2019年6月西太平洋副热带高压脊线位置异常的机制分析

以2019年6月为例,采用统计和诊断分析方法研究了夏季西太平洋副热带高压脊线位置的变化特征,并分析了其位置较6月气候平均状态偏南的可能机制。结果表明：虽然2019年6月西太平洋副热带高压脊线位置总体偏南,但其经向位置异常存在纬向差异,在150°E以西区域,西太平洋副热带高压脊线平均位置偏南,而在150°~160°E区域内,脊线位置反而偏北。西太平洋副热带高压脊线位置变化与其附近异常涡度的经向分布有很好的对应关系,2019年6月西太平洋副热带高压脊线位置出现异常的原因在于其附近出现的异常扰动引起的异常涡度,而由于异常涡度分布存在纬向差异,造成西太平洋副热带高压脊线经向位置异常也出现了纬向差异。经过尺度分析简化的全型涡度方程的诊断发现,异常非绝热加热在导致2019年6月西太平洋副热带高压位置总体偏南的过程中起到了关键作用,而动力因子则对150°E以东的西太平洋副热带高压脊线向北偏移的贡献更大。     

西太平洋副高活动与平流层QBO关系的研究

资料分析表明，西太平洋副高活动有准两年振荡特征，副高的相对强度和副高脊线的纬度位置都清楚地表现出这种振荡。而且分析还表明，平流层低层纬向风的垂直切变同西太平洋副高活动有关，东（西）风切变对应着脊线位置偏北的较强（弱）副高形势。平流层低层东（西）垂直切变在赤道对流层上部所引起的异常上升（下沉）运动，导致Hadley环流的异常加强（减弱）可能是平流层QBO影响西太平洋副高准两年振荡的重要机制。用IAP-GCM所作的数值模拟试验得到了同观测资料分析相一致的结果。     

关于西太平洋副热带高压的垂直环流结构和年际变动特征及其机制研究

采用１９９８年南海季风试验期间的高质量高分辨资料和ＮＣＥＰ提供的４０年再分析资料以及相关的海温和副高参数资料，研究了西太平洋副热带高压的垂直环流结构和年际变动特征及其与东亚副热带夏季风和外强迫的关系。发现在月平均图上，西太平洋副高中心（或脊线）附近看不到下沉气流，但在候平均图和日平均图上脊线附近的若干区域下沉气流明显。这表明西太平洋副高的准定常和瞬变部分的环流结构特征有显著不同。在副高北侧东亚副热带季风雨带上有暴雨发生时，其凝结海热激发的经圈环流对相应经度上的副高脊线附近的下沉气流有显著贡献。分析表明，脊线附近高（低）空的下沉气流分别来自副高北（南）侧，表明副高是中高纬和低纬度系统相互联结的纽带。相关统计指出，夏季西太平洋副高的三个参数（面积、强度和脊线纬度）与长江中下游降水存在很高的相关，降水偏多（少），副高面积偏大（小），强度偏强（弱），脊线偏南（北），这说明与降水相应的凝结潜热对副高的年际异常有重要影响。近海海温和东亚海陆热力差指数与夏季长江中下游降水和副高三参数均存在显著的相关，这表明东亚经向和纬向海陆热力差是影响副热带夏季降水和西太平洋副高年际变化的基本因子。数值试验结果指出，近海海温异常所形成的     

西太平洋副高脊线北抬至25°N的OLR特征及诊断分析

取西太平洋副热带高压脊线北抬至 2 5°N日期和射出长波辐射 (OLR)月平均资料为素材 ,确定副高脊线北抬至 2 5°N指数和异常年例 ,揭示异常年例的OLR特征 ,进行诊断判据分析 ;主要结果有 :(1 ) 6月东亚中低纬地区的OLR距平场由中纬向低纬若呈偏低 (高 )、偏高 (低 )、偏低 (高 )分布时 ,副高脊线北抬至 2 5°N易于偏早 (迟 ) ;(2 )在分析诊断判据时 ,上一年 1 1月侧重南半球澳大利亚地区OLR所显示的信息 ;而当年三月侧重西太平洋辐合区OLR所显示的信息。     

副热带高压带的三维结构特征

先从纬向平均的角度出发,以地转平衡关系为基础,从纬向平均纬向风分布得到中、低纬度的位势高度场在赤道附近存在极小值,将其他纬度上位势高度相对于此的差(仿纬向偏差而称其为经向偏差)不但可以表示副热带高压带脊线位置与用纬向风零线的表示一致,还可以表示其范围及强度.结合纬向平均纬向风零线和经向偏差,对气候平均的副热带高压带以及其季节变化和年际变化等三维特征进行了分析.结果表明,对流层中,随高度升高,气候平均的副高带脊线向赤道靠拢,强度减弱,范围缩小.副高带脊线的季节变化和年际变化均很明显,并且表现出对流层整层的同时的变化特征.对流层中上层副高带的强度,夏半球强于冬半球,北半球的变化较南半球大.尤其在北半球夏季,副高带在对流层中、上层随高度升高而增大;其脊线的移动也表现出一定的跳跃性.这些结果表明对副热带高压带的研究,从整体上进行是必要的.     

关于西太平洋副热带高压的重直环流结构和年际变动特征及其机制研究

本文采用1998年南海季风试验期间的高质量高分辨资料和美国NCEP提供的40年再分析资料以及相关的海温和副高参数资料,研究了西太平洋副热带高压的垂直环流结构和年际变动特征及其与东亚副热带夏季风和外强迫的关系,发现在月平均图上,西太平洋副高中心（或脊线）附近看不到下沉气流,但在侯平均图和日平均图上线附近的若干区域下沉流明显,这表明西太平洋副高的准定常和瞬变部分的环流结构特征有显著不同,在副高北侧东亚副热带季风雨带上有暴雨发生时,其凝结潜热激发的经圈环流对相应经度上的副高脊线附近的下沉气流有显著贡献,分析表明,脊线附近高（低）空的下沉气流分别来自副高北（南侧）,表明副高是中高续和低纬度系统相互连结的纽带,相关统计指出,夏季西太平洋副高的三个参数（面积,强度和脊线纬度）与长江中下游降水存在很高的相关,降水偏多（少）,副高面积偏大（小）,强度偏强（弱）,脊线偏南（北）,这说明与降水相应的凝结潜热对副高的年际异常有重要影响,近海海曙和东亚海陆热力差指数与夏季长江中下游降水和 副高三参数均存在显著的相关,这表明东亚经向和纬向海南热力差是影响副热带夏季降水和西太平副高年际变化的基本因子,数值试验结果指出,近海海温异常所形成的感热加热能在其侧激发一个宾反气施环流,从而影响副高的强度（面积）的南北位置。     

夏季西太平洋副高脊线的活动特征及其可能的机制

通过对多年平均的逐日资料的分析表明 ,夏季不同区域副热带高压脊轴的垂直结构和活动特征存在明显不同 ,这与空间非均匀加热的分布密切相关。西太平洋地区副高脊轴随高度向北倾斜 ,而 1 60°E～ 1 80°地区向南倾斜 ;北太平洋中、西部副高在北进期的脊线活动均存在显著的 1 0～ 2 0 d周期低频振荡 ,东亚季风区还具有明显的准 40 d振荡周期。分析表明 :副高的季节性南北移动主要受太阳辐射的影响 ,而空间非均匀加热起着调节副高移动速率以及改变副高强度的作用 ,特别是对副高的异常活动起重要作用     

西太平洋副热带高压双脊线及其对1998年夏季长江流域“二度梅”的影响

利用NCEP/NCAR再分析资料、日本气象厅提供的TBB资料研究了 1 998年 7月西太平洋副热带高压突然偏南的原因。结果表明 ,西太平洋副高脊线突然“南撤”有其一定局限性 ,事实上应是副热带高压脊线在南侧的一次“重建”过程。针对这次重建 ,发现 1 998年 7月上中旬在西太平洋副热带地区存在南北两个高压脊 ,据此本文提出了副热带高压双脊线的概念 ,并着重揭示了这次西太平洋副热带高压双脊线的基本演变特征、环流场和温湿场结构、可能的形成机制及其对 1 998年夏季长江流域“二度梅”的影响。分析表明西太平洋副热带高压双脊线时期具有与单脊线时期明显不同的环流特征和温湿场结构 ,其北侧脊线附近的特征与传统上单脊线副热带高压的特征较一致 ,但南侧脊线附近则更多的具有低纬度系统的特点 ;这次双脊线过程与赤道缓冲带北上并与副热带高压打通合并变性及热带对流云团的演变有密切关系。此外 ,文中还通过中国台站降水资料探讨了副热带高压双脊线的维持对中国东部雨型的影响 ,指出西太平洋副热带高压双脊线的出现改变了原有的水汽输送路径 ,从而在中国东部出现两条雨带 ,呈倒 7字型 ,分别与副热带高压北、南侧脊线相对应。这些结果为西太平洋副热带高压演变规律和机制的研究提供了新的线索     

副热带高压脊线北跳日期预测及其与中国初台关系的研究

基于西太平洋副热带高压(副高)变化与西北太平洋热带气旋(TC)活动的关系,利用1980—2013年NCEP/NCAR 再分析日平均、月平均数据,计算副高脊线第一次北跳至25 °N或以北,30 °N以南的副高北跳日期序列。选取超前于副高北跳日期的三个气候变量为预测因子,建立了1980—2008年的副高北跳日期的多元线性回归方程模型,并由此预测2009—2013年的副高北跳日期。模型的整体模拟能力较好,但在某些年份的模拟结果与实际偏差较大;模型的回报预测结果能较好地描述2009—2013年副高北跳日期的年际变化特征。进一步利用美国联合台风预警中心数据,分析显示中国初台的登陆日期与副高北跳日期显著正相关;在多数年份中,副高北跳后的1~7天内,有西北太平洋TC登陆中国。通过对比副高北跳早晚年的大气环流场发现:副高早(晚)跳年,5—7月平均的西太平洋季风槽较常年偏东(较常年不明显),季风槽南侧纬向风辐合异常(纬向风辐合异常中心偏东、偏北);同期的副高中心较常年偏北(偏南)。这些环流异常可能有利于(不利于)西北太平洋TC生成并向中国方向移动,从而造成中国初台登陆日期容易偏早(偏晚)。      

1951—2010年西太平洋副热带高压脊线季节性变化特征分析

文章通过对1951—2010年NECP/NCAR再分析逐日资料的分析,发现西太平洋副热带高压存在明显的季节性变化。夏季,副热带高压(以下简称副高)脊线出现两次显著的北跳,而且均伴随着副高强度指数的降低和西伸脊点的东退。脊线北跳过程也影响着东亚大气环流系统,南亚高压与西风急流在副高北跳后均同时减弱。但两次北跳过程仍然存在各自的特点:第一次副高脊线北跳时受到高纬地区纬向型环流调整与中低纬环流变化的共同影响,而第二次副高脊线北跳则主要受中低纬环流调整(太平洋负EAP事件)的影响。     

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。      

How the “best” CMIP5 models project relations of Asian–Pacific Oscillation to circulation backgrounds favorable for tropical cyclone genesis over the western North Pacific

Based on the simulations of 32 models from the Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5), the present study assesses their capacity to simulate the relationship of the summer Asian–Pacific Oscillation (APO) with the vertical zonal wind shear, low-level atmospheric vorticity, mid-level humidity, atmospheric divergence in the lower and upper troposphere, and western Pacific subtropical high (WPSH) that are closely associated with the genesis of tropical cyclones over the western North Pacific. The results indicate that five models can simultaneously reproduce the observed pattern with the positive APO phase accompanied by weak vertical zonal wind shear, strengthened vorticity in the lower troposphere, increased mid-level humidity, intensified low-level convergence and high-level divergence, and a northward-located WPSH over the western North Pacific. These five models are further used to project their potential relationship under the RCP8.5 scenario during 2050–2099. Compared to 1950–1999, the relationship between the APO and the vertical zonal wind shear is projected to weaken by both the multi-model ensemble and the individual models. Its linkage to the low-level vorticity, mid-level humidity, atmospheric divergence in the lower and upper troposphere, and the northward–southward movement of the WPSH would also reduce slightly but still be significant. However, the individual models show relatively large differences in projecting the linkage between the APO and the mid-level humidity and low-level divergence.     

An Observed Connection Between Wintertime Temperature Anomalies over Northwest China and Weather Regime Transitions in North Atlantic

In this study, the association between wintertime temperature anomalies over Northwest China and the weather regime transitions in North Atlantic on synoptic scale is analyzed by using observational surface air temperature(SAT) data and atmospheric reanalysis data. Daily SAT anomaly and duration time are used in order to define SAT anomaly cases. Differences with regard to the circulation anomalies over the Ural Mountains and the upstream North Atlantic area are evident. It is found that the colder than normal SAT is caused by the enhanced Ural high and associated southward flow over Northwest China. Time-lagged composites reveal possible connections between the SAT anomalies and the different development phases of the North Atlantic Oscillation(NAO). The Ural highs tend to be strengthened during the negative phase of NAO(NAO–) to Atlantic ridge transition, which are closely related to the downstream-propagating Rossby wave activity. The opposite circulation patterns are observed in the warm SAT cases. A cyclonic circulation anomaly is distinctly enhanced over the Urals during the positive phase of NAO(NAO+) to Scandinavian blocking transition, which would cause warmer SAT over Northwest China. Further analyses suggest that the intensified zonal wind over North Atlantic would favor the NAO– to Atlantic ridge transition, while the weakened zonal wind may be responsible for the transition between NAO+ and Scandinavian blocking.     

超强与普通厄尔尼诺海-气特征差异及对西太平洋副热带高压的不同影响

利用NCEP/NCAR再分析资料、GODAS海洋资料、哈得来中心海表温度（SST）以及中国国家气候中心（NCC）环流指数数据,依据美国气候预测中心的厄尔尼诺事件标准筛选出1980-2016年的超强与普通厄尔尼诺事件,对比了两类事件的不同生命阶段内海表及次表层温度特征的差异,并探讨了其对西太平洋副热带高压（西太副高）的不同影响。结果表明,对超强厄尔尼诺事件而言,海表温度正距平发展早且迅速,其大值中心偏东,纬向梯度强,但对普通厄尔尼诺事件而言,海表温度正距平中心偏西,纬向梯度小。厄尔尼诺事件的发展源于次表层海温距平（SOTA）随开尔文波东传并沿温跃层上升到达海表,其波动前部区域异常垂直海流对次表层海温距平的变化起重要作用;当海气激烈耦合时,可在温跃层激发出更强的海洋波动,使得次表层变暖更明显,激发出强的厄尔尼诺事件。海温异常强迫出的大气异常环流的强度与强迫源的强度关系密切。两类厄尔尼诺均能通过异常的沃克环流引起大气Gill型响应,使得西太副高偏强、西伸,且当超强厄尔尼诺发生时,异常沃克环流更强,海洋性大陆区域上空的异常强辐散导致Gill型响应而产生的反气旋更强,对西太副高的影响更甚。印度洋海表温度对厄尔尼诺的滞后变暖所带来的影响在上述亚太大气环流的持续异常中起重要作用。这些结果有利于加深对不同类型厄尔尼诺事件及影响西太副高机理的认识。      

2020年夏季我国气候异常特征及成因分析

2020年夏季我国天气气候极为异常,全国平均降水量为373.0 mm,较常年同期偏多14.7%,为1961年以来次多;季节内阶段性特征显著,6—7月多雨带主要位于江南大部—江淮地区,8月则主要在东北、华北及西南地区,致使2020年夏季雨型分布异常,不是传统认识上的四类雨型分布。通过对同期大气环流和热带海温等异常特征分析发现,6—7月,欧亚中高纬环流表现为“两脊一槽”型,东亚副热带夏季风异常偏弱,西太平洋副热带高压(以下简称西太副高)较常年同期显著偏强、偏西,第一次季节性北跳偏早,第二次北跳明显偏晚,且表现出明显的准双周振荡特征;使得来自西北太平洋的转向水汽输送偏强,并与中高纬不断南下的冷空气活动相配合,水汽通量异常辐合区主要位于长江中下游地区,导致江淮梅雨异常偏多。热带印度洋持续偏暖对维持6—7月西太副高偏强偏西及东亚夏季风异常偏弱起到了重要作用。8月,欧亚中高纬环流调整为“两槽一脊”型,蒙古低压活跃;西太副高也由前期偏纬向型的带状分布转为“块状”分布,脊线位置偏北;沿西太副高外围的异常西南风水汽输送延伸至华北—东北南部,形成自西南到东北的异常多雨带,与6—7月江淮流域降水异常偏多的空间分布有明显不同。异常的热带大气季节内振荡活动是导致8月中低纬大气环流发生调整的重要原因。     

局地海表温度异常影响热带气旋路径的模拟研究

本文以热带气旋"鲇鱼"(2010)为例,利用WRF模式和"鲇鱼"移动路径上不同的局地海表温度(SST)强迫进行了敏感性数值模拟。控制试验(CTRL)采用NCEP的SST强迫,敏感性试验分别在"鲇鱼"登陆菲律宾前的路径上增加(EXP1)和减小(EXP2)SST。结果表明:CTRL试验模拟的热带气旋路径与实况非常一致,EXP1试验模拟的热带气旋路径提前转向,移动路径偏东,EXP2试验模拟的热带气旋路径转向滞后,且移动路径偏西。对SST异常导致热带气旋路径出现差异的原因分析发现,热带气旋在吕宋岛东侧经过异常暖SST海面时,热带气旋强度增强,产生异常的正涡度平流,且500 h Pa以上凝结潜热释放增强副热带高压敏感区出现温度场的正异常,500h Pa以下水凝物的混合和蒸发作用增强造成副热带高压敏感区温度场的负异常,加之正的异常涡度平流和异常的上暖下冷温度场配置使得500 h Pa位势高度降低,副热带高压强度减弱,副热带高压西伸范围减小,导致热带气旋提前向北转向,移动路径偏东。反之,当热带气旋在吕宋岛东侧经过异常冷SST海面时,副热带高压西伸范围扩大,导致热带气旋向北转向滞后,路径偏西。     

Decadal oscillations in a simplified coupled model due to unstable interactions between zonal winds and ocean gyres

A simplified coupled ocean–atmosphere model, consisting of a one-layer bidimensional ocean model and a one-layer unidimensional energy balance atmospheric model [J. Clim. 13 (2000) 232] is used to study the unstable interactions between zonal winds and ocean gyres. In a specific range of parameters, decadal variability is found. Anomalies, quite homogeneous zonally, show small-scale wavelength in latitude: perturbations emerge and grow at the southern limb of the intergyre boundary and propagate southward before decaying. The wind stress anomalies are proportional to the meridional gradient of the atmospheric temperature anomalies: this ratio acts as a positive amplification factor, as confirmed by a parameter sensitivity analysis. Assuming zonally-averaged anomalies harmonic in the meridional direction, a very simple analytical model for the perturbations is derived, based on forced Rossby wave adjustment of the western boundary current and its associated anomalous heat transport: it accounts for the scale selection, the growth and the southward propagation of sea surface temperature anomalies in the subtropical gyre. The latter is not only due to the slow advection by the mean current, but to a prevailing mechanism of self-advecting coupled oceanic and atmospheric waves, out of phase in latitude. Relevance to the observational record is discussed.     

夏季东亚西风急流扰动异常与副热带高压关系研究

利用1979—2003年NCEP/NCAR月平均再分析资料, 探讨夏季 (6—8月) 200 hPa东亚西风急流扰动异常与南亚高压和西太平洋副热带高压的关系。研究指出:夏季200 hPa东亚西风急流扰动动能加强 (减弱), 东亚西风急流位置偏南 (偏北)、强度偏强 (偏弱); 东亚西风急流扰动动能强弱不仅与北半球西风急流强弱和沿急流的定常扰动有关, 而且还与东亚地区高、中、低纬南北向的扰动波列有关, 亚洲地区是北半球中纬度环球带状波列异常最大的区域。夏季200 hPa东亚西风急流扰动动能加强 (减弱), 南亚高压的特征为位置偏东 (偏西)、强度加强 (减弱); 西太平洋副热带高压的特征为位置偏南 (偏北)。东亚环流特别是500 hPa西太平洋副热带高压对东亚西风带扰动异常的响应由高空东亚西风急流南侧的散度场及其对流层中下层热带和副热带地区的垂直速度距平场变化完成。     

浅析太平洋副热带高压的基本特征

利用1958~2010年NCEP/NCAR再分析位势资料以及2 m海表面温度资料,研究太平洋副热带高压(以下简称太平洋"副高")的月、季节变化特征,分析系统的空间结构变化特征。研究结果表明:水平方向上太平洋"副高"系统存在中心、脊线的南北位移和脊点的西伸或东撤,其中心有逐月经向和纬向的变化,6、10月是副高形态变异比较显著的时期;夏季副高最强,冬季副高最弱;垂直方向上副高主要存在于300 hPa以下,强度随高度逐渐减弱,在近地面,高压系统的位势高度梯度最大,达40 gpm。     

2011年8月气候异常及成因分析

在总结2011年8月我国气候异常与大气环流特征的基础上,针对西南干旱和热带气旋活动偏少两大气候异常事件的成因进行了分析。结果表明：高度场偏高、西太平洋副热带高压偏强、夏季风偏弱和水汽条件较差等大气环流异常是导致高温干旱的主要原因;中部型拉尼娜事件的滞后影响和印度洋偏暖的影响是西南干旱的重要外强迫条件。南海对流活动偏弱,菲律宾以东季风槽位置偏北,热带气旋活动区域垂直风切偏大,西北太平洋副热带高压偏强等因素导致热带气旋活动偏少。