冬季北半球大气活动中心环流指数资料简介

1概况 大气活动中心（atmospheric center of action,ACA）是月平均海平面气压（sea level pressure,SLP）场中全年或季节性出现在特定地理区域的巨大高压、低压系统。ACA在很大程度上决定了所在区域气候及其季节变化,它们的异常及遥联与大范围大气环流和区域气候异常关系密切,是大气环流异常与短期气候预测的重要研究对象。为了简洁、定量地描述逐年冬季北半球ACA的主要特征（面积、强度、位置）,     

北半球冬季大气活动中心的基本态特征及影响研究

通过研究近100多年北半球全部大气活动中心30年以上的慢变平均值（气候基本态）、气候变率特征及时间演变规律，指出阿留申低压与冰岛低压的基本态改变最大。基本变态变化最小的是北太平洋高压，其次是北美高压。基本态的变化表现为两个基本模态：第一模太为弱（强）的NAO，较弱（强）的NPO，强（弱）的西伯利亚高压物较弱（强）的阿留申低压的特征；第二模态主要表现为弱（强）的阿留申低压及弱（强）的西伯利亚高压的特征。近期北半球环流基本态是处于第一模态明显的负位相，第二模态明显的正位相下，即特别弱的西伯利亚高压、特别强的阿留申低压及强NAO的慢变环充背景下。这种慢变的环流背景场还可能维持30年左右。所以北半球冬委今后还将长期处于气候暖背景下。     

雅鲁藏布江河谷盛夏降水年际变化及其与环流的联系

基于近57 a （1961—2017年）西藏雅鲁藏布江中游河谷地区（简称雅江河谷）4个站（拉萨、日喀则、泽当和江孜）盛夏（7—8月）月平均降水和同期NCEP/NCAR再分析资料,采用合成、相关分析等统计诊断方法,分析了雅江河谷盛夏降水的年际变化特征及其与大气环流的联系。结果表明：1）近57 a雅江河谷盛夏降水无显著线性趋势,降水主要以3～4 a显著周期的年际振荡为主。2）雅江河谷盛夏降水年际波动与区域内水汽收支的变化直接相关,其中印度半岛-东南亚异常反气旋引起的水汽输送通量和水汽在高原腹地辐合上升的动力过程是盛夏降水年际变化的主要原因。3）对流层中低层印度半岛-东南亚异常反气旋环流是该地区盛夏降水年际异常的重要水汽输送通道,该通道将西太平洋、南海和孟加拉湾等地水汽不断输送到高原,期间西太副高和伊朗高压等大尺度系统异常对水汽输送过程起到了重要作用,同时高原盛夏季风低压和南亚高压异常给水汽在高原腹地辐合抬升提供了动力条件。     

夏季菲律宾低空越赤道气流与南半球大气环流的关系

采用NCEP/NCAR再分析资料,定义了1950-2009年菲律宾越赤道气流强度指数,并研究其与南半球大气环流的关系。结果表明,菲律宾越赤道气流受南半球低层极地高压、绕极低压带和中纬度副热带高压,以及高层巨大的绕极低压影响;南半球环流对菲律宾越赤道气流的影响主要是通过南极涛动的调整,对澳大利亚高压产生影响来发挥作用,从南极涛动发生调整到对越赤道气流及北半球环流产生影响,有约4a的时滞;澳大利亚高压强度和位置的变化对菲律宾越越赤道气流有重要影响,关键区位于澳大利亚高压西北方向的洋面上。     

四川盆地持续性暴雨发生的一类环流特征研究

利用NCEP1°×1°的资料研究了四川盆地一类持续性暴雨特征,结果表明：（1）在伴有西太平洋副热带高压西伸和其南侧有热带低压系统扰动的大气环流背景下,其水汽供应环流形势体现为东南气流输送,这主要与副高和热带低压系统相互扰动有关,而与大部分造成四川盆地暴雨的西南气流输送有差异。（2）局地涡度的变化对大尺度环流背景场的分布起到重要的作用,在副高西伸稳定的边缘,局地涡度变化为负,在槽区和热带低压扰动区域内,局地涡度变化为正,而局地涡度的正负变化,取决于涡度方程各项的变化大小,在850hPa上,雨区局地正涡度的增加可能与热带低压的局地正涡度输送有关,而这一过程可能主要山正涡度平流来完成。（3）局地正涡度变化范围和中心较好程度上对应着雨区的范围和中心,可以作为一个判断降水落区的预报要素来参考。     

北半球中高纬度低频振荡对2012/2013年冬季中国东北极端低温事件的影响

利用NCEP/DOE的逐日再分析资料和国家气象信息中心的常规观测站温度资料,首先分析了2012/2013年冬季中国东北区域极端低温事件过程中区域平均温度的低频振荡变化特征,然后分析了北半球中高纬度对流低层和中层低频环流系统配置的变化及其与东北地区强冷空气活动过程的联系,最后进一步研究了中高纬度低频环流系统的传播特征及其对温度变化的影响。主要结果有:（1）2012/2013年冬季东北区域平均温度存在很强的30～60 d的周期振荡特征,同时伴随较强的10～30 d低频振荡,后者与实际降温过程对应关系更好;（2）对10～30 d的低频振荡而言,在东北地区低频温度变化降低最大的位相7（位相3升高最大）,500 hPa上,我国东部地区正好处于贝加尔湖地区的低频高压（低压）环流和日本海的低频低压（高压）环流型之间的低频偏北（偏南）的较强引导气流中;同时在850 hPa上,我国东部从东北到南海都是较强的偏北（偏南）低频风控制,这使得东亚冬季风环流系统加强（被抑制）,东北区域则经历一次大幅度的低频温度降低（升高）过程,这些高低空低频环流系统的配置和演变导致了2012/2013年冬季一次次强（或较强）的冷空气沿偏东偏北的路径影响我国东北地区,并导致极端低温事件的出现;（3）沿着乌拉尔山-贝加尔湖-我国东北地区-西北太平洋传播的500 hPa低频波列,是驱动2012/2013年冬季东亚冬季风低频振荡和我国东北地区极端低温事件的环流系统。     

南极海冰与南半球大气环流关系的初步探讨

本文利用１９７３—１９８２年南极海冰北界资料，分析了南极海冰平均北界（海冰范围）的变化及其与南半球大气环流变化间的联系。１９７６年前，南极海冰平均北界偏北（海冰范围扩大），而１９７７年－１９８０年，南极海冰平均北界偏南（海冰范围缩小）。与此相对应，这两个时期的南半球大气环流具有明显不同的特点。在南极海冰平均北界偏北、海冰范围扩大时期，南极高压和绕极低压带偏弱，南半球中高纬度地区槽脊位置偏西，南印度洋和南大晒洋副热带高压偏弱，南太平洋副热带西凤减弱、中纬度西风加强，而南太平洋副热带高压和印度尼西亚低压带发展，南方涛动处于正位相阶段；在南极海冰平均北界偏南、海冰范围缩小时期，则相反。分析表明，南方涛动与南极海冰之间存在相互联系，并以南极海冰超前南方涛动约２个月时的关系最好，其次是南极海冰落后南方涛动４个月。     

对中国东部夏季降水有重要影响的一种东亚遥相关型

 利用重建的1880-1950年500 hPa高度场资料和1951-2004年的NCEP/NCAR再分析资料,分析了年际尺度上东亚地区夏季大气环流变化特征。结果表明：夏季在东亚沿岸存在一个明显的自北向南的正-负-正环流模态,即鄂霍次克海阻塞高压与副热带高压存在一种同向变化、而它们之间区域的高度场为反向变化的遥相关关系;同时分析了这种大气环流模态与1880-2004年中国东部地区夏季降水的关系。在年际尺度上,正-负-正的环流模态与长江中下游地区和东北的降水有很好的正相关,当夏季的环流处在阻塞高压偏强,且副热带高压偏南偏强、日本及其以东地区上空高度场偏低时,中国长江中下游地区和东北降水偏多。     

对中国东部夏季降水有重要影响的一种东亚遥相关型

利用重建的1880-1950年500 hPa高度场资料和1951-2004年的NCEP/NCAR再分析资料,分析了年际尺度上东亚地区夏季大气环流变化特征。结果表明：夏季在东亚沿岸存在一个明显的自北向南的正-负-正环流模态,即鄂霍次克海阻塞高压与副热带高压存在一种同向变化、而它们之间区域的高度场为反向变化的遥相关关系;同时分析了这种大气环流模态与1880-2004年中国东部地区夏季降水的关系。在年际尺度上,正-负-正的环流模态与长江中下游地区和东北的降水有很好的正相关,当夏季的环流处在阻塞高压偏强,且副热带高压偏南偏强、日本及其以东地区上空高度场偏低时,中国长江中下游地区和东北降水偏多。     

北太平洋海平面气压场变化与海温的关系

利用SVD（singular value decomposition）方法分析了1948年1月—2002年12月北太平洋海平面气压场与海温的关系。结果表明,SVD第1对异类相关分布型反映出,当东北太平洋副热带高压加强（减弱）时,Namias海区海温升高（降低）,而加利福尼亚海流区海温降低（升高）。SVD第2对异类相关分布型表明,当阿留申低压加深、北太平洋副热带地区气压升高时,黑潮暖流区海温升高,而北太平洋高、低纬海温降低;反之亦然。时滞相关表明,北太平洋大气环流异常超前海温1个月的相关最好,海温变化对大气环流异常分布型具有维持作用。NCAR CCSM3模拟结果很好地验证了上述结论,即在海气相互作用过程中,东北太平洋副热带高压和NPO（North Pacific Oscillation）与北太平洋海温存在密切联系。     

闭合气压系统中心分布特征量及应用

用单位半径球面上闭合气压系统环流指数P（强度）、C（中心位置）的多年序列,构造了历年系统中心在C-周围分布的3个特征量：1）平均距离r,它定义为历年系统中心C偏离于气候中心C-（即中心位置异常C′）的权重几何平均距离,是系统中心分布区域大小的度量;2）压缩系数μ,它描述了历年系统中心分布区域偏离于圆形的程度,是历年系统中心位置分布各向异性的度量;3）极大异常方向β,它用系统中心极大异常偏离-C处正东方向的角度,给出了系统中心的主要异常方向。对1948—2007年6、7、8月100hPa南亚高压中心位置分布特征量的计算结果表明,它们能简要、精确地描述系统中心位置异常在球面上的分布特征。根据r、μ、β的定义,它们也适用于精确描述球面上其他要素场中闭合系统中心在球面上的分布特征。     

Anticyclogenesis of surface pressure field in winter season,blocking, and variability of the Earth angular velocity

Analyzed are the anomalies of monthly mean values of surface pressure over Eurasia in winter seasons of 1901–2010. It is noted that the centers of large monthly positive pressure anomalies (16–24 hPa) are usually located within the 60°–70°N latitude zone. The Siberian high is well developed but the pressure anomalies in its center amount to 3–8 hPa only. The large monthly pressure anomalies at the isobaric surface of 500 hPa in the first natural synoptic area are mainly accompanied by the E-type of circulation (according to G.Ya. Vangengeim). The number of days with the western (W) type of circulation is extremely small and is practically absent when the anomalies in the center exceed 20 hPa (blocking process). The time periods of increase (decrease) in the annual number of days with W-circulation are well agreed with the periods of the Earth rotation acceleration (deceleration). The positive pressure anomalies were four or five times more frequent in the periods of the Earth angular velocity decrease: in 1933–1972 and after 2004.     

乌鲁木齐市冬季严重污染日的环流分型特征

根据2000-2008年冬季逐日08时高空500 hPa、地面天气图和官方网站发布的乌鲁木齐市逐日大气污染指数API值,分析了全市大气污染概况及季节分布、月际变化特征,研究了环流形势对全市空气质量的影响。结果表明：影响乌鲁木齐市的环流形势分为高空7型和地面5型,分析各型环流形势与冬季严重污染日相关性;最易引发冬季严重污染的环流形势是高空脊中型、地面低压型,其次为脊前型或空档型、地面高压后型。     

蒙古高压和极涡中期过程对2010年疆北持续性降雪的影响

利用NCEP1再分析的逐日、逐月位势高度、海平面气压、风、温度、相对湿度资料与中国地面气候资料日值数据集(3.0)降水资料,分析了新疆北部2010年1-2月连续5次降雪过程以及蒙古高压和极涡对其的影响。结果表明:在充沛水汽条件下蒙古高压强而连续的爆发是导致2010年降雪极端异常的重要原因。该年蒙古高压平均强度为历年最强,在此次持续性过程中,存在5次蒙古高压的南北移动和5次蒙古高压强度与面积的振荡。且每一次降雪、降温过程前基本都存在蒙古高压南进、面积增大、强度增强。蒙古高压中心纬度超前新疆日平均温度1~3天的相关和蒙古高压强度和面积指数超前新疆北部日平均温度1~4天的相关均显著。研究极涡与蒙古高压二者关系发现,前期对流层高层极涡增强、极涡中心北移,有利于后期的蒙古高压增强增大且中心南移。     

新疆夏季降水与南亚高压逐日环流特征的相关分析

为了进一步分析南亚高压在新疆夏季降水过程中的作用，本文用1979－1996年盛夏7－8月逐日100hPa天气图和对应的08时至08时24h新疆各测站的降水资料，分别对南北疆大降水日与南亚高压逐日环流特征进行了普查统计，系统分析了南疆及北疆大降水时南亚高压的类型，南亚高压中心位置及脊线位置，并对南亚高压呈双体型及东西部型时造成新疆大降水的副热带槽的位置也进行了统计分析，所得结论在今后的预报工作中极具参考价值。     

Synoptic controls of outer mesoscale convective systems with high impact rainfall in western north pacific tropical cyclones

The generality of our conceptual model of Outer Mesoscale Convective System (OMCS) formation in western North Pacific Tropical Cyclones (TCs) that was based on a case study of Typhoon Fengshen (2008) is examined with a data base of 80 OMCSs during 1999-2009. Formations of 41 “Intersection type (Itype)” OMCSs are similar to our conceptual model in that the key feature is an elongated moisture band in the northerly TC circulation that interacts with the southwest monsoon flow. Two subtypes of these I-type OMCSs are defined based on different formation locations relative to the TC center, and relative to the monsoon flow, that lead to either outward or more cyclonic propagation of the OMCSs. Twenty-five “Upstream type (U-type)” OMCSs form in a similar moisture band, but upstream of the intersection of the outer TC circulation with the monsoon flow. Another 12 “Monsoon type (Mtype)” OMCSs are different from our conceptual model as the formation locations are within the monsoon flow south to the confluence region of TC northerly circulation with the monsoon flow. In all of these OMCSs, the monsoon flow is an important contributor to their climatology and synoptic environment. Expanded conceptual models of where the threat of heavy rainfall associated with the four types of OMCSs may be expected are provided based on different OMCS formation locations relative to the TC center and different propagation vectors in a storm-relative coordinate system.     

Synoptic Climatology of the Southern Beaufort Sea Troposphere with Comparisons to Surface Winds

Synoptic-scale atmospheric circulation patterns drive wind forcing of dynamic and thermodynamic processes in Arctic sea ice. Synoptic typing and compositing are common techniques used to identify a limited number of prevailing weather classifications that govern a region's climate. This work investigates atmospheric circulation patterns (surface to 250?hPa) for the southern Beaufort Sea and corresponding surface wind regimes within each synoptic type. Significant changes (p?<?0.05) in relative frequencies of a number of synoptic types were attributed to declining summer sea ice. Corresponding upper-level circulation anomalies show increasingly meridional atmospheric circulation. Synoptic Types 9 and 11 were identified as key October-November-December circulation features that represent deepening of the Aleutian low with concomitant strengthening of pressure gradients over the southern Beaufort Sea. Classification of coastal-based wind observations shows a shift towards increased easterly wind forcing. A case study of surface wind data from the CCGS Amundsen (2009–2011) provided a direct example of the surface wind regime within the marginal ice zone within each synoptic type during a period of reduced Arctic sea-ice cover.     

库车大风天气特征分析及预报指标

应用1997-2001年大风资料和历史天气图、欧洲数值预报资料，分析了库车大风的天气气候特征和地面气压场、高空环流形势和影响系统演变特征及单站要素变化特点，得到了一些有预报意义的指标。     

1981—2000年四川夏季暴雨大尺度环流背景特征

利用四川盆地及周边地区1981—2000年逐日降雨量资料和ECMWF逐日4次再分析资料,合成分析近20 a发生在四川夏季的22次典型暴雨过程的大尺度环流背景特征。结果表明,四川夏季暴雨的发生具有显著的轴向分布性和区域移动性特征。西伸的西太平洋副热带高压、北上东进的伊朗高压及高原东部的弱高压、活跃的孟加拉低压和影响四川北部的中高纬长波分裂的低压槽共同作用形成了四川暴雨发生阶段的特殊的＂鞍＂型大尺度环流背景。在＂鞍＂型大尺度环流背景下,有利于西南支孟加拉湾水汽和南海水汽输送在四川盆地形成低层辐合,同时在高层形成西南—东北的轴向急流辐合带,水汽输送散度负的大值区即为暴雨发生的主要落区。此外,四川北部在两高压相夹下,有利于高纬度大尺度的两高一脊环流调整产生的弱槽携带冷空气影响四川盆地,形成高层弱冷干与低层强暖湿的强垂直对流不稳定。对比40 a四川夏季平均环流可知,导致四川夏季暴雨发生的＂鞍＂型大尺度环流背景特征极为显著,具体表现为：西太平洋副热带高压西伸到110°E附近,青藏高原西侧伊朗高压偏北、青藏高原高层南压高压偏东,而高原低层有弱高压,四川北部冷槽显著偏南。     

An empirical classification of weather types in the Mediterranean Basin and their interrelation with rainfall

Summary  This paper presents a classification of weather types in the Mediterranean Basin based on cluster analysis of the daily occurrences of several surface pressure centers and the subjective identification of 500 hPa trough axis positions (1992–1996). The procedure results in 20 types that explain 69% of overall pressure center variance and which are consistent with the seasonal succession of regional circulation. The development of weather types in winter is primarily controlled by the eastward propagation of barotropic waves while departures from the zonal flow pattern in summer tend to be linked to blocked stationary pools. H1-types with anticyclonic circulation in the Western Mediterranean and cyclonic flow in the eastern part are well interrelated with zonal and anticyclonic general weather types in Central Europe. H2-types featuring a weak Azores Anticyclone interrelate with a variety of meridional circulation types after the Hess and Brezowski (1969) classification. The 20 types explain rainfall variance in the core Mediterranean regions (as defined by principal components) to a high degree while rainfall variance in marginal regions is influenced by circulation patterns not being typical for the Mediterranean Basin. Received January 29, 1999 Revised March 28, 2000