2003 年陕西暴雨与西太平洋副热带高压的关系

利用实时资料和中央气象台提供的副热带高压资料,对2003年汛期陕西暴雨和500hPa副热带高压的活动特征关系统计分析,并对ECMWF、T213数值预报产品对副高的预报能力作了客观分析。结果表明,汛期7、8、9月副高偏强,副高脊线在25～28°N、西脊点在104～112°E进退,是陕西关中陕南多阴雨、暴雨频繁的主要原因;陕西连续暴雨产生于副高脊线沿25～28°N持续西伸、持续东移经过105°E时段。ECMWF对副高的进退、热带气旋路径预报准确率较高。     

西太平洋副热带高压位置对华北盛夏降水的影响

应用1958～2002年NCEP/NCAR 500 hPa冉分析资料,分析夏季逐日西太平洋副热带高压在110°～130°E、20°～50°N区域脊线活动情况.发现盛夏(7～8月)副高在588 dagpm以上、脊线在30°N以北的日数与华北降水有大范围正相关区,中心相关系数0.561(显著性水平为0.001).分析发现西太平副热带高压越过30°N的初日(连续3天副高脊线越过30°N的首口)早晚与华北盛夏降水量显著相关,初口与华北盛夏的平均降水量相关系数为-0.385,即副高北上早华北盛夏降水多,反之副高北上晚华北盛夏降水少.110°～130°E区域副高脊线越过30°N的日数和初日能更好地描述西太平洋副高与华北乃至我国东部盛夏降水的关系,对实际业务工作具有重要意义.     

一次秋季罕见强连阴雨过程分析

分析了2007年9月27日-10月11日长治市出现的历史罕见的持续时间最长、影响范围最广、灾害最严重的秋季连续阴雨天气的成因,给出了秋季连阴雨的预报着眼点:副高脊线位于25°N以北、西伸脊点位于100°E,北部冷空气南下受副高阻挡,在40-55°N形成平直西风带锋区,锋区南侧偏西西北气流与副高边缘西南气流交汇,切变系统频频建立,是山西中南部连阴雨天气的产生机制.降水落区在500 hPa层以下温度露点差≤4℃的重叠湿区内.亚洲两槽-脊型建立,贝加尔湖高脊东移,副高脊线南撤至20°N附近,预示连阴雨天气结束.     

100hPa环流特征与2005年梅雨异常的关系

2005年7月5日入梅,7月14日出梅,入梅晚,梅雨期短,梅雨量少,致使我国主要雨带位置不是如常年一样维持在江淮流域,而是在江南地区南部和华南地区。使用NCEP再分析资料,分析了100hPa环流特征与梅雨异常的关系。结果表明,6月份江南地区南部和华南地区多雨时期,100hPa南亚高压中心基本停留在青藏高原南部地区上空,120°E上脊线位置大致在21～26°N之间摆动,较常年同期明显偏南。7月份,高压中心位置北抬,但不够稳定;120°E上脊线位置较6月份略偏北。6—7月期间,120°E上的100hPa南亚高压脊线位置比500hPa西北太平洋高压脊线位置基本偏北5个纬度左右,100hPa南亚高压东段脊线与500hPa副高脊线南北摆动趋势一致,100hPa南亚高压东段脊线北侧附近地区相应是暴雨区位置。     

2000—2021 年影响山东的北上台风分类及降水落区分析

将2000—2021年影响山东的15个台风，按大尺度环流形势进行分类，以台风登陆之后500 hPa中纬度是否存在槽进行分类，可以分为3类：（1）中纬度有槽且形成闭合中心，台风与槽结合，在山东产生暴雨以上量级的降水；（2）中纬度只有高空槽，降水范围最大；（3）中纬度无明显槽脊，降水量和降水范围最小。以西太平洋副热带高压（简称“副高”）的位置分类，可分为3类：（1）副高西伸脊点过120°E且北部边缘过40°N，台风沿副高外围移动，降水最少；（2）副高西伸脊点不过120°E且北部边缘过40°N，高空槽与副高在中国沿海交汇，降水范围广，山东降水与台风位置有关。位置偏西，降水范围大；位置偏东，降水主要集中在山东半岛地区；（3）副高西伸脊点不过120°E且北部边缘不过40°N，台风环流中心较强，降水最强。以700 hPa环流形势分类，分为3类：（1）700 hPa有高压坝，降水范围最小；（2）700 hPa无高压坝，东北地区有冷涡，山东降水量和降水范围最大；（3）700 hPa无高压坝，中纬度存在大槽，降水量均可达大暴雨量级。     

2010年辽宁主汛期暴雨过程副高、急流及层结特征分析

利用辽宁逐日降雨量、NCEP/NCAR逐日再分析资料、副热带高压等资料,对2010年6-8月西太平洋副热带高压脊线、北界、西界和高、低空急流及层结结构的特征与6次暴雨过程的起止时间、降雨强度、降雨性质的关系进行了分析.结果表明:2010年7-8月110°～130°E平均副热带高压脊线在81％的时间较常年同期偏北,平均副高脊线位置较常年偏北了2.7°;6次暴雨发生期间,副高脊线均位于27°～35°N之间,130°E附近副高588 dagpm线北界均位于38°～45°N之间,35°N附近副高588 dagpm线西界均位于110°～130°E之间;强降雨主要出现在850hPa低空急流建立下,200 hPa高空急流发展到最强后、强度逐渐减弱、急流核逐渐南下的过程中;在分析特征的基础上,凝练预报指标,为今后类似的区域性暴雨预报提供参考.     

夏季西太平洋副热带高压异常时的东亚大气环流特征

利用NCAR/NCEP月平均再分析资料,探讨夏季西太平洋副热带高压异常时东亚热带季风、梅雨锋及中高纬环流的变化特征.研究表明:夏季西太平洋副热带高压脊线异常偏南或脊点异常偏西时,东亚夏季风环流偏弱,850 hPa矢量风距平场上东亚热带地区出现反气旋性环流,副热带地区呈气旋性环流,500 hPa垂直速度距平场上东亚热带地区上升运动减弱,梅雨锋区上升运动加强,500 hPa高度上东亚高纬鄂霍次克海区域出现阻塞高压,高纬冷空气直达中纬度,梅雨锋扰动加强,造成江淮流域汛期降水偏多.夏季西太平洋副热带高压脊线异常偏北或脊点异常偏东时,东亚夏季风环流偏强,东亚大气环流系统的活动出现了与上述情况相反的异常型,江淮流域汛期降水偏少.     

梅雨中期预报方法的研究

本文是用天气环流分型、数理统计等方法,探索梅雨“开始期”和“梅雨期内大到暴雨”的中期预报。 经普查和分析研究发现,每年雨季来临早迟与500mb上125°—140°E间的西北太平洋副热带高压脊的季节性向北位移有很大关系,入梅该候500mb上125°—140°E间的副高平均脊线基本上是要稳定在19°—24°N纬度带内,而出梅候或次一候,副高脊线基本上要达到26°N以北。 对于早梅雨的预报应偏重于副高活动和变化,正常或迟梅雨的预报应偏重于西风带短波槽脊的调整和活动。 最后指出,上海地区梅雨期内大—暴雨天气过程的发生是与这个季节中冷暖空气活动的地域和其强度变化特点有着一定的联系,同时也与本站要素变化有关。     

2003年夏季异常天气与西太副高和南亚高压演变特征的分析

通过入梅前后东亚环流与多年平均的对比,表明2003年夏季我国东部旱涝分明、长江以南高温少雨、淮河流域持续多雨、强降水过程频繁等特点是与西太平洋副热带高压(下称西太副高)活动特征有关。该年副高偏强、位置异常偏西,垂直结构呈现较强的动力性特征,即低层为辐散下沉运动、高层为辐合,脊线随高度向北倾斜。副高西北侧的梅雨锋区强,且风切变明显。动力和热力诊断结果表明,200 hPa南亚高压脊线以北东传的负涡度平流产生的辐合下沉运动,有利于对流层中下层副高的加强西伸。500 hPa副高西北侧的雨带位置与对流层上层副热带急流的位置和东伸的南亚高压对应。高层西风带和南亚高压的动力作用也会引发副高短期的东西振荡。降水区对流层高层产生的潜热释放,使副高西北侧加热率垂直方向的非均匀分布增加,导致了副高加强西进。热带天气系统的活动,对副高维持和加强也有不可忽视的作用。正是西风带、副热带和热带系统相互作用,动力和热力因素的综合影响,造成了该年副高及其所带来的天气异常。     

夏季西太平洋副热带高压的客观定量化预测及其对汛期降水的指示

基于动力统计相似预报原理,将模式误差动力统计预报方案应用于西太平洋副热带高压的客观定量化预测,通过交叉检验距平相关系数,筛选出对副热带高压区域的500 hPa高度场模式预报结果订正较好的因子作为前期关键因子集.对2003-2010年的副热带高压区域的500 hPa高度场进行了回报检验,结果显示该方案在数值模式预报结果基础上有了进一步提高,显示出较高的预测水平.在此基础上,从高度场预测结果中提取出与中国降水关系最为密切的两个典型副热带高压特征指数(脊线指数与西伸脊点指数),将其投影在二维平面上,并根据不同类型的副热带高压特征下对应的雨型分类特征得到预报年副热带高压所属类型下中国夏季降水的分布类型,多年检验结果表明,预测的投影类型所对应的降水合成分布与实况的降水具有较好的一致性,进一步验证此种副热带高压与雨型分类的合理性,达到通过副热带高压的定量化预测对夏季的旱涝分布形式进行预测的目的,为进一步提高汛期降水预测水平提供一种可能的思路.     

基于两次副高边缘川西暴雨的预报思考

对于发生在副高边缘的川西暴雨,由于开始期影响系统不明显,暴雨云团完全由盆地内部自身生成并发展,预报难度较大。利用过程开始前能够获得的常规观测资料和数值预报资料对发生在副高边缘的两次对流性川西暴雨个例进行对比分析。分析指出:这类暴雨一般发生在中高纬度盛行纬向环流,巴湖-贝湖为宽广槽区,中低纬度维持稳定而强盛的东西向副热带高压环流背景下;高能不稳定及高湿区是这类暴雨易发的温湿能背景条件;当四川盆地以北、以东为高气压区,四川盆地内为低气压区时,有利于此类暴雨的发生。分析又指出:850hPa河套偏东气流的形成与维持以及武都、汉中、安康站和盆地出现3℃左右温差对此类暴雨的发生有提前意义;500hPa北支锋区前沿南压到达青海中部,副高西界东退到盆地西部边缘或北界南落到盆地北部边缘对过程开始具有指示意义。在认识这类暴雨发生背景基础上,合理应用数值预报产品是提高这类暴雨预报准确率的有效途径。      

全球海气耦合模式（BCC_CM1.0）对江淮梅雨降水预报的检验

以国家气候中心全球大气-海洋耦合模式(BCC-CM1.0)20年的预报产品为基础,重点分析了该模式对中国江淮梅雨的预报能力以及梅雨预报中存在误差的可能原因.试验表明:BCC-CM1.0对江淮梅雨降水有一定的预报能力,模式基本上能够预报出气候态下梅雨降水的空间分布特征.尽管其方差贡献率和时间系数与观测相比有偏差,但模式还是能够预报出梅雨降水的主要模态.气候平均下,BCC-CM1.0模式预报的梅雨雨带位置偏北,因而预报的江淮流域长江以北降水偏多,而长江以南预报的降水偏少.同时发现模式对江淮流域梅雨期中等强度降水预报较好,雨强概率分布与观测结果基本一致,而对大雨强降水和小雨强降水预报相对较差.合成分析发现,江淮流域雨带偏北、降水偏少时,模式的预报能力较好;而江淮流域雨带偏南、降水偏多时,模式预报能力相对较差.BCC-CM1.0对高度场的预报普遍偏低,尤其是在青藏高原上空有一个虚假的低值中心,对副热带高压的预报也偏弱,这样使得东亚季风区气压梯度增加,从而导致预报的东亚夏季风偏强、向北推进的幅度加大,最终致使预报的梅雨雨带偏北.此外,比湿场预报的偏差也可能是造成梅雨雨带偏北的原因之一.     

2008年梅雨异常大尺度环流成因分析

利用NCEP再分析资料对2008年江淮梅雨异常特征及其大尺度环流成因进行了分析研究。结果表明： （1）2008年入（出）梅显著偏早、 梅雨期长度略偏短, 梅雨分布呈南涝北旱、 东多西少, 梅雨量偏少、 强度偏弱。（2）该年入梅显著偏早是东亚大气环流由冬季型向夏季型转换提前所致, 副热带高空西风急流北跳、 500 hPa西风带环流调整、 西太平洋副热带高压季节性北跳、 夏季风北涌至江淮流域的时间均早于常年。（3）该年出梅显著偏早的主导因素是冷空气活动。（4）南涝北旱梅雨型是受南亚高压东段脊线位置接近常年、 副热带高压脊线处于适宜梅雨发生纬度带的南段、 低空西南急流和水汽输送带北缘位置以及高空强辐散和中低空强辐合区位置偏南的影响。（5）东多西少梅雨型是冷空气路径偏西所致。（6）梅雨期夏季风北涌至江淮流域活动次数偏少是梅雨量偏少的重要因素。     

副高断裂前后四川盆地一次暴雨过程的比较分析

利用NCEP1°×1°6 h再分析资料,对副热带高压与西风槽典型环流形势配合下发生的一次四川区域性暴雨过程的不同阶段进行对比分析。结果表明,前期暴雨天气过程,其动力条件占到了主导地位,具有明显的经向垂直环流圈和垂直上升运动支,而在副高断裂后较强冷空气作用下,在副高边缘发生的区域性暴雨过程受西风带槽前的能量锋区影响,动力强迫作用和热力强迫作用激发的次级环流,进一步加强了四川盆地垂直运动的发展;冷空气作用前期的暴雨过程和冷空气进入后副高边缘发生的区域性暴雨过程中暴雨区域内的假相当位温均强于高层,大气处于对流性不稳定层结状态,对四川盆地暴雨的增强也起了不可忽视的作用,但由副高控制到副高逐渐断裂,湿位涡的斜压扰动是逐渐增强的过程,导致倾斜垂直涡度发展,激发更为强烈的上升运动;副高与西风槽环流形势相配合的暖区暴雨过程水汽主要来自中低层孟加拉湾;而副高断裂后发生在副高边缘的区域性暴雨过程,水汽主要来自850hPa层南海和孟加拉湾,从对流层中到低层,四川盆地东部恰恰是冷暖气流的交汇处,偏南气流将海上充沛的水汽输送到盆地东部,为暴雨的发生提供充足的水汽条件,并与对流层低层秦岭附近的东北冷气流交汇。     

副高断裂前后四川盆地一次暴雨过程的比较分析

利用NCEP1°×1°6 h再分析资料,对副热带高压与西风槽典型环流形势配合下发生的一次四川区域性暴雨过程的不同阶段进行对比分析。结果表明,前期暴雨天气过程,其动力条件占到了主导地位,具有明显的经向垂直环流圈和垂直上升运动支,而在副高断裂后较强冷空气作用下,在副高边缘发生的区域性暴雨过程受西风带槽前的能量锋区影响,动力强迫作用和热力强迫作用激发的次级环流,进一步加强了四川盆地垂直运动的发展;冷空气作用前期的暴雨过程和冷空气进入后副高边缘发生的区域性暴雨过程中暴雨区域内的假相当位温均强于高层,大气处于对流性不稳定层结状态,对四川盆地暴雨的增强也起了不可忽视的作用,但由副高控制到副高逐渐断裂,湿位涡的斜压扰动是逐渐增强的过程,导致倾斜垂直涡度发展,激发更为强烈的上升运动;副高与西风槽环流形势相配合的暖区暴雨过程水汽主要来自中低层孟加拉湾;而副高断裂后发生在副高边缘的区域性暴雨过程,水汽主要来自850hPa层南海和孟加拉湾,从对流层中到低层,四川盆地东部恰恰是冷暖气流的交汇处,偏南气流将海上充沛的水汽输送到盆地东部,为暴雨的发生提供充足的水汽条件,并与对流层低层秦岭附近的东北冷气流交汇。      

副热带高压脊线移动的三维结构特征

文中定义了东西风交界面作为表征副热带高压脊线位置的动力学参量 ,并利用 NCEP/NCAR再分析月平均资料在三维空间中考察了东西风交界面的空间、时间变化特征。分析结果表明 :副热带高压位置移动以季节变化为主 ,季节变化由南北移动和斜率变化两类运动组成 ;副热带高压位置移动的年际变化和 ENSO事件关系密切 ;南半球副热带高压具有纬向对称的垂直结构 ,北半球副热带高压垂直结构较为复杂 ,尤其是西太平洋副热带高压表现出在全球副热带高压系统中的独特性。     

RELATIONSHIPS BETWEEN THE POSITION VARIATION OF THE WEST PACIFIC SUBTROPICAL HIGH AND THE DIABATIC HEATING DURING PERSISTENT INTENSE RAIN EVENTS IN YANGTZE-HUAIHE RIVERS BASIN

By using NCEP/NCAR daily reanalysis data and daily precipitation data of 740 stations in China, relationships between the position variation of the West Pacific subtropical high (WPSH) and the diabatic heating during persistent and intense rains in the Yangtze-Huaihe Rivers basin are studied. The results show that the position variation of WPSH is closely associated with the diabatic heating. There are strong apparent heating sources and moisture sinks in both the basin (to the north of WPSH) and the north of Bay of Bengal (to the west of WPSH) during persistent and intense rain events. In the basin, Q 1z begins to increase 3 days ahead of intense rainfall, maximizes 2 days later and then reduces gradually, but it changes little after precipitation ends, thus preventing the WPSH from moving northward. In the north of Bay of Bengal, 2 days ahead of strong rainfall over the basin, Q 1z starts to increase and peaks 1 day after the rain occurs, leading to the westward extension of WPSH. Afterwards, Q 1z begins declining and the WPSH makes its eastward retreat accordingly. Based on the complete vertical vorticity equation, in mid-troposphere, the vertical variation of heating in the basin is favorable to the increase of cyclonic vorticity north of WPSH, which counteracts the northward movement of WPSH and favors the persistence of rainbands over the basin. The vertical variation of heating in the north of Bay of Bengal is in favor of the increase of anti-cyclonic vorticity to the west of WPSH, which induces the westward extension of WPSH.     

南疆夏季降水异常的环流和青藏高原地表潜热通量特征分析

利用1980—2004年NCEP/DOE新再分析月平均资料及我国225个测站1980—2004年月降水量资料,通过诊断分析,研究了南疆夏季降水异常的环流和高原地表潜热通量特征。结果表明:南疆夏季降水偏少年,南亚高压西部偏强,西风急流位置偏北,500 hPa中高纬环流经向度减弱,伊朗高压偏北、偏东,西太平洋副热带高压偏西、偏南;降水偏多年则相反。南疆夏季降水偏少年,高原北部和南疆地区为下沉的垂直环流距平,Ferrell环流增强;降水偏多年则相反。南疆夏季降水偏少年和偏多年的前期冬春季开始孟加拉湾、青藏高原和南疆地区地表潜热通量具有相反的变化,南疆夏季降水与高原北部地表潜热通量呈显著正相关,与南部地表潜热通量呈反相关关系。     

2009年丹东地区罕见伏旱天气成因分析

2009年丹东地区不仅没有气象意义上的主汛期,而且发生了持续时间居历史第3位的伏旱天气。阐述了2009年丹东地区伏旱天气事实,探讨了伏旱成因机理。结果表明：造成2009年中国丹东地区伏旱天气的直接原因并不是历史上常见的西太平洋副热带高压西伸北跳和＂588线＂控制丹东地区。与之相反,伏旱事件期间,副热带高压位置稳定偏南,极涡位置主体偏北,中国丹东地区持续受西风带纬向环流控制,导致冷空气南下引导受阻,高层南亚高压在高温期有明显的北抬东伸。台风活动路径偏西、偏南,使副热带高压维持偏南而无明显西伸北跳,也是导致全区干旱少雨的主要原因。此外,全球气候变暖大背景和日益明显的城市化效亦与伏旱天气事件的发生有关。     

西风带系统的异常活动对2003年淮河暴雨的作用机制研究

利用NCEP/NCAR再分析资料, 分析了2003年6—7月亚洲中高纬地区阻塞形势对淮河暴雨的作用。结果表明:亚洲北部阻塞高压的建立和维持, 使得500 hPa高度上西风锋区南压, 引导冷空气南下, 造成中纬度地区冷暖空气和能量交换频繁。尤其在2003年6月20日后, 阻塞高压活动加强, 淮河流域北部维持为大气能量锋区, 低层850 hPa副热带锋区也长期停滞在35°N附近。阻塞高压的异常活动通过对大气动量和热量的一次次向南频散, 造成淮河流域连续发生暴雨天气过程。阻塞高压的强度及位置变化与前部低涡的活动密切相关, 并通过西风带基本气流及长波系统的螺旋结构的变化, 激发Rossby波的经向传播来影响副热带高压的南北进退, 从而决定了雨带的位置。