华南前汛期持续性暴雨年代际变化特征及成因

应用福建、广东、广西243个气象站1961-2012年逐日降水资料,构建华南前汛期暴雨强度指数,揭示了前汛期持续性暴雨年代际变化特征及其可能机理。研究表明:前汛期持续性暴雨经历了多发（1961-1972年）-少发（1973-1991年）-多发（1992-2012年）3个阶段,目前仍处于多发期,具有持续时间较长且强度增强的特点;由于前汛期降水的低频振荡受热带低频信号北传的调制,因此,导致这种显著年代际变化的可能成因是热带低频信号北传的周期和强度的年代际差异,当热带低频信号北传至华南时低频周期长（短）且强度强（弱）,则前汛期易出现持续时间长（短）且强度强（弱）的持续性暴雨。     

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.     

华南汛期持续性降水特征及其与30~90 d大气低频振荡的联系北大核心

利用全国756站逐日降水资料以及NCEP/NCAR再分析资料,研究了1961—2011年我国东部汛期持续性降水30~90 d低频变化特征及其与大气低频振荡的联系。结果表明,华南地区降水偏多型是汛期持续性降水低频变化的主导模态。对流层低层位势高度负异常和气旋型环流异常,以及高层略向北偏移的环流异常为华南汛期持续性降水低频变化提供了大尺度形势场。当西太平洋副热带高压脊线维持在22°N附近时,来自孟加拉湾和南海的水汽输送维持了华南地区汛期持续性降水活跃位相,向东北传播的副热带大气低频振荡系统对华南汛期持续性降水具有调制作用。此外,华南汛期降水低频变化还具有南北迁移的经向演变特征。     

影响华南汛期持续性强降水年际变化的大气环流和海温异常

利用1961—2017年中国地面观测站日降水资料、全球大气多要素和海表温度月资料,分析华南区域持续性强降水过程的气候特征,诊断并比较与华南前汛期、后汛期区域持续性强降水年际变化相关的大气环流和海表温度异常特征。结果表明,3—12月华南都可能出现持续性强降水过程,其中汛期4—9月的占了94.4%。伴随着区域持续性强降水的年际变化,华南本地垂直上升运动显著异常是前汛期和后汛期的共同点,但前汛期、后汛期在华南及周边环流异常、水汽输送来源以及海温异常分布等方面都存在一定差异。在前汛期华南区域持续性强降水偏重年,赤道西太平洋区域海温偏低,由于大气罗斯贝波响应使西太平洋副热带高压偏强,热带西太平洋向华南区域水汽输送加强,从而有利于区域持续性强降水偏重。后汛期华南区域持续性强降水偏重年的海温异常分布是赤道中东太平洋区域正异常、东印度洋至西太平洋暖池区负异常,海温异常通过西北太平洋副热带高压、南海热带季风强度、水汽输送和垂直环流等多方面,导致后汛期区域持续性强降水偏重。      

5月华南降雨前期海温信号特征分析

利用国家气象信息中心提供的1983—2013年31 a月平均全国降雨数据、美国国家环境预报中心/国家大气研究中心(NCEP/NCAR)大气再分析资料及美国国家海洋大气管理局(NOAA)的海表面温度资料,分析了华南前汛期(5月)降雨的前期海温信号。结果表明,华南5月份降雨在印度洋和太平洋的早期海温信号于1998年前后有显著的年代际变化。1998年之前,前期海温信号主要是和处于发展位相的厄尔尼诺有关的热带东太平洋和北印度洋的海温异常,它主要通过大气桥作用激发的菲律宾反气旋影响华南5月降雨异常。1998年之后,前期海温信号主要是和中高纬北太平洋的马蹄形海温异常有关,它可以通过影响中纬度瞬变活动调制副热带急流的强度和位置,引起华南降水异常。利用2014年4月的海温信号对5月华南降水的预报结果及5月的大气环流,验证了这种海温信号的存在及其引起华南5月降雨异常的机理,并运用美国国家环境预报中心气候预报系统(CFSv2)的模式预报数据,证实了这两类前期海温信号的存在。本研究表明,这两类前期海温信号能为5月份华南降雨未来的业务预报提供一定参考。     

2008年华南前汛期致洪暴雨特征及其对比分析

着重对2008年华南前汛期持续性致洪暴雨的降水特征及成因进行了天气尺度的研究,并且对比分析了其与20世纪90年代以来华南前汛期洪灾较为严重的几年(1994、1998和2005年)的降水和环流场特征异同,主要得到以下结果:(1)根据影响系统和雨区分布的不同,将2008年华南前汛期降水过程分为4个阶段.第1阶段(5月26-...     

华南前汛期降水与我国近海海温的SVD分析

利用国家气象局整编的中国160站月降水资料和英国气象局的全球逐月海温格点资料,分析了华南前汛期降水的异常特征,并用SVD方法分析华南前汛期降水与近海海温的关系。结果表明：近50年华南南部前汛期降水的总的趋势变化不明显。华南南部前汛期降水异常存在3 a、5 a、7 a和14 a的周期;用SVD方法分析发现：存在一个关键区（130~158 ?E,5~18 ?N）,华南前汛期降水异常关键影响时段是前一年5—8月,华南前汛期降水与该关键区海温有较好的负相关关系,即前一年5~8月关键区海温异常偏高（低）,次年华南前汛期降水偏少（多）。     

我国华南3月份降水年代际变化的特征

利用1951～2005年华南3月份降水资料、太平洋年代际振荡(PDO)指数以及NCEP再分析资料,对华南3月份降水年代际变化特征、及其对应的大尺度环流以及与PDO的关系进行了分析。结果表明,华南3月份降水存在显著的年代际变化特征,并且Mann-Kendal突变检验表明华南3月份降水在1978年左右发生年代际突变,从之前的降水偏少转变为降水偏多。我国华南3月份降水与PDO有着显著的相关。进一步研究表明,在年代际降水偏少时期,PDO处于负位相(北太平洋海温偏高,中东太平洋海温偏低),北太平洋海平面气压场和高度场偏高,亚洲大陆海平面气压场和高度场偏低,赤道西太平洋到赤道东印度洋附近的海平面气压场偏低,赤道辐合带附近地区的高度场偏低,东亚对流层大气偏暖,西太平洋副热带高压偏东,东亚高空急流偏北,东亚Hadley环流偏弱。在年代际降水偏多时期,PDO处于正位相,情况则与降水偏少时期相反。     

汛期我国主要雨季进程成因及预测应用进展

汛期内我国中东部地区的雨季是东亚夏季风推进过程中的重要产物,主要包括华南前汛期、梅雨、华北雨季和华西秋雨等,各地雨季决定了我国中东部地区汛期的旱涝布局和旱涝演变,是我国汛期预测和服务的重点。该文回顾了4个雨季特征及影响因子方面的研究进展,在此基础上梳理物理概念预测模型。研究显示:海温异常是影响各区域雨季的重要先兆信号,但不同雨季的年际和年代际变化特征不同,海温作为外强迫信号的影响程度和时空形式也有差异。利用热带太平洋东西海温差指标能更好地解释华南前汛期降水的年际变化。而与梅雨的年际变化分量相关联的海温关键区主要分布于热带,与年代际或多年代际变化分量相联系的海温关键区则来自中高纬度。华北雨季降水的强弱不仅与ENSO循环的位相有关,更多受到ENSO演变速率的影响。而影响华西秋雨的海温关键区随着年代际背景的变化发生了改变,需要重新诊断和建模。     

PDO和ENSO与大连6—9月降水关系分析

利用1905—2006年的太平洋年代际振荡(简称PDO)、ENSO和大连6—9月降水资料,分析三者之间的关系。结果表明:在PDO暖位相期,大连6—9月降水总体比常年偏少;PDO冷位相期,大连6—9月降水总体上比常年偏多;PDO与大连6—9月降水存在准周期对应关系,从PDO冷位相到暖位相,对应的大连6—9月降水距平8 a滑动平均曲线总体呈下降趋势。ENSO对大连6—9月降水的影响明显受PDO的调制,在PDO冷位相期,ENSO年大连6—9月降水总体上比常年偏多,而在PDO暖位相期,ENSO年大连6—9月降水总体上比常年偏少;不同强度和不同冷暖性质的ENSO,在不同PDO位相期内对大连6—9月降水的影响也各不相同。     

青藏高原冬季积雪与河南汛期降水关系

利用1961－1998年河南郑州，安阳等50站降水资料和青藏高原冬季积雪日数资料，分析了青藏高原冬季积雪与河南汛期降水的关系，结果表明，青藏高原冬季积雪与河南南部汛期降水较好的关系，而与河南北部汛期降水呈反相关，多雪年汛期河南南部降水偏多的概率占61％，北部降水偏少的概率占56％，少雪年汛期河南部降水偏少的概率为72％，河南北部降水偏多的概率为61％。     

Comparisons of sulfate and nitrate production in clouds on the mid-Atlantic and Pacific Northwest Coasts of the United States

Measurements are presented of sulfate and nitrate production in clouds on the East and West coasts of the United States. Sulfate production measured on the mid-Atlantic Coast was significantly greater than on the Pacific Northwest Coast. Nitrate production was significant on the mid-Atlantic Coast but, on average, insignificant on the Pacific Northwest Coast. Measurements of sulfate and nitrate scavenging coefficients by clouds are also presented.     

广东前汛期持续性暴雨的变化特征及其环流形势

利用1961-2011年广东省86个测站地面观测逐日降水资料及1979-2011年NCEP-DOE第2套分析资料,提出了广东暴雨日的定义指标,分析了近51a广东前汛期及其各月持续性暴雨的变化特征,进一步诊断了持续性暴雨过程的环流特征和水汽输送来源.结果表明,广东暴雨新指标避免了原指标定义存在的不合理情况和需要人工操作等问题,并且得到的广东暴雨日数及暴雨累积雨量的年际变化更能反映广东的旱涝情况.51a平均前汛期持续性暴雨过程在4、5、6月分别占10%、29%和61%,20世纪60年代后期至80年代持续性暴雨多发生在5月,而60年代前中期、90年代至2011年持续性暴雨则主要在6月出现,这种年代际变化是由东亚地区中低纬度大气环流系统的变化所造成的.除了过去所认识的“三脊两槽”和“两脊一槽”两种类型天气形势外,广东前汛期持续性暴雨过程的500hPa中高纬度环流还有一种“高纬阻塞-中纬平缓型”(称为Ⅲ型),Ⅲ型主要出现于6月,占6月持续性暴雨过程的22%,因此,这种环流类型的补充提出,将减少6月持续性暴雨过程的漏报现象.由于气候背景场各月有所不同,无论是三脊二槽型还是二脊一槽型,各区域槽(或脊)的相对强弱和形态也随月份有所不同,例如二脊一槽型,东北亚地区高压脊4、5、6月逐月加强向北扩展,贝加尔湖槽区逐月变宽,中低纬度阿拉伯海以东槽逐月向西移动,孟加拉湾槽、西太平洋副热带高压逐月加强.前汛期持续性暴雨过程的主要水汽来源随月份发生变化,4月热带西太平洋地区水汽来源贡献最大,5月孟加拉湾、西太平洋和中国南海的水汽都有贡献,而6月则主要来源于孟加拉湾的水汽输送.所有类型持续性暴雨过程,广东大部分地区都处于水汽通量辐合区,说明动力辐合作用和水汽来源是暴雨的必备条件,持续性暴雨是各类中高纬度环流型的稳定维持与来源于热带的水汽输送共同作用的结果.     

东亚副热带西风急流位置变化及其对中国东部夏季降水异常分布的影响

利用1951～2004年美国国家环境预报中心 (NCAR/NCEP) 再分析候平均资料和同期中国740站日降水资料, 分析了东亚副热带西风急流轴位置的变化趋势及其对中国东部夏季降水分布的影响, 结果表明: (1) 夏季7～8月东亚副热带西风急流位置和形态在1975～1980年间出现转折, 1980年后西风急流中心逐渐向西移动的同时伴随有西风急流向南偏移。 (2) 在1980年以后华北地区降水量减少和降水强度减弱, 雨季开始时间推迟、 雨季变短, 而长江中下游地区入梅提前、 梅雨期变长, 降水量增加, 从而形成南涝北旱的降水分布形势。 (3) 1957～1964年华北典型多雨时期, 西风急流呈纬向分布, 在华北地区有高低空急流耦合, 强辐合上升区正好位于华北, 并有充足的水汽条件供应, 使得华北降水偏多。而1980～1987年和1997～2002年华北地区为典型少雨时期, 1980～1987年西风急流中心位置偏南和1997～2002年急流位置显著偏西, 在华北地区均无高低空急流耦合的环流形势, 水汽辐合区位于长江流域, 强辐合上升区位置在30°N以南区域, 有利于江南地区降水增加而华北地区少雨, 这表明西风急流位置变化导致环流调整对中国东部降水分布有显著影响。因而, 在讨论东亚副热带西风急流位置与中国东部地区降水异常的关系时, 不仅要考虑西风急流南北位置变化, 还需要综合分析西风急流的东西位置和形态的变化。     

冬季中国东部海区热通量变化与中国气温降水的关系

利用OAFlux月平均热通量、NCEP/NCAR（1958—2006年）再分析和全国160个站的月降水、气温等资料,采用相关分析、合成分析等方法,分析了中国东部海区海气界面热通量变化特征及其与中国冬、春季降水、气温的关系。研究表明,中国东部海区为潜热通量和感热通量年际变化的关键区,冬季变化最为显著,具有明显的年际和年代际变化特征,热通量的增强趋势明显。热通量的年代际变化与同期冬季中国华南降水存在明显正相关,与华北降水存在负相关、与气温存在显著正相关。1983年气候突变前热通量年际变化与同期中国长江下游地区降水有很好的负相关。突变后热通量年际变化与同期淮河流域降水存在显著负相关;与后期春季中国两河流域降水存在显著负相关,与两河流域气温存在显著正相关。     

冬季积雪对我国夏季降水预测的评估分析

根据高原积雪和高纬积雪与我国夏季降水相关分析的结果，将高原积雪和高纬积雪作为独立因子分别对我国夏季降水预测做了检验，结果表明：高原积雪较高纬积雪效果要好，冬季高原积雪异常偏多时，长江流域夏季易发生洪涝，这也是预测汛期降水的一个重要信号。     

南半球冷空气爆发对华南连续性暴雨影响的个例分析

2005年6月17—24日，华南地区发生了连续多日的暴雨天气过程，给该地区带来了严重的洪涝灾害，在此期间南半球有较强的冷空气活动。为了弄清南半球冷空气对这次连续多日暴雨过程的影响及其物理途径，利用NCEP每6小时1°×1°经纬度的再分析资料、逐小时的TBB以及华南地区地面降水等资料，以这次连续性暴雨天气过程为例，初步分析了南半球冷空气爆发在华南地区暴雨形成中的作用。结果发现：在500hPa西风带低压槽的诱导下，马斯克林高压向东移动并登陆澳大利亚，促使南半球冷空气爆发，加大了40～60°E、60～70°E和85～95°E等通道的越赤道气流，它们转向后汇向华南地区，增强了华南南部和南海北部地区的低空急流和暴雨区的水汽输送，这是华南地区连续多日暴雨的主要原因之一。     

华南前汛期极端降水气候变化特征及其与太平洋海温相关关系研究

利用国家气象信息中心提供的89个华南代表气象站的1969—2013年逐日降水资料及NOAA重构延长的逐月海表温度(SST)资料,研究了华南前汛期极端降水的时间变化特征,以及太平洋海表温度与华南前汛期极端降水年际异常的相关关系,并定义了对华南前汛期极端降水具有指示意义的海表温度异常指数。主要结论:1)华南前汛期极端降水存在显著的年际变化以及年代际变化。20世纪90年代以来,华南前汛期发生极端旱涝的情况增多,此外,华南前汛期极端降水存在2个显著的突变年份。除降水强度外,其他各个极端降水指数在1977年存在一个突变,极端降水由多变少;在21世纪初存在另外一个极端降水由少到多的突变(除总降水量外)。2)定义的前冬太平洋海温异常指数与华南前汛期极端降水具有显著相关关系,该指数与El Ni觡o事件关系密切,当前冬该指数为正(负)或者发生El Ni觡o(La Ni觡a)现象时,则可预测次年华南前汛期极端降水异常也偏强(弱)。     

东印度洋海温对中国南方冬季降水的影响

利用NCEP再分析的大气环流资料、海表温度资料和全国160 站降水资料,研究了冬季东印度洋海温对我国江南-华南地区同期降水的影响。结果指出,冬季东印度洋海温(Sea Surface Temperature in the Eastern Indian Ocean,EIOSST)和同期的江南-华南降水呈显著的正相关关系。当EIOSST偏高时,江南-华南的冬季降水偏多。而当EIOSST偏低时,江南-华南的冬季降水偏少。这种影响的可能机制是:冬季东印度洋海温异常通过影响南支槽上的扰动活动和水汽输送来影响同期的江南-华南降水。当东印度洋海温偏高时,局地对流加强,引起南支槽地区的上升运动加强,南支槽活跃。活跃的南支扰动向下游传播,南支槽前的西南气流将水汽从孟加拉湾向华南和江南输送,引起华南和江南的降水偏多。进一步的分析显示,东印度洋海温对南支槽和江南-华南的降水的影响独立于ENSO的影响。二者对南支槽和江南-华南地区冬季降水的影响过程一致,只是东印度洋海温的影响较弱。当东印度洋海温和ENSO的作用相叠加时,江南-华南可能会出现较异常的冬季降水。       

夏季贝加尔湖南侧环流异常的前兆信号

利用1978—2012年NCEP/NCAR逐月再分析资料,对夏季贝加尔湖南侧环流异常的前兆信号进行分析。结果表明:前期冬季印度尼西亚到西太平洋地区对流与夏季贝加尔湖南侧反气旋式环流异常存在一致的变化,为预测夏季贝加尔湖南侧环流异常的前兆信号之一。即当前期冬季印度尼西亚到西太平洋地区对流活动偏强时,夏季对流区北抬至青藏高原西侧,进而有利于贝加尔湖南侧反气旋式环流异常的发生和维持。但是,进一步研究表明,夏季西印度洋对流活动异常将干扰青藏高原及其西侧的对流上升运动对贝加尔湖环流的影响。当夏季西印度洋对流偏强时,前期冬季印度尼西亚到西太平洋对流和夏季青藏高原西侧对流变化表现出不一致。偏强的西印度洋对流将干扰青藏高原及其西侧的对流上升运动对贝加尔湖环流的影响,进而不利于贝加尔湖南侧反气旋式环流异常的形成。当夏季西印度洋对流异常弱时,前期冬季印度尼西亚到西太平洋地区的对流可能引起夏季贝加尔湖南侧环流异常,两者呈现一致的变化;但当夏季西印度洋对流强盛时,将可能改变上述两者的变化关系。