西北太平洋副高东西变动与西南地区降水的关系

西北太平洋副热带高压（简称副高）位置的异常变动对东亚和中国气候有十分重要的影响。为进一步认识副高东西变动对中国西南地区降水的影响,根据东亚—西北太平洋地区高低层大气环流的季节特征,选取700 hPa不同关键区区域平均相对涡度定义了一个新的表征副高位置东西变动的VORT指数。分析发现:该指数不仅能客观定性地表征副高反气旋环流位置的东西变动,而且能反映副高与东亚经向环流变化的关系,副高偏东（西）时,东亚呈负-正-负（正-负-正）经向异常波列。与其他副高指数相比,该指数能较好地反映夏季中国东部雨带位置的季节性移动,并与西南地区降水呈显著相关,对西南地区降水变化有指示意义。其中,6月和7月的相关非常显著,副高偏西时,6月四川西部和南部、云南中北部地区降水偏少,贵州大部降水偏多;7月四川北部和东部、贵州东北部降水偏多,而云南中部和西北部降水偏少,反之亦然。进一步分析还发现,副高与海温的关系与副高活动的位置有关,副高越偏北,与海温的关系就越弱。     

近50年川渝盆地夏季降水多尺度变化特征

利用1961-2010年川渝盆地气象站逐日降水量资料、NCEP/NCAR再分析资料,采用经验正交函数展开、多锥度—奇异值分解等方法,研究了川渝盆地夏季降水的季节内尺度、年际尺度和年代际尺度变化特征。结果表明:川渝盆地夏季降水主模态空间型为东西反向分布型。MTM-SVD分析指出,川渝盆地夏季降水的季节内变化主要表现为准33天振荡,典型循环体现了盆地东西反向分布和南北反向分布的交替演变过程;川渝盆地夏季降水的年际变化特征主要表现为准2年周期循环,并且准2年周期的空间异常分布与盆地夏季降水主模态一致,即东西反向分布;在年代际变化方面,1961-2010年盆地西部夏季降水为减少趋势,盆地东部为增多趋势;川渝盆地夏季降水在1979年和1987年前后出现过两次明显的突变;当南亚高压偏北偏东时,西太平洋副热带高压(下称副高)偏北,盆地东部在副高的控制下,盆地西部则处在副高西部边缘,来自孟加拉湾的暖湿空气被副高阻挡在盆西,导致盆地降水西多东少,而当南亚高压偏南偏西时,副高偏南,来自孟加拉湾的西南暖湿空气可以直接输送到盆地东部,盆地降水西少东多。     

阿留申低压次季节尺度异常对北太平洋冬季降水的影响分析

利用1979—2018年的冬季逐日气象数据，研究了北太平洋地区冬季（12月至次年2月）阿留申低压次季节尺度变化特征，分析了次季节尺度阿留申低压异常与降水和极端降水异常之间的联系。选择1979—2018年共40个阿留申低压次季节尺度从异常增强到减弱的完整事件，记录下每个位相具体日期运用于合成分析。通过合成分析的结果可知：次季节尺度阿留申低压异常增强（减弱）时，北太平洋海盆区的降水呈现出明显的东多（少）西少（多），同时副热带西太平洋略偏多（少）的分布型。次季节尺度蒸发异常和整层水汽输送散度异常能够解释以上降水异常的空间分布。在阿留申低压异常偏强时，自北太平洋中部向东北延伸至北美沿岸区域内大气河发生频率增加，使得海盆中部向东和东北汇聚更多的水汽，北美西海岸地区更易发生极端降水事件。     

南亚高压次季节尺度东西振荡对我国长江流域降水及水汽输送的影响

使用常规资料及HYSPLIT(Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory Model)模式,分析了早夏和晚夏期间南亚高压次季节尺度异常偏东事件和异常偏西事件发生时,我国长江流域降水及水汽输送异常特征。结果表明:早夏期间当南亚高压异常东伸时,西太平洋副热带高压可西伸至我国东南沿岸,此时,降水正异常场主要位于我国东部地区,表现为江淮区域降水异常偏多;而晚夏期间当南亚高压异常东伸时,西太平洋副热带高压的西脊点更偏东,降水正异常区位置比早夏偏西,表现为四川盆地的降水异常偏多。早夏期间,与南亚高压异常偏西事件相比,南亚高压异常偏东事件有利于更多的水汽从南方的水汽源地输送到我国江淮区域,加上此时江淮流域存在异常上升运动,动力和水汽条件共同使得江淮流域降水偏多。晚夏四川盆地地区有类似的结论。     

2015年春季我国主要气候特征及其成因分析

2015年春季,全国气温普遍偏高,季节平均降水接近常年同期。季内,我国华南地区降水阶段性变化显著。前期(3—4月),华南地区降水偏少,华南前汛期入汛偏晚,入汛以后（5月5—31日）,华南地区降水显著偏多。分析表明,由于西太平洋副热带高压（以下简称副高）异常偏西,不利于副高南部的暖湿气流向华南地区输送,导致华南地区前汛期入汛偏晚。入汛之后,一方面,随着索马里越赤道气流的发展,经印度洋到达中国地区的水汽通道建立,由于副高偏西偏强,占据南海地区,导致水汽输送偏北;另一方面,与前期相比,春季后期印度洋海温偏高,有利于南海地区对流层低层异常反气旋的发展以及西南水汽输送的加强,此两种因素共同导致了入汛之后华南地区降水异常偏多。     

夏季南亚高压东西振荡特征研究

用合成分析方法讨论夏季南亚高压东西位置异常时东亚地区高低层环流特征和垂直环流特征，结合大气环流的这些特征讨论了南亚高压东西位置异常对我国东部降水的影响，最后对南亚高压位置异常与海温异常的关系进行了研究．结果表明，南亚高压与500hPa西太平洋副高存在“相向而行”和“相背而去”的关系；南亚高压偏东年850hPa距平风合成表明西太平洋副高增强西伸，长江流域存在距平风的辐合，导致长江流域降水偏多；偏西年西太平洋副高减弱东撤，长江流域为距平北风控制，使得长江流域降水较少。南亚高压偏东（西）年高原西部和我国长江流域上升运动较强（弱）。前期冬季赤道中东太平洋海温偏高（低），则夏季南亚高压的位置易偏东（西）。前期冬季到同期夏季印度洋海温偏高（低），夏季南亚高压偏东（西）。     

西太平洋副热带高压东西位置变动特征分析

采用NCEP／NCAR再分析逐日资料，根据特定区域涡度值，定义描述西太平洋副高东西位置的指标，并利用该指标研究了6月副高东西位置变动特征。结果表明：该指标不仅避免了由于高度的逐年升高而引起的副高逐年西进的年代际变化，而且能很好地反映大尺度环流场的特征；副高偏西年，赤道西风减弱，越赤道气流减弱，南海夏季风偏弱，江南和华南地区南风增强，其东侧负涡度发展，引导副高西伸，长江流域被副高北侧异常西南风控制，有利于雨带在此维持，降水偏多易涝。西太平洋副高东西位置变化的周期分析表明，6月副高西伸指数最强的周期信号为2、4、8a。     

我国西南周边地区夏秋季节降水变化及相应环流特征分析

利用云南省124站观测资料及CRU(Climatic Research Unit)高分辨率降水数据分析了我国西南周边地区的降水时空变化特征, 并进一步对该地区夏、秋季节降水的周期、降水与季风活动的关系以及旱涝时期环流背景做出分析, 以探讨其年代际变化的可能影响机制。结果表明, 我国西南周边地区的降水空间分布随季节演变, 西南地区处于降水量相对小值区, 各季节降水量存在明显的年际变化以及年代际振荡特征。通过周期分析发现, 研究区域夏、季秋季降水均存在明显的年代际尺度周期, 近年来西南地区连续干旱很可能是由夏季和秋季的年代际尺度周期负位相配合造成, 并且降水的减少与夏季风活动偏弱、季风持续时间偏短有关。夏季秋季少雨时期与多雨时期环流场存在显著差异, 表现为少雨时期我国东部低层异常的偏北风, 青藏高原附近高层异常的反气旋型环流, 多雨时期则相反。     

华南降水季节演变的年代际变化

利用中国测站的逐日降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了近35年华南降水季节演变的年代际变化特征及其相关的大气环流异常特征。华南地区降水季节分布型在1990年代初期发生了年代际转变,其中,华南西部降水在1990年之前为双峰型分布,1990年之后变为以6月为峰值的单峰型分布;华南东部降水在1990年之前是以5月、8月为峰值的弱双峰型分布,1990年之后变为以6月、8月为峰值的显著双峰型分布。华南东、西部降水季节分布的年代际变化分别与华南全区6月降水量的年代际增加以及8月华南东、西部降水显著反相的年代际变化（东多西少）密切相关。1990年之后,大雨及以上强降水事件发生频率的增强是导致上述年代际变化的主要原因。华南6月降水年代际的增强与南海区域的西北太平洋副热带高压（简称西太副高）脊线位置的年代际异常偏南密切相关。7月华南地区降水的年代际增加与西太副高年代际东撤及影响华南地区的热带气旋频数年代际增多有关。8月华南东、西部降水显著反相的年代际变化（东多西少）,一方面受印度洋及南海上空夏季风年代际减弱的影响,使得输送到华南西部的水汽减少,另一方面西太副高的年代际增强并西伸,使得源自副高西南侧的水汽更直接输送至华南东部地区有关;同时也与登陆和影响华南东、西部的热带气旋的年代际增多和减少有关。      

西南地区气象干旱特征及其成因分析

基于云南、贵州、四川、重庆等78个站点近50 a夏季降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,运用EOF法对我国西南地区降水场进行场展开,并对环流形势进行分析,以期探寻西南地区干旱事件变化特征。结果表明:西南地区夏季降水量月际变化不大,但年际、年代际变化大,尤其是20世纪70年代和21世纪近10 a降水明显偏少;降水量差异分布大致有4种型:相对一致性、南北反位相型、东北局部与其余大部反位相型、东南局部与其余大部反位相型;西南干旱事件是1972、1975、1978、1989、1992和2006年,雨量介于416.1~502.5 mm,均值为467.7 mm;西太平洋副高偏强、西伸脊点偏西,北美大部环流偏弱,A0呈正位相,西南水汽通道以及东南面水汽通道通量较常年弱,水汽通量散度辐散控制区等因素,导致西南地区干旱。     

南亚高压与西太平洋副热带高压经纬向位置配置对中国东部夏季降水的影响

利用1951—2016年逐月中国160站降水资料、NCEP/NCAR全球大气再分析资料和NOAA_ERSST_V4海表温度资料,分析了南亚高压与西太平洋副热带高压(西太平洋副高)经、纬向位置的关系及其位置配置对中国东部夏季降水的影响,结果表明:(1)南亚高压与西太平洋副高在纬向上的东西进退存在明显的反相关系,在经向上主要存在一致变化的特征,并依此定义了纬向、经向位置指数。纬向位置指数大(小)表示南亚高压与西太平洋副高纬向上距离远(近),经向位置指数大(小)表示两高压经向位置均趋于偏北(南);(2)纬向位置指数与我国华北、华南沿海地区降水呈显著正相关,而与长江中下游、东北北部地区降水呈显著负相关;经向位置指数与我国华北、东北南部地区降水呈显著正相关,而与我国江南、华南地区降水呈显著负相关;(3)南亚高压与西太平洋副高的经向、纬向位置指数与关键海区的前期春季、同期夏季海表温度均有显著的相关,热带太平洋-印度洋、北印度洋、中东太平洋前期春季、同期夏季海表温度与南亚高压东脊点呈显著正相关,与南亚高压脊线及西太平洋副高西脊点均呈显著负相关,而北太平洋海表温度主要与西太平洋副高脊线呈显著正相关。      

欧亚大陆夏季地表热力异常与同期中国东部夏季降水的可能联系

利用ERA-40再分析资料、CRU TS3.0数据集以及中国站点观测数据,分析了欧亚大陆夏季地表热力异常的变化特征,在此基础上探讨了我国东部夏季降水与同期欧亚大陆地表热力异常之间的可能联系。研究发现,欧亚大陆地表气温与浅层土壤温度的大尺度变化特征基本一致:经验正交函数分解第一模态空间型表现为大陆西南部分区域与欧亚大陆其他区域反相变化,对应的时间系数均在20世纪80年代末出现转折。当夏季欧亚中纬度印度以北地区和我国中东部地区地表气温偏高时,东亚夏季风的强度偏强,西太平洋副热带高压位置偏东,我国东部偏南风偏强,江淮流域水汽偏少,且气流上升运动偏弱,降水偏少;华南和北方地区水汽偏多,且气流上升运动偏强,降水偏多;反之亦然。当欧亚大陆中高纬贝加尔湖以东及以西地区夏季地表气温偏高,而我国东北部地区夏季地表气温偏低时,东亚夏季风的强度偏强,西太平洋副热带高压位置偏西,我国东南部地区偏南风异常偏强,有利于水汽向江淮流域输送,东南沿海及内蒙古中部水汽偏少,且气流上升运动偏弱,降水偏少;而东部其余地区水汽偏多,且气流上升运动偏强,降水偏多;反之亦然。     

近50年西南地区秋雨监测指标的建立及成因分析

利用西南地区四川、重庆、云南和贵州秋季降水量和日照时数资料,对西南地区秋雨极端天气气候事件的监测指标进行了探讨,最终定义连续5天以上日降水量大于等于0.1 mm,且日照时数小于等于0.1h的天气过程为1次秋雨事件.以此指标得出西南秋雨事件主要发生在四川盆地中南部、重庆西部、云南东北部和贵州北部等地区,秋雨最强中心平均每年发生华西秋雨事件可达1.6次以上,年平均秋雨日数大于11天.近50年西南秋雨强度呈波动下降趋势.结合NCEP/NCAR同期的位势高度场、水汽场以及风场资料对西南秋雨的成因分析表明：在秋雨强年,500 hPa高度场上极区气压偏高,中纬地区气压偏低,西风环流较弱,副高脊线易偏北,印缅槽较深.850hPa高度场上在西南秋雨较强的区域有一个明显的水汽汇,在风场上也有较强的来自孟加拉湾和印度洋水汽输送.垂直经圈环流和纬圈环流有明显的上升运动与之配置.     

Features of the Extremely Severe Drought in the East of Southwest China and Anomalies of Atmospheric Circulation in Summer 2006

The spatial-temporal features of the extremely severe drought and the anomalous atmospheric circulation in summer 2006 are analyzed based on the NCEP/NCAR reanalysis data, the characteristic circulation indices given by the National Climate Center of China, and the daily precipitation data of 20 stations in the east of Southwest China (ESC) from 1959 to 2006. The results show that the rainless period started from early June and ended in early September 2006 with a total of more than 80 days, and the rainfall was especially scarce from around 25 July to 5 September 2006. Precipitation for each month was less than normal, and analysis of the precipitation indices shows that the summer precipitation in 2006 was the least since 1959. The extremely severe drought in the ESC in summer 2006 was closely related to the persistent anomalies of the atmospheric circulation in the same period, i.e., anomalies of mid-high latitude atmospheric circulation, western Pacific subtropical high (WPSH), westerlies, South Asian high, lower-level flow, water vapor transport, vertical motion, and so on. Droughts usually occur when the WPSH lies anomalously northward and westward, or anomalously weak and eastward. The extreme drought in summer 2006 was caused by the former. When the WPSH turned stronger and shifted to the north and west of its normal position, and the South Asian high was also strong and lay eastward, downdrafts prevailed over the ESC and suppressed the water vapor transfer toward this area. At the same time, the disposition of the westerlies and the mid-high latitude circulation disfavored the southward invasion of cold air, which jointly resulted in the extremely severe drought in the ESC in summer 2006. The weak heating over the Tibetan Plateau and vigorous convective activities over the Philippine area were likely responsible for the strong WPSH and its northwestward shift in summer 2006.     

Characteristics of the Regional Meteorological Drought Events in Southwest China During 1960–2010

An objective identification technique for regional extreme events(OITREE) and the daily compositedrought index(CI) at 101 stations in Southwest China(including Sichuan, Yunnan, Guizhou, and Chongqing)are used to detect regional meteorological drought events between 1960 and 2010. Values of the parameters of the OITREE method are determined. A total of 87 drought events are identified, including 9 extreme events. The 2009–2010 drought is the most serious in Southwest China during the past 50 years. The regional meteorological drought events during 1960–2010 generally last for 10–80 days, with the longest being 231days. Droughts are more common from November to next April, and less common in the remaining months.Droughts occur more often and with greater intensity in Yunnan and southern Sichuan than in other parts of Southwest China. Strong(extreme and severe) regional meteorological drought events can be divided into five types. The southern type has occurred most frequently, and Yunnan is the area most frequently stricken by extreme and severe drought events. The regional meteorological drought events in Southwest China have increased in both frequency and intensity over the study period, and the main reason appears to be a significant decrease in precipitation over this region, but a simultaneous increase in temperature also contributes.     

Subseasonal Zonal Oscillation of the Western Pacific Subtropical High during Early Summer

This study examines the features and dynamical processes of subseasonal zonal oscillation of the western Pacific subtropical high (WPSH) during early summer, by performing a multivariate empirical orthogonal function (MVEOF) analysis on daily winds and a diagnosis on potential vorticity (PV) at 500 hPa for the period 1979–2016. The first MV-EOF mode is characterized by an anticyclonic anomaly occupying southeastern China to subtropical western North Pacific regions. It has a period of 10–25 days and represents zonal shift of the WPSH. When the WPSH stretches more westward, the South Asian high (SAH) extends more eastward. Above-normal precipitation is observed over the Yangtze–Huaihe River (YHR) basin. Suppressed convection with anomalous descending motion is located over the subtropical western North Pacific. The relative zonal movement of the SAH and the WPSH helps to establish an anomalous local vertical circulation of ascending motion with upper-level divergence over the YHR basin and descending motion with upper-level convergence over the subtropical western Pacific. The above local vertical circulation provides a dynamic condition for persistent rainfall over the YHR basin. An enhanced southwest flow over the WPSH’s western edge transports more moisture to eastern China, providing a necessary water vapor condition for the persistent rainfall over the YHR basin. A potential vorticity diagnosis reveals that anomalous diabatic heating is a main source for PV generation. The anomalous cooling over the subtropical western Pacific produces a local negative PV center at 500 hPa. The anomalous heating over the YHR basin generates a local positive PV center. The above south–north dipolar structure of PV anomaly along with the climatological southerly flow leads to northward advection of negative PV. These two processes are conducive to the WPSH’s westward extension. The vertical advection process is unfavorable to the westward extension but contributes to the eastward retreat of the WPSH.     

华南夏季降水的变化特征及其与热带太平洋海温异常的关系

根据1958-2008年华南48站降水资料、NOAA全球逐月海温格点资料、NCEP/NCAR再分析资料,采用EOF分解、相关、合成等统计方法,分析了华南夏季降水的变化特征及其与冬季热带太平洋海温的关系。结果表明,华南夏季降水变化特征主要表现为,空间分布以全区一致型为主,其次是南北反相对称型和东西反相对称型,且这3种分布模态都表现出显著的年际和年代际特征。全区一致型降水异常与热带太平洋海温显著相关,二者的相关性也具有年代际变化特征,其对应的热带太平洋海温具有沿赤道太平洋呈“负-正-负”的纬向分布型,类似于中部型El Nino。全区降水偏多时期,西南季风偏强,西太平洋副热带高压偏强、脊点位置偏西,南亚高压偏强、脊点位置偏东,总体的环流形势有利于华南地区的水汽输送和上升运动;降水偏少时期,情况相反。     

1961—2014年我国西南地区干湿季变化特征

利用中国1961—2014年逐日降水观测等资料,分析了西南地区的干湿季变化特征。结果表明：西南地区东部和西北部最早进入湿季;干季由四川盆地、贵州南部开始。西南中东部以及南部等地的湿季长度较长,干季则与之相反。干湿季开始日期以及干湿季长度均具有明显的年代际变化特征,在1970年代中期到1980年代发生了气候突变,呈现湿季长度变短,干季变长的趋势。湿季降水呈现东南多、西北少的特征,并表现出中东部减少,西部增加的趋势;干季降水则表现为东多西少的特点,在东部呈增加,在四川等地呈减少趋势。进一步分析表明：湿季异常偏湿(干)年,开始日期易偏早(晚),结束易偏晚(早),长度偏长(短);干季开始异常偏早(晚）年,干季长度长(短),干季略偏湿(干);太平洋、印度洋海温异常影响东亚大气环流的异常是造成西南地区干湿季出现异常的主要原因。     

基于交叉小波分析方法的西太平洋副热带高压年际变率与热带海温及大气环流异常的相关性研究

西太平洋副热带高压的年际变率受热带多个关键海区的海-气相互作用过程调控, 但彼此间的因果关联和影响机制尚不清楚。为揭示西太平洋副热带高压的年际变率与热带海温及大气环流异常之间的内在关联特性, 定义了三个关键海区以及赤道纬向西风区的特征指数, 并分别与西太平洋副热带高压强度、脊线指数进行了交叉小波和相干小波分析。研究发现:西太平洋副热带高压指数存在显著的2~3年和准5年的周期振荡, 20世纪八九十年代后, 由于暖池区海温及赤道纬向西风区的Hadley环流强迫加强, 致使副热带高压特征指数的2~3年周期振荡加强; 从位相关系看, 先是西太平洋副热带高压减弱南撤导致纬向西风加强, 其后影响赤道东太平洋海温升高, 同时暖水向东传, 使赤道中太平洋以及暖池区海温逐渐升高, 在Hadley环流作用下使副高加强北抬。基于上述西太平洋副热带高压的年际变率与热带海温及大气环流异常变化相关性诊断研究, 进一步探讨了造成这种相关性的影响机理和因果关联, 为揭示西太平洋副热带高压年际变率与热带海温及大气环流异常的相关性做探索研究。