夏季北极涡与副热带高压的联系及对华北降水的影响

由于北极涡与副热带高压是两个影响我国天气气候变化的主要大气环流实体,两者紧密相联,且均对华北夏季降水有明显作用,本文使用NCEP/NCAR再分析资料、国家气候中心提供的74个大气环流因子及中国160 站月降水资料,利用合成分析、相关分析及SVD等方法讨论了夏季北极涡与北半球大气环流及副热带高压的相互关系,分析了夏季北极涡及副高对华北降水的共同作用.结果表明:(1) 北极涡的变化不仅与高纬高度场密切相关,而且与中、低纬度环流紧密联系,当极涡异常偏大偏强,中、低纬地区位势高度均明显偏低,北半球副高的面积和强度易偏小,北界位置易偏南,其中副高强度的变化最大.(2) 各分区极涡因子与副高因子之间基本呈显著的负相关,而与西太平洋和南海副高的北界、脊线位置呈正相关.(3) 极涡指数、副高脊线及北界指数与华北降水之间以正相关为主,副高面积、强度指数与华北降水基本呈负相关.当亚洲和欧洲区极涡异常南扩,北非、大西洋、北美副高显著收缩减弱,西太平洋和南海副高明显北抬时,华北降水易增加.     

三个气候系统模式对500hPa高度场预报的检验对比分析

基于BCC_CSM1.1m,NCEP_CFSv2和ECMWF_System5模式的历史回报和中国全球大气再分析系统资料,对500hPa位势高度和西太平洋副热带高压进行预报性能评估和可预报性分析。结果表明:三个模式在热带地区均具有较高的预报能力,BCC模式表现最为突出,EC模式预报稳定性最好,NCEP模式预报技巧最低;三个模式预报的距平相关系数均表现出明显的年际变化,并且在超过中等强度的厄尔尼诺事件后,预报技巧有所提高,进一步证实ENSO是各模式对500hPa位势高度季节性尺度的可预测源;模式对西太副高脊线指数的预报技巧最高,其次是强度指数,再次是面积指数,对脊点指数的预报表现最差。      

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.     

Ni（~n）o 1+2海区冷、暖水期西太平洋副高的特征及其对东亚季风的影响

通过对海温资料和500hPa位势高度、垂直速度、850 hPa的水平风分量资料的分析,探讨ENSO的各不同阶段西太平洋副高和东亚季风的变化特征.结果表明:赤道东太平洋海温与西太平洋副高有密切的关系.Nino 1+2区海温有明显的10年际变化,与西太平洋副高的1O年际变化非常吻合;前期Nino 1+2区为冷、暖水期时西太平洋副高的强度和位置有明显差异,前期为暖水期时夏季西太平洋副高较强,范围向西和向南伸展,冷水期反之,西太平洋副高较弱,位置偏东偏北.西太平洋副高的变化进一步影响东亚季风和我国的降水.这种影响在Nino 1+2区海温变化后4～6个月最明显.因此,前期Nino 1+2区海温的变化可以为东亚季风和我国降水的长期预报提供依据.     

Ni?o 1+2海区冷、暖水期西太平洋副高的特征及其对东亚季风的影响

通过对海温资料和500hPa位势高度、垂直速度、850 hPa的水平风分量资料的分析,探讨ENSO的各不同阶段西太平洋副高和东亚季风的变化特征.结果表明:赤道东太平洋海温与西太平洋副高有密切的关系.Nino 1+2区海温有明显的10年际变化,与西太平洋副高的1O年际变化非常吻合;前期Nino 1+2区为冷、暖水期时西太平洋副高的强度和位置有明显差异,前期为暖水期时夏季西太平洋副高较强,范围向西和向南伸展,冷水期反之,西太平洋副高较弱,位置偏东偏北.西太平洋副高的变化进一步影响东亚季风和我国的降水.这种影响在Nino 1+2区海温变化后4～6个月最明显.因此,前期Nino 1+2区海温的变化可以为东亚季风和我国降水的长期预报提供依据.     

GAMIL CliPAS试验对夏季西太平洋副高的预测

利用GAMIL CliPAS “两步法” 季度预测试验, 检验了后报的1980～1999年北半球夏季西太平洋副热带高压 (简称副高) 的年际变化, 检查了Seoul National University (SNU) 动力统计预测系统对SST预测准确度, 并讨论了影响中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室格点大气模式 (GAMIL) 对副高预测效果的可能原因。500 hPa位势高度可预报性指数表明西太平洋副高具有较高可预报性。集合平均基本能再现西太平洋副高的变率特征, 但最大方差的位置和强度与观测稍有区别。观测证据显示, 副高存在2～3年变率和3～5年变率, 且2～3年变率比3～5年变率强。GAMIL能够准确预测观测副高的3～5年变率, 尽管其强度要强于观测。这与试验所用的预测海温能够很好表现赤道中东太平洋 (5.5°S～5.5°N, 190.5°E～240.5°E) 海温的年际变率有关。同时, GAMIL预测的副高2～3年变率较之观测显著偏弱, 这可能与SNU预测的海洋大陆地区 (5.5°S～0.5°N, 110.5°E～130.5°E) SST的2～3年变率偏弱有关。分析表明, SNU预测海温的这种弱点, 与SNU海温统计预测模式所用的历史海温 (OISST) 本身对海洋大陆地区2～3年变率的刻画能力较弱有关。     

GAMIL CliPAS试验对夏季西太平洋副热带高压的预测

利用GAMIL CliPAS"两步法"季度预测试验,检验了后报的1980～1999年北半球夏季西太平洋副热带高压(简称副高)的年际变化,检查了Seoul National University(SNU)动力统计预测系统对SST预测准确度,并讨论了影响中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室格点大气模式(GAMIL)对副高预测效果的可能原因.500 hPa位势高度可预报性指数表明西太平洋副高具有较高可预报性.集合平均基本能再现西太平洋副高的变率特征,但最大方差的位置和强度与观测稍有区别.观测证据显示,副高存在2～3年变率和3～5年变率.且2～3年变率比3～5年变率强.GAMIL能够准确预测观测副高的3～5年变率,尽管其强度要强于观测.这与试验所用的预测海温能够很好表现赤道中东太平洋(5.5°S～5.5°N,190.5°E～240.5°E)海温的年际变率有关.同时,GAMIL预测的副高2～3年变率较之观测显著偏弱,这可能与SNU预测的海洋大陆地区(5.5°S～0.5°N,110.5°E～130.5°E)SST的2～3年变率偏弱有关.分析表明,SNU预测海温的这种弱点,与SNU海温统计预测模式所用的历史海温(OISST)本身对海洋大陆地区2～3年变率的刻画能力较弱有关.     

用低纬黑潮区冬季海温制作夏季逐月南海高压高度指数及副高西伸脊点预报

近几年随着对副热带系统研究的深入,尤其是对副高诸特征量与我国夏季降水关系研究的进展,不少同志提出夏季南海高压高度指数、西太平洋副高西伸脊点与我国大部分地区降水关系密切,无疑做好南海高压高度指数及西太平洋副高西伸脊点预报,将对我国夏季降水趋势估计起得积极作用。本文运用模糊数学原理,并以前期冬季(12—3月)各月海温为因子制作夏季(5—8月)逐月南海高压高度指数及西太平洋副高西伸脊点预报,取得较好效果。     

资料

20 0 0年 6月 5 0 0 h Pa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1 2 3 4 56面积指数强度指数西伸脊点脊线位置北界位置平均位置平均强度中心位置经度纬度 强度亚欧地区IzIm974 91 0 450993 41 1 94 69655914 87361亚洲地区IZIM85517161833 87553764 11 0 34 61 0 0641 4 2 61 2 0 2 4 2 799999960 80 3 52 0 0 0年 6月亚洲地区逐日 5 0 0 h Pa西风环流指数及副热带高压脊线 ( 1 2 0°E、 1 30°E、 1 40°E)位置中央气象台中期预报科　　日 1 2 3 4 5 6 7891…     

基于ECMWF和华东区域中尺度模式的暴雨预报特征研究北大核心

为探讨ECMWF、华东区域中尺度模式(简称为CMA-SH9模式)多个时效对夏季(2019年6—8月)暴雨预报特征,采用目标对象检验方法对不同类型影响系统下模式预报的强降水落区面积、位置、形状等进行评价,并对预报难度较大的受西风槽和西太平洋副热带高压(以下简称副高)边缘切变线影响的高空要素场及环流形势场进行了研究。结果表明:ECMWF和CMA-SH9模式对夏季暴雨预报偏小3个量级次数最多,CMA-SH9模式各时效对暴雨及以上降水预报的准确率大多高于ECMWF;ECMWF和CMA-SH9模式对热带气旋与中纬度系统相互作用的暴雨预报最好,其次是冷涡影响,预报较差的是受西风槽及副高边缘切变线影响的暴雨过程;西风槽及副高边缘切变线影响时ECMWF的位势高度场预报略好于CMA-SH9模式,温度的预报500 hPa以上CMA-SH9模式略好于ECMWF,500 hPa以下二者相差不大,相对湿度的预报CMA-SH9模式误差小于ECMWF,且CMA-SH9模式850 hPa的36 h和60 h时效预报误差最小;受西风槽及副高边缘切变线影响的一次暴雨过程中,相对湿度90%及以上落区的预报ECMWF与实况10 mm·h^(-1)降水落区几乎无交集,CMA-SH9模式的预报包含了10 mm降水落区。     

前期太平洋海温与6～8月西太平洋副高指数的关系

使用相关分析和因子分析等方法,探讨了前期太平洋海温对主汛期副高指数的影响.相关分析发现:海温对副高各指数的影响存在季节和区域上的变化,海温变化主要影响副高的面积和强度指数,对西伸脊点的影响次之,对脊线位置的影响比对北界位置显著.从各季节海温对副高5个指数(脊线位置、北界位置、西伸脊点、面积、强度)集合整体的线性拟合能力上看,秋、冬季海温较春季效果稍好,赤道中东太平洋及北美西海岸海温对副高指数的影响较西北太平洋显著.因子分析结果发现:前期各季节海温第1公共因子主要反映了赤道中东太平洋与西太平洋海温的反相变化关系,该公共因子与主汛期副高指数相关最显著,且较好地反映海温与副高各指数的相关特点,其它公共因子与副高指数相关性均较弱.年代际变化分析表明:1970年代末以前,海温变化使La Ni?a事件易为出现、夏季副高偏弱偏东、面积偏小、位置偏北,1980年代以后则相反.     

初秋西太平洋副高年际变化及其与我国气温的联系

利用中国160站气温资料和5项西太平洋副高(以下简称副高)特征指数资料,分析了1951~2010年初秋(9月)副高强度、面积、西伸脊点、脊线、北界的年际变化及其与我国气温的联系。结果表明:5项副高指数均存在明显的年际变化。副高强度和面积指数具有显著的线性增长趋势。西伸脊点、脊线和北界位置均无明显长期变化趋势。在年际尺度上,初秋副高西伸脊点位置、脊线和北界位置与我国同期气温异常关系密切。当副高西伸脊点位置偏东(西),易造成我国青藏高原东部和川西地区、云南大部及华南部分地区同期气温偏低(高);当副高脊线或北界位置偏北(南),易造成我国长江流域及其以南广大地区,尤其是贵州大部和江南东部(浙闽一带)的同期气温偏高(低)。     

资料(2000年1月)

20 0 0年 1月 5 0 0 h Pa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12 34 5 6面积指数强度指数西伸脊点脊线位置北界位置平均位置平均强度中心位置经度纬度强度亚欧地区IZIM1.2 10 .811.0 20 .701.170 .5 31.5 10 .381.2 60 .970 .6 61.331.6 30 .96亚洲地区IZIM1.0 20 .740 .6 10 .880 .770 .5 31.5 80 .301.2 90 .490 .6 61.2 51.1810 0 0 0 0 13911880°W 75°N - 72 0 0 0年 1月亚洲地区逐日 5 0 0 h Pa西风环流指数中央气象台中期预报科　　日 1 2 3 4 5 6…     

CFSv2模式产品对贵州一次区域暴雨过程的预报能力分析

基于美国国家环境预报中心提供的CFSv2未来45 d的气候模式产品资料、NCEP/NCAR再分析逐日资料和贵州省85个地面气象观测站的逐日降水资料,评估了CFSv2延伸期时段降水量预报产品对贵州省2019年6月5—9日区域暴雨过程的预报能力。结果表明,CFSv2在提前15～10 d时段对贵州区域暴雨过程的预报能力较好,对6月8日最大降水日的预报信号稳定、持续。通过500 hPa环流形势的预报场与实况场的对比分析,发现影响暴雨过程预报量级偏小的原因主要在于西太平洋副热带高压预报的强度偏小、位置偏南。     

资料

20 0 0年 2月 5 0 0 h Pa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12 3456面积指数强度指数西伸脊点脊线位置北界位置平均位置平均强度中心位置经度纬度 强度亚欧地区IZIM1.320 .6 01.6 60 .961.360 .381.0 40 .360 .970 .591.180 .6 81.730 .6 5亚洲地区IZIM1.0 00 .6 01.180 .910 .940 .4 20 .510 .510 .750 .531.0 70 .721.550 .4 82 111351518158376 0°W 70°N - 22 0 0 0年 2月亚洲地区逐日 5 0 0 h Pa西风环流指数中央气象台中期预报科　　日 12 3 4567…     

资料(2005年4月)

2005年4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 IM1.150.521.500.651.460.480.420.430.950.491.170.651.370.42亚洲地区IZ IM1.420.471.780.381.290.431.290.441.100.371.360.631.690.54224390152114319975W80N13面积指数强度指数西伸脊点脊线位置北界位置2005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123456789101112131415161718192021222324252627282930…     

资料

2000年11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面积指数强度指数西伸脊点脊线位置北界位置平均位置平均强度中心位置经度纬度强度亚欧地区IZIM1.160.681.370.790.700.801.190.551.050.581.100.751.540.59亚洲地区IZIM1.250.631.480.690.740.771.190.620.870.461.410.681.790.5614241202225141143120°W85°N82000年11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1234567891011…     

7月西太平洋副高相关分析及预报

对7月500hPa西太平洋副高的高度场格点历史资料进行EOF分解,在相关普查的基础上,分别建立前5个特征向量所对应的时间系数的预报方程,然后用预报的主成分求得7月西太平洋副高500hPa高度场的预报值,对2003年7月西太平洋副高形势进行试报,并对2003年7月西太平洋副高异常的成因进行了探讨。     

桂西北夏季高温天气与前期500hPa环流特征的关系

统计1971～2003年桂西北地区7～9月的高温日数情况,并对高温日数偏多年的前期(1～6月)500hPa环流指数进行分析.结果表明与多高温年关系密切的是前期(1～6月)北半球500hPa极涡中心位置偏西及偏于极地,强度偏强;印缅槽强度偏弱;西太平洋副高面积指数偏小,强度偏弱,脊线、北界位置偏南,西脊点偏东.     

资料

20 0 0年 3月 5 0 0 h Pa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1 2 3 4 56面积指数强度指数西伸脊点脊线位置北界位置平均位置平均强度中心位置经度纬度强度亚欧地区IZIM1 .2 40 .761 .750 .681 .2 91 .1 40 .811 .0 00 .620 .681 .500 .611 .4 60 .4 7亚洲地区IZIM1 .0 50 .681 .520 .580 .631 .0 80 .2 80 .980 .670 .4 91 .3 70 .531 .820 .4 11 0 1 51 3 51 61 91 52 873 0°E 75°N 62 0 0 0年 3月亚洲地区逐日 5 0 0 h Pa西风环流指数中央气象台中期…