夏季副高与海温的相互关系及副高预测

通过分析夏季西太平洋副高与前期12月至后期11月的赤道太平洋和北太平洋海温的相关系数分布图,综合比较副高面积指数、西伸脊点和脊线位置与海温的相关关系,讨论副高对海温的反馈作用以及海温与夏季副高的物理联系模型,为副高预测提供依据.     

前期南方涛动对初夏西太平洋副高活动特征的影响

本文利用近34年资料,对前期各月南方涛动指数(SOI)与6月西太平洋副高活动各特征量的联系作了较全面的分析,发现上年夏—当年3月的SOI均对6月西太平洋副高强度、脊点经度和脊线纬度有相当的影响。冬春SOI与6月西太平洋副高偏北西伸频数—入梅期的相关值随时间发生很大变化。后者受到前期行星尺度和前冬地区性海温因子(黑潮和南海海温)的综合影响,前冬SOI只是其中一个因子。根据三个前期因子(前冬SOI和黑潮区海温距平,2—3月南海副高强度)的后延影响就能合理解释6月西太平洋副高活动特征,因此前者也就具有相当的隔季预报能力。      

盛夏副高脊线异常变化对我国气温影响及海气背景分析

利用1951—2006年全国160站盛夏（7—8月）气温资料、北半球500hPa高度场和北太平洋海温场资料,分析了盛夏西太平洋副高脊线位置异常变化对我国气温的影响及其与500hPa大气环流和北太平洋海温的关系,结果发现：盛夏副高脊线异常偏北年主要集中出现在上世纪60年代和90年代,副高脊线异常偏南年则主要集中出现在上世纪80年代;盛夏副高脊线位置与长江流域及其以北至黄河中下游以南的我国中东部广大地区气温存在着很好的正相关关系;盛夏副高脊线位置异常变化与东亚中纬度500hPa上空西风环流强弱变化密切相关,前期3月白令海至阿拉斯加地区500hPa高度场异常变化对盛夏副高脊线位置变动有着较好的指示性,前期北太平洋海温距平分布型,尤其是前期3月北亚热带海区关键区海温、加利福尼亚海区关键区海温和关键区综合海温指数对盛夏副高脊线位置异常变化具有很好的指示意义。     

盛夏副高脊线异常变化对我国气温影响及海气背景分析

利用1951—2006年全国160站盛夏（7—8月）气温资料、北半球500hPa高度场和北太平洋海温场资料,分析了盛夏西太平洋副高脊线位置异常变化对我国气温的影响及其与500hPa大气环流和北太平洋海温的关系,结果发现：盛夏副高脊线异常偏北年主要集中出现在上世纪60年代和90年代,副高脊线异常偏南年则主要集中出现在上世纪80年代;盛夏副高脊线位置与长江流域及其以北至黄河中下游以南的我国中东部广大地区气温存在着很好的正相关关系;盛夏副高脊线位置异常变化与东亚中纬度500hPa上空西风环流强弱变化密切相关,前期3月白令海至阿拉斯加地区500hPa高度场异常变化对盛夏副高脊线位置变动有着较好的指示性,前期北太平洋海温距平分布型,尤其是前期3月北亚热带海区关键区海温、加利福尼亚海区关键区海温和关键区综合海温指数对盛夏副高脊线位置异常变化具有很好的指示意义。     

近赤道海温对西太平洋副高强度的影响机理——模糊映射诊断

针对近赤道海温对西太平洋副高影响的复杂性和不确定性问题,引入自适应模糊推理系统方法,系统地分析了西太平洋副高强度对赤道东太平洋、赤道西太平洋和赤道印度洋等海区海温状况和冷暖变化的响应态势和响应程度。研究表明:副高对赤道东太平洋海温的变冷(增暖)过程将出现正距平的增强(减弱)响应,响应幅度随时间减弱(增强);副高对赤道印度洋海温增暖(变冷)的响应态势与对赤道东太平洋海温的响应态势相反,响应幅度远小于赤道东太平洋海温变化的响应幅度;副高对赤道西太平洋海温的增暖急缓表现出不同的响应态势,迅速增暖利于副高衰减,缓慢增暖则利于副高增强,而对于海温的变冷过程则有滞后的增强响应趋势。此外,上述海区的海温冷暖变化幅度和速度是导致副高变异的主要因素,较之海温基本热力状况对副高强度的影响更为显著。     

春季赤道东太平洋海温异常对西太产副高的影响

首先给出西太平洋副高脊线、面积和西伸指数的定义,在些基础上讨论赤道东太平洋海温异常与西太平洋副高的年际变化关系,并进一步分析了春季赤东太平洋海温异常对西太平洋副高季节变化的影响。结果表明,春季赤道东太平洋海温异常与夏季副高位置和强度的年际变化及季节变化都有密切关系。从春季到夏季,春季海温偏暖年副高偏南、偏强、偏西;偏冷年副高偏北、偏北、偏东,冷年６月副高北跳较暖年显著,进入秋季后南撤更为迅速。     

春季赤道东太平洋海温异常对西太平洋副高的影响

首先给出西太平洋副高脊线、面积和西伸指数的定义 ,在此基础上讨论赤道东太平洋海温异常与西太平洋副高的年际变化关系 ,并进一步分析了春季赤道东太平洋海温异常对西太平洋副高季节变化的影响。结果表明 ,春季赤道东太平洋海温异常与夏季副高位置和强度的年际变化及季节变化都有密切关系。从春季到夏季 ,春季海温偏暖年副高偏南、偏强、偏西 ;偏冷年副高偏北、偏弱、偏东 ,冷年 6月副高北跳较暖年显著 ,进入秋季后南撤更为迅速     

多因子协同作用对1992年和1998年黄淮地区夏季降水异常的影响

1991年5月和1997年4月赤道中东太平洋均发生了El Ni?o事件,但是1992年夏季黄淮地区降水异常偏少,而1998年夏季却异常偏多。分析结果显示,1992年夏季西北太平洋副热带高压（以下简称副高）偏东,中高纬阻塞高压偏弱,黄淮地区降水异常偏少;而1998年夏季,副高偏西,中高纬阻塞高压活动频繁,黄淮地区降水异常偏多。对海温外强迫信号的诊断和数值模式试验显示:当西太平洋对流活动偏弱时,有利于副高西伸;鄂霍茨克海及以东海温偏高时,其上空的阻塞高压增强;北大西洋中纬度地区海温偏高时,有利于后期乌拉尔山高压脊明显增强。即在赤道中东太平洋发生El Ni?o事件的背景下,西太平洋对流、鄂霍茨克海附近亲潮区域和北大西洋中纬度区域海温异常可能是导致黄淮区域1992年夏季和1998年夏季降水差异大的主要原因。该工作显示仅根据El Ni?o事件的发生时间和强度无法完全预测黄淮地区夏季降水变化,需要综合考虑西太平洋对流、鄂霍茨克海附近海域和北大西洋中纬度区域海温异常对季风环流的影响,从多因子协同作用的角度诊断和预测黄淮地区夏季降水异常趋势,提高预测能力。     

南海海温变化与初夏西太平洋副高活动及长江中、下游汛期降水关系的分析

本文对南海海温、西太平洋副热带高压的特征指数及长江中、下游汛期降水等要素做了统计分析,结果表明,南海秋、冬季节的海表温度与同海区第二年初夏的海温状态、长江中、下游的降水有明显的相关;初夏南海海温与同时期西太平洋副热带高压西部脊有密切的联系,而副高西部脊的西伸位置和强度变化又对长江中、下游的降水有显著的影响.也就是说,当秋、冬季节南海海温高时,下年初夏南海海温也偏高,南海副热带高压脊偏强,西太平洋副高脊位置偏西,相应地长江中、下游降水偏多.这个相关联系表明南海秋、冬季节海温的热状态是影响长江中、下游初夏降水的重要因素之一,而且副高西部脊又是这个过程的重要环节.     

春季赤道东太平洋海温异常对东亚大气环流春夏季节演变的影响

利用NCEP高度场、风场及OLR资料，分析了春季赤道东太平洋海温异常对东亚大气环流春夏季节演变的影响，结果表明春季赤道东太平洋海温偏暖年，南海－菲律附近出现异常反气旋，西太平洋副高偏强偏西（副高5月占据南海），南海季风爆发迟；而春季海温偏冷年，南海－菲律宾近出现异常气旋，西太平洋副高偏弱偏东（副高5月东移出南海），南海行风爆发早。数值试验腠季赤道东太平洋海温异常不仅对东亚大气环流春季季节变化有明显影响，而且此影响可持续到夏季。     

太平洋海气相互作用的时空变化

本文根据1957—1976年赤道太平洋海温和北太平洋海平面气压的月平均资料,计算了它们之间全年(1—12月)逐月的时滞相关,分析了北太平洋副热带反气旋影响赤道海温和赤道海温对副高反馈的季节变化。发现它们之间的联系不同季节、不同地区有明显差异:副热带反气旋对赤道海温的影响(负相关)以春季最大,秋季最小;赤道海温的反馈,对副高的不同部分作用不同,对副高主体的作用(正相关)以冬半年最大、夏半年较小(尤其是盛夏),对西部副高脊的作用(负相关)相反,以夏半年最大,冬半年较小。其过渡期为5月和11月。同时对其季节变化的可能原因也提出了一些初步看法。其中特别强调了大型环流背景的基本状态(包括平均垂直环流)对海气相互作用过程的重要性。     

副热带高压季节性移动与海温场的联系

本文通过EOF分解，分析讨论了西北太平洋副热带高压季节性移动与海温场之间的联系。结果表明:副高的两次北跳与东西进退都与海温场的扰动加热有关，海洋的热力强迫作用是引起大气环流系统季节变化的重要原因之一。     

长江中下游旱涝的环流型与赤道东太平洋海温遥相关波列特征

根据长江中下游地区夏季旱涝年前期冬、春季北太平洋海温分布特征进行分析研究 ,提出了影响区域性旱涝的海温“强信号”概念 ;探讨了北半球大气环流结构对赤道东太平洋海温异常响应问题 ,并研究了东太平洋海温与北半球夏、春季高度偏差场季尺度相关偏差场波列结构相关特征。研究结果表明 ,赤道东太平洋海温异常可能通过低纬walker环流引起赤道西太平洋区域性大气异常运动 ,从而产生遥响应环流型 ,形成类似PNA遥相关“大圆波列”。此类遥响应特征在西太平洋区域表现出与副热带高压、西风槽、阻塞高压等相关的系统的准定常经向波列。研究结果还表明此类经向波列结构描述了中高纬地区系统对低纬异常海温遥响应的动力学特征。应用 1997～ 1998年冬季实际海温资料 ,并在赤道中东太平洋地区引入实际海温异常的敏感性试验 ,较成功地模拟了 1998年夏季长江流域洪涝的降水分布特征。文中从统计、动力分析和数值模拟综合分析方法揭示出由前期东太平洋海温异常引起的大气环流变异 ,构成中国长江流域旱涝的物理图像及其动力学模型。     

INTERACTIONS BETWEEN SUMMER SUBTROPICAL HIGH AND SST AND PREDICTION OF SUBTROPICAL HIGH

Most of the study on correlation between the subtropical high and SST focus on the location or intensity of the former versus the latter. It is worthwhile to work on links other than what is usually addressed to identify guidelines in the prediction of the subtropical high. Based on the analysis of subtropical high in west Pacific summer and its correlation with SST in equatorial and north Pacific from previous December to subsequent November, correlation between the area index, west-extending point, location of the subtropical high ridge and SST is discussed. It is conducted by looking into the confidence level of gridpoints and their percentage in the total and examining how they vary with time. From the point of intensity and movement/expansion, feedbacks from the subtropical high to SST are also studied. The SST affects the subtropical high just as the subtropical high affects the SST. A linkage model is thus set up to assist the making of summer rainfall prediction in China's raining seasons.     

冬季太平洋海温变化对中国5月降水的影响

本文采用EOF-CCA方法研究了12-2月份北太平洋海温场与中国5月降水指数之间的相关关系。研究结果表明：12月海温与中国5月降水有较好的相关关系。赤道东太平洋和日本以东洋面的海温与中国东部地区的降水正相关，与中国华南、云南和西部地区的降水负相关。相反，东北太平洋、菲律宾以东洋面和墨西哥以西洋面的海温与中国东部地区的降水负相关，与中国华南、云南和西部地区的降水正相关。上述5个海区的太平洋前期海温对中国5月降水有影响的海温关键区。前期海温异常将影响到5月中高纬度的西风带波动和低纬西太平洋副热带高压的强度、位置、从而导致中国5月降水空间分布的异常。     

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。     

西北太平洋副高东西变动与西南地区降水的关系

西北太平洋副热带高压（简称副高）位置的异常变动对东亚和中国气候有十分重要的影响。为进一步认识副高东西变动对中国西南地区降水的影响,根据东亚—西北太平洋地区高低层大气环流的季节特征,选取700 hPa不同关键区区域平均相对涡度定义了一个新的表征副高位置东西变动的VORT指数。分析发现:该指数不仅能客观定性地表征副高反气旋环流位置的东西变动,而且能反映副高与东亚经向环流变化的关系,副高偏东（西）时,东亚呈负-正-负（正-负-正）经向异常波列。与其他副高指数相比,该指数能较好地反映夏季中国东部雨带位置的季节性移动,并与西南地区降水呈显著相关,对西南地区降水变化有指示意义。其中,6月和7月的相关非常显著,副高偏西时,6月四川西部和南部、云南中北部地区降水偏少,贵州大部降水偏多;7月四川北部和东部、贵州东北部降水偏多,而云南中部和西北部降水偏少,反之亦然。进一步分析还发现,副高与海温的关系与副高活动的位置有关,副高越偏北,与海温的关系就越弱。     

RELATIONSHIP BETWEEN THE SEASONAL TRANSITION OF EAST ASIAN MONSOON CIRCULATION AND ASIAN-PACIFIC THERMAL FIELD AND POSSIBLE MECHANISMS

The NCEP/NCAR reanalysis, CMAP rainfall and Hadley Centre sea surface temperature (SST) datasets are used to investigate the relationship between the seasonal transition of East Asian monsoon and Asian-Pacific thermal contrast, together with the possible causes. Based on the 250 hPa air temperature over two selected key areas, the Asian-Pacific thermal difference (APTD) index is calculated. Results show that the APTD index is highly consistent with the Asian-Pacific Oscillation (APO) index defined by Zhao et al., in terms of different key areas in different seasons. Moreover, the time point of the seasonal transition of the Asian-Pacific thermal contrast can be well determined by the APTD index, indicative of seasonal variation in East Asian atmospheric circulation from winter to summer. The transition characteristic of the circulation can be summarized as follows. The continental cold high at lower tropospheric level moves eastward to the East China Sea and decreases rapidly in intensity, while the low-level northerlies turn to southerlies. At middle tropospheric level, the East Asia major trough is reduced and moves eastward. Furthermore, the subtropical high strengthens and appears near Philippines. The South Asia high shifts from the east of Philippines to the west of Indochina Peninsula, and the prevailing southerlies change into northerlies in upper troposphere. Meanwhile, both the westerly and easterly jets both jump to the north. The seasonal transition of atmospheric circulation is closely related to the thermal contrast, and the possible mechanism can be concluded as follows. Under the background of the APTD seasonal transition, the southerly wind appears firstly at lower troposphere, which triggers the ascending motion via changing vertical shear of meridional winds. The resultant latent heating accelerates the transition of heating pattern from winter to summer. The summer heating pattern can further promote the adjustment of circulation, which favors the formation and strengthening of the low-level southerly and upper-level northerly winds. As a result, the meridional circulation of the East Asian subtropical monsoon is established through a positive feedback between the circulation and thermal fields. Moreover, the time point of this seasonal transition has a significant positive correlation with the SST anomalies over the tropical central-eastern Pacific Ocean, providing a basis for the short-term climate prediction.     

全球海表温度年代际尺度的空间分布及其对长江中下游梅雨的影响

使用统计诊断的方法,探讨了近百年全球海表温度年代际尺度的空间分布结构与长江中下游梅雨异常变化的可能联系.采用三次样条函数拟合的方法将1885～2000-全球海表温度场和长江中下游梅雨雨量百分比序列的年代际变化分量分离出来,在分析各自年代际变化特征基础上,研究了全球海表温度的年代际尺度分布结构对长江中下游梅雨异常变化的影响.结果表明(1) 全球海表温度年代际尺度变化分量清晰地表征出气候背景的分布状态,其中太平洋年代际振荡(PDO)型态表现突出,特别是1976年以后太平洋的气候背景呈现暖事件增强的趋势.同时,印度洋及大西洋中部海域的海表温度也表现出明显的升温趋势.(2) 长江中下游梅雨年代际尺度变化趋势与全球海表温度的年代际变化趋势基本一致,特别是与PDO典型分布型态的变化趋势有很好的对应,当PDO暖事件趋势处于较强时期时,长江中下游梅雨为偏多的趋势,反之亦然.其中20世纪70胩代中期PDO出现暖位相增强的突变,长江中下游梅雨也在此时期转入增多的趋势.同时,印度洋、大西洋部分地区的海表温度的年代际变化与梅雨的年代际变化之间也有一定的关联.(3) PDO指数与西太平洋副热带高压面积指数的年代际变化趋势一致的统计事实,从一个侧面说明海洋的-代际变化最终通过副热带高压的变动影响梅雨的异常变化的可能性.     

西太平洋副热带高压异常及其与1998年长江流域洪涝过程关系的研究

文中结合 1 998年长江流域的洪涝过程研究了太平洋的活动特征 ,探讨了副热带高压活动与海温的关系 ,以及视热源、水汽汇的特征与副高活动的关系等。首先描述了 1 998年太平洋副热带高压的基本特征 ,给出了它异常的季节位置、强度和形态 ,及其与长江流域降水异常的关系。SVD分析表明 ,1 997至 1 998年的 El Nino过程的演变特征所对应的太平洋副热带高压的最佳耦合模态是 :主体强而位置偏南 ,特别是其西部。赤道辐合带也偏弱 ;1 998年夏季副热带高压的基本特征正符合该模态的特征。热带地区东西向的垂直环流明显地出现东太平洋的异常上升气流与西太平洋的下沉距平气流。视热源、水汽汇的分布能很好地描写副热带高压区的季节位置和强度。副热带高压区为明显的 Q1<0的辐射冷却区和 Q2 <0的变干区。这种特征也有助于副热带高压区的维持。同样 ,视热源、水汽汇的分布也能很好地解释副热带高压区的季节内异常活动。在长江流域持续暴雨期和间隙期 ,Q1,Q2 所指示的副热带高压与雨带的相对位置有很大的差异。不同的热力结构能较好地解释副热带高压区的迅速南落 ,由此造成长江流域的二度梅