南亚夏季风系统双周振荡机制的探讨

本文用ECMWF以及OLR资料,分析印度和东亚两个季风子系统之间的相互作用,提出一个关于南亚季风系统双周振荡的机制。机制的主要内容是:(1)南亚季风系统的双周振荡以澳大利亚高压为启动系统,通过两条途径影响北半球;(2)印度季风槽的振荡通过自西向东传播影响ITCZ,使两者活动存在一定的位相差;(3)季风向大陆的水汽输送制约着东亚副热带地区环流系统的变化,影响到南亚高压的东西振荡,最终通过东亚季风环流圈影响澳大利亚高压。      

夏季西太平洋副热带高压准双周振荡的动力学机制

本文用动力学分析的方法对西太平洋副热带高压准双周振荡的机制进行了探讨。结果表明:在东亚特定的环流条件下,东亚大陆季风雨带和南海至西太平洋地区热带雨带凝结潜热的热力强迫作用均可激发出天气尺度的准双周CISK波动,其波动动能向东亚大陆副热带地区的频散变化存在一种“自我调整”过程,从而引导西太平洋副热带高压的进退。      

1982年夏季东亚季风环流准双周振荡的分析

本文利用1982年7月的格点风资料,分析了夏季东亚季风环流的准双周振荡过程,寻求了引起振荡的天气系统,研究了季风环流、高低空过赤道气流的振荡过程,发现均和台风的生消及移动有关。西太平洋地区和南海地区的季风环流的振荡过程有明显的差异。     

亚洲季风区纬圈剖面内准40天周期振荡的环流结构及其演变

本文利用1979年FGGE LevelⅢb资料研究了30°E—150°W范围内赤道和15°N纬带两个剖面内的准40天周期振荡的环流和温度场结构,讨论了它们的变化及其与亚洲地区季风活跃和中断的关系。发现有以下结果:(1)亚洲季风槽内的上升气流不仅构成了强大的经向季风环流圈,同时在其两侧也形成了东、西向(纬偏异常)环流圈,并受到准40天周期扰动的显著影响。季风槽两侧的热力学结构显著不同。(2)15°N纬带上60°E以西的北非和沙特阿拉伯上空的下沉(上升)区域向东扩展至南海—菲律宾地区导致其东面(西面)的高(低)层东(西)风动量下(上)传,使得季风中断(活跃),引起130°E以西地区低层西风和其东面太平洋上空的高层东风发生相互作用。向东传播的正(负)温度扰动与强的上升(下沉)运动相结合使得这一地区成为准40天周期振动的能量源地。(3)在赤道剖面上,扰动风场的位相向东向上传播,准40天周期的扰动动能向扰动位能转换,西风动量向下传播,其动力学特性与开尔文波有明显的不同。      

亚洲东西季风区之间的能量交换及其周期振荡

本文应用1982年8—9月的气象资料,分析计算了亚洲东部的南海季风区和华北季风区与其西部的印度季风区和高原季风区之间的能量交换及其周期振荡。高原季风区向华北季风区输送各种能量,南海季风区向印度季风区输送感热能、位能和动能,主要是从高层输送的。值得注意的是印度季风区向南海季风区净输送潜热能,主要是由低层西南季风输送的,虽然其数量相对地较小,但对于季风降水却是重要因素。南部季风区能量通量的主要振荡周期较北部季风区长,前者为准双周和准四周,后者为准双周和准三周。高层的振荡周期长于低层,准单周振荡主要出现在低层。同一主要振荡周期,高、低层的初始位相有差异,这种位相差可能是造成强对流天气周期性出现的重要原因。     

西北太平洋大气准双周振荡对热带气旋活动的影响

利用JRA逐日风场资料、 NOAA/NCEP的逐日OLR场资料以及美国联合台风预报中心的热带气旋 (TC) 数据, 通过对西北太平洋 (WNP) 上空10～20天大气准双周振荡 (QBWO) 不同位相的划分, 深入分析了QBWO对WNP区域生成TC的调制作用。研究结果表明: 在西北太平洋准双周尺度上, 对流与纬向风表现出沿热带地区向西偏北传播的特性。不同位相合成的季风槽位置和强度也发生相应的改变, 由此可见, QBWO是WNP上空季风槽季内变化的重要影响因子。当处于位相1、 4时, WNP生成TC的概率较低, 且登陆我国TC的数量也较少; 当处于位相2、 3时, WNP发生TC的概率较高, 特别是处于位相3时, 不仅TC发生概率最高, 而且登陆我国的TC数量也最多。沿热带地区西传的天气尺度波动 (周期10天以下) 在WNP通过季风槽的纬向风辐合作用, 易于转变为波数较大、 波长较短的热带低压 (TD) 型扰动, 这种扰动在季风槽区通过能量的转换有利于发展成为TC。     

北半球夏季风区大气视热源和视水汽汇的低频振荡

利用１９８６年５－９月ＥＣＭＷＦ／ＷＭＯ资料计算非洲季风区、印度季风区、南海季风区和副热季风区的视热源和视水汽汇。结果表明非洲季风区和印度季风区Ｑ１、Ｑ２的准４０天周期显著；南海季风区准双周振荡明显；副热带季风区盛行８天左右的周期；准４０天周期振荡也是南海季风区和副热带季风区的重要信号，印度季风区Ｑ１，Ｑ２的准４０天周期振荡比其他季风区的更为显著；非洲季风区Ｑ１振荡位相超前于Ｑ２振荡位相，其他季风     

2011年夏季广东季风槽暴雨与准双周振荡

采用小波分析、Lanczos时间滤波器、合成分析等方法分析了2011年夏季广东季风槽暴雨与大气低频振荡的关系。结果表明,2011年夏季降水主要存在准20 d的周期振荡,季风槽暴雨过程对应强的准双周振荡。选取与夏季降水显著相关的区域（102.5~117.5 °E,20~27.5 °N）平均的500 hPa高度场作为影响广东夏季降水的“500 hPa关键区”指数,同样选取区域（110~120 °E,15~22.5 °N）平均的850 hPa风场作为“850 hPa关键区”指数;2011年夏季500 hPa关键区与850 hPa关键区分别存在显著的准23 d、准22 d周期振荡,季风槽暴雨发生在500 hPa关键区准双周振荡的波谷、850 hPa关键区准双周振荡的波峰附近。从南海南部开始的3次低频纬向风、OLR、湿度的北传与从菲律宾以东的西太平洋向西传播的低频中心相遇,导致3次季风槽暴雨过程。利用典型个例的合成分析,对2011年6—8月广东3次季风槽暴雨的准双周振荡不同位相的大气环流场的共同演变特征进行分析,它们反映了季风槽暴雨从间歇-开始-旺盛-减弱-结束期的大气环流场演变特征,为广东季风槽暴雨的中期预报提供参考依据。      

多要素表征的东亚季风区准双周振荡特征

为评估不同要素对东亚季风区准双周振荡的表征能力,对大气向外长波辐射（OLR）、500 hPa位势涡度、850 hPa相对涡度、850 hPa风场和750 hPa比湿等要素的准双周振荡特征进行对比,发现各要素均能很好反映东亚季风区明显的准双周振荡时空特征。OLR及500 hPa位势涡度、850 hPa相对涡度、850 hPa纬向风表征的准双周振荡呈明显的西北向传播特征,500 hPa位势涡度、850 hPa相对涡度、850 hPa纬向风北传更强,北传速度更快。850 hPa经向风的准双周振荡呈明显西移特征,北传弱,北传速度最慢。而750 hPa比湿准双周振荡呈东南向传播。不同要素准双周振荡的强度略有差异,其中750 hPa比湿与其他要素的差异大。总体而言,750 hPa比湿不能较好地表现出东亚季风区准双周振荡活动特征,而其余要素能很好地表征东亚季风区大气准双周振荡,其中500 hPa位势涡度和850 hPa相对涡度准双周振荡特征一致性高。     

广东前汛期降水与南海北部风场准双周振荡的关系

利用1961—2008年广东逐日降水、NCEP/NCAR逐日再分析资料,先采用EOF分析、相关分析定义了影响广东前汛期降水的850 hPa关键区——“南海北部风场指数”,再利用功率谱分析、Lanczos时间滤波器等方法研究了近48年广东前汛期降水与南海北部风场指数的低频振荡特征,并研究了广东暴雨与南海北部风场指数准双周振荡的关系。结果表明,广东前汛期降水与南海北部风场指数均以准单周、准双周振荡为主,而30～60天的季节内振荡不显著。南海北部风场指数与广东前汛期降水准双周振荡序列存在显著正相关,且明显高于准单周振荡序列的相关。近48年4—6月南海北部风场指数的准双周振荡波峰前后3天(个别4天)的广东省前汛期暴雨出现概率为78.2%。最后利用合成分析方法分析了南海北部风场指数准双周振荡的波峰附近有典型西南风暖区暴雨发生的大气环流场演变特征,可为广东暖区暴雨过程的中期预报提供参考依据。      

THE CHARACTERISTICS OF LOW-FREQUENCY OSCILLATIONS OVER THE SOUTH CHINA SEA

Using 1975-1993 (with 1978 missing) data of the outgoing longwave radiation (OLR), characteristics of seasonal variation of low-frequency oscillations in the South China Sea and its relation to the establishment and activity of the summer monsoon there are studied. As is shown in the result, the low-frequency oscillation in the South China Sea is much stronger in the period of summer monsoon than in that of winter monsoon and the summer monsoon there usually begins to set up in a negative phase of the first significant low-frequency oscillation for the early summer. The study also reveals that the circulation for the low-frequency oscillation during the summer monsoon in the Sea is embodied as north-south fluctuations of the ITCZ and east-west shifts of western ridge point of the West Pacific subtropical high, suggesting close correlation between the low-frequency oscillation and the active and break (decay) of the South China Sea monsoon. In the meantime. the work illustrates how the low-frequency oscillation in the South China Sea are superimposed with the seasonal variation of the general circulation. so that the summer inonsoon covers the establishment of the I^st, intensification of the 2^nd and 3^rd the low-frequency oscillations and decay of the 4^th oscillation.     

1998 SCSMEX期间亚洲30－60天低频振荡特征的分析

对１９９８年 ５－８月南海季风试验（ＳＣＳＭＥＸ）期间东亚地区 ８５０ ｈＰａ中低纬环流指数、东亚季风指数和长江中下游降水进行了Ｍｏｒｌｅｔ 小波分析,结果表明在此期间这些要素均有明显的３０－６０天周期低频振荡。在此基础上对 ５－８月每隔 ５天的 ８５０ ｈＰａ低频流场进行分析,结果表明：（１）１００°－１５０°Ｅ间东亚从中国东中部大陆经南海和西太平洋的南北半球中明显的存在一个以３０－６０天低频荡为特征的东亚季风低频环流系统,东亚季风活动主要受东亚季风系统中低频活动影响;（２）５月第５候南海热带季风爆发、６月中旬长江中下游人梅及产生大暴雨以及７月中旬以后的该地区大暴雨均与低频气旋带在该地区活动有关,而８月长江上游大暴雨则与低频反气旋伸人到大陆有关;（３）ＳＣＳＭＥＸ期间东亚低频振荡系统的源地有二个,即南海赤道和北半球中太平洋中高纬。南海低频系统向北传播,而中高纬低频系统自东北向西南传播为主。长江中下游６、７月二次大暴雨均与上述二个低频气旋系统自热带向北和中高纬向西南传播并于长江中下游汇合有关;（４）５－８月间东亚季风系统中有二次低频气旋带和二次低频反气旋带活动,这些低频环流系统的活动与印度季风低频环流系统活动并无明     

东亚季风研究的进展

中国气象科学研究院曾长期组织和从事东亚季风及其对中国天气和旱涝影响的研究。该文对中国气象科学研究院在东亚季风研究方面取得成果进行综述, 并回顾了20世纪50年代以来国内有关季风的研究活动, 也回顾了影响我国天气气候、东亚季风环流系统的提出及其后续的有关东亚和印度季风系统的相互作用, 引发中国大陆暴雨生成的水汽输送, 表达中国大陆季风活动的季风指数设计等研究结果。综述了南海夏季风爆发、梅雨开始、中国雨季开始及传播等有关研究成果; 东亚季风系统中副热带地区低频振荡纬向和经向传播特征及与赤道地区不同之处, 东亚低频振荡对El Ni?o形成及夏季东亚热带和副热带季风爆发的可能影响, 东亚热带和副热带季风低频振荡对中国天气气候的影响等有关成果; 亚洲地区大气热源的计算及其分布, 青藏高原夏季热源对东亚夏季风及降水的可能影响, 青藏高原冬季冷源对El Ni?o生成的可能影响等有关成果; 东亚季风及降水的年际变化特征, 准4年年际振荡的分析及与ENSO形成间的相互作用, 极地对东亚夏季降水的影响及东亚季风年代际变化特征等成果。综述东亚季风系统形成的可能机制, 特别是亚洲大陆—西太平洋海陆热力差异及非洲、印度半岛、中南半岛及澳大利亚陆地与周围海洋对冬夏季风形成、印度和东亚季风系统形成、南海夏季风形成作用的结果。     

南海夏季风的推进

近年来，中国已有不少关于南海夏季风的研究。由于所用资料和方法的不同，研究结论尚有一定的差异。本文将应用卫星接收到的地球向外长波辐射（ＯＬＲ）资料，结合常规气象资料来确定东亚夏季风的爆发和向前推进的特征。其中着重讨论南海夏季风的推进情况，因为这里的常规气象资料缺少，研究尚不够充分。     

南海夏季风演变的气候学特征

本文总结南海北部地区夏季风演变的气候学特征，发现南海地区５月第３候对流层高层东风和北风爆发，对流层低层西风第１次跃升，东亚经向季风环流圈开始形成，这可以成为南海地区夏季风爆发的标志。对流层低层西风在６月中旬开始的第２次连续跃升对应江淮地区的梅雨爆发期。类似地，中国大陆夏季对流层低层５月初和６月初有两次爆发性增暖过程，第２次比第１次强烈得多。南海北部地区对流层低层纬向风速、比湿盛夏呈双峰型，纬向风速峰值分别出现在６月第５候和８月第４候，比湿峰值分别出现在６月第６候和８月第５候。比湿突升对应纬向风速突升，但略落后于风速峰值出现的时间。南海北部地区季风爆发前，温度是波动式上升的，南海季风爆发后，温度是波动式下降的。中国大陆东部及南海地区夏季对流层低层比湿分布有３次突变，即４月中旬南海北部比湿突增，并开始出现高比湿中心，而南海南部为最大比湿中心；５月中旬最大比湿中心已从南海南部跳到了南海北部－华南并向江淮流域扩展；６月中旬江淮流域比湿突增并一直维持到８月，同时南海南部高比湿带消失。而５月中旬ＯＬＲ有一次突变，ＯＬＲ低值区爆发性向北扩张，这对应于南海地区夏季风的爆发。而孟加拉湾地区夏季风演变的气候学特征与南海地区有较     

1982—1983年冬季亚澳地区季风环流的低频演变特征

本文应用1982年11月16日—1983年3月15日欧洲中期预报中心的格点资料及向外长波辐射资料(OLR),考察了冬季亚澳季风区季风环流的演变规律。分析了冬季亚澳季风盛期的月平均流场;对澳大利亚季风活跃与中断的几个不同时期流场进行了对比。结果表明,冬季亚澳地区季风环流的演变具有准40天低频振荡特征。主要表现是局地哈得莱环流的准40天强弱变化,澳大利亚季风槽的东西进退,以及北半球副热带高压的东西摆动。      

不同资料揭示南海夏季风爆发特征的比较

利用全球月平均海温资料，近地面的风、气温、湿度资料，以及海表感热和潜热资料，在综合分析海温和气象要素变化的基础上，确定了7个全球海气相互作用的关键区，并运用相关分析法，着重分析了各关键海区上空气象要素场与海温的时滞相关，以揭示不同关键海区海气相互作用的异同。分析表明：不同海区海气热力相互作用较强，海温与气温比湿有较好的互代性，特别是中东太平洋和南印度洋海区。动力作用对海温的影响各海区差异较大，中西太平洋海区的动力影响可能更关键。在感热潜热与海温的相关中，东西太平洋海区和西北太平洋及南印度洋两季风区都较关键。通过分析各海区海温和各气象要素相邻月的持续相关概率，进一步了解哪些要素、哪些区在哪些时段其异常持续性好，或异常持续性容易发生破坏，这不仅对做预报有一定的参考价值，也为我们讨论海气相互作用的物理机制提供了依据。