初夏环流与梅雨成因的探讨

着眼于东亚海陆热力强迫差异的影响,探讨了东亚初夏环流与江淮梅雨成因,结果表明：江淮流域夏季降水与前期地面气温的东亚纬向海陆热力差异相关;江淮流域初夏降水量与同期北半球５００ｈＰａ位势高度场的高相关区对应于入梅期“双阻”型环流系统,且最高相关系统为副热带高压。数值试验表明,东亚海陆热力强迫的差异与夏季风,梅雨阻塞系统的形成密切相关。研究结果提示了梅雨初期环流特征形成的机理与热力结构因素。     

松花江流域初夏降水分布型的环流特征及差异

利用1961-2017年松花江流域31个气象站初夏降水资料、NCEP/NCAR再分析资料,采用多种统计方法,讨论了松花江流域初夏降水时空分布及影响环流特征。结果表明：松花江流域初夏降水具有全流域一致型、西北-东南反位相型和东北-西南反位相型3个主要分布模态。影响3个分布型的主要环流特征分别为贝加尔湖以东低值系统-鄂霍茨克海阻塞高压（西南低-东北高）、乌拉尔山脊-西西伯利亚槽-外兴安岭脊（两脊一槽型）、渤海/华北低值系统及其东北部高压,东部局地高压或阻塞形势对松花江流域初夏降水的3个模态起到非常重要的作用。东亚-太平洋型和极地-欧亚型是对第一模态降水分布起重要作用的遥相关型。     

1991年江淮梅雨与副热带高压的低频振荡

利用NCEP/NCAR再分析资料和观测的台站降水资料研究了1991年梅雨期间江淮洪涝区降水的季节内振荡及其环流特征,着重考察了不同层次副热带高压的低频变化与降水的关系。小波分析表明1991年江淮梅雨期间降水低频振荡的主周期是15~35 d。在低空,15~35 d振荡以异常反气旋(气旋)的形式在中国东南沿海地区交替出现,调控着西太平洋副热带高压进入(退出)南海。低空的这种低频环流型与高空的偶极型涡旋对相耦合,偶极型涡旋对使得南亚高压东伸(西退),形成有利(不利)江淮流域降水的环流形势。江淮流域降水的低频振荡与500hPa北太平洋副热带高压的低频变化及其传播密切相关。当北太平洋西部的位势高度偏高、中部位势高度偏低时,江淮流域降水偏多;反之偏少。这种低频振荡可能起源于北太平洋中部夏威夷群岛附近,然后沿着副热带高压脊线附近向西传播到中国东南沿海。     

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.     

近50年华南前汛期降水、江淮梅雨和华北雨季旱涝特征对比分析

利用全国160站逐月降水资料,统计分析了1951～2000年50年华南前汛期降水、江淮梅雨和华北雨季旱涝事件的分布特征,结果表明:近50年无论是华南前汛期降水、江淮梅雨还是华北雨季,旱(涝)事件频率相当,华南和江淮洪涝强度大于干旱强度,华北干旱与洪涝强度相当,华南前汛期降水和华北雨季总体呈趋旱的趋势,而江淮梅雨呈趋涝的趋势;华南前汛期降水年际变化最为显著,江淮梅雨次之,华北雨季最弱,年代际变化的情况正好相反;从同期500 hPa高度场来看,华南前汛期降水多少与其北侧有无低值系统向南发展关系密切,江淮梅雨和华北雨季均与副高相关显著,不同在于前者还和鄂霍茨克阻塞高压呈显著正相关,而后者受其西北侧中高纬地区的环流影响较大;从前期海温来看,华北雨季与大西洋西部和北太平洋海温关系比华南前汛期降水和江淮梅雨更为密切,江淮梅雨与中国近海海温相关关系最为显著,而华南前汛期降水与孟加拉湾附近海温相关最明显.     

江淮流域夏季降水异常与西北太平洋副热带30～60天振荡强度年际变化的联系

利用1978～2007年NCEP/NCAR再分析资料和地面观测站降水资料, 研究了夏季江淮流域降水多寡与30～60天振荡 (ISO) 强度年际变化的联系。结果表明: 江淮流域夏季降水异常与台湾海峡地区及西北太平洋低频能量变化相关显著。定义了ISO强度指数, 对ISO强度指数高低年夏季低频降水以及低频环流的位相合成表明: 高指数年主要通过存在于南海—西北太平洋地区的低频气旋、 反气旋系统的交替活动来影响副热带高压的进退, 从而引起江淮流域夏季降水异常; 低指数年江淮流域夏季降水主要受西太平洋副热带高压位置及强度变化的影响, 降水异常区主要位于江南地区。进一步研究表明, 非30～60天低频降水扰动与低频振荡强度也有很好的相关。低频环流对双周以及天气时间尺度环流变化可能存在调制作用, 这种作用对江淮流域夏季降水的年际异常起到非常重要的作用。     

SVD揭示的东亚地区低频振荡强度与中国夏季降水的联系

利用1978—2007年NCEP/NCAR再分析资料、中国160站月平均降水资料,采用SVD方法分析了东亚地区低频振荡强度与中国夏季降水异常的联系。结果表明:东亚地区低频振荡强度年际变化与中国夏季降水异常分布密切相关,其前3个模态分别对应的降水型:江淮型、华南型及长江中下游型。根据前3个模态分别定义低频振荡强度指数,选定异常年份对相关要素进行合成差值分析发现:“江淮型”高低指数年西太平洋海域的低频环流、对流、热源呈现南北向的反位相分布特征,江淮流域位于异常较强的两个相反性质的低频气团系统之间的气流交汇带;而东亚副热带地区东西向系统波动对“华南型”降水有重要作用,华南地区的局地对流加热对降水异常的发生影响显著;“长江中下游”降水型不仅受西太平洋海区低频环流、热源的影响,热带中太平洋的对流活动与长江中下游地区降水也有重要联系。      

华北夏季降水地域特征的旋转主分量研究及其相关分析

用旋转主分量(RPC)方法,研究华北降水的空间分布特征.给出了华北降水空间分布的RPC的前10个模态.它们概括了华北地区降水的基本特征及历史上的大旱和大涝年的地域分布.每一种降水模态的时间系数都表现出了长周期的年代际变化的规律.华北发生大旱与大涝的最可能的分布是模态3、4与模态10.如1965、1968和1983年的大旱;1963和1973年的大涝年等.分析了各个模态与太平洋副热带高压强度、东亚环流指数、前冬赤道东太平洋海温、以及江淮流域降水的相关表明:它们之间的相关都有各自的最佳模态.如对赤道东太平洋海温与太平洋副热带高压强度而言,最佳模态的特征是:当海温呈El Nino型和西太副高偏强时,华北降水的最可能分布是东部沿海为强的干旱区,其余地区降水皆偏多.与江淮流域降水和EAP流型的相关则主要以1954、1980及1991年为代表的第1和第9模态为主要形态.它们与华北降水有极好的反相关.     

近30年江淮地区梅雨期降水的空间多型态特征

该文比较了不同站点分布情况下我国江淮地区梅雨期降水基本空间型态,发现较高分辨率的站点分布能得到更细化的空间型态。1979—2010年我国江淮地区梅雨期降水基本空间型态主要包括南部型、长江型和江淮型。年际变化上,梅雨期降水的南北反位相特征更加明显;而长江型梅雨期降水较其他两个型态而言相对独立。回归分析表明,3种降水型态所对应的东亚夏季风环流子系统的位置、季风经圈环流及梅雨期水汽输送等均存在明显差别,其中东亚太平洋遥相关型 (EAP) 和欧亚遥相关型 (EU) 对南部型降水有显著影响。1979年以来,前期赤道东太平洋海温主要影响我国长江流域和江南地区梅雨期降水,而江淮型梅雨期降水与热带海温没有显著的相关关系。     

不同空间型的El Ni?o对江淮流域夏季降水的影响

利用江淮流域1979—2010年夏季降水资料和海温资料等,研究了不同空间型的El Ni?o对江淮流域夏季降水的影响。结果表明,El Ni?o年江淮流域夏季降水异常为东部偏多西部偏少,El Ni?o Modok年为全区偏少,这与用江淮流域夏季降水和同期热带太平洋海温进行SVD分析的模态几乎一致。对东亚夏季风和环流场的分析结果表明其原因可能为:El Ni?o年东亚夏季风稍偏弱,长江中下游有异常上升运动,我国东北至西北太平洋海盆及江淮流域为负位势高度距平,华南至菲律宾海为正位势高度距平,江淮流域从低层到高层均为气旋性环流异常控制;而El Ni?o Modoki年为强东亚夏季风,且江淮流域有强烈的异常下沉运动,菲律宾、我国南海以及孟加拉湾北部均为显著的负位势高度距平,正距平中心位于日本及我国东海地区,菲律宾海地区及我国江淮流域低层的异常气旋式环流中心比El Ni?o年偏西且强度偏强,高层的异常反气旋环流中心也比El Ni?o年偏西、偏北,同时西太平洋副热带高压位置也较偏北。      

Characteristics of Two General Circulation Patterns During Floods over the Changjiang-Huaihe River Valley

Characteristics of the atmospheric general circulation during the catastrophic floods over the Changjiang- Huaihe River Valley(CHRV)are investigated.There are two precipitation patterns over China in the CHRV flood years:the CHRV flood-whole country-wet(P1)pattern and the CHRV flood-south(north)side-dry (P2)pattern.The circulation analysis results show that there are obvious differences between the NH 500- hPa geopotential height fields of P1 and P2 precipitation patterns.The establishment of East Asia-Atlantic (EAA)correlation chain(the South China Sea(SCS)high-the Meiyu trough-the Okhotsk Sea high over East Asia)is a critical condition for excessive summer precipitation over the CHRV,while the European blocking high plays an important role in determining the precipitation pattern over China in the CHRV flood years.Besides,the relation between the EAA correlation chain and the sea surface temperature anomaly (SSTA)in the North Pacific is also studied.     

EAA相关链与中国汛期降水

该文讨论了 EAA 相关链在南、北半球结构,分析了 EAA 相关链与中国汛期旱涝的关系.进而探讨了它们与前期环流以及北太平洋海温的关系.     

我国东部梅雨期降水的年际和年代际变化特征及其与大气环流和海温的关系

基于我国160站59年(1951～2009年)的月降水观测资料、美国气象环境预报中心和国家大气研究中心(NCEP/NCAR)提供的再分析资料和Hadley中心的海表温度(Sea Surface Temperature,简称SST)资料,对我国东部(100°E以东,15°N～40°N)梅雨期(6月和7月)降水的时空变化特...     

Atmospheric Circulation Patterns over East Asia and Their Connection with Summer Precipitation and Surface Air Temperature in Eastern China during 1961–2013

Based on the NCEP/NCAR reanalysis data and Chinese observational data during 1961–2013, atmospheric circulation patterns over East Asia in summer and their connection with precipitation and surface air temperature in eastern China as well as associated external forcing are investigated. Three patterns of the atmospheric circulation are identified, all with quasi-barotropic structures: (1) the East Asia/Pacific (EAP) pattern, (2) the Baikal Lake/Okhotsk Sea (BLOS) pattern, and (3) the eastern China/northern Okhotsk Sea (ECNOS) pattern. The positive EAP pattern significantly increases precipitation over the Yangtze River valley and favors cooling north of the Yangtze River and warming south of the Yangtze River in summer. The warm sea surface temperature anomalies over the tropical Indian Ocean suppress convection over the northwestern subtropical Pacific through the Ekman divergence induced by a Kelvin wave and excite the EAP pattern. The positive BLOS pattern is associated with below-average precipitation south of the Yangtze River and robust cooling over northeastern China. This pattern is triggered by anomalous spring sea ice concentration in the northern Barents Sea. The anomalous sea ice concentration contributes to a Rossby wave activity flux originating from the Greenland Sea, which propagates eastward to North Pacific. The positive ECNOS pattern leads to below-average precipitation and significant warming over northeastern China in summer. The reduced soil moisture associated with the earlier spring snowmelt enhances surface warming over Mongolia and northeastern China and the later spring snowmelt leads to surface cooling over Far East in summer, both of which are responsible for the formation of the ECNOS pattern.     

影响贵州低频强降水的主要气象因子特征

本文基于贵州低频降水和东亚水汽输送路径,对比分析低频降水多少年的水汽差异和先兆海温差异,得到主要结论有：（1）7月开始在欧亚大陆的中纬度地区开始形成“两槽一脊”的环流形势;8、9月“两槽一脊”环流形势稳固。副热带高压的西伸脊点位于120oE附近,环流形势逐渐稳定,南方地区降水有所减弱;（2）影响贵州地区水汽输送的水汽通道主要为为孟加拉湾、南海和西北太平洋,尤其是从孟加拉湾经中南半岛进入的西南风水汽输送和南半球经南海的越赤道气流;（3）低频强降水年频次多年与拉尼娜事件从准备到爆发再衰弱的不同位相期相对应,低频强降水年频次少年与厄尔尼诺事件从准备到爆发再衰弱的不同位相期相对应     

A modeling study of the influence of initial soil moisture on summer precipitation during the East Asian summer monsoon

The state-of-the-art WRF model is used to investigate the impact of the antecedent soil moisture on subsequent summer precipitation during the East Asian summer monsoon (EASM) period. The control experiment with realistic soil moisture condition can well reproduce the seasonal pattern from low- to high- atmosphere, as well as the spatial distribution of precipitation belt in East China. Compared with the control experiment, the sensitivity experiment in which the initial soil moisture is reduced generates more precipitation along the East China Sea, and less rainfall over both Central and South China. This suggests that the effect of initial soil moisture on monsoonal precipitation in East China is regionally dependent. The influence on precipitation is mostly attributed to the change in precipitation from mid July to late August. The initial soil moisture condition plays a role in changing the seasonal pattern and atmospheric circulation due to the weak heating and geopotential gradient, leading to a reduction in southeasterly flow and moisture flux from South China Sea. The changes between DRY and CTL runs result in reduced southerly wind over the ocean (south of ˜25 °N) and enhanced northerly wind over the land (north of ∼25 °N). The temperature and associated circulation changes due to drier initial soil moisture anomaly result in reduced southerly winds over East China, and therefore a weakened EASM system. The averaged moisture flux decreases significantly over Central China but increases along the East China Sea. In addition, the drier soil moisture perturbation exerts an effect on suppressing (enhancing) vertical velocity over Central China (along the East China Sea), thus leading to more (less) cloud water and rain water. Therefore, the influence of soil moisture exerts an opposite impact on surface precipitation between these two regions, with more and less accumulation rainfall in Central China and along the East China Sea, respectively.     

On the relationship between the winter Eurasian teleconnection pattern and the following summer precipitation over China

The Eurasian teleconnection pattern(EU) is an important low-frequency pattern with well-known impacts on climate anomalies in Eurasia. The difference of low-level v-winds in several regions in the Eurasian mid–high latitudes is defined as the EU index(EUIV). In this study, the relationship between the winter EUIVand precipitation in the following summer over China is investigated. Results show that there is a significant positive(negative) correlation between the winter EUIVand the following summer precipitation over North China(the Yangtze River–Huaihe River basins). Meanwhile, an interdecadal variability exists in the interannual relationship, and the correlation has become significantly enhanced since the early 1980 s.Thus, the proposed EUIVmay have implications for the prediction of summer precipitation anomalies over China. In positive winter EUIVyears, three cyclonic circulation anomalies are observed—over the Ural Mountains, the Okhotsk Sea, and the subtropical western North Pacific. That is, the Ural blocking and Okhotsk blocking are inactive, zonal circulation prevails in the mid–high latitudes, and the western Pacific subtropical high tends to be weaker and locates to the north of its normal position in the following summer. This leads to above-normal moisture penetrating into the northern part of East China, and significant positive(negative) precipitation anomalies over North China(the Yangtze River–Huaihe River basins), and vice versa. Further examination shows that the SST anomalies over the Northwest Pacific and subtropical central North Pacific may both contribute to the formation of EUIV-related circulation anomalies over the western North Pacific.     

佛山市前汛期旱涝及其环流异常特征

基于佛山市降水量和NCEP/NCAR再分析资料,采用二维风场差异的显著性检验方法等,分析了佛山市前汛期降水异常特征及旱、涝年水平风场和垂直经圈环流的差异。结果表明,佛山市前汛期降水量存在多时间尺度振荡,降水量的气候变化趋势不明显。旱、涝年热带低纬度的南海中北部及西太平洋地区的850 hPa风场存在显著差异,影响前汛期旱涝的关键区是副高的西北侧和南侧。分析还表明,旱、涝年经圈环流差异显著,北半球风场显著区位于南海区域和华南地区,层次集中在大气低层和中层。     

江南春雨和南海副热带高压的时间演变及其与东亚夏季风环流和降水的关系

使用国家气象信息中心整理的逐日降水资料和NCEP/NCAR逐日再分析资料,创建了江南春雨建立时间指数和南海副热带高压(副高)减弱时间指数,研究了江南春雨各要素的相互关系及其与东亚夏季风环流和降水的关系.分析表明,当江南春雨建立较晚时,夏季江南地区的降水也较少,这是由于东亚夏季风加强,高原近侧气旋性环流加强,使江南地区出现异常反气旋性环流(气旋性辐合环流减弱)所致;当南海副高减弱较晚时,长江中下游至江南地区降水偏多,易发洪涝,这主要是由于东亚夏季风减弱,南海副高偏强,华南的异常西南风与围绕高原的异常反气旋环流的偏北风在长江中下游流域形成异常气旋性环流所致.江南春雨的建立时间和南海副高减弱时间之间又具有线性无关性,可以为东亚夏季风环流和降水异常的预报提供重要线索.两指数与3月ENSO综合指数MEI关系密切,表明东亚的气候异常与ENSO 全球气候异常紧密联系,因此在分析预测东亚气候异常时必须同时关注全球气候异常背景.     

江淮流域夏季严重旱涝与大气季节内振荡

利用NCEP/NCAR的再分析资料和中国气象局国家气象中心提供的中国台站降水资料,分析研究了江淮流域大范围严重旱涝的20-70天大气季节内振荡(ISO)特征。结果表明,对应江淮流域严重涝年,200hPa青藏高原北部存在ISO气旋性环流,青藏高原南部存在ISO反气旋性环流;大气ISO流型在对流层中低层850hPa主要是我国长江以南、南海和西太平洋地区为大气ISO反气旋性环流,我国长江以北到日本地区的大气ISO气旋性环流,我国江淮流域位于这两个ISO涡旋西侧偏南气流和偏北气流的交汇处;旱年反之。利用向量经验正交展开方法得到,上述大气ISO环流型分别是旱涝年大气ISO流型的第一模态,并且涝年大气ISO流型的振幅强,旱年振幅弱。进一步分析揭示,严重洪涝(干旱)年分别对应对流层中上层江淮流域及其以北的中高纬度地区有强(弱)的大气ISO活动。中高纬度地区的大气ISO在严重洪涝年向南传播,与低纬度向北传播的大气ISO在江淮流域汇合;而在严重干旱年,虽然大气ISO可向北传播,但向南的传播却很不明显。