1998年与1954年夏季大尺度环流特征的对比分析

对比分析夏季发生在长江全流域两次特大洪涝的１９５４年和１９９８年大尺度环充的特征。指出１９５４年西北太平洋副热带高压第二次季节性北跳明显偏迟,出现在８月初,６～７月副高位置持续偏南,８月副高位置偏北;而１９９８年副高第二次季节性北跳偏早,出现在７月上旬中期,但盛夏７月下旬～８月底副高位持续偏南,这两年夏季亚洲西凤带阻塞高压活动都十分频率,１９９８年更甚。夏季赤道辐合带１９９８年明显弱于１９５４年。     

春季赤道东太平洋海温异常对西太产副高的影响

首先给出西太平洋副高脊线、面积和西伸指数的定义,在些基础上讨论赤道东太平洋海温异常与西太平洋副高的年际变化关系,并进一步分析了春季赤东太平洋海温异常对西太平洋副高季节变化的影响。结果表明,春季赤道东太平洋海温异常与夏季副高位置和强度的年际变化及季节变化都有密切关系。从春季到夏季,春季海温偏暖年副高偏南、偏强、偏西;偏冷年副高偏北、偏北、偏东,冷年６月副高北跳较暖年显著,进入秋季后南撤更为迅速。     

澳洲北部强/弱越赤道气流对应的环流配置

采用1980～2004年的NCEP/NCAR再分析资料, 挑选5～8月中澳洲北部越赤道气流的极强和极弱年作为典型样本,探讨了强/弱越赤道气流对应的环流系统的配置特征。结果表明: 强越赤道气流通常对应北半球辐合带维持较强, 或南半球澳高维持较强,亦或澳洲冷空气活动频繁发生的环流形势, 同期西太平洋副高通常偏东或偏北; 弱越赤道气流通常对应西太平洋副高的偏西或偏南, 或者是西太平洋副高－辐合带共同演进过程的多次发生。     

东半球跨赤道气流季节变化及其在EL NINO年的异常

利用1979年1月到1987年12月美国国家气象中心六个层次的月平均风场资料,分析了东半球跨赤道气流的季节变化及其年际异常。得到冬、夏跨赤道气流的输送集中在对流层下部,冬季向南,夏季向北;春、秋跨赤道气流的输送集中在对流层上部,春季向北,秋季向南。低层跨赤道气流位置稳定,南北风方向转换时间为3月和11月;高层跨赤道气流位置变化较大,南北风转换时间为6月和1月。在El Nino年,跨赤道气流出现明显的异常,但表现形式不尽相同。ElNino年,夏季下层跨赤道气流稳定建立的时间比正常年推迟2—3候,且季内变化大,稳定维持时间短。     

热带大气对单一型赤道非对称热源的响应

本文采用Gill模式得到了热带大气对单一型赤道非对称热源响应的理论解析通解,从理论上完善了单一型赤道非对称热源激发的赤道非对称的大气响应结果。同时在单一型赤道非对称热源的位置、强度及范围变化对大气响应的影响方面做了详细的研究。当热源中心位置北移,北半球气旋强度增加、位置北移,同时赤道辐合气流减弱而越赤道气流增强;当热源强度增强(减弱),热源激发的大气响应整体增强(减弱),但大气分布型不发生变化;当热源范围不断增大(减小)时,北半球气旋强度增强(减弱)、位置西移(东移)、范围增大(减小),同时越赤道气流增强(减弱)。将上述结论应用于分析孟加拉湾地区海温对夏季风爆发影响的研究,指出当孟加拉湾地区经向最大暖海温位于赤道附近时,其两侧表现为Rossby波响应的Gill型气旋环流,而海温暖轴北移后,其南侧激发出有利于季风爆发的越赤道气流,这是Rossby重力混合波对热源响应的结果。这是上述理论结果的一个很好例证,同时也为孟加拉湾夏季风的爆发给出一种动力学解释。     

春季赤道东太平洋海温异常对西太平洋副高的影响

首先给出西太平洋副高脊线、面积和西伸指数的定义 ,在此基础上讨论赤道东太平洋海温异常与西太平洋副高的年际变化关系 ,并进一步分析了春季赤道东太平洋海温异常对西太平洋副高季节变化的影响。结果表明 ,春季赤道东太平洋海温异常与夏季副高位置和强度的年际变化及季节变化都有密切关系。从春季到夏季 ,春季海温偏暖年副高偏南、偏强、偏西 ;偏冷年副高偏北、偏弱、偏东 ,冷年 6月副高北跳较暖年显著 ,进入秋季后南撤更为迅速     

越赤道气流对副高脊线北抬至25°N的影响

副高脊线北抬至25°N的时间早晚是福建前汛期结束和开始进入夏季的重要环流背景。应用850hPa月平均风场、500hPa环流场和西太平洋副热带高压脊线北抬至25°N日期及福建省25个代表站(县)6—7月的降水为基本分析资料,首先标定副高北抬至25°N的标准与年例,其次采用合成分析法揭示异常年例6月850hPa风场的基本特征,进而探讨了索马里越赤道气流强度变化对副高北抬至25°N的影响关系,最后对2005年进行诊断。其主要结果有:(1)6月索马里越赤道气流强劲(不够明显),较常年偏强(偏弱),有利于副高北抬至25°N提早(推迟);(2)5—6月索马里越赤道气流强度与500hPa东亚至西太平洋中纬度区域的高度场呈现正相关关系,该区域高度场高(低)有(不)利于副高主体北抬,为副高北抬25°N时间提早(推迟)提供有利环流背景;(3)索马里越赤道气流强度为副高北抬至25°N提供了一个较强的预报预测信号;诊断2005年副高北抬至25°N提早,实况与诊断相符。     

索马里越赤道气流变化及对7~9月副高位置的影响

通过分析索马里越赤道气流的变化特征及其对7-9月副高脊线位置的影响关系,结果表明：（1）在近44年来冬、夏季索马里越赤道气流强度都呈增强趋势,具有南北半球气流交换越来越激烈之事实;（2）5月索马里越赤道气流对7-9月环流影响关系最好,与副高脊线位置的影响呈正相关关系;（3）2005年诊断与实况相符。     

2013年夏季西太平洋副高异常特征及其对湖南高温干旱的影响

利用湖南96个测站的逐日降水、日最高气温和NCEP/NCAR再分析资料、海温资料,分析了2013年夏季西太平洋副热带高压异常活动特征、成因及其对湖南高温干旱的影响。结果表明,2013年夏季西太平洋副高异常偏西、偏强,使得湖南一直处在高压下沉气流控制下,形成持续高温干旱天气。造成副高变异的原因主要有:(1)2012年冬季至2013年春季,赤道东太平洋海表温度持续偏低,印度洋—赤道西太平洋海表温度持续偏高,使得Walker环流和Hadley环流的上升和下沉运动得到加强,西太平洋副高西伸、加强;(2)南亚高压一次次东伸,通过强烈高空负涡度平流的动力强迫,造成西太平洋副高区内的下沉运动,导致副高稳定维持,天气晴热高温;(3)西风急流较常年偏北,纬向环流偏强,导致副热带高压在偏北位置稳定维持,200 h Pa高空辐合增强,辐合中心位于30°N以北,造成500 h Pa副高下沉运动区位置偏北、偏强。     

2013年南方高温热浪成因分析

利用1975—2013年国家气候中心160站气温资料、逐日的ERSST和NCEP再分析资料等,对2013年7—8月中国南方地区的高温热浪事件的异常环流形势以及成因进行了分析。结果表明:在全球变暖的背景下,南方地区2013年夏季是自1975年以来最热的一年。西太平洋副热带高压加强、西伸且稳定少动是造成高温的主要原因,7月上旬的高温时段对应副高脊线偏北,7月中旬至8月中旬对应副高脊线偏南,其中后一时段副高偏南、西伸、加强且稳定少动对整个夏季的高温起到了重要作用。而造成副高异常的原因主要在于:(1)西太平洋赤道地区热源加强,强烈的异常上升气流通过Hadley环流,造成南方地区的下沉运动加强,副高亦加强;(2)南北半球海温梯度加大,使得海洋性大陆区域的两支越赤道气流减弱,不利于副高的北抬活动,使得副高在南方地区稳定少动。     

盛夏四川盆地西部地区降水年际变化及其对应的环流异常

利用7、8月全国756站站点降水资料、NCEP/NCAR再分析资料的月平均资料,研究了盛夏四川盆地西部地区降水年际变化的基本特征及其对应的环流异常,并分析了该地区与江南地区降水年际变化的关系及其对应的700 hPa环流异常。结果表明：四川盆地西部地区盛夏降水偏多年,四川盆地上空为显著的南风异常,说明西南涡较常年活跃,同时西太平洋副热带高压偏北;而降水偏少时,上述环流异常符号相反,但更加明显,说明西南涡明显弱于常年,西太平洋副热带高压偏南。此外,四川盆地西部盛夏降水年际变化和我国西北、华北地区降水呈明显的正相关关系,而与江南地区降水有明显的负相关关系。这些关系与对流层低层环流异常有关。     

2018年盛夏大连地区极端高温干旱天气环流特征及成因分析

利用1951-2018年大连地区7个站的逐日气温和降水资料、2018年7-8月220个自动站的降水资料及1948-2018年NCEP逐日再分析资料,对2018年盛夏大连地区极端高温干旱天气过程的基本特征及大气环流异常成因进行分析。结果表明：大连地区各站的高温日数和高温持续日数均列历史首位,持续无降水日数远超历史同期纪录,降水较常年偏少7-8成。大连地区上空受正压结构的异常反气旋性环流控制,并叠加欧亚(EU)遥相关型,同时,东亚沿岸由南至北为"负-正-负"的高度距平分布,呈"东亚-太平洋型"遥相关负位相的特征,对流层低层菲律宾附近至日本以南地区维持异常的气旋式环流。西太平洋副热带高压异常偏西偏北,与异常偏东偏北的南亚高压相向运动,强度同步发展加强并叠加在大连地区上空,引起整层大气增温。高空西风急流异常偏北,冷空气活动偏北不易南下。在副热带和东亚中高纬大气环流的这种配置下,大连地区上空受异常反气旋控制,在其南侧存在一个气旋性环流,阻挡暖湿气流向大连地区输送,加之异常辐散下沉运动影响,不利于形成降水。     

2018年7月大连地区异常少雨天气大气环流分析

利用1971—2019年大连地区6个气象台站的降水资料,NCEP/NCAR逐月髙度场、风场、气压场和水汽场等再分析资料,以及国家气候中心整编的130项气候系统监测指数资料,采用合成和相关分析等统计诊断方法,对比分析了大连地区7月降水偏多和偏少年对应的大气环流异常特征,并在此基础上诊断分析2018年7月大连地区降水异常偏少的事实和成因。结果表明：2018年7月大连地区处于降水偏少的气候背景,是1971年以来降水最少的时期。500 hPa位势高度场上30°—50°N的东亚大陆位势高度偏高,东亚沿岸由南至北为“负—正—负”的高度距平分布,中国华北—中国东北—日本海为位势高度正距平,东亚大槽偏东和偏弱,西太平洋副热带高压强度偏强,脊线和北界位置异常偏北,是历史同期最偏北的年份,深厚暖性高压影响大连地区,且稳定维持,从而引起该地区持续受异常下沉运动控制;同时850 hPa菲律宾附近至日本以南地区维持异常的气旋式环流,并且整层处于水汽通量异常辐散区域,不利于水汽汇合形成降水。以上是造成大连地区降水异常偏少的主要原因。其中,西太平洋副高强度偏强、脊线和北界位置异常偏北对大连地区降水异常偏少起了关键作用。     

Relationship Between the Eastern Tibetan Plateau Rainfall and Subtropical High Shift in Summer

Based on the routine rainfall data on the Tibetan Plateau and NCEP/NCAR reanalysis data,the rela- tionship between the eastern Tibetan Plateau rainfall and the southward/northward shift of West Pacific subtropical high in summer of 1993/1994 is studied.The results show that:the West Pacific subtropi- cal high is abnormally located to more southern latitude and the high ridge is mainly the quasi-biweekly southward/northward oscillation in its processes of northward shift from May to August in 1993;but it is ab- normally located to more northern latitude and the high ridge is obviously 30-60-day southward/northward oscillation in its processes of northward shift from May to August in 1994.At the same time,it is found that the changes of the eastern Tibetan Plateau rainfall active/break have the similar characteristics of the high ridge southward/northward oscillation.Therefore,the southward/northward shift of the West Pacific subtropical high in summer may be related to the changes of eastern Tibetan Plateau rainfall active/break.     

2018年夏季东北极端高温事件物理机制分析

基于观测资料和再分析资料,研究分析了2018年夏季中国东北地区持续多日出现高温异常事件的形成机理。首先分析了整个夏季该地区观测台站逐日的温度资料,计算了观测台站的超热因子（Excess Heat Factor,EHF）指数,发现东北地区出现高温异常的时段主要是7月和8月,异常高温的发生区域集中在东北南部。在此期间,东亚大气环流形势的异常主要表现为南亚高压和西太平洋副热带高压强度异常增强,作用相互重叠和位置持续偏北。进一步的分析可以注意到,二者的重叠造成研究区域内有负涡度异常增强,使得南亚高压和西太平洋副热带高压在北推的过程中不断带动东北南部上空负涡度异常增强,并伴随有异常下沉气流,下沉绝热增温与晴空辐射增温,这可能是东北南部地表增温的一个重要原因。相关分析证实,在整个夏季东北南部地表气温与其上空300 hPa至500 hPa涡度异常都有显著的负相关关系。因此,南亚高压和西太平洋副热带高压之间的相互叠加组合是导致东北南部在2018年夏季7、8月份出现高温异常的主要原因。进一步的研究发现,夏季副热带西风急流中准定常Rossby波能量的传播与南亚高压和西太平洋副热带高压异常增强有密切联系,同时夏季西太平洋暖池的显著增暖导致了菲律宾地区异常旺盛的对流活动,进而在500 hPa高度场上激发出PJ（太平洋—日本涛动）波列,从另一个路径上促进了西太平洋副热带高压偏强偏北。     

夏季东亚高空副热带西风急流季节内异常的环流特征及前兆信号

位于东亚中纬度上空的东亚高空副热带西风急流是东亚季风环流系统中的重要成员,我国夏季降水雨带的季节内变化受东亚高空副热带西风急流位置季节内异常变化影响。根据1979~2008年中国降水资料、NCEP/NCAR再分析资料以及NOAA ERSST V3月平均海表温度资料,利用统计分析和物理量诊断方法对夏季东亚高空副热带西风急流位置季节内异常的东亚大气环流特征及外强迫信号的物理过程进行了探讨。研究指出:6月东亚高空副热带西风急流位置异常主要受欧亚大陆中高纬东传的Rossby波列位相变化影响,春季北大西洋海温异常是欧亚大陆中高纬度Rossby波列位相变化的最显著的外强迫信号;7月东亚高空副热带西风急流位置异常主要受西太平洋热带向副热带传播的Rossby波列位相变化影响,春季西太平洋热带海温异常是西太平洋热带向副热带传播的Rossby波列位相变化的最显著的外强迫信号;8月东亚高空副热带西风急流位置异常主要受南亚大陆向东亚大陆热带、副热带传播的Rossby波列位相变化影响,春季印度洋海温异常是南亚大陆向东亚大陆热带、副热带传播的Rossby波列位相变化的最显著的外强迫信号。     

2011年盛夏广西西北部特大干旱的环流异常特征

利用1960~2011年广西西北部16个气象观测站逐月降水资料、NCEP/NCAR再分析月平均资料、NOAA向外长波辐射资料和国家气候中心提供的环流特征量资料,分析了广西西北部地区以往盛夏干旱年的中高纬环流、西太平洋副热带高压和水汽输送特征,重点探讨了2011年盛夏(7~8月)广西西北部特大干旱大气环流的异常特征。结果表明,2011年是1960年以来广西西北部盛夏降水最少的年份。广西西北部2011年盛夏大气环流与以往盛夏干旱年明显不同的是,西太平洋副热带高压较常年异常偏弱偏东,脊线位置明显偏北,中高纬环流平直,乌拉尔山地区和东北亚区域没有明显阻塞高压形势,冷空气活动比常年弱;印缅槽活动较常年偏弱,由南向北的水汽输送明显偏弱,广西西北部上空存在有弱的水汽通量辐散,垂直运动和对流活动均较常年偏弱,这些环流特征均不利于产生降水,造成2011年盛夏广西西北部地区出现特大干旱。     

2013年盛夏中国中东部高温天气的成因分析

为了研究2013年盛夏中国中东部地区异常高温天气的成因,根据中国191个站地面观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,利用热力学方程进行了诊断分析。结果表明,非绝热加热(主要是长波净辐散)是夏季中国中东部地区升温最为主要的因子,但2013年盛夏中国中东部地区温度异常偏高(距平)主要是由中低层异常偏强(相对常年平均)的下沉运动造成的,偏强的非绝热加热也有一定的贡献,而异常的温度平流(冷平流)则起着负贡献。结合天气形势分析发现,500 hPa西太平洋副热带高压(西太副高)偏强、偏西、偏北和200 hPa南亚高压偏强、偏东、偏北是造成2013年盛夏中国中东部地区中低层下沉运动偏强的主要原因,偏强的下沉运动又会使空中云雨减少,地表吸收的太阳短波辐射偏强,地表温度偏高,地表向上的感热通量和长波辐射也随之增大。结合海表温度的分析发现,2013年盛夏西太副高偏强、偏西、偏北主要是由赤道西太平洋地区、黑潮地区和北半球西风漂流区海面温度异常偏高造成的。     

新疆2023年夏季高温的阶段性特征及环流演变

2023年夏季(6-8月)新疆平均气温偏高幅度居1961年以来第一位,高温日数居历史同期第一位,高温过程持续时间居历史同期第一位,高温覆盖面积最广。本文利用新疆105个国家级气象站监测资料,分析2023年夏季高温日数、最高气温、高温过程时长和高温过程覆盖范围等极端性特征的季节内演变,季节内各月高温特征总体呈现发展-强盛-消减的趋势,并运用NCEP/NCAR联合制作的位势高度场再分析资料对2023年夏季100hPa、500hPa层面高空环流的阶段性变化对比研究得出,新疆极端高温的季节内变化与南压高压和伊朗副高的强度、面积、位置的阶段性变化密切相关,当南压高压偏东偏北,强度偏强,伊朗副高增强,北移东进,青藏高原高压脊发展强盛,配合西太副高位置东伸,有利于新疆产生持续性极端高温天气过程。当南压高压为青藏高原型,伊朗副高主体位置偏西,有利于冷空气从北方进入新疆,造成阶段性降温天气,新疆极端高温过程减弱,持续时间缩短。     

春季青藏高原大气热源与长江中下游盛夏高温的关系

利用1961—2013年长江中下游地区盛夏(7—8月)日极端最高气温和NCEP/NCAR再分析逐日资料,分析了春季(4—5月)青藏高原大气热源特征,找到了影响长江中下游盛夏高温的热源关键区域,并就关键区大气热源对长江中下游盛夏高温的影响进行了诊断。结果表明:春季青藏高原主体中南部大气热源与长江中下游盛夏高温关系密切,当该区域大气热源偏弱(强),长江中下游盛夏高温日数偏多(少)的可能性大。当春季青藏高原关键区大气热源偏弱(强)时,春季南海到西太平洋暖池对流偏强(偏弱),南海上空为气旋性(反气旋性)异常环流,西太平洋副热带高压偏东(西),有利于南海夏季风爆发偏早(晚),往往有利于盛夏西太平洋副热带高压位置偏北(南),从而导致长江中下游盛夏高温日数偏多(偏少)。春季青藏高原关键区大气热源可以作为长江中下游盛夏高温的一个前期预报因子。