北半球500 hPa高度场定常波不平稳性分析

提出并阐明Lorenz环流分解意义下的定常波不平稳性概念,它是月平均网上纬向波动分量气候变率与定常波强度相对大小的表征.根据Lorenz环流分解,定义全域(局域)定常波不平稳度Ius(I1us),分析了北半球500 hPa位势高度场定常波强度较大的30°-60°N纬带的定常波不平稳性,结果表明:(1)全城定常波不平稳带位置存在季节件北进、南退过程.平稳的定常波出现在冬季的35°-55°N的中纬度带和夏季的副热带地区(35°N以南),分别与冬季的东亚大槽、北美槽和较弱的欧洲槽,以及夏季的副热带高压等系统相联系.不平稳度的高值中心出现在春季的35°N和夏季的50°N,这与定常波强度季节变化和月平均图上槽脊位置、强度年际异常有关.(2)局域定常波不平稳度存在着明显的纬向不对称性.平稳带通常位于定常波的强槽强脊所控制的区域,而不平稳带通常位于定常波强度较弱的区域.副热带(35°N及以南)局域定常波不平稳度冬强于夏,中纬度(35°N及以北)则夏强于冬.夏季局域定常波不平稳度地理分布具有复杂的结构.但无论冬夏,北欧是定常波最不平稳的地区,北美大陆附近的定常波则相对平稳.(3)夏季,从华北经东北至北太平洋存在一个定常波不平稳度高值带,其高值中心位于中国黑龙江省东部(45°N,130°E),主要影响中国北方(东北、华北、西北),可能是该区夏季气候脆弱带的环流成因.     

2022年广西罕见龙舟水的大尺度环流成因分析

利用NCEP大气再分析资料、广西降雨量资料，对2022年广西罕见龙舟水的大尺度环流成因进行了分析，结果表明：2022年龙舟水期间高层欧亚中高纬地区高压脊异常偏强，引导冷空气持续南下影响华南地区，副热带西风急流强度偏强、位置偏南，南亚高压强度偏强、位置偏东，在广西上空构成了有利于垂直运动的环流配置。中层西太平洋副热带高压强度偏弱，西段脊线位置偏南，导致水汽输送偏南。低层索马里越赤道气流异常偏强，南海夏季风爆发偏早，前沿位置偏南，水汽收支在华南地区较常年偏多40%。在多个大尺度环流系统异常特征共同作用下，广西发生了大范围持续性暴雨天气。     

广西大范围暴雨气候异常对太平洋年代际涛动的响应

使用1961—2016年广西79个地面气象观测站逐日降水资料、美国国家海洋和大气管理局(NOAA) 逐月太平洋年代际振荡(PDO)指数资料、NCEP/NCAR再分析资料、国家气候中心西太平洋副热带高压指数资料, 利用相关和合成分析等方法研究广西大范围暴雨气候异常对PDO的响应。结果表明:广西大范围暴雨日数存在显著增多的突变新特征,对PDO有反位相变化的响应。当PDO处于冷位相时,对应着5—8月贝加尔湖阻塞高压和澳大利亚高压显著性偏强;索马里越赤道气流明显增强,与西太平洋副热带高压西侧边沿的东南风容易形成季风槽;形成从新几内亚岛东北部沿海到华南地区的低空风场为“反气旋-气旋-反气旋-气旋”波列传播,使广西大范围暴雨日数偏多。当PDO处于暖位相时,大气环流异常特征相反,广西大范围暴雨日数偏少。      

夏季南亚高压与西太平洋副热带高压的相关性分析

利用1951—2010年NCEP/NCAR再分析月平均资料研究夏季南亚高压与西太平洋副热带高压(简称西太副高)的相关性。结果发现,夏季南亚高压与西太副高的联系密切,年际尺度上强度指数之间的显著正相关关系相对稳定,两者同时偏强(简称同强)与同时偏弱(简称同弱)的模态超过70%。当南亚高压与西太副高同强(同弱)时,西风急流偏强(偏弱),高纬度地区大气环流呈经向(纬向)型,太平洋EAP遥相关为正(负)位相。贯穿对流层中上层的中纬度纬向西风与高压强度异常有密切的联系,西风急流可作为中纬度地区连接两者作用的纽带。青藏高原与太平洋地区对流层的温度差异分布对当地的环流系统造成很大影响,高原热力异常和海温异常联系着高压系统的演变。南亚高压、西太副高的异常影响了整体东亚大气环流的配置,是了解不同纬度系统相互作用的又一着眼点。     

2018年4月大气环流和天气分析

2018年4月大气环流的主要特征是极涡偏强且呈偶极型分布,中高纬环流呈4波型,西太平洋副热带高压强度较常年偏弱,南支槽强度较常年偏强。4月全国平均气温12.4℃,较常年同期偏高1.4℃;全国平均降水量43.6 mm,比常年同期（44.7 mm）偏少2.5%。月内我国有3次冷空气过程,其中2—7日为一次全国性强冷空气过程,造成大范围剧烈降温和雨雪天气;北方地区出现5次沙尘过程;南方地区出现3次暴雨过程,其中22—24日的暴雨过程给长江中下游地区造成严重的暴雨洪涝灾害。     

1997年北半球大气环流特征及其影响

１９９７年北半球主要环流特征为：５００ｈＰａ西太平洋副热带高压盛夏由弱转强、西伸明显、脊线位置偏北;亚洲中纬度经、纬向环流交替出现,纬向环流盛行,春、秋季经向环流加强,冬、夏季冷空气异常偏弱;盛夏南海季风增强,印度季风偏弱;赤道辐合带偏弱。北半球１００ｈＰａ中低纬度位势高度持续偏高,南亚高压东扩明显;热带海洋出现异常,一次新的厄尔尼诺事件发生,强度大、发展快。在ＥＮＳＯ和大气环流的共同影响下我国天     

2017年4月大气环流和天气分析

2017年4月大气环流的主要特征是极涡呈偶极型分布,强度偏弱,中高纬环流呈4波型分布,西太平洋副热带高压强度较常年偏强,南支槽强度与常年相当。4月全国平均气温为12.0℃,较常年同期偏高1.0℃;全国平均降水量为44.0 mm,较常年同期偏少2%。月内出现1次全国大范围较强冷空气过程;南方多降水天气,共出现3次区域性暴雨天气;北方出现2次扬沙天气;多省(区、市)局地遭遇风雹灾害。     

2013年7月辽宁省降水异常物理机制研究

利用MICAPS常规资料和NCEP再分析资料,对2013年7月辽宁省降水异常物理机制进行了研究。结果表明:2013年7月辽宁省降水偏多发生在异常环流背景下,乌拉尔山高压脊和贝加尔湖低压槽强度大于常年,冷空气偏强且路径偏南;东亚40°—50°N处在纬向强锋区中,有利于气旋生成发展;副热带高压脊线比常年偏北2个纬度,西北侧暖湿气流活跃。7月中高纬地区有3次明显冷空气向南侵入至40°N,与中低纬北上至40°N及以北的暖湿气流交绥形成暴雨,影响系统分别为华北气旋、蒙古气旋冷锋和副热带高压西侧辐合线,不同影响系统暴雨过程的物理机制存在差异。3次暴雨过程中,华北气旋暴雨水汽供应最充沛,水汽源地不仅有西太平洋、南海、东海和黄海,还有孟加拉湾;暴雨区水汽主要由副热带高压外围西南或偏南气流向北输送,东海北部和黄海是水汽汇合及输送量最大的区域。高空急流受贝加尔湖低槽强度影响,不同影响系统高空急流演变和强度不同,低空急流分布与强度及高空辐散区、低空辐合区相对高、低空急流轴分布的位置也不同;高、低空急流耦合发展及高空辐散区、低空辐合区叠置产生的强垂直上升运动造成了水汽强烈辐合,其中华北气旋暴雨水汽辐合最强,水汽辐合层顶达850hPa,蒙古气旋冷锋和副热带高压西侧辐合线暴雨水汽辐合顶在900hPa附近及以下。热力分析表明,3次暴雨过程环境大气中层均有干冷空气侵入,增加了降水对流的不稳定性。     

河源市秋季暴雨的时空分布和环流特征

利用1964—2013年河源市5个国家气象站日降水量、NCEP/NCAR逐月2.5°×2.5°再分析资料,分析河源市秋季暴雨的时空分布特征和同期环流特征。结果表明:(1)河源市秋季暴雨日数在空间分布上自南向北逐渐减少,9月的分布特征与秋季一致,11月的分布型与9月完全相反;秋季暴雨日数呈弱增长的气候变化趋势,且存在明显的阶段性变化。(2)南海到西北太平洋地区纬向风垂直切变偏小和南方涛动处在正位相时,对应有利9和10月热带气旋的生成、发展,副热带高压偏西偏北、强度偏强,有利于热带气旋趋向广东,而来自该区的强东南季风,给河源带来充沛的水汽,为暴雨的发生提供了有利的水汽条件。另外,活跃的南支槽也是造成10月暴雨的重要影响系统之一。(3)热带气旋对11月暴雨日数的贡献较小,南支槽和东移南下的高原短波槽是造成该月暴雨的重要影响系统。西太平洋副热带高压偏西偏南、强度偏强,河源受其西侧的异常西南风影响,获得充足的水汽供应,有利于暴雨的发生。(4)秋季华南地区海平面气压偏低或冷空气活动偏弱时,有利于河源暴雨天气的发生。     

2016年4月大气环流和天气分析

2016年4月大气环流特征为,极涡呈偶极型分布,主体强度较常年偏弱;中高纬环流呈4波型分布,北半球副热带高压面积偏大、强度偏强,西太平洋副热带高压北界维持在20°N附近,中纬度多短波槽活动。4月我国平均气温为12.6℃,较常年同期偏高1.6℃,为历史同期第二高值。我国平均降水量为62.2 mm,较常年同期偏多39.1%。月内我国共有3次主要冷空气过程,北方地区出现4次沙尘天气过程。我国南方降水过程频繁,共出现10次大到暴雨降水过程,江南、华南等地出现短时强降水、雷雨大风等强对流天气。     

2017年3月大气环流和天气分析

2017年3月大气环流的主要特征是极涡偏强且呈单极型分布,中高纬环流呈4波型,西太平洋副热带高压强度较常年偏弱,南支槽强度较常年偏强。3月全国平均气温4.5℃,较常年同期偏高0.4℃;全国平均降水量36.2 mm,比常年同期（29.5 mm）偏多22.7%。月内我国东部地区有2次中等强度冷空气过程;南方地区有3次区域性暴雨天气过程;北方地区有2次沙尘天气过程;江苏、湖南等省局地遭受风雹袭击。     

鲁西北罕见的秋季连阴雨环流特征分析

利用常规天气图资料和NCEP提供的1°×1°FNL分析场资料等,分析了2007年9月26日至10月7日鲁西北秋季连阴雨期间大尺度环流及物理量特征.分析表明,连阴雨期间,亚欧上空大型环流相对稳定,乌拉尔山附近维持一稳定的阻塞高压,西太平洋副热带高压异常偏强,低纬地区热带气旋活动频繁,南亚高压和副热带急流位置明显偏北,亚洲中纬度多短波槽东移,700hPa鲁西北及其北侧多维持切变线,与副热带高压西北侧的西南暖湿气流在黄河中、下游一带持续相互作用,形成了长达12天的阴雨天气.     

2017年6月大气环流和天气分析

2017年6月大气环流的主要特征是极涡偏强且呈单极型分布,中高纬环流呈多波型,西太平洋副热带高压强度较常年偏弱。6月全国平均气温20.3℃,较常年同期偏高0.3℃;全国平均降水量112.3 mm,比常年同期(99.3 mm)偏多13%,长江流域入梅时间较常年偏早。我国南方地区有6次区域性暴雨过程,部分地区暴雨洪涝重;与此同时,东北、华北等地少雨高温,干旱持续时间较长;月内今年第2号台风苗柏在广东深圳登陆;全国19个省（区、市）遭受风雹灾害。     

2013年1月大气环流和天气分析

2013年1月大气环流特征为:北半球极涡呈偶极型,极涡范围及强度较常年偏弱,中高纬环流呈三波型,欧亚大陆槽位于西西伯利亚,位置偏北,引导多股冷空气影响我国北方,月内中高纬环流形势调整较大,上旬以经向型环流为主,中下旬则转为纬向型环流;西太平洋副热带高压接近常年同期,东亚大槽位于西北太平洋西岸,较常年偏强,南支槽位于90°E附近,较常年略偏弱.2013年1月,全国平均气温为-5.2℃,略低于常年同期(-5.0℃).月内气温阶段性调整明显,上旬,较同期偏低3℃,下旬,较同期偏高1.7℃.全国平均降水量为6.5 mm,较常年同期(13.2 mm)偏少50.8％.月内出现一次强冷空气过程,雾霾天气频繁,共出现3次较大范围雾霾过程.南方部分地区遭受低温雨雪冰冻灾害,北方局地遭受雪灾,云南大部、贵州西部及四川南部等地气象干旱持续.     

台风对四川暴雨影响的环境场对比分析

通过统计2000-2010年5-9月在15°～35°N、103°～130°E区域内活动的台风与相应时段四川逐日降水量之间的关系,指出与四川暴雨统计关系最密切的台风路径分别为偏西路径、转向路径和西北路径.对比相似台风路径背景下四川有无明显暴雨出现的环境场特征,指出西风带低槽在40°N以北活动,中亚地区为高脊,中纬度大陆高压控制西藏东部到四川大部或我国中东部为宽广低槽是不利四川产生明显暴雨的环境场特征;巴尔克什湖到贝加尔湖为宽广低槽,副热带锋区密集,到达36°N附近,中纬度带状高压脊线位于30°N以南以及我国中高纬度呈现出东高西低的态势,西部为经向度大的斜压性低槽是有利四川产生暴雨的环境场特征.分析指出:台风对四川天气的影响主要有三方面,一是通过影响副热带高压(大陆高压)产生间接影响;二是台风低压外围环流直接影响;三是作为载体向四川输送暖湿空气,与中高纬低值系统及副热带高压相互作用共同影响.     

2019年3月大气环流和天气分析

2019年3月大气环流的主要特征是极涡偏强且呈单极型分布,中高纬环流呈三波型分布,东亚槽偏东偏弱,导致弱冷空气频繁影响我国且路径偏东,西太平洋副热带高压强度较常年偏强,南支槽强度较常年偏弱但短波活跃,与频繁南下的东路冷空气交汇造成江南华南降雨显著偏多。3月全国平均气温为5.6℃,较常年同期（4.1℃）偏高1.5℃;全国平均降水量为30.0 mm,接近常年同期（29.5 mm）。月内我国出现1次全国强冷空气过程;南方地区有7次区域性暴雨天气过程;北方地区有1次沙尘天气过程;3月强对流天气过程频繁,江西、广东、广西、湖南等省(区)多地遭受风雹袭击。     

资料

2007年12月500hPa环流指数、环流特征量资料国家气候中心气候系统诊断预测室环流指数西太平洋副热带高压东亚槽极涡平均月候平均123456积指数面度指数强伸脊点西线位置脊界位置北均位置平均强度平经中度心位纬置度强度亚欧地区IzI m1.180.651.220.541.080.700.870.711.010.721.540.861.360.37亚洲地区IzI m1.290.640.940.810.910.791.420.791.550.311.620.571.270.541626115162014410675°W70°N02007年12月亚洲地区逐日500hPa西风环流指数及副热带高压脊线(120°E、130°E、140°E)位置日1234567891011121314151617181920212223242526…     

太平洋中低纬度海表温差与副热带高压异常的数值模拟

中国夏季天气变化与太平洋副热带高压关系密切,而中低纬度热力差异可能是副热带高压的强度和位置发生变化的莺要原因,文中利用NCAR/NCEP再分析位势高度、垂商速度和海表温度场资料,在对太平洋海表温度合理分区的基础上.根据海表温度EOF分解的第一模态时间系数与副热带高压的相关关系,定义了太平洋中、低纬度海表温差指数,并通过统计分析和数值模拟方法分析了温差的年代际变化特征及其对副热带高压的影响.结果表明:副热带高压的变化分别与中纬度太平洋的(30°-40°N,180°-140°W)和低纬度太平洋的(10°S-10°N,140°～100°W)两块区域海温关系密切,对由此两区域定义的温差指数分析发现,1976年前后温差指数出现一次显著的由弱变强的年代际突变,且温差的年代际变化特征与副热带高压异常有很好的对应关系,温差大值年,副热带高压偏强,面积增大,西伸尤其明显;温差小值年,副热带高压偏弱,面积减小,东撤明显.进一步的统计分析和NCAR/CAM3.0模式数值模拟都发现,夏季中低纬海表温差增大将引起哈得来环流加强,副热带的下沉速度加大,使副热带高压增强;夏季中低纬海表温差减小将引起哈得来环流减弱,副热带的下沉速度减小,使副热带高压减弱.冈此夏季中低纬海表温差的变化是导致副热带高压强度和位置异常的重要原因之一.     

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。     

夏季长江流域暴雨洪涝灾害的天气气候条件

利用NCEP/NCAR再分析资料,探讨夏季中国东部长江流域严重洪涝灾害发生时的天气气候异常特征.分析表明:东亚夏季风环流偏弱是夏季长江流域发生严重暴雨洪涝灾害的气候特征.天气特征是东亚地区东、西、南、北天气尺度系统的最佳配合以及东亚大气环流出现较显著的20～30天的低频振荡.东亚中高纬大气环流出现20～30天的低频振荡,有利于青藏高原上空的低压系统沿着中纬度东传到115～125°E附近,造成长江流域梅雨锋低压扰动加强;东亚低纬大气环流出现20～30天的低频振荡,有利于印度洋、南海和热带西太平洋的水汽输送到长江流域,为长江流域暴雨提供持续充足的水汽来源.夏季西太平洋副热带高压西伸出现20～30天的低频振荡,有利于低压系统在长江流域(115～125°E)再生和维持.