福建入夏早晚异常的风场特征分析

本文以850 hPa、200 hPa月平均风场和西太平洋副热带高压脊线北抬至25°N日期资料及福建省25个代表站(县)5—7月的降水资料为基本分析素材。首先标定福建入夏异常的标准与年例,其次揭示850 hPa2、00 hPa 6月风场与异常年例的基本特征,进而探讨了对福建入夏早晚的影响关系。结果表明:在低层索马里-阿拉伯海区的越赤道气流强劲,南海至东亚低纬区域西南风偏大,西太平洋区域低纬度地区南风减弱、东风强劲,且东西风交汇区偏西;而在高层辐合区东风范围偏大,索马里-阿拉伯海区的区域东风风速强劲,青藏高原南侧和副高主体季节性位移的关键区以吹东风为主,东亚区域经向度小,位于青藏高原至我国东部区域范围内,形成一逆时针“距平”风环流;在此高低层风场特征的匹配下,有利于福建提早进入夏季;反之亦然。     

1948～2004年全球越赤道气流气候变化

利用1948年1月～2004年12月逐月NCEP/NCAR的全球1000 hPa、850 hPa、700 hPa、600 hPa、500 hPa、400 hPa、300 hPa、200 hPa、150 hPa、100 hPa的10层经向格点风,计算了全球越赤道气流和年变化,分析了全球850 hPa越赤道气流通道的时、空变化特征。指出在研究的时间段内,全球850 hPa越赤道气流有明显的长期趋势变化和年代际变化。近57年,6～8月的45～50°E、5～9月的105～115°E、5～9月和5～11月的130～140°E、2～4月的20～25°E的越赤道气流有明显的加强,6～8月的50～35°W的越赤道气流减弱。夏季索马里的越赤道气流,平均每10年增强0.25 m/s,而130～140°E,5～9月的越赤道气流,平均每10年增强0.32 m/s。奇异谱分析表明,850 hPa越赤道气流的年代际变化和趋势变化的方差贡献达到35%～45%。年际变化的方差贡献不超过30%,还指出夏季太平洋的越赤道气流的强度变化与南方涛动有明显关系,弱南方涛动时,有强的越赤道气流。而索马里急流强度与北大西洋涛动有弱的正相关。     

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。     

河南省近10年汛期多雨时段大尺度环流特征

利用1995～2004年气象资料,分析了河南省降水最多年份汛期降水集中时段的大尺度环流特征,结果发现降水集中时段100 hPa南亚高压120°E脊线基本维持在25～32°N之间,降水集中时段开始前南亚高压有一个东移北跳过程,降水集中期间100 hPa高度场上呈现东高西低形势,有利于副高西伸和北抬;西太平洋副热带高压相对稳定,在多雨时段副高进退次数较多,且较长时间稳定在25°N左右,有利于西南暖湿气流沿副高外围进入河南省境内,为暴雨提供了充足的水汽;在降水集中时段,中纬度西风急流轴位置被北抬到40°N 以北,40°N以南基本是东风,这种中纬度地转西风持续偏弱,有利于副热带高压北跳和北跳后稳定,使雨带稳定在河南省.     

河南省近10年汛期多雨时段大尺度环流特征

利用1995~2004年气象资料,分析了河南省降水最多年份汛期降水集中时段的大尺度环流特征,结果发现:降水集中时段100hPa南亚高压120°E脊线基本维持在25~32°N之间,降水集中时段开始前南亚高压有一个东移北跳过程,降水集中期间100hPa高度场上呈现东高西低形势,有利于副高西伸和北抬;西太平洋副热带高压相对稳定,在多雨时段副高进退次数较多,且较长时间稳定在25°N左右,有利于西南暖湿气流沿副高外围进入河南省境内,为暴雨提供了充足的水汽;在降水集中时段,中纬度西风急流轴位置被北抬到40°N以北, 40°N以南基本是东风,这种中纬度地转西风持续偏弱,有利于副热带高压北跳和北跳后稳定,使雨带稳定在河南省。     

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。     

索马里越赤道气流的变化特征及其对西北地区东部夏季降水的影响*

利用NECP/NOAA再分析资料,建立了越赤道气流强度的表征指标,分析了索马里越赤道气流的变化特征及其与西北地区东部夏季降水的相关性,并从大气环流和水汽输送方面初步探讨了索马里越赤道气流对西北地区东部降水的影响。研究表明:索马里越赤道气流呈增强的趋势。夏季索马里越赤道气流强度有10、14、23 a的变化周期,且与西北地区东部降水有很好的相关性,尤其6月超过99%的置信度检验;索马里越赤道气流强盛时,东亚地区会出现异常东风,同时在欧亚大陆上空易形成西北地区东部降水偏多的500 hPa环流型,增强印度洋和孟加拉湾的水汽输送,从而造成西北地区东部降水偏多。     

北太平洋海表温度与500hPa西太平洋副高和极涡相互作用的统计分析

本文采用斜交PROMAX因子分析方法分析了1954—1986年北太平洋逐月海表温度与500hPa西太平洋副高和极涡环流指数(7个因子)的相互关系,指出(1)500hPa西太平洋副高和极涡指数与北太平洋海温的相关值存在明显的年变化,以赤道太平洋区最敏感,(2)赤道东太平洋海表温度的变化与10个月前的极涡中心强度、同期和1—3个月前西太平洋副高面积、强度、位置变化有联系,(3)500hPa西太平洋副高面积和强度的变化受到前3—5个月赤道东太平洋和3个月前赤道中太平洋海表温度的影响,500hPa西太平洋副高位置与前3—5个月赤道东太平洋海表温度有联系.     

夏季索马里越赤道气流垂直结构特征及其与南亚夏季风的关系

采用1950-2009年NCEP/NCAR月平均再分析风场资料,对夏季低空索马里越赤道气流的垂直结构及其与南亚夏季风的关系进行研究.结果表明:夏季索马里越赤道气流在垂直方向上从低层至高层先增强,在925 hPa高度上达到最大值后逐渐减弱.某些年份索马里越赤道气流核心可向上延伸至850 hPa高度,而某些年份则维持在925 hPa高度上.索马里越赤道气流垂直结构不同时,其对应的南亚夏季风也有所不同,这种差异主要体现在对流层低层风场的变化,以及南亚夏季风的强弱差异方面.总体来说,索马里急流核心高度延伸至850 hPa时,对应的南亚夏季风偏强;急流核心高度维持在925 hPa时,南亚夏季风偏弱.     

2008年5—6月华南地区强降水过程的大尺度环流背景

利用华南地区逐日降水量资料以及美国NCEP/NCAR逐日再分析资料,对2008年5—6月华南连续强降水过程的大尺度环流、水汽输送及其与南半球相联系的环流背景进行分析。结果表明:(1)强降水期间西太平洋副高偏强,位置偏西偏南;鄂霍次克海地区多有阻高出现,形成一脊两槽的经向环流形势,有利于冷空气分裂南下与西南暖湿气流交汇。(2)4次强降水期间索马里急流的水汽输送均异常偏强,孟加拉湾及南海的水汽输送亦偏强;4次降水过程的水汽输送特征又有所差异。(3)4次强降水过程的发生与越赤道气流及南半球马斯克林高压、澳大利亚高压的加强密切相关,索马里越赤道气流的特别强劲是华南发生暴雨的主要原因之一。前期马斯克林高压、澳大利亚高压以及索马里、西太平洋越赤道气流的异常活动,对于华南强降水过程具有预报指示意义。     

越赤道气流的季节变化及其对南海夏季风爆发的影响

基于NCEP/NCAR资料分析了对流层越赤道气流的季节变化,指出越赤道气流中心在低层位于925hPa,在高层位于150 hPa。东半球的越赤道气流是一种典型的季风型气流,而西半球越赤道气流具有信风特征。研究结果还表明,低层的索马里和南海越赤道气流对南海夏季风的爆发有至关重要的作用,在季风爆发前2候,索马里急流有一次迅速的增强,这一增强有利于加速孟加拉湾地区西风的向东扩展,并使控制在南海上空的西太平洋副高东撤;同时,南海越赤道气流的迅速增强也推动副高北上,共同促使南海夏季风全面爆发。不仅如此,二者对季风爆发的早晚也有重要影响,当前期这两支越赤道气流建立偏早、强度偏强时,南海夏季风爆发易偏早。反之,当其建立偏晚、强度偏弱时,季风爆发易偏晚。     

澳大利亚植被覆盖对亚澳季风影响的数值模拟(II):对东亚夏季风环流的影响

在文献[1]的基础上,对澳大利亚大陆植被覆盖变化对北半球夏季越赤道气流和东亚季风环流季节变化的影响进行了研究。结果表明,植被覆盖变化对东亚季风建立前后南风越赤道气流建立时间、强弱和南半球主要环流系统都有显著的影响。绿化导致了索马里越赤道气流的建立提前,增强了不同时期南风越赤道气流的强度,但对90°E以东来自澳大利亚高压的几支越赤道气流影响不大。同时,绿化促使南半球澳大利亚高压和马斯克林高压提前建立,西太平洋副热带高压北进提前,且强度减弱,导致西南气流更容易深入东亚内陆和西太平洋。这些影响促使盛夏期西南亚季风的影响区域和强度都有所扩展,对东南季风则影响不大。沙漠化则使索马里气流略微减弱,西太平洋副热带高压在春夏季节则一直偏强,至7月中旬,才有明显东撤,阻碍了越赤道气流的北上,西南季风在此影响下强度和影响范围均有所缩减。     

澳大利亚植被覆盖对亚澳季风影响的数值模拟(Ⅱ): 对东亚夏季风环流的影响

在文献[1]的基础上,对澳大利亚大陆植被覆盖变化对北半球夏季越赤道气流和东亚季风环流季节变化的影响进行了研究.结果表明,植被覆盖变化对东亚季风建立前后南风越赤道气流建立时间、强弱和南半球主要环流系统都有显著的影响.绿化导致了索马里越赤道气流的建立提前,增强了不同时期南风越赤道气流的强度,但对90°E以东来自澳大利亚高压的几支越赤道气流影响不大.同时,绿化促使南半球澳大利亚高压和马斯克林高压提前建立,西太平洋副热带高压北进提前,且强度减弱,导致西南气流更容易深入东亚内陆和西太平洋.这些影响促使盛夏期西南亚季风的影响区域和强度都有所扩展,对东南季风则影响不大.沙漠化则使索马里气流略微减弱,西太平洋副热带高压在春夏季节则一直偏强,至7月中旬,才有明显东撤,阻碍了越赤道气流的北上,西南季风在此影响下强度和影响范围均有所缩减.     

西太平洋副热带高压西伸过程的合成特征及其可能机理

利用1970~2000年6月NCEP/NCAR逐日再分析资料,根据(20~30°N,115~125°E)区域内500 hPa的涡度变化选取了12次西太平洋副热带高压西伸过程,合成了西太平洋副热带高压西伸过程中对流层高层和低层的环流演变特征。结果表明,(20~30°N,115~125°E)区域内500 hPa负涡度的增加对应着西太平洋副热带高压的西伸过程。在副热带高压西伸过程中,对流层高层南亚高压的中心位置虽然稳定少动,但是由于日本东南部反气旋的西移,使得南亚高压东侧的脊明显地加强东伸,这可能对对流层中层副热带高压的西伸具有重要作用。在对流层低层,源于澳大利亚北侧的气流越过赤道向北传播,经由南海季风槽后到达我国江淮流域,从而影响副热带高压西侧的偏南气流。     

中国南方多雪年环流特征及对关键区海温的响应

根据NECP/NCAR月平均再分析资料,采用回归分析、合成分析等方法,探讨了La Nia（El Nio）气候背景下,大气外强迫因子北大西洋中纬度（45°N,30°W）、赤道印度洋、我国南海和东海海域海温异常对亚洲环流及我国南方降雪多寡的影响。分析发现,La Nia气候背景下,北大西洋中纬（45°N,30°W）海温为正异常,有利于500 hPa高度场亚洲中高纬叶尼塞地区（50°N, 90°E）位势高度偏高并出现阻塞型,也有利于东亚冬季风环流加强;赤道印度洋、我国南海和东海附近海温出现负异常,850 hPa高度东亚大陆沿海低纬地区风距平场出现偏北风距平,我国南方多雪,温度相对偏低。El Nio背景下,北大西洋中纬度（45°N,30°W）海温为负异常,亚洲中高纬叶尼塞地区位势高度偏低,东亚冬季风环流偏弱;赤道印度洋、我国南海和东海附近海温出现正异常,850 hPa高度东亚大陆沿海低纬风距平场出现偏南风距平,我国南方多雪,温度相对偏高。回归分析指出,冬季500 hPa亚洲中高纬叶尼塞地区（90°E附近）的位势高度正（负）异常与北大西洋中纬度（45°N,30°W）附近海温正（负）异常有关;冬季850 hPa东亚大陆沿海低纬地区偏南（北）风距平与赤道印度洋、我国南海和东海地区的海温正（负）异常有关。La Nia气候背景下的2008年1月我国南方低温、雨雪、冰冻极端灾害事件的发生可能与北大西洋中纬度（45°N,30°W）附近以及赤道印度洋、我国南海和东海海温都出现正异常有关。     

关键区海温年代际异常对我国东部夏季降水影响

利用1931—2010年UKMO HADISST1全球月海表温度、NOAA再分析资料及我国东部96个站月降水量资料,使用REOF,SVD及合成分析等方法探讨了关键区冬季海表温度 (SST) 年代际异常对我国东部夏季降水的影响。结果表明:当冬季黑潮区SST年代际异常处于正位相时,夏季500 hPa中高纬度地区位势高度呈“+-+”距平分布,西风带经向环流盛行,西太平洋副热带高压加强、西伸;850 hPa风场距平场上,北方地区为反气旋性异常控制,南海上空为异常偏南气流,这样的环流配置有利于我国东部夏季多雨带出现在长江中下游地区;当冬季南印度洋偶极子 (SIOD) 年代际异常处于正位相时,夏季500 hPa中高纬度地区位势高度为正距平,阻塞形势发展,经向环流盛行,有利于冷空气南下,西太平洋副热带高压强度偏强,位置略偏南、偏西;850 hPa风场距平场上,北方地区为一反气旋性异常控制,异常偏北气流延伸至我国南方地区,索马里越赤道气流偏强。这种环流配置使得副热带锋区偏南,夏季多雨带位于华南及东南沿海地区。     

越赤道气流通道上的经向垂直环流结构

本文运用1981年夏季月份,各标准等压面上格点风资料,分析了东半球低纬地区(40°—180°E、30°N—30°S),越赤道气流通道上各种物理量场分布和经向垂直环流。从而揭示了越亦道气流和季风环流及哈德莱环流相互之间的关系。     

资料

2005年6月500hPa环流指数、环流特征量资料国家气候中心气候预测室环流指数西太平洋副热带高压东亚槽极涡月平均候平均123456中心位置经度纬度强度亚欧地区IZ IM0.920.441.050.310.520.710.790.361.270.521.050.330.860.38亚洲地区IZ IM0.900.410.850.330.350.661.000.331.480.461.080.290.640.362962115202565W65N37面积指数强度指数西伸脊点脊线位置2005年6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)位置中央气象台中期预报科日123456789101112131415161718192021222324252627282930数215191174138…     

资料

2007年4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 m1.120.701.180.541.160.870.780.721.040.591.010.931.540.54亚洲地区IzI m1.050.641.170.440.600.790.730.510.880.631.041.031.900.41245295141915418020°E85°N92007年4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)位置中央气象台中期预报科日12345678910111213141516171…     

西北太平洋热带辐合带区上升运动与越赤道气流和澳大利亚高压的关系研究

利用NCEP/NCAR资料研究了西北太平洋热带辐合带区上升运动（ITCZω）与越赤道气流、澳大利亚高压之间的关系及其在2003和2007年淮河流域强降水中的异常特征。结果表明越赤道气流对西北太平洋ITCZω的影响主要反映在对其强度的影响,对其位置的影响不明显。总体上来说,925hPa上各支越赤道越气流强度与西北太平洋ITCZω强度的相关性都要好于850hPa; ITCZω强度与澳大利亚高压强度的相关在对流层低层过95%的信度检验。2003和2007年淮河流域强降水期间90°E以及以东的越赤道气流偏弱;澳大利亚高压强度偏弱;ITCZω偏弱、偏南; 2003和2007年90°E、105°E和150°E附近越赤道气流的强度较多年平均都要偏弱,2007年125°E附近越赤道气流的强度较多年平均也较弱;2007年ITCZω偏弱的程度要大于2003年;2007年南半球冷空气偏弱持续的时间虽然长于2003年,但偏弱的程度却小于2003年。