青藏高原低频振荡对2013年夏季长江流域高温热浪的影响

利用1971～2013年台站逐日最高气温、平均气温站点资料和NCEP/NCAR逐日再分析资料,通过小波分析、Butterworth带通滤波、相关分析、合成分析等方法,分析了青藏高原的低频振荡特征及其对长江流域高温热浪的影响。结果表明:2013年夏季,长江中下游地区最高气温、平均气温均存在40～70d和10～20d的两个振荡周期,并且,高原季风变化存在显著的40～70d振荡周期,200hPa上空南亚高压也以40～70d周期变化为主;在40～70d的低频振荡尺度上,高原季风偏强对应600hPa从伊朗高原到青藏高原再到长江中下游地区均为低频气旋环流系统,南亚高压偏强对应200hPa高原主体为低频反气旋系统;长江中下游地区受到高原和东海地区低频系统的影响,近地面气压升高,可能导致温度上升;高原季风的低频分量增大(减小)可能导致滞后其20d的长江中下游地区温度升高(降低),而南亚高压的低频分量增加(减少)可能导致滞后其13d的长江中下游地区温度升高(降低)。     

高原季风强弱对南亚高压活动的影响

分析了高原季风强弱对夏季南亚高压活动和三峡库区旱涝的影响,揭示了如高原夏季风偏强(弱),育藏高原上空及其以东地区100hPa南亚高压也偏强(弱),位置偏北偏东(偏南偏西)。高原季风强年,南亚高压脊线6月北跳比多年平均早1候,8月南撤晚1～2侯;高原季风弱年。脊线北跳晚1～2候,南撤早1候。同时显示了高原夏季风强年,5～6月三峡库区降水随着南亚高压脊线北移而增多,7～8月三峡库区降水减少;高原夏季风弱年,主汛期前期库区降水少,后期降水略有增多。     

读者来信

《气象学报》编辑部: 读了叶笃正、高由禧等先生所著《青藏高原气象学》后,本着求教的心情,有几个问题提出商榷,不对之处,请即指正。 一、第三章气压和风,在夏季平均气压场基本特征的论述中,认为高原南侧的高压带是高原热低压和印度低压的分界线。我同意这个分析,由于印度低压和高原热低压的扰动,使副热带高压在高原南侧发生不连续的现象,这在盛夏是很明显的天气过程。因此,这个南侧的高压带,实际上是两个季风热低压之间的相对高压区,并没有天气意     

主编语

<正>在不同季节,青藏高原相对于周围同高度自由大气的温差会出现显著、甚至是相反的变化,从而可以通过热力作用对周围及邻近地区的大气环流、天气气候产生影响。夏季,青藏高原为热源,在近地面层会形成热低压,在冬季则相反,为冷高压。与此气压系统相适应,在高原周围存在一冬夏盛行风向相反的季风层,构成青藏高原季风,可以用高原季风指数作为指标反映青藏高原季风的强弱。然而,目前高原季风指数定义尚无统一标     

盛夏高原季风指数的探讨及其对四川盆地降水的影响

综合考虑盛夏时期高原环流场与高度场的变化特征,提出了新的高原季风指数。通过相关统计、小波分析等统计方法,与其他高原季风指数进行对比研究,结果表明该指数能较好响应盛夏高原热力的年际变化,反映高原盛夏风场分布特征。在此基础上,利用该指数研究分析盛夏时期高原季风对四川盆地降水的影响。分析结果表明,盛夏高原季风偏强时,对流层中层印度半岛-孟加拉湾地区高度场偏高,西太平洋副热带高压,乌拉尔山阻塞高压,东北亚阻塞高压异常偏强,东亚/太平洋(EAP型)遥相关波列呈"+-+"分布。低层印度半岛-孟加拉湾和西太平洋高压外围的异常反气旋环流,将来自阿拉伯海、孟加拉湾和南海的暖湿气流输送至我国南方地区;乌拉尔山阻塞高压与东北亚阻塞高压之间的异常偏北气流和我国东北地区的异常东北风使北方冷空气南下。冷暖气流汇集于四川盆地,水汽辐合上升运动增强,导致该地降水偏多。     

青藏高原季风强弱与北半球西风带位置变化的关系

利用19512012年NCEP/NCAR全球2.5°×2.5°日平均及月平均再分析风场、高度场资料,分析了青藏高原季风强弱与西风带位置变化的关系,并探讨了西风带位置变化的原因。结果表明:(1)西风带位置变化的早晚与高原夏季风的强弱相关,季风强年西风带北跳和南撤时间分别为第30候(提早1候)和第59候;季风弱年则分别为第33候(晚2候)和第63候(晚4候),并且这种现象是全球性的。(2)西风带北跳期间,高原季风强年相较于常年南亚高压加强北上,贝加尔湖西部槽加强,高原经度范围内的槽加深,促使西风带北跳时间偏早,季风弱年则相反。(3)西风带南撤期间,高原季风强年相较于常年副热带高压位置偏南,东亚大槽加深加强,有利于西风带南撤,季风弱年则相反。     

极地热状况异常与冬季季风高压的关系

应用1951—1986年北半球海平面气压资料定义了冬季季风高压,并就季风高压与极地热状况的关系及其对东亚气温的影响进行分析。结果发现:前期秋季北极海冰及春季(3—4月)极区上空大气温度与季风高压关系密切。季风高压强弱变化对我国冬季气温具有显著影响,对苏联远东南部地区及日本等地的气温趋势也具有一定的影响作用。     

夏季高原季风中断过程长短的一些热力学判据

夏季高原天气可分为两大型,一型是高原季风活跃,这时低层500mb以下的季风低压和切变线活动频繁,为高原的多雨期;另一型是高原季风中断型,这时500mb上常表现为伊朗高压东移或太平洋高压西伸控制高原,高原天气晴朗少雨。这两大天气型的维持时间长短差别很大,如季风中断型(500mb上为高压控制)最长可维持20天以上、短者仅1—2天。为了预报它,人们进行了很多研究工作,但到目前为止,多着眼于大型环流的调整等方面,从天气动力学的角度来提练预报指标。而现在比较一致的看法是:中期天气过程是动力和热力作用同等重要。因此从热力学的角度也是值得研究的。     

青藏高原季风对我国西北干旱区气候的影响

基于ERA-Interim逐月再分析资料及同期高原和我国西北干旱区观测站温度与降水资料,分析高原季风与西北干旱区气候的关系,对比高原典型强弱季风年平均大尺度环流和水汽输送条件的差异,探讨高原强弱季风年西北干旱区气候差异形成的原因。研究结果表明:高原季风与我国西北干旱区气候相关关系显著;高原强弱季风年对应的大尺度环流和垂直环流系统存在明显差异;水汽条件和抬升条件好坏与降水量多寡配合得较好,即强高原季风年,高原北部边缘水汽条件和抬升条件更有利于降水,而弱高原季风年,高原北部边缘水汽条件和抬升条件偏差,对应降水量较常年同期偏少。     

南半球大气环流,南极海冰对广西区前汛期降雨的影响

利用南半球５００ｈＰａ和海平面气压网格点资料和南极海水资料,对广西前汛期降雨作了相关计算和初步分析,认为澳大利亚高压、马斯克林高压、南太平洋高压在前汛期不同时期起着季风分量和季风变异源的作用。指出,前汛期南半球海平面气压距平场特征和南极罗斯海方向海冰北界距平对广西区前汛期雨情有预示作用。     

高原季风研究主要进展及其科学意义

季风是气象界的"永恒"课题,已有数百年的研究历史。亚洲季风系统中存在着3个相对独立的子系统:南亚季风、东亚季风和高原季风。简要总结了国内外关于高原季风的若干研究进展,对比分析了各阶段高原季风研究的特点。同时指出今后应进一步丰富高原季风指数定义,并对高原季风变化的物理成因等方面进行深入研究。     

初夏高原东部高空波动的分析

本文利用高原东部甘孜的高空风资料,对比了初夏季节高原季风强年(1967)和弱年(1969)对流层中下层气流的特征,分析了高原季风层和行星风层里波动的特点及其与四川盆地夏旱区降水的关系。对4000米和6000米风的u、v分量进行了功率谱分析,得出在高原季风层里存在2—3天及5—6天的周期;强季风年的u谱里还存在10天周期的谱峰。行星风层里弱季风年只有5—6天的周期;而强季风年突出地存在10天周期的振荡。最后,简要地讨论了它们的天气学意义。     

南半球大气环流、南极海冰对广西区前汛期降雨的影响

利用南半球５００ｈＰａ和海平面气压网格点资料和南极海水资料,对广西前汛期降雨作了相关计算和初步分析,认为澳大利亚高压、马斯克林高压、南太平洋高压在前汛期不同时期起着季风分量和季风变异源的作用。指出,前汛期南半球海平面气压距平场特征和南极罗斯海方向海冰北界距平对广西区前汛期雨情有预示作用。     

青藏高原近地层低压系统移动路径及其特征

利用ECMWF 600 hPa高度场加密逐月再分析资料,分析了强、弱季风年高原近地层低压系统的移动路径及其特征。研究结果表明：低压系统于4月在青海省西南部形成,5月沿西南方向移入西藏地区,此后低压系统呈南北向波动西移,直至到达“西至点”后转向东退于10月衰减消散;强季风年低压系统中心强度总体上较弱季风年强。强季风年低压系统移动路径偏北,南北向波动振幅较小,弱季风年低压系统移动路径偏南,南北向波动振幅较大,呈“V”形分布;孕育初生阶段低压系统的形成过程在弱季风年出现“反复”现象;发展成熟阶段高原近地层低压系统南侧印度上空低压系统形成,并且强季风年较弱季风年形成时间偏迟,位置偏南;衰减消亡阶段高原近地层低压系统西北侧的高压系统减弱消散,10月东伸高压脊的脊点在弱季风年较强季风年偏东。     

西藏高原夏季旱涝年OLR分布差异

根据美国NOAA卫星观测得到的射出长波辐射资料(Outgoing Longwave Radiation,简称OLR)，分析了西藏高原及其附近地区各月的辐射气候特征，指出:高原冬、春季节OLR主要反映了高原下垫面温度的季节变化，高原夏季为雨季，OLR与降水之间存在较好的负相关。印度季风爆发前后的OLR演变特征反映出中、低纬大气环流调整对高原雨季形成及降水分布的影响。旱涝年OLR合成分析表明:高原夏季降水与赤道印度洋反Walker环流强弱、印度季风槽、副热带高压及西太平洋暖池区对流强度、位置变化有密切的关系。     

盛夏青藏高原热源与菲律宾海对流活动的联系

通过多源资料诊断分析,本文讨论了盛夏（8月）青藏高原大气热源与菲律宾海对流活动之间的联系及可能的机制。结果表明,与青藏高原热源相联系的环流形势在夏季各月明显不同,因此对夏季青藏高原热源的影响应当分月讨论。在夏季各月中,菲律宾海对流活动与青藏高原热源在8月份的联系最为紧密,二者存在显著的反相关关系。而8月青藏高原热源、菲律宾对流活动、西太平洋副热带高压（简称西太副高）、印度季风低压、南亚高压、西风带槽脊和西北太平洋季风环流存在相互耦合的过程。青藏高原热源与菲律宾海对流活动之间联系的机制为:菲律宾海对流弱（强）年,西太副高偏西（东）偏南（北）,西北太平洋季风环流减弱（加强）,印度季风低压减弱（加强）,西风带南压（北抬）,又加之副高西侧有强（弱）的水汽输入,兼以高层南亚高压加强（减弱）,使得高原南部降水显著增强（减弱）,高原热源整体加强（减弱）,高原热源的加强（减弱）又造成了高原南部到东亚区域低层西南（东北）风异常,又利于西太副高偏西（东）偏南（北）,从而造成菲律宾海对流减弱（加强）。这一机制在高原热源强弱年均有表现,但强年表现得更为显著,并在个例中也有所体现,说明盛夏青藏高原热源异常和菲律宾海对流异常存在显著的相互作用。     

南亚高压上下高原时间及其与高原季风建立早晚的关系

本文利用1948—2013年NCEP/NCAR逐日再分析资料,定义了南亚高压动态特征指数,讨论了南亚高压上下高原的时间以及与高原季风建立早晚的关系。研究表明,南亚高压北界位置在4月初开始北移,5月迅速北抬,最北可达到55°N,9月开始南撤,西伸脊点在5—10月移动较稳定,5—7月向西移动到青藏高原上空,8—10月向东移动撤离高原,11月—次年4月东西摆动剧烈。南亚高压初上高原大致为6月第3候(33候),而撤离约为10月第4候(58候)。南亚高压移上高原的时间较高原夏季风建立晚73 d左右。南亚高压撤离高原时间较高原冬季风建立约早5 d。高原夏季风的建立和南亚高压初上高原是青藏高原热力作用在不同阶段的结果,反映在了高原的高低层上。     

初夏南亚高压转型与季风垂直环流的关系

本文通过对1979年6月21日至7月7日期间100毫巴南亚高压转型与李风垂直环流关系的分析,指出:当南亚高压为西部型时,我国东部季风流管呈近东西走向,110°—130°E季风流管轴位于25°N附近,强度偏强,这时雨带明显,分布在30°N附近;当转为东部型后,120°E附近的季风流管轴移至27.5°N,西端未动,季风流管转为东北—西南走向,强度减弱,相应的雨带也北抬减弱。同时指出在西部型转东部型过程中,在南亚高压环流控制期间,在对流层下部存在着一个纬向涡旋,与高压中心位置对应,它随着南亚高压东移而东移,对李凤垂直环流强度有直接的影响。因此在考虑季风垂直环流演变时,不仅要研究100毫巴南亚高压的演变,而且还要注意从高原东移的纬向涡旋对季风垂直环流的影响。     

青藏高原南侧经圈环流变化特征及其对降水影响分析

基于1979-2015年青藏高原(下称高原)地区气象观测站的逐日降水资料和ERA-Interim逐日再分析资料,分析高原南侧经圈环流的季节演变及年际变化特征,并讨论其对高原降水及水汽输送的影响。结果表明,高原南侧80°E-90°E范围存在前季风环流、季风环流、Hadley环流的季节演变,前季风环流有-0. 377 s~(-1)·(10a)~(-1)减弱的趋势,季风环流有0. 524 m·s~(-1)·(10a)~(-1)显著增强趋势。在90°E-105°E范围存在季风环流和Hadley环流季节转换,季风环流存在0. 413 m·s~(-1)·(10a)~(-1)的增强趋势。基于各经圈环流开始、结束时间的定义,发现在80°E-90°E,前季风环流建立的时间有推迟而结束时间有提前的现象,其维持时间出现每10年-1. 47候的缩短趋势。在90°E-105°E,季风环流维持时间增长,Hadley环流维持时间缩短。前季风环流增强使得高原水汽辐散区辐散增强,水汽辐合区辐合增强,高原西南侧有东北向水汽输送增强,而高原西北侧有西南向水汽输送增强。夏季季风环流增强,高原南部至孟加拉湾地区自南向北的经向水汽输送显著增强,印度洋向高原输送的西南向水汽通量明显增加。前季风环流增强,春季高原中部及西南部降水减少,而东南部和北部降水增加。夏季季风环流增强时,高原南侧上升支增强,高原南部降水增加,而高原北部降水出现减少。     

高原季风与高原低涡的关系分析

本文基于高原季风指数和高原涡数据集,利用小波分析等统计方法对高原季风和高原低涡的气候特征进行了统计分析,并探究了两者之间的关系,主要结果有:(1)高原季风夏强冬弱,高原季风的准4年、准6年周期振荡的特征十分明显。(2)30年来高原低涡平均每年生成64.2个,其中有51.2个是暖性高原低涡。高原低涡的强度季节内呈正态分布,高原低涡的生成频数的季节内变化有明显的周期振荡特征。(3)高原季风的周期振荡特征在季节尺度和年际尺度上与高原低涡气候特征有一定的相关性,准4年与准6年周期振荡特征十分明显。通过相关概率统计:高原季风的建立时间与强度都与高原低涡的气候特征有一定的正负相关。