年和偏晚年大气环流的差异。结果表明:1)南海季风的爆发伴随着该地区降水的显著增加,且爆发时间在1958~1997年间呈偏早趋势。2)在南海季风爆发早年相对于晚年,中高层纬向风在青藏高原和西南太平洋西风异常偏强、孟加拉湾和南海有东风异常偏弱。3)在低层,孟加拉湾、南海和东海西风异常偏强、西南太平洋东风异常偏弱;而青藏高原北部塔里木盆地北风异常偏弱、中国中东部、南海和孟加拉湾南风异常偏弱、东海南风异常偏强。亚欧大陆、印度洋、南海和西南太平洋的大气环流异常与南海地区降水关系密切。      

亚洲夏季风季节内振荡对云南主汛期降水的影响Ⅱ:云南主汛期季节内振荡活动过程及其对MJO活动的响应

利用NCEP OLR、风场再分析资料和日本APHRO_MA_V1003R1降水资料,针对云南主汛期季节内振荡(ISO)活跃年分析了对应低频对流场、环流场和降水的异常特征,以及热带印度洋大尺度振荡MJO分别激发孟加拉湾西南季风ISO和南海热带季风ISO,从而对云南主汛期ISO和降水产生的影响.在云南主汛期ISO活跃年,低频对流场和环流场在云南ISO波动的1～3位相和4～6位相呈反位相特征,这主要由热带印度洋低频对流东传、北传和副热带西太平洋低频对流西传造成的.热带印度洋的低频对流在发展过程中,一方面沿孟加拉湾西岸向西南-东北方向传播,激发了孟加拉湾西南季风ISO活跃并继续向云南传播;另一方面沿孟加拉湾以南继续东传到南海,激发了南海热带季风ISO活跃并北传到副热带中国东部地区,再沿副热带西传至云南,越过云南后与沿孟加拉湾西岸从东北方向传来的低频对流在孟加拉湾以北地区交汇,完成了一个经纬向接力传播的周期.云南主汛期降水在1～3位相由于副热带低频对流西传和孟加拉湾低频对流东北向传播而处于正距平(第2位相降水最多);在4～6位相,由于副热带低频对流抑制区西传和孟加拉湾低频对流抑制区东北向传播而降水减少(第5位相降水最少),云南主汛期降水与当地低频对流有较好的对应关系.当热带印度洋MJO较强时,4-7月以两条路径向云南的三次传播增强和提前,使得云南主汛期ISO活动也加强,对应产生三次低频对流活跃期,这种MJO由热带印度洋向云南的传播需要30～40天的时间.因此,正是热带印度洋MJO分别对孟加拉湾西南季风ISO和南海热带季风ISO的激发,使得东亚夏季风和南亚夏季风这两个亚洲夏季风系统共同作用于云南主汛期ISO,影响当地降水.     

梅州汛期暴雨频次异常与大气环流的关系

采用1961—2014年梅县气象站降水及NCEP再分析资料,应用统计学方法,探析梅州汛期暴雨频次异常与大气环流关系。结果表明:近54年来梅州汛期可分为2个多暴雨期和2个少暴雨期,2007年出现了汛期暴雨频次的突变。前汛期暴雨异常偏多年,200 h Pa南亚高压异常偏弱,500h Pa高纬地区高压脊偏强,南支槽活跃;850 h Pa西南风偏强,水汽充沛;南海及菲律宾以东洋面海温偏高,黑潮区海温偏低。后汛期暴雨异常偏多年,200 h Pa南亚高压偏强;500 h Pa华南处在偏强副高的南侧;850 h Pa南海上空为两股异常气流的切变区域,有利于南海季风槽的发展和维持;海温场与La Ni1a年的海温分布型相似,有利于影响梅州的热带气旋偏多。而前后汛期暴雨异常偏少年的各层形势均不利于强降水的发生。     

2013—2017年汕尾市大暴雨特征及影响天气系统归类研究

该文利用汕尾市53个自动气象站常规降水观测资料,采用统计分析法及Surfer软件对2013—2017年62个大暴雨(≥100 mm/24 h)以上降水特征进行了分析。结果表明：①汕尾大暴雨季节性明显,主要集中在5—8月,且大暴雨日数月变化呈单峰型特征。②前、后汛期大暴雨日变化特征有所区别,前汛期呈双峰型特征;后汛期日变化特征不明显。③汕尾大暴雨小时雨强与出现频率成反比,易出现日雨量300 mm以上极端强降水。④汕尾有2个大暴雨高发区域,分别位于海丰西南部和陆丰中部。⑤汕尾大暴雨影响系统大致分为台风型、季风低压型、冷空气切变线型、西南季风型、东南气流型和偏南气流型,其中5—6月以西南季风型为主;7月以台风型、季风低压型为主;8—10月多为台风型。     

东亚季风区夏季风强度和降水的配置关系

1979～2000年东亚地区夏季风强度和夏季总降水之间的关系被分为四种类型:A:强季风、强降水;B:强季风、弱降水;C:弱季风、强降水;D:弱季风、弱降水.通过研究不同关系对应的大气环流特征和SST异常,并分析不同要素在季风和降水关系变化中的作用,发现在季尺度上东亚季风区夏季风强度和地区同期降雨总量的关系具有多面性特征,此关系取决于环流场的整体配置,其中西太平洋副高﹑南亚高压和中高纬阻塞形式为三个起主导作用的因素.另外,海温变化对东亚季风和总降水的关系有明显的影响,尤其是北太平洋﹑印度洋和南海区域海温.合成分析结果表明500 hPa东亚异常波列和东亚夏季风强度密切相关,但波形与东亚季风区夏季总降水强弱没有明显联系.     

南海西南季风多时间尺度变化及其与海温的相互作用

利用NCEP再分析资料和OLR、SST观测数据, 研究了南海地区西南季风的多时间尺度变化特征, 对比分析了强弱西南季风年大气环流的差异. 南海西南季风的强弱变化与海表面温度 (SST) 之间存在显著的相互作用, 年际或以上时间层次变化主要表现为南海西南季风强弱与东太平洋海温、南海-阿拉伯海海温存在显著负相关.对月季时间层次, 东太平洋海温变化对西南季风强度变化的影响仍起重要作用, 南海-阿拉伯海海温与西南季风之间相互作用不但表现为西南季风对海温的作用 (西南季风强 (弱) 导致后期海温降低 (升高)), 同时海温变化对西南季风也起相当重要的作用, 前期海温正 (负) 距平有利于西南季风增强 (减弱).     

海南岛秋汛期降水的时空分布特点及其环流特征分析

利用国家气象信息中心整编的海南岛18个市县测站的日降水资料和美国NCEP/NCAR的再分析资料,分析了1981—2010年海南岛秋汛期降水的异常及其环流特征。研究结果表明:海南岛汛期降水分布形态与华南其他各区存在差异性,双峰结构不明显,随着暴雨级别的提高,暴雨日分布形态的单峰现象愈加显著,峰值出现在秋汛期内。秋汛期降水在时间分布上存在差异性,尤其是10月上半月内,不同级别的降水逐候分布均出现了急剧变化。在空间分布上也存在显著差异,降水高值区出现在海南岛中-东部,整体均呈一致的自东向西逐渐减弱的分布态势。9月中旬后,华南至南海北部地区处冬夏季风交替时期,天气尺度冷暖系统交汇激烈,高低空天气系统的有利配置导致区域性强降水频频出现在这一时期。其中,南海北部低空风场的走向和风速的差异,及南亚高压的位置变化是10月上半月内降水出现急剧变化的主要原因。低空偏东强风带在南海北部的出现和逐候加强是秋汛期内最显著的环流特征。多个极端降水个例的环流分析也显示,强劲的低空急流是秋汛期特大暴雨的天气学特征中最显著的强信号,急流的存在为暴雨过程提供了充沛的水汽输入和辐合抬升条件,是触发秋汛期极端降水的关键原因。秋汛期南海地区的水汽输送通量值随季节的推进经历了偏南单中心-南北双中心-偏北单中心的演变。输送水汽的气流来自印度洋的西南季风支流,澳大利亚-印尼一带的偏南越赤道气流,大陆冷高压东南侧的东北气流和副高南侧的偏东气流。此外研究结果还表明,特大暴雨发生期间,南亚高压的主体多位于南海北部,相对气候平均态而言,东亚西风槽偏强,副高偏北偏强,偏东低空急流强劲,造成暴雨增幅的水汽主要来自大陆冷高压东南侧的东北气流,副高南侧的偏东气流和印度洋的西南季风支流的输送。     

青藏高原雪盖与东亚季风异常对华南前汛期降水的影响

应用华南25个站1954~1998年4~6月降水量资料以及有关青藏高原雪盖异常年份资料和东亚季风强度指数, 通过典型旱涝年前期对比诊断与相关分析, 指出青藏高原雪盖对华南前汛期降水的影响相当显著, 前冬春多 (少) 雪年有利于前汛期雨涝 (干旱); 典型旱、涝年前冬500 hPa中高纬环流特征显然不同, 主要表现在典型旱 (涝) 年北半球极涡强度显著偏弱 (强)、东亚大槽强度偏强 (弱); 东亚季风, 特别是冬季风的强弱变化, 对前汛期降水具有较强的指示意义。同时还发现, 在青藏高原西侧的伊朗高原及邻近地区冬季500 hPa高度升降变化, 可作为华南前汛期降水一个强的前期征兆信号。     

1960—2018年佛冈县前汛期极端降水的变化特征

利用1960—2018年佛冈县国家观测站4—6月的逐日降水量资料,对前汛期极端降水进行年际和年代际变化分析,结果表明:近59年佛冈县前汛期极端降水量、强度和日数均呈弱的下降趋势。近59年佛冈县前汛期共出现30次连续性极端降水,最长持续时间为3d。前汛期极端降水强度和日数分别在1988和1969年发生减少突变,极端降水量未发生突变。前汛期极端降水量、强度和日数均存在5~8年的年际周期振荡,年代际周期变化则存在差异。     

西南季风潮与2004年5月我国南方暴雨

以2004年5月初及5月中旬我国华南等地两次较大暴雨过程为例, 分析了西南季风潮与我国前汛期降水的关系。初步结论指出:西南季风潮的爆发与我国华南降水, 特别是大暴雨的形成关系极为密切, 而这次西南季风潮的爆发又与来自南半球的越赤道气流直接有关。同时指出, 这次西南季风潮的爆发主要与来自85°~95°E孟加拉湾地区所在经度的越赤道气流有关, 它们是印度洋“半球间宏观系统”的一个部分。而南海季风潮仅仅是西南季风潮的一种特例, 在这两次重大降水过程中没有南海季风潮的爆发和影响。