中国雨季的气候学特征

利用中国740站气候平均逐候降雨量对中国的主雨季进行定义,并对雨季（包括主雨季,春雨和秋雨）的气候学特征进行了讨论。结果表明:全国主雨季最早爆发于华南中部,最晚结束于华西地区。主雨季能持续4到14候不等,雨量占年总降水的30%～60%。主雨季在中国东部为季风雨季,自南向北推进;在西部受西风带影响,北方略早于南方, 且局地性强。中国雨季具有明显的区域性和阶段性特征。中国气候的夏季降水时间序列主要反映了季节循环特征, 但气候季节内振荡（CISO）对东部雨季的持续和推进具有明显的调制作用,其中长江中下游及其以南地区以30～60天周期为主。     

陕西降水季节及季节内振荡的气候特征

利用谐波分析、功率谱分析的方法,对陕西82个站点1962~2006年逐日降水资料进行气候平均分析,研究气候平均态下陕西降水季节及季节内振荡的时空分布特征。结果表明,陕西大部分地区降水主要以季节变化(年循环)为主,降水准双周振荡在全省范围都比较显著,降水30~60 d季节内振荡的显著分布区域主要集中在关中和陕南,这种地域分布与副热带高压随东亚夏季风南北移动有很大关系;气候平均态下降水的准双周振荡幅度于4月中旬开始逐渐加强,7~9月振幅最强,10~11月开始逐渐减弱;降水准双周振荡显著时期主要在夏季,而30~60 d季节内振荡在全省全年都存在,夏季比冬季振幅大,陕南和关中地区最大振幅出现在7月初。     

2021年夏季我国气候异常特征及成因分析

2021年夏季我国天气气候异常特征突出,极端天气气候事件多,东部主要多雨区在我国北方,降水的季节内变化显著,华南前汛期开始偏晚、江淮流域梅雨和华北雨季开始偏早.东亚大气环流季节内变化对降水异常的空间分布影响较大.6月,东北冷涡活动频繁,导致东北及邻近区域降水异常偏多,黑龙江、嫩江流域发生严重汛情;东北冷涡的异常活跃可能...     

ENSO及其组合模态对中国东部各季节降水的影响

近期的研究发现,热带太平洋低层大气存在两种主要模态,即经向对称ENSO模态和ENSO与海表温度(SST)年循环相互作用产生的经向反对称组合模态。主要探讨了这两种不同ENSO模态对中国东部各季节降水的影响。结果表明,厄尔尼诺年秋季,中国西南、长江及华南大部分区域呈现显著正降水异常;冬季,正降水异常范围扩大,覆盖华南、华东及华北东南部地区。这两个季节的异常降水都主要受ENSO模态的影响。与ENSO模态相关的正异常海温局地强迫导致120°E以西出现反气旋性环流,其西北侧增强的西南暖湿气流使得中国东部地区降水增多。次年春季,从中国华南延伸到东北出现正的异常降水,主要是ENSO组合模态的贡献。因为次年春季热带太平洋地区ENSO模态信号只局限于赤道地区,并没有对中国东部降水有显著的影响,而ENSO与海温年循环相互作用的组合模态使得与ENSO相关的赤道大气异常可以扩展到赤道以外地区。ENSO组合模态对中国降水异常有重要影响,在今后的研究和短期预测中需引起重视。      

中国东部地区降水季内变化的季节锁相

用１９５４－１９８３年５－８月的逐日降水资料分析了中国东部地区降水的气候特征，并讨论了它同东亚季风季节内变化的联系。结果发现，江淮梅雨同华南夏季风降水都具有季节锁相特征，前者呈单峰分布，后者呈双峰分布。同时，降水量的季内变化均具有２０－２５天的周期振荡特征。江淮流域降水的峰值和华南地区的第一个峰值主要受副热带季风影响，同夏季风的季节性北进和加强有关，华南地区第二个降水峰值受南海热带季风影响，与同期     

中国东南部与川渝陕甘地区夏季降水 30～60天CISO的反相现象

利用1979～2010年NCEP/NCAR逐日再分析资料和我国753站逐日降水资料,研究了中国东南部和川渝陕甘地区夏季降水30～60天气候季节内振荡（Climatological IntraSeasonal Oscillation,CISO）的反相现象。结果显示两个区域夏季降水CISO在7月中旬之前存在显著的反相关系,且在传播特征上有明显差异。川渝陕甘地区降水局地低频振荡显著,中国东南部降水CISO北传特征清晰。低频环流分析表明,对流层低层低频槽、脊的更替形成了川渝陕甘地区降水CISO的“驻相”振荡,低频气旋式、反气旋式环流位置的移动则产生了中国东南部降水CISO的北传。CISO垂直环流显示上升支与下沉支正好处于川渝陕甘地区与中国东南部,较好地反映了低频降水在两区域的相反变化。中国东南部、长江中下游与川渝陕甘地区三者之间存在动力学上的关联,这可部分地解释川渝陕甘地区和中国东南部之间降水CISO的反相关系。这种反相关系的形成还与气候态下的西太平洋副热带高压和贝加尔湖附近大陆高压脊的季节内变化有关。揭示中国东南部与川渝陕甘地区之间降水CISO的反相现象对于丰富人们对我国夏季风区低频振荡局地特征的认识和理解降水季节内振荡产生机制有重要意义。     

青藏高原夏季风和北半球夏季季节内振荡对中国西南地区雨季旱涝的影响及协同作用

中国西南地区旱涝变化受多种天气系统影响,青藏高原夏季风(Qinghai-Tibetan Plateau summer monsoon,QTPSM)和北半球夏季季节内振荡(boreal summer intraseasonal oscillation,BSISO)等次季节系统的强弱都会导致中国西南地区雨季旱涝变化,但目前这2个系统的协同作用机制尚缺乏系统性研究。因此,本文利用1981—2020年美国国家海洋与大气管理局气候预报中心日降水量和美国国家环境预报中心日再分析资料等,采用青藏高原季风指数(QTPM index,QTPMI)和BSISO指数,分析QTPSM和BSISO对中国西南地区雨季旱涝的影响及协同作用机制。结果表明:(1)QTPSM的强度与中国西南地区雨季降水量呈反相关,活跃阶段的QTPSM(active QTPSM,AQ)抑制西南地区降水,抑制阶段的QTPSM(inactive QTPSM,IAQ)促进西南地区降水。(2)在BSISO第一模态的5、6相位和第二模态的3、4相位期间,中国西南地区雨季极端降水发生概率增大;而在BSISO第一模态的2、3相位和第二模态的6、7相位期间,中国西南地区雨季极端降水发生概率减小。(3)在协同作用中,BSISO第二模态的6、7相位和QTPSM组合对中国西南地区雨季旱涝影响最大,降水正距平分布范围最广;当BSISO相位与AQ组合转为与IAQ组合时,中国西南地区雨季降水正距平大值区由北部转为南部。(4)在AQ组合相位中,中国西南地区雨季对流层中层盛行东南风,低层东西两侧均为“一高一低”的环流配置,促使印度洋、西太平洋水汽输送至西南地区北部,形成水汽辐合区;在IAQ组合相位中,中国西南地区雨季对流层中层盛行偏北风,低层受强气旋环流控制,促使印度洋水汽持续输送至西南地区南部,形成水汽辐合带。     

中国东南部与川渝陕甘地区夏季降水30～60天CISO的反相现象

利用1979~2010年NCEP/NCAR逐日再分析资料和我国753站逐日降水资料,研究了中国东南部和川渝陕甘地区夏季降水30~60天气候季节内振荡(Climatological IntraSeasonal Oscillation,CISO)的反相现象。结果显示两个区域夏季降水CISO在7月中旬之前存在显著的反相关系,且在传播特征上有明显差异。川渝陕甘地区降水局地低频振荡显著,中国东南部降水CISO北传特征清晰。低频环流分析表明,对流层低层低频槽、脊的更替形成了川渝陕甘地区降水CISO的"驻相"振荡,低频气旋式、反气旋式环流位置的移动则产生了中国东南部降水CISO的北传。CISO垂直环流显示上升支与下沉支正好处于川渝陕甘地区与中国东南部,较好地反映了低频降水在两区域的相反变化。中国东南部、长江中下游与川渝陕甘地区三者之间存在动力学上的关联,这可部分地解释川渝陕甘地区和中国东南部之间降水CISO的反相关系。这种反相关系的形成还与气候态下的西太平洋副热带高压和贝加尔湖附近大陆高压脊的季节内变化有关。揭示中国东南部与川渝陕甘地区之间降水CISO的反相现象对于丰富人们对我国夏季风区低频振荡局地特征的认识和理解降水季节内振荡产生机制有重要意义。     

中国雨季的一种客观定量划分

从客观分析角度出发,利用有序样本最优分割法对中国610个台站的气候平均（1961—2010年）候降水序列进行有序分割,给出中国不同区域的雨季定量划分。根据中国13个区域候降水量的气候平均值分布特征,并基于有序样本最优分割法的划分结果需同时满足分割段内波动小、段间差异大的要求,确定了各区域的合理分割数,通过制定3种雨季划分方案,对中国区域雨季进行了细致的定量划分。第1种方案将全年降水划分为雨季和旱季,结果表明,雨、旱两季差异明显的地区出现在华南西部沿海和新疆邻近区域;第2种方案将全年降水划分为雨季相对干期、雨季相对湿期和旱季3个降水阶段,这种特征出现的区域为华南大部分地区、江南地区、长江中下游地区、西南地区东部和南部,以及西北地区中东部;第3种方案将全年降水划分为春雨季、主雨季、秋雨季和旱季,出现这种特征的区域为长三角及淮河流域、黄淮和华北地区、东北地区、西北地区中部、内蒙古地区西部、青藏高原中东部及其以东地区。与已有的中国不同区域降水特征研究结果的比较表明,有序样本最优分割法不仅对中国雨季的划分客观有效,且其划分结果合理并具有明确的气象意义。     

江南雨季降水季节内演变及其年际、年代际变化特征

利用1961—2008年逐日降水资料,在对比我国东南部各地区气候态降水特征的基础上,着重探讨了江南地区(110~120°E、24~30°N)雨季降水的季节内变化特征及其年际、年代际变化规律。结果表明:1)江南雨季气候态降水的季节内变化具有明显的双峰型特征,两个峰值集中期分别是4、6月中旬前后。4月中下旬第一个降水峰值率先出现在江南地区,之后峰值降水南移,于6月上中旬华南地区达峰值集中期,之后强降水才逐渐北移,6月中下旬又回至江南地区,使江南地区降水达第二个峰值集中期。2)我国江南地区区域平均的双峰降水与4—6月的实际降水之间的相关系数达0.69,这表明双峰型降水确实反映了江南雨季降水的季节内演变特征。3)江南雨季降水双峰型的季节内变化特征具有明显的年际、年代际变化周期。年际变化周期为2~3 a,强信号主要集中在20世纪60年代后期到70年代中期以及80年代中期到21世纪初;年代际变化周期约为8~10 a,在整个时间域上都存在,最强信号集中在80年代初到90年代末期。4)年代际尺度上,江南雨季降水的季节内变化特征(双峰型态)具有隔代显著的特征,即20世纪60、80年代及21世纪初双峰型特征显著,而20世纪70、90年代双峰型特征不显著。     

STUDY ON THE MAIN CLIMATE MODES OF SHANDONG PRECIPITATION AND THEIR RELATIONS WITH THE EAST ASIAN WESTERLY JET

Summer precipitation patterns of Shandong Province are relatively independent with regard to the whole eastern China region.To study the rules and causes of precipitation variations,three main climate modes-on the annual,seasonal,and climatic intra-seasonal oscillation(CISO) scales-are extracted using a harmonic analysis method based on daily precipitation of Shandong during 1965-2009 and multi-year averaged pentad precipitation at 722 stations in China during 1971-2000.Among the three precipitation climate modes,the annual mode is closely related to the annual cycle of Earth-Atmosphere thermal system,which is characterized by the periodic dry and wet seasons.The seasonal mode reflects the monsoon effect on precipitation and the main flood season’s contribution to annual precipitation variations.As an important climatic signal,the CISO mode is more evident during summer monsoon.The gradual modulations of the CISO mode,seasonal mode,and annual mode control the annual variation of precipitation.To study the relationship between precipitation climate modes and atmospheric circulations,an East Asian Westerly Jet Index(EAWJI) is defined in this paper.It is revealed that precipitation of Shandong is closely related to EAWJI in all climate modes.A wet or dry phase of each climate mode corresponds to a specific atmospheric circulation pattern.The phase of the annual mode is reverse to that of EAWJI.During the wet phase of the seasonal mode(weak phase of EAWJI),the atmospheric circulation in and around Shandong is characterized by upper-level divergence and low-level convergence.A reversed atmospheric circulation exists for the dry phase(strong phase for EAWJI).In the summer wet phase of CISO mode(strong phase of EAWJI),Shandong is controlled by upper-level divergence and low-level convergence.Again,the dry phase is corresponding to a reversed circulation structure.The methodology employed in this research,i.e.studying the precipitation climatic variations in terms of independent components of different temporal scales,provides a new approach for annual and seasonal precipitation prediction.     

Distribution of seasonal rainfall in the East Asian monsoon region

Summary ?This study deals with the climatological aspect of seasonal rainfall distribution in the East Asian monsoon region, which includes China, Korea and Japan. Rainfall patterns in these three countries have been investigated, but little attention has been paid to the linkages between them. This paper has contributed to the understanding of the inter-linkage of various sub-regions. Three datasets are used. One consists of several hundred gauges from China and South Korea. The second is based on the Climate Prediction Center (CPC) Merged Analysis of Precipitation (CMAP). The two sources of precipitation information are found to be consistent. The third dataset is the NCEP/NCAR reanalysis 850-hPa winds. The CMAP precipitation shows that the seasonal transition over East Asia from the boreal winter to the boreal summer monsoon component occurs abruptly in mid-May. From late March to early May, the spring rainy season usually appears over South China and the East China Sea, but it is not so pronounced in Japan. The summer monsoon rainy season over East Asia commonly begins from mid-May to late May along longitudes of eastern China, the Korean Peninsula, and Japan. A strong quasi-20-day sub-seasonal oscillation in the precipitation appears to be dominant during this rainy season. The end date of the summer monsoon rainy season in eastern China and Japan occurs in late July, while the end date in the Korean Peninsula is around early August. The autumn rainy season in the Korean Peninsula has a major range from mid-August to mid-September. In southern China, the autumn rainy season prevails from late August to mid-October but a short autumn rainy season from late August to early September is noted in the lower part of the Yangtze River. In Japan, the autumn rainy season is relatively longer from mid-September to late October. The sub-seasonal rainfall oscillation in Korea, eastern China and Japan are explained by, and comparable to, the 850-hPa circulation. The strong westerly frontal zone can control the location of the Meiyu, the Changma, and the Baiu in East Asia. The reason that the seasonal sea surface temperature change in the northwestern Pacific plays a critical role in the northward advance of the onset of the summer monsoon rainfall over East Asia is also discussed. Received October 5, 2001; revised April 23, 2002; accepted May 11, 2002     

How are seasonal prediction skills related to models’ performance on mean state and annual cycle?

Given observed initial conditions, how well do coupled atmosphere–ocean models predict precipitation climatology with 1-month lead forecast? And how do the models’ biases in climatology in turn affect prediction of seasonal anomalies? We address these questions based on analysis of 1-month lead retrospective predictions for 21 years of 1981–2001 made by 13 state-of-the-art coupled climate models and their multi-model ensemble (MME). The evaluation of the precipitation climatology is based on a newly designed metrics that consists of the annual mean, the solstitial mode and equinoctial asymmetric mode of the annual cycle, and the rainy season characteristics. We find that the 1-month lead seasonal prediction made by the 13-model ensemble has skills that are much higher than those in individual model ensemble predictions and approached to those in the ERA-40 and NCEP-2 reanalysis in terms of both the precipitation climatology and seasonal anomalies. We also demonstrate that the skill for individual coupled models in predicting seasonal precipitation anomalies is positively correlated with its performances on prediction of the annual mean and annual cycle of precipitation. In addition, the seasonal prediction skill for the tropical SST anomalies, which are the major predictability source of monsoon precipitation in the current coupled models, is closely link to the models’ ability in simulating the SST mean state. Correction of the inherent bias in the mean state is critical for improving the long-lead seasonal prediction. Most individual coupled models reproduce realistically the long-term annual mean precipitation and the first annual cycle (solstitial mode), but they have difficulty in capturing the second annual (equinoctial asymmetric) mode faithfully, especially over the Indian Ocean (IO) and Western North Pacific (WNP) where the seasonal cycle in SST has significant biases. The coupled models replicate the monsoon rain domains very well except in the East Asian subtropical monsoon and the tropical WNP summer monsoon regions. The models also capture the gross features of the seasonal march of the rainy season including onset and withdraw of the Asian–Australian monsoon system over four major sub-domains, but striking deficiencies in the coupled model predictions are observed over the South China Sea and WNP region, where considerable biases exist in both the amplitude and phase of the annual cycle and the summer precipitation amount and its interannual variability are underestimated.     

东亚季风环流演变的主要模态及其与中国东部降水异常的联系

利用美国国家环境预报中心和国家大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析环流资料、美国国家海洋和大气管理局(NOAA)重构的海温资料和中国国家气象信息中心(NMIC)整理的752个测站降水资料,对东亚地区季风环流季节演变主要模态及其与中国东部降水异常的关系进行了分析。结果表明,东亚地区850hPa季风环流季节演变存在两个主要模态,第一模态主要受热带印度洋海温和赤道东太平洋海温偏低背景下印度洋偶极(IOD)演变过程控制;第二模态主要受赤道东太平洋ENSO循环和IOD演变控制。对应第一模态,夏季华北多雨,长江流域少雨;对应第二模态,夏季华北、长江流域多雨,淮河、华南少雨。近50年两模态发生了明显改变,与降水变化有很好的对应关系。     

河南省汛期降水的天气季节特征

通过多年汛期逐日降水量场的ＥＯＦ分析,探讨了河南省汛期降水的天气季节特征。河南省主汛期出现在江淮梅汛之后,称暑汛较合适。暑汛期降水出现明显的南北与东西方向上的反相振荡;尤其是从小暑到大暑,季风雨带从沙河以南,北跃到黄河沿岸及其以北地区,是东亚季风重要的气候特征,表明梅雨结束后,中国东部的主要雨带不是一跃而至黄河以北,而是阶段性地逐次向北跳跃的。对暑汛降水气候的分析研究,有助于加深对东亚季风活动的认识     

热带印度洋MJO活动异常对四川盆地降水的影响

利用四川省132个气象观测站降水资料和NOAA的逐日向外长波辐射(OLR)资料,分析了主汛期热带东印度洋MJO活动异常年低频对流传播的显著差异,及其影响四川盆地主汛期降水的物理过程。探讨了热带东印度洋MJO活跃年低频振荡向四川盆地传播的路径和源头,以及孟加拉湾西南季风系统、东亚副热带季风系统的低频振荡分别对四川盆地主汛期低频对流活动的影响。结果表明:热带印度洋的低频对流激发了孟加拉湾西南季风ISO进入活跃期,并在西南气流的引导下继续向四川盆地传播;低频对流先从热带印度洋东传至菲律宾群岛南部的热带洋面,并向东亚副热带地区北传,激发了东亚副热带季风ISO的活跃加强,进而向四川盆地西传。热带印度洋MJO活动异常对四川盆地降水的调制,正是通过两支季风系统(孟加拉湾夏季风和东亚副热带夏季风)的共同作用,影响了四川盆地主汛期异常的对流活动以及降水的多寡。      

新疆北部雨季降水对ENSO的响应

分析研究了新疆北部地区近50年（1951－2000年）全年各月降水的气候分布特征和各季降水的年际变化规律，重点揭示了北疆多雨季节（4－7月）及各月降水量对赤道东太平洋的海温SST和南方涛动指数SOI的显著响应关系，并用前期SST和SOI作为预报因子，建立了北疆地区雨季降水量的预报方程，该方程对北疆地区雨季降水量的长期预报有重要的应用价值。     

云南雨季开始期演变特征分析

应用EOF分析方法、小波分析方法及云南16个地州代表站1961～2002年共42年逐日降水量资料,对云南雨季开始期的空间分布、时间演变及多尺度周期变化等特征进行了诊断研究.结果表明:1)云南雨季开始期的空间分布,第一主要特征是全省雨季开始期一致偏早(晚);第二主要特征为云南滇中及以东、以南地区与云南西部雨季开始期反向变化的空间异常分布型态;2)云南雨季开始期存在明显的40年左右长周期、28年左右的年代际周期和8年左右的年际周期.从小波方差看,云南雨季开始期的变化以40年和28年左右的变化周期的振动最强,变化最显著,而年际变化相对较弱;3)云南雨季开始偏早期与偏晚期5月份500 hPa高度距平场有着明显区别;4)印度季风与南海季风对云南雨季开始爆发也起着积极的作用.     

青岛市汛期降水阶段划分及其环流背景特征

应用1961年1月到2011年12月的中国722站降水、NCEP/NCAR再分析和青岛市辖7站降水等逐日资料,分析青岛汛期降水阶段及对应的环流气候背景。结果表明:青岛市汛期有5个降水阶段,分别是主汛期开始阶段(6月29日至7月3日),黄淮雨期阶段(7月9—25日),华北雨季阶段(7月27日至8月6日),热带低压阶段(8月11-20日)和主汛期结束阶段(8月29日至9月4日)。其中主雨季(7—8月)呈明显的双峰分布,分别是黄淮雨期阶段和热带低压阶段两个主要降水阶段。副热带高压的季节性移动及其高低空的配置是形成青岛汛期降水阶段的主要成因,各降水阶段对应着相对稳定的天气气候阶段,各降水阶段间的大气环流有明显的突变现象,该研究为细化青岛汛期降水气候预测提供了理论支持。