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。     

南半球环流变化对东亚夏季风的影响

南半球环流是影响东亚夏季风季节内、季节到年际变化的重要因子之一.作者系统综述了南半球环流各系统包括连接两半球的越赤道气流、马斯克林高压和澳大利亚高压、南极涛动和南极海冰等对东亚夏季风环流和中国夏季降水的影响.特别是,近年来的研究揭示了南极涛动是影响东亚夏季风年际变化的强信号.当南极涛动偏强时,马斯克林高压和澳大利亚高压和相关的越赤道气流也趋于偏强.同时,西太平洋副热带高压偏西偏南,强度增强,长江流域降水偏多,其两侧降水偏少.这对中国夏季降水的预测有重要的应用价值.最后提出了一些相关的科学问题以供进一步研究.       

西太平洋副高与ENSO的关系及其对福建雨季降水分布的影响

用低阶大气环流谱模式就前期冬春季南海-热带东印度洋(10 oN～15 oS, 90～120 o E) 海温异常对南海夏季风的影响进行了数值试验。结果表明, 当南海-热带东印度洋海温异常偏暖时,其南北两侧大气低层出现异常气旋性环流,高层出现异常反气旋性环流,其东西两侧, 在南海-热带西太平洋大气低层出现强大的异常辐合,高层出现强大的异常辐散;在热带西印度洋大气低层为明显的辐散,高层为明显的辐合,得到了与Gill理论相一致的结论。此时大气低层赤道两侧异常气旋性环流阻挡了赤道索马里越赤道SW气流进入南海, 加强了赤道西风, 并明显减弱了澳大利亚越赤道SW气流,菲律宾以东的异常反气旋性环流加强了西太平洋副热带高压, 使其位置偏南偏西, 同时大气高层印度洋上空的异常东风加强了南亚高压, 从而导致南海夏季风强度减弱, 爆发可能推迟。在南海-热带东印度洋海温异常偏冷时,大气低层赤道两侧异常反气旋性环流减弱了赤道索马里越赤道SW气流, 加强了澳大利亚越赤道SW气流,菲律宾东北部的异常气旋性环流不利于其东侧的副热带高压发展, 同时大气高层印度洋上空的异常西风减弱南亚高压强度,有利于南海夏季风加强, 爆发可能提前。     

夏季东亚热带和副热带季风与中国东部汛期降水

利用欧洲中心１９８０～１９８９年逐日２００ｈＰａ、８５０ｈＰａ风场及日本气象研究所提供的ＧＭＳ观测的ＴＢＢ逐日资料,探讨了夏季东亚热带、副热带季风的强弱对中国东部夏季降水的影响．指出东亚夏季风系统中的两条辐合带热带辐合带（热带季风槽）和副热带辐合带（副热带梅雨锋）的强度的变化呈相反趋势,即热带季风槽偏弱时（弱季风）,副热带梅雨锋偏强;反之热带季风槽偏强时（强季风）,副热带梅雨锋偏弱．江淮流域的降水与热带季风槽、副热带梅雨锋的强度密切相关,即热带季风槽偏弱（弱季风）,梅雨锋偏强时,江淮流域的降水偏多;热带季风槽偏强（强季风）,梅雨锋偏弱时,江淮流域的降水偏少．研究表明：热带季风槽和副热带梅雨锋的强度与偏西气流的加强密切相关．当赤道东太平洋海温偏高,赤道西太平洋海温偏低,黑潮地区的海温偏高时,赤道东西太平洋上空的Ｗａｌｋｅｒ环流和西太平洋中纬度Ｈａｄｌｅｙ环流的下沉支气流减弱,东亚季风槽较弱（弱季风）,梅雨锋较强;当赤道东太平洋海温偏低、西太平洋海温偏高,黑潮地区的海温偏低时,赤道东西太平洋上空的Ｗａｌｋｅｒ环流和西太平洋中纬度Ｈａｄｌｅｙ环流的下沉支气流加强,东亚季风槽较强（强季风）,梅雨锋较弱．     

夏季菲律宾低空越赤道气流与南半球大气环流的关系

采用NCEP/NCAR再分析资料,定义了1950-2009年菲律宾越赤道气流强度指数,并研究其与南半球大气环流的关系。结果表明,菲律宾越赤道气流受南半球低层极地高压、绕极低压带和中纬度副热带高压,以及高层巨大的绕极低压影响;南半球环流对菲律宾越赤道气流的影响主要是通过南极涛动的调整,对澳大利亚高压产生影响来发挥作用,从南极涛动发生调整到对越赤道气流及北半球环流产生影响,有约4a的时滞;澳大利亚高压强度和位置的变化对菲律宾越越赤道气流有重要影响,关键区位于澳大利亚高压西北方向的洋面上。     

西太平洋副高的东西进退与东亚夏季风系统的相互影响与关联

利用1980-2010年NCEP/NCAR再分析资料和美国NOAA向外长波辐射（outgoing longwave radiation,OLR）资料,根据关键区500 hPa位势高度的变化定义了西太平洋副高东西位置指标,利用该指标围绕东亚夏季风系统开展分析,详细对比了夏季6月、7月副高东西向活动异常时,季风区相应的环流及对流活动差异.结果表明：副高东西位置的年际变化反映了亚洲夏季风的强弱变化,副高偏西（东）年,南海夏季风偏弱（强）,副热带夏季风偏强（弱）;副高的东西进退与东亚夏季风系统成员之间相互影响、相互制约;副高偏西年,南亚高压偏东、偏强,季风槽不发展、强度偏弱,西风带长波槽发展加深,南半球马斯克林高压和澳大利亚高压减弱,越赤道气流减弱,而副高偏东年情况则反之.     

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。     

EI Nino现象对东亚夏季风环流影响的初步研究

本文分析了1971—80年发生在南美洲西海岸的EI Nino现象及其对东亚夏季风环流的影响。结果表明,1972和1976年为强的EI Nino年,而1971和1974年为显著的反EI Nino年。还指出,1—6月份南美西海岸的海温与7月份我国东部大部分地区夏季风呈负相关.在EI Nino年,主要环流的特征为:(1)西太平洋副热带高压脊线偏北,强度偏弱.(2)澳大利亚高压位置偏南。(3)赤道缓冲脊强大.ITCZ东伸到太平洋中部。南半球的信风在105°E附近越过赤道之后,于10°N折向东去,流入西太平洋.(4)印度次大陆季风中断.孟湾西南季风直接影响我国东部地区的分量极其有限,在反EI Nino年,上述各系统特征完全相反.我们认为,EI Nino现象的发生,引起夏季风环流系统的变动,最终影响到我国夏季风的强度,这是二者之间遥相关的一种可能过程.      

北半球夏季西北太平洋热带地区西南季风强弱变化与南半球环流型的关系

本文分析了1978年夏季西北太平洋西南季风的强弱变化与南半球500mb环流形势的关系,发现当南半球出现经向环流型时,西南季风相应增强,反之,出现纬向环流型时,西南季风则减弱。 在南半球稳定的经向环流形势控制下,冷空气可以影响到低纬地带,高空长波槽后冷高压北侧的东南大风在其相对固定的通道上形成一股强而持久的越赤道气流,在北半球环流条件有利的情况下,这股越赤道气流可以在西北太平洋上转向成西南气流,导致该地区西南季风增强。由于南半球的长波槽容易在澳洲大陆东西两岸同时停滞加深,因此越赤道气流的路径则相对集中在这两     

澳大利亚植被覆盖对亚澳季风影响的数值模拟(Ⅰ): 对澳洲气候及冬季风的影响

通过澳大利亚植被绿化和沙漠化的数值试验,对植被覆盖变化引起的地方性气候变化及对半球尺度环流的影响进行了探讨.结果表明,澳洲大陆植被覆盖变化可显著影响地方性温湿和降水,大陆中西部绿化可使大陆东部显著降温,局地水汽增加对温度变化影响显著.绿化引起的中东部降水增加与地表粗糙度增加引发的水汽辐合增强,垂直上升运动增强引发的对流旺盛有关系.局地温湿和环流的变化通过大气定长波的经向传播影响了越赤道气流的强弱,进而对亚澳冬季季风系统降水产生了影响.研究表明, 绿化使低层南北半球越赤道气流略微增强,增加了北半球冬季寒潮深入南半球内部的几率,并引起了澳洲大陆北部沿岸的气流明显增强,季风槽南移,降雨带区域性的南移,增加了气旋干扰深入内陆的几率,降水发生的频率增多; 沙漠化则引起澳洲大陆增温显著,由于局地下沉运动抑制了对流,造成了陆上降水的减少,通过波的外传,引起了100°～110°E和120°～130°E的低层越赤道气流的变弱和澳大利亚季风槽降水的减少.     

春季西太平洋海表面温度对我国江南春雨的影响

利用NCAR提供的第5代全球大气环流模式CAM3.1探讨了春季西太平洋副热带地区海表面温度对我国江南春雨的影响。数值试验结果表明:春季西太平洋副热带地区海表面温度升高可引起同期东亚—西太平洋副热带纬向海陆热力差异减弱,进而引起3—4月青藏高原东南侧的低涡强度减弱,该低涡与西太平洋副热带高压之间的位势梯度减小,中低纬度西太平洋副热带高压强度减弱,其北侧的850 hPa西南风强度相应减弱,因此西南暖湿气流输送也随之减弱,造成江南地区的水汽通量辐合强度明显减弱,这种环流分布状况将不利于出现较强的江南春雨,导致江南春雨强度明显减小。     

2013年影响广西热带气旋频数偏多的成因分析

使用1951—2013年NOAA OLR、NCEP/NCAR风场和高度场再分析资料、中国气象局热带气旋资料,分析2013年影响广西热带气旋数量偏多的原因。结果表明：2013年6—9月西太平洋副热带高压明显偏强,西伸脊点明显偏西,脊线略偏北,同时副热带高压南侧对流活跃,降水过程潜热释放有助于副热带高压位置偏北,这种形势非常有利于热带气旋向广西移动。索马里越赤道气流强劲,在南海及菲律宾与北太平洋反气旋西南侧的东南气流相遇,形成季风槽,非常有利于热带气旋生成频数偏多。热带低频强对流带在印度洋和西太平洋活动频繁,并分别向东向西移动;赤道东太平洋海温偏低;哈得来和沃克环流较常年偏强,沃克环流上升支位置偏西,这些也可能是2013年影响广西热带气旋数量偏多的原因之一。     

澳大利亚植被覆盖对亚澳季风影响的数值模拟(I):对澳洲气候及冬季风的影响

通过澳大利亚植被绿化和沙漠化的数值试验,对植被覆盖变化引起的地方性气候变化及对半球尺度环流的影响进行了探讨。结果表明,澳洲大陆植被覆盖变化可显著影响地方性温湿和降水,大陆中西部绿化可使大陆东部显著降温,局地水汽增加对温度变化影响显著。绿化引起的中东部降水增加与地表粗糙度增加引发的水汽辐合增强,垂直上升运动增强引发的对流旺盛有关系。局地温湿和环流的变化通过大气定长波的经向传播影响了越赤道气流的强弱,进而对亚澳冬季季风系统降水产生了影响。研究表明,绿化使低层南北半球越赤道气流略微增强,增加了北半球冬季寒潮深入南半球内部的几率,并引起了澳洲大陆北部沿岸的气流明显增强,季风槽南移,降雨带区域性的南移,增加了气旋干扰深入内陆的几率,降水发生的频率增多;沙漠化则引起澳洲大陆增温显著,由于局地下沉运动抑制了对流,造成了陆上降水的减少,通过波的外传,引起了100°~110°E和120°~130°E的低层越赤道气流的变弱和澳大利亚季风槽降水的减少。     

亚洲和南半球大气冷(热)源对亚洲冬季风影响的数值试验

利用NCAR CAM3.1模式及NCEP/NCAR(version 1)再分析资料计算了几种现实大气热源分布情况,讨论了亚洲各地区和南半球上空冬季1月大气冷(热)源对东亚冬季风环流系统和印度冬季风环流系统形成的影响.结果表明:(1)冬季1月东亚地区和澳大利亚上空大气冷(热)源与东亚冬季风环流关系密切,南半球澳大利亚附近的非绝热加热可以激发出澳大利亚北部的热低压系统,东亚大陆东部的大气冷源可以使东亚大陆低空出现冷高压,基本上模拟出东亚季风系统冬季主要环流成员;(2)亚洲地区西部及其对应的南半球印度洋非绝热加热与印度冬季风环流关系密切,同样对东亚冬季风也有一定的影响,特别是亚洲大陆西部副热带地区的非绝热加热可以加强冬季南海的越赤道气流并能调整阿留申低压的位置.     

澳大利亚高压的年际变化及其对应的亚澳季风

利用NCEP/NCAR再分析资料,分析了 1948—2002年澳大利亚高压(简称澳高,下同)的年际变化及其对亚澳季风环流系统的影响。结果显示,澳高存在明显的年际变化,当澳高偏强时,亚澳季风环流系统其他各成员 (100~160°E高、低层越赤道气流,近赤道ITCZ,西太平洋副热带高压,梅雨锋,南亚高压,近赤道东风急流,季风经圈环流,Hadley环流等)也随之得到加强,从而导致整个亚澳季风环流系统的增强。     

热带海温变化对云南初夏干湿转换季节雨量的影响

通过相关分析、诊断分析以及数值模拟试验来研究热带海温异常对云南初夏干温转换季节雨量变化的影响，研究表明前期热带海温异常对云南初夏干湿转换季节雨量有明显的影响，海温与雨量的显著关相关区与Walker环流的上升下沉支相对应。提前的时间尺度越长，海温所提供的可预报信息越少；时间尺度越短，提供的可预报信息越大。诊断分析及 数值模拟研究还表明在赤道中东太平洋的暖位相期，孟加拉湾地区的季风低压和初夏索马里附近的越赤道气流及印度洋西南季风减弱，反之则加强。海温变化通过海气相互作用影响到季风活动，从而对云南初夏干湿转换季节雨量产生影响。     

青藏高原对亚洲季风平均环流影响的数值试验

利用垂直方向具有９层σ面、水平方向菱形截断波数为１５的全球大气环流谱模式和有、无青藏高原大地形两种情况下１０年积分的模拟结果，研究了青藏高原大地形对亚洲季风平均环流的影响。结果表明：有、无青藏高原大地形，亚洲冬、夏季季风平均环流均存在很大的差异。去除地形，使夏季高层的南亚高压、低层的大陆热低压、副热带高压及冬季的大陆冷高压在位置或强度上发生了改变；地形的有、无决定着冬季东亚大槽的强度；索马里越赤道气流有地形时明显较无地形时强；地形的有无还影响着降水强度和雨带的分布。另外，副热带高压中心及雨带的季节性移动与高原大地形的存在与否亦有很大的关系     

南海至西太平洋一带夏季低空越赤道气流和季风的初步研究

本文对南海至西太平洋一带夏季低空越赤道气流的情况和西南季风的来源,进行了初步研究。发现:(1)就气候平均而言,东非低空急流的影响范围,包括印度南部、孟加拉湾南部直到中南半岛南部和南海南部。在这一范围内,夏季月平均西南季风强度的年际变化十分一致;(2)夏季在中南半岛南部、南海南部,西南季风的主要来源是上游印度、孟加拉湾地区,直接来自南半球的气流比重不大。而热带西北太平洋的西南季风,则主要来自南半球;(3)在110-140°E 的赤道地区,并不存在一支主要的越赤道气流;(4)在150°E 附近的新几内亚东岸,有一条越赤道气流的通道。热带西北太平洋的西南季风,主要就是这支越赤道气流转向而成(但似乎要求这支气流的南风分量强度超过某一下限,即存在一阈值,才能对西北太平洋的西南季风变化有影响)。新几内亚岛上的山脉,对南半球东南信风的阻挡,是形成这支越赤道气流的重要原因之一;(5)大致在15°N 以南的南亚至西北太平洋地区,其西南季风主要由二支气流构成:一支在非洲东岸附近越过赤道,成为东非低空急流,经印度南部,往下游一直影响到南海南部;另一支在新几内亚东岸附近越过赤道,转向成西南气流影响西北太平洋。     

1979年东亚夏季风环流建立过程的分析

本文用1979年5—7月低纬地区的格点风资料,对东亚季风地区的逐日平均经圈环流进行了分析,发现东亚夏季风环流的建立过程和印度季风有很大不同。东亚夏季风环流建立时间较早,它是由副热带季风环流和南海热带季风环流组成的。副热带季风环流与源于南亚副热带地区的偏南风,北支高空东风相联系;而南海热带季风环流与源于澳大利亚的跨赤道气流,南支高空东风相联系。印度夏季风环流建立时间较晚,它与索马里低空急流,北支高空东风急流相联系。在季风环流的结构上,两者也是不同的,东亚季风环流是一个准经向环流圈,而印度季风环流则是一个准纬      

盛夏南海低空越赤道气流变化与东亚夏季风的联系

利用1979—2014年ERA-Interim逐月的风场、海平面气压场和位势高度场等再分析资料以及中国160站降水观测资料,采用回归分析等方法分析了盛夏(7、8月)南海(South China Sea, SCS)低空越赤道气流(Cross-Equatorial Flow,CEF)的变化及其与东亚夏季风的联系,结果表明:盛夏南海低空越赤道气流(SCEF)强度指数与南海夏季风强度指数呈显著的正相关关系,与东亚副热带夏季风强度指数呈显著的负相关关系。当盛夏SCEF偏强(弱)时,亚洲热带低压及西太平洋赤道辐合带增强(减弱),西太平洋副热带高压强度减弱(增强)、东撤(西伸),南海北部和西北太平洋地区为明显的气旋式(反气旋式)环流异常,使得南海夏季风增强(减弱)和东亚副热带夏季风减弱(增强)。此外,当盛夏SCEF偏强时,由于东亚副热带夏季风减弱,我国华南地区为东北风异常,华北地区为偏南风异常,受其影响,我国华南地区为显著的水汽辐合区,华中地区为显著的水汽辐散区,使得盛夏华南地区降水增多,华中地区降水减少;反之亦然。