2001年夏季风活动与我国南方暴雨某些特征的分析

应用GMS T_BB资料对2001年亚洲夏季风活动作了诊断分析，得到中南半岛和我国南海共经历了3次季风爆发过程，且强度都强于历史同期水平；揭示了印度—孟加拉湾、中南半岛以及我国南海3个季风区季风爆发与间歇的特征。分析了季风对华南及长江中下游地区三次（6月上旬至中旬初、6月下旬至7月上旬、8月末）暴雨过程的影响，指出季风爆发及其与北方南下冷空气的结合，是造成东南部地区出现大范围长时间强降水的必要条件，从而为该地区强降水过程预报提供某些重要线索。     

不同类型El Nino事件及其与我国夏季气候异常的关系

详细讨论了不同类型El Nino事件与东亚夏季风（east Asian summer monsoon,EASM）和夏季降水的关系。结果表明,在西部型和驻波型El Nino事件的发展年,EASM都是偏弱的,而东部型的EASM偏强;在西部型和驻波型El Nino事件的衰减年,EASM偏强,而东部型的EASM正常。对于我国夏季降水,在西部型的发展年,华北、黄河中上游、洞庭湖与鄱阳湖流域以及华南部分地区降水偏少,而江淮流域降水偏多;在衰减年则相反。在驻波型的发展年,长江流域和华北北部降水显著偏少,华南、华北中部等地区降水偏多;在衰减年,四川盆地、华南等地区降水偏少,而长江流域、华北中部等地区降水偏多。在东部型的发展年,我国以少雨为主要特征,多雨区主要集中在四川盆地、黄淮流域;在衰减年,我国降水仍以干旱少雨为主要特征,多雨区主要位于华南、华北部分区域。     

华南6月降水的十年际和极端年际差异及其环境分析

6月是华南季风降水的集中季节。利用高分辨率的1978—2006年亚洲降水资料分析得到,华南6月降水存在1980—1989年的十年少降水期和1992—2001年的十年多降水期,以及2004年的极端低值年和2005年的极端高值年。以华南的十年际和极端年际降水变化为中心,存在着环南海西侧越南到华南和我国东南地区的6月降水异常的一致性分布。降水正(负)异常对应850 hPa上异常的东南(西北)风到达越南,异常的西南(东北)风到达华南沿海和我国东南沿海地区。降水十年际正(负)异常的前冬季和当年春季,中高纬度西北太平洋出现正(负)的海温距平,表现为偏强(弱)的黑潮延伸体暖流影响我国东部沿海地区。2005年6月华南降水异常偏多对应半年前冬季赤道中太平洋出现假El Ni?o事件。2004年6月华南降水异常偏少,对应赤道中太平洋海温负异常和赤道东部与西部两端的海温正异常。     

2005年南海夏季风建立偏晚和持续异常偏南的成因分析

通过分析大气环流及其热力结构演变特征,揭示2005年春末夏初南海季风爆发偏迟和持续异常偏南的原因。结果表明,阿拉伯高压偏强,与中高纬度高压脊叠加,导致较高纬度冷空气南下青藏高原南侧及中南半岛一带,抑制了中南半岛附近地区大气增温,不利于南海季风的爆发;索马里急流及赤道西风建立偏晚使中南半岛对流凝结潜热偏弱,是中南半岛一带大气增温偏迟的另一重要原因。6月上中旬,印度半岛北部冷空气势力偏强,大气增温缓慢,使印度季风和亚洲南部季风槽向北推进迟缓,使强劲的西南季风径直向东输送进入南海,有利于南海西南季风长期持续偏南。春末青藏高原积雪偏多,积雪融化抑制了地面增温和大气感热加热,是南海季风爆发偏晚的另一重要原因。6月上中旬,西南季风北上偏迟导致高原对流偏弱,热源偏弱,负反馈作用抑制了西南季风进一步北上,导致西南季风持续异常偏南。     

南海、孟加拉湾不对称环流变化对2009年西南特大秋旱的影响

利用NCEP再分析资料及我国160站降水资料,分析了2009年秋季东亚中、低纬环流特征和水汽输送特征及其对西南干旱的影响。同时讨论了秋季不同ENSO状态下东亚地区水汽输送差异,并与2009年进行比较。结果表明:孟加拉湾(简称孟湾)和南海之间环流形势在2009年秋季发生不对称变化,造成两地上空气压梯度减小,孟湾和南海上空分别出现一个反气旋式和气旋式距平环流中心,我国西南至中南半岛处于两距平环流中心之间偏北距平风控制之下,使得进入我国的西南气流异常减弱。水汽输送随之出现变化,南海南部季风低压水汽环流圈异常偏强,孟湾和南海水汽主体经中南半岛重回南海而未进入我国,最终造成我国西南降水异常偏少,出现干旱。这段时间内,西南地区上空出现异常下沉运动,对流活动受到抑制,加剧了干旱程度。在El Ni o年,我国西南及江南地区秋季水汽通量比La Ni a年明显增大,西北及华北则减少。2009年秋季我国的降水分布及南海一带水汽输送特征与普通El Ni o年特征不符,甚至出现相反状态,经对2009年秋季东亚El Ni o影响特征作简单模拟还原和分析,认为上述差异可能与El Ni o反气旋环流影响位置偏北有关。     

关于ENSO事件及其对中国气候影响研究的综述

Nino指数和SOI是表征ENSO事件的两个主要特征值。根据Nino 3．4区指数变化,1950年以来共发生15次El Nino事件和11次LaNina事件。El Nino年,热带中、东太平洋上的岛屿及沿岸国家多暴雨洪涝,印度、印度尼西亚、澳大利亚等国家发生持续干旱,中国东北地区夏、秋季降水及年降水都偏少,江南地区降水偏多;太平洋和大西洋地区发生的热带风暴以及登陆中国的台风数都比常年偏少;加拿大西南部和美国北部暖冬,东亚夏季低温,中国常出现暖冬凉夏。La Nina年则基本上相反,赤道太平洋中、东部地区干旱少雨,西太平洋上的台风和大西洋飓风及登陆中国的台风明显增多,中国汛期主要雨带偏北,易出现热夏寒冬。     

El Nio事件与番禺降水的相关性分析

采用X^2检验方法,统计分析番禺地面气象站1961～2006年的逐月降水资料与El Nino现象的关系。结果表明：两类El Nino事件与番禺年降水量有密切关系,Ⅰ类El Nino事件与番禺年降水量呈强的正相关,降水增加量平均为26．63％,而Ⅱ类El Nino事件与番禺年降水量呈负相关,降水减少量平均为11．46％。从季节分布来看,两类El Nino事件对锋面降水和季风过渡季节降水影响较小,而对汛期降水影响较大。两类事件对降水影响的差异主要通过西太平洋副高脊线位置的差异表现出来：Ⅰ类El Nino事件影响年,4～6月副高脊线位置较常年偏南,7、8月偏北;Ⅱ类El Nino事件影响年,4～6月副高脊线位置较常年偏北,7、8月偏南。     

东亚地区夏季风爆发过程

利用中国194站1961～1995年日降水资料及NCEP1979～1997年候格点降水资料,探讨了亚洲地区自春到夏的雨季开始分布。结果表明,东亚地区自春到夏存在副热带季风雨季开始和热带季风雨季开始。前者于4月初开始于华南北部和江南地区,随后向南和向西南扩展,于4月末扩展到华南沿海和中南半岛,这个雨带主要是冷空气和副热带高压西侧转向的SW风以及南亚地区冬春副热带南支西风槽中西风汇合而形成的,是副热带季风雨季开始。后者是南海热带季风爆发后使原来由江南移到华南沿岸的副热带季风雨带随副热带高压北进而北进,前汛期雨季进入盛期,江南出现第二次雨峰,形成梅雨期和江淮及华北雨季。同时,热带季风雨带也自东向西传播到达南亚地区而形成热带季风雨季。还讨论了1998年东亚地区夏季风爆发过程,指出南海夏季风爆发期的季风由副高北侧形成的新生气旋进入南海造成南海中部西风和南海越赤道气流转向的SW季风加强汇合而形成,因而是东亚季风系统中环流系统季节变化造成的,和印度季风无关。在南海季风爆发期阿拉伯海仍由副热带反气旋控制,南亚仍是上述副热带反气旋北侧NW风南下后转向的偏西副热带气流所控制,索马里低空急流仍未爆发,赤道西风并未影响南海。     

1998年南海季风爆发时期中尺度对流系统 的研究：I中尺度对流系统发生发展的大尺度条件

南海季风试验(SCSMEX)的观测表明,1998年南海北部夏季风爆发(5日16～20日)的主要特征是中尺度对流活动的突然爆发和降水迅速增加.文章通过讨论大尺度背景下中尺度对流活动及降水形成的物理条件,揭示了该时段中尺度对流系统与中尺度雨带形成的可能机制(1)在季风爆发初期华南及南海北部地区对流层低层较高的假相当位温与对流不稳定性、低层西南风辐合和高层的辐散为该地区的中尺度对流系统的发展提供了有利的大尺度热力与动力条件;来自孟加拉湾与副热带高压西侧的西南气流为南海北部强降水区提供了大量水汽,形成了该区深厚的湿层和强水汽辐合;(2)来自东亚中高纬地区几次冷空气活动是对流活动发生的重要触发机制,其作用是使对流不稳定能量迅速释放和对流活动在大范围地区突然爆发;(3)通过对南海季风试验期间安装在东沙岛和实验3号科学考察船上的双多普勒雷达资料反演的降水量分析表明,活跃的对流在季风槽和相应的风场切变线作用下,不断地组织并形成一些中尺度对流雨带(MCSs).1998-5-15～19季风爆发时段内,可观测到约12次中尺度降水过程,它们的生命期为6～10 h或更长;(4)南海季风槽与低层切变线的建立以及其中中尺度低涡的产生和发展是中尺度对流系统形成与维持的必要条件.     

云南冬季降水的演变特征及成因分析

利用云南124个气象观测站逐月降水量资料、NCEP/NCAR再分析大气环流资料和海表面温度(SST)资料,分析了云南冬季降水时空演变特征及其相对应的大气环流异常和海温异常。结果表明:(1)云南冬季降水第一模态表现为一致性变化模态,方差贡献为53%,具有显著的准5年周期,该模态具有一定的年代际变化特征。(2)第二模态表现为滇中及以东、以南与滇西及滇西北地区反位相振荡模态,方差贡献为13.4%,具有显著的准3年周期,也具有一定的年代际变化特征。(3)云南冬季降水与大气环流异常密切相关。当云南冬季降水偏多(少)时,中国大陆大部分地区海平面气压偏高(低),近地面冷高压活动频繁(偏少),冷空气易(不易)南下影响云南;500 hPa高度场上,中高纬度贝加尔湖附近高度场偏高(低),该处的脊强(弱),有(不)利于引导北方冷空气南下;同时,中低纬度在孟加拉湾北部高度场偏低(高),南支槽偏强(弱),有(不)利于南方暖湿空气向北输送。来自南海和孟加拉湾的异常水汽输送在云南形成辐合(辐散),从而造成该地区降水异常偏多(少)。(4)云南冬季降水与海温异常也存在密切关系。云南冬季降水偏多、偏少年,太平洋海温差异场呈类似El Nino年的分布:赤道中东太平洋的SST异常偏高,而菲律宾以东的西太平洋SST异常偏低。El Nino年冬季降水以偏多为主;而La Nina年,则以偏少为主。赤道中东太平洋海温异常对云南冬季降水具有一定的潜在预报意义。(5)北极涛动(AO)与云南冬季降水存在密切相关关系。当AO为正(负)位相时,云南冬季降水偏多(少)。同时,AO与云南冬季降水的关系在一定程度上受ENSO事件的制约,在ENSO暖位相时,冬季AO与云南冬季降水密切相关,而在ENSO冷位相时两者间几乎没有联系。     

EI Nino现象对东亚夏季风环流影响的初步研究

本文分析了1971—80年发生在南美洲西海岸的EI Nino现象及其对东亚夏季风环流的影响。结果表明,1972和1976年为强的EI Nino年,而1971和1974年为显著的反EI Nino年。还指出,1—6月份南美西海岸的海温与7月份我国东部大部分地区夏季风呈负相关.在EI Nino年,主要环流的特征为:(1)西太平洋副热带高压脊线偏北,强度偏弱.(2)澳大利亚高压位置偏南。(3)赤道缓冲脊强大.ITCZ东伸到太平洋中部。南半球的信风在105°E附近越过赤道之后,于10°N折向东去,流入西太平洋.(4)印度次大陆季风中断.孟湾西南季风直接影响我国东部地区的分量极其有限,在反EI Nino年,上述各系统特征完全相反.我们认为,EI Nino现象的发生,引起夏季风环流系统的变动,最终影响到我国夏季风的强度,这是二者之间遥相关的一种可能过程.      

东亚-太平洋遥相关型形成过程与ENSO盛期海温关系的研究

利用1961～2000年NCEP/NCAR再分析资料、扩展重建的海表温度资料(ERSST)和中国730个站旬降水资料,采用SVD和扩展SVD（ESVD）分析、合成分析、相关分析等方法,在分析中国梅雨期降水与同期大气环流和前期冬季海温之间关系的基础上,研究了ENSO盛期海温异常导致与长江流域梅雨期降水密切相关的东亚/太平洋（EAP）遥相关型形成的过程,及与ENSO相关的海温和大气环流异常的持续性问题。结果表明,梅雨期EAP遥相关型的出现与ENSO遥强迫作用有密切关系。联系冬季ENSO和梅雨期EAP遥相关型的关键过程主要有三个:（1）西北太平洋低纬地区异常反气旋环流的形成和维持, 它在冬季形成后一直可维持到夏季,使得夏季西北太平洋副热带高压偏南偏强;（2）东亚大槽持续偏弱,冷空气活动路径偏北偏东,使西北太平洋海温呈亲潮区偏冷、黑潮区偏暖的海温分布; （3）PNA遥相关型的持续发展,使北冰洋地区高度增高。后二者通过局地海气相互作用和大气内部调整过程对初夏鄂霍次克海阻塞形势的形成起重要作用。另外,持续性分析表明,ENSO年大气环流和海温距平型的持续性要比非ENSO年大得多。在ENSO年大气环流和海温之间存在很强的相互作用耦合关系,ENSO引起的大气环流异常可导致太平洋海温异常,而海温异常一旦形成反过来又可导致大气环流异常的稳定和维持,对后期初夏东亚季风和我国天气气候产生明显滞后效应。     

南海夏季风爆发前后SST异常特征及其与近地面西南气流的关系

利用1982~1999年周平均海表温度资料和逐日近地面风场资料,采用合成分析与相关分析技术,研究了南海和孟加拉湾地区夏季风爆发前后短时间尺度SST变率的异常及其与近地面西南气流的关系。结果表明:季风爆发前2周,南海和孟加拉湾海温的上升除与海洋现象有关外,还与大气的影响因子有一定的关系;季风爆发后1~2周,南海和孟加拉湾海温变率出现较大差异,二者西南部海温降低,而其东海岸及西北部海温却升高;海温变率这种异常分布与西南气流的变化具有较好的相关性,即西南气流的增强导致南海西南部和孟加拉湾西南部海温降低及二者东海岸与西北部海温升高,这是由于离岸的上翻作用及海洋蒸发作用共同所致。     

印度季风的年际变化与高原夏季旱涝

根据NCEP／NCAR再分析资料和海表面温度距平资料,分析了西藏高原夏季降水5个多、少雨年春、夏季印度洋850hPa、200hPa合成风场和合成海温场,发现多、少雨年前期与同期印度洋高、低空风场和海温场均存在明显差异,主要表现为高原夏季降水偏多(少)年印度夏季风偏强(弱),在850hPa合成风场上印度半岛维持西(东)风距平,西印度洋—东非沿岸为南(北)风距平,夏季阿拉伯海区和孟加拉湾出现反气旋(气旋)距平环流;200hPa合成风场上印度半岛维持东(西)风距平,南亚高压偏强(弱),索马里沿岸为南(北)风距平。印度夏季风异常与夏季印度洋海温距平的纬向分布型有密切联系。当夏季海温场出现西冷(暖)东暖(冷)的分布型时,季风偏强(弱),高原降水普遍偏多(少)。相关分析指出,索马里赤道海区的风场异常与高原夏季降水的关系最为密切,在此基础上我们定义了一个索马里急流越赤道气流指数,用它识别高原夏季旱涝的能力较之目前普遍使用的印度季风指数有了明显的提高。     

热带海温变化与高原季风发展

利用NOAA长波辐射OLR，NCEP/NCAR再分析格点资料，探讨了热带太平洋、印度洋海温等环境场变化与高原季风发展的联系。揭示了春季孟加拉湾和南海以及西太平洋暖池附近海表增温、赤道东太平洋降温有利于高原夏季风发展。分析了高原季风强弱年同期和前期SST场、风场和OLR场演变特征。结果表明，高原季风强弱年热带环境场存在明显差异。高原夏季风发展时SSTA从春季到夏季, 孟加拉湾经南海到西太平洋SST呈正距平, 赤道中东太平洋SST负距平发展, 表现为La Ni?a特征。反之，高原夏季风减弱时SSTA在孟加拉湾和南海地区SST呈负距平，东南太平洋SST正距平发展。表现为El Ni?o特征。     

Temperature variability over the Indian Ocean and its relationship with Indian summer monsoon rainfall

Summary The present study examines the long term trend in sea surface temperatures (SSTs) of the Arabian Sea, Bay of Bengal and Equatorial South India Ocean in the context of global warming for the period 1901–2002 and for a subset period 1971–2002. An attempt has also been made to identify the relationship between SST variations over three different ocean areas, and All-India and homogeneous region summer monsoon rainfall variability, including the role of El-Ni?o/Southern Oscillation (ENSO). Annual sea surface temperatures of the Arabian Sea, Bay of Bengal and Equatorial South India Ocean show a significant warming trend of 0.7 °C, 0.6 °C and 0.5 °C per hundred years, respectively, and a relatively accelerated warming of 0.16 °C, 0.14 °C and 0.14 °C per decade during the 1971–2002 period. There is a positive and statistically significant relationship between SSTs over the Arabian Sea from the preceding November to the current February, and Indian monsoon rainfall during the period 1901–2002. The correlation coefficient increases from October and peaks in December, decreasing from February to September. This significant relationship is also found in the recent period 1971–2002, whereas, during 1901–70, the relationship is not significant. On the seasonal scale, Arabian Sea winter SSTs are positively and significantly correlated with Indian monsoon rainfall, while spring SSTs have no significant positive relationship. Nino3 spring SSTs have a negative significant relationship with Indian monsoon rainfall and it is postulated that there is a combined effect of Nino3 and Arabian Sea SSTs on Indian monsoon. If the Nino3 SST effect is removed, the spring SSTs over the Arabian Sea also have a significant relationship with monsoon rainfall. Similarly, the Bay of Bengal and Equatorial South Indian Ocean spring SSTs are significantly and positively correlated with Indian monsoon rainfall after removing the Nino3 effect, and correlation values are more pronounced than for the Arabian Sea. Authors’ address: Dr. D. R. Kothawale, A. A. Munot, H. P. Borgaonkar, Climatology and Hydrometeorology divisions, Indian Institute of Tropical Meteorology, Pune 411008, India.     

2005年初夏亚洲季风异常及对华南强降雨影响

利用国家气象中心1957-2006年基本观测站点逐日降水量资料,NCEP/NCAR所提供的2005年5—7月逐日OLR资料、日平均再分析资料及其相应的多年平均资料,采用诊断分析方法讨论了2005年初夏华南持续强降雨雨情、亚洲季风异常特征及其对华南持续强降雨的影响。结果表明:2005年南海季风在5月第6候爆发,较正常偏晚2候左右,导致华南前汛期比常年同期明显推迟;之后,南亚西南季风倾向于向东传播,西北太平洋副热带高压偏东偏弱,越赤道气流偏弱,使西南季风偏北风分量偏小,而东亚槽偏深,诸多因素使得西南季风在华南一带长时间维持,造成华南持续强降雨。同时还分析了澳大利亚冷高压、青藏高原南部到孟加拉湾一带热源的异常特征及其对亚洲季风和华南降雨的影响。     

华南夏季风降水开始日的异常与前冬大气环流和海温的关系

利用1951～2004年NCEP/NCAR再分析资料及ERSST海温资料,研究了华南夏季风降水开始日期的变化特征及其与前期冬季大气环流和海温的关系。小波分析表明,夏季风降水开始日期具有明显的年际和年代际变化,年际变化以准2～3年变化为主,年代际变化周期约16年。华南夏季风降水开始偏早年在大气环流上的前兆信号表现为前期冬季乌拉尔山阻塞高压偏强、东亚大槽较深,阿留申低压偏强,冷空气活动偏强。冬季,鄂霍次克海附近的海温异常为华南夏季风降水开始迟早有物理意义的、稳定正相关前兆信号。合成分析表明,冬季鄂霍次克海附近SST正异常时,5月100 hPa青藏高压偏东偏北偏弱,异常偏西风控制华南;850 hPa环流在华南表现为东北风,华南受冷空气影响为主,华南夏季风降水开始日期偏晚。相反时,若冬季鄂霍次克海附近SST负异常,5月100 hPa青藏高压偏西偏南偏强,异常偏东风控制华南;850 hPa环流在华南表现为偏南风,华南受热带系统影响为主,华南夏季风降水开始日期偏早。并提出冬季中高纬度地区冷空气活动影响华南夏季风降水开始日异常的物理机制。     

The East Asian summer monsoon: an overview

Summary The present paper provides an overview of major problems of the East Asian summer monsoon. The summer monsoon system over East Asia (including the South China Sea (SCS)) cannot be just thought of as the eastward and northward extension of the Indian monsoon. Numerous studies have well documented that the huge Asian summer monsoon system can be divided into two subsystems: the Indian and the East Asian monsoon system which are to a greater extent independent of each other and, at the same time, interact with each other. In this context, the major findings made in recent two decades are summarized below: (1) The earliest onset of the Asian summer monsoon occurs in most of cases in the central and southern Indochina Peninsula. The onset is preceded by development of a BOB (Bay of Bengal) cyclone, the rapid acceleration of low-level westerlies and significant increase of convective activity in both areal extent and intensity in the tropical East Indian Ocean and the Bay of Bengal. (2) The seasonal march of the East Asian summer monsoon displays a distinct stepwise northward and northeastward advance, with two abrupt northward jumps and three stationary periods. The monsoon rain commences over the region from the Indochina Peninsula-the SCS-Philippines during the period from early May to mid-May, then it extends abruptly to the Yangtze River Basin, and western and southern Japan, and the southwestern Philippine Sea in early to mid-June and finally penetrates to North China, Korea and part of Japan, and the topical western West Pacific. (3) After the onset of the Asian summer monsoon, the moisture transport coming from Indochina Peninsula and the South China Sea plays a crucial “switch” role in moisture supply for precipitation in East Asia, thus leading to a dramatic change in climate regime in East Asia and even more remote areas through teleconnection. (4) The East Asian summer monsoon and related seasonal rain belts assumes significant variability at intraseasonal, interannual and interdecadal time scales. Their interaction, i.e., phase locking and in-phase or out-phase superimposing, can to a greater extent control the behaviors of the East Asian summer monsoon and produce unique rythem and singularities. (5) Two external forcing i.e., Pacific and Indian Ocean SSTs and the snow cover in the Eurasia and the Tibetan Plateau, are believed to be primary contributing factors to the activity of the East Asian summer monsoon. However, the internal variability of the atmospheric circulation is also very important. In particular, the blocking highs in mid-and high latitudes of Eurasian continents and the subtropical high over the western North Pacific play a more important role which is quite different from the condition for the South Asian monsoon. The later is of tropical monsoon nature while the former is of hybrid nature of tropical and subtropical monsoon with intense impact from mid-and high latitudes.