2021年山东秋季降水异常偏多成因分析

利用1961—2021年山东123个国家级气象观测站逐日降水资料、ERA5逐月再分析资料和NOAA海温数据,对2021年山东秋季降水异常偏多成因进行分析。结果表明,500 hPa位势高度场上中高纬地区上空存在着“两脊一槽”双阻型的环流形势,贝加尔湖以西地区长波槽加深加强,有助于西路冷空气南下东传影响山东。西太平洋副热带高压(以下简称副高)较常年面积偏大,强度偏强,脊点偏西,脊线偏北,将外围充足的暖湿气流向北输送至黄淮地区,为山东地区提供了充足的水汽。冷空气与暖湿气流交汇于黄淮地区,导致降水异常偏多。进一步分析表明,在赤道中东太平洋冷水状态和印度洋海温持续暖位相的协同影响下,导致副高偏强偏西偏北,从而为暖湿气流输送提供有利的水汽条件。副高异常偏强偏北、南美东海岸和北太平洋海温异常偏暖、赤道中太平洋海温异常偏冷是造成山东9月降水异常偏多的主要原因。     

2016年夏季我国东部降水异常特征及成因简析

2016年夏季(6—8月),我国东部降水呈南、北两条多雨带,长江中下游和华北大部降水均较常年同期明显偏多。其中,6—7月的降水主要发生在长江流域,而8月发生显著转折,除了华南地区降水偏多外,我国东部大部地区降水都较常年同期明显偏少。6—7月长江流域的降水偏多主要是受到偏强、偏西的西太平洋副热带高压（以下简称副高）的影响,副高脊线位置总体接近常年,但南北摆动较大,阶段性偏南对应了长江流域降水明显偏多的时段。同时,菲律宾附近低层异常反气旋环流导致来自副高西侧的水汽通量异常辐合区主要位于长江中下游。热带印度洋全区一致暖海温在超强El Ni〖AKn~D〗o衰减年的持续发展是导致上述环流异常的重要外强迫因子。8月,副高发生断裂,西北太平洋对流层低层转为异常气旋性环流控制,水汽输送异常辐散区控制我国东部大部地区,长江流域持续高温少雨。8月的热带大气季节内振荡（Madden Julian Oscillation,MJO）活动偏强,MJO东传至西太平洋并持续长达25 d,为历史少见。异常的MJO活动是导致8月热带和副热带大气发生转折的重要原因。     

2006年夏季西南地区东部特大干旱及其大气环流异常

利用1959-2006年西南地区东部20个测站的逐日降水资料、NCEP/NCAR再分析资料以及国家气候中心提供的环流特征量资料,分析了2006年夏季西南地区东部特大干旱的时空分布及其同期大气环流的异常特征.结果表明,2006年夏季西南地Ⅸ东部少雨时段从6月中旬初开始一直持续到9月上旬中后期,达80多天,其中7月下旬中期到9月上旬中期降水尤其稀少.西南地区东部区域6、7、8月及整个夏季(6-8月)降水都偏少,降水指数显示2006年是西南地区东部1959年以来夏季降水最少的年份.2006年夏季西南地区特大干旱与大气环流异常有很大的关系,中高纬度环流及西太平洋副热带高压、西风带环流、南亚岛压、低层流场、水汽输送以及垂直运动等都持续异常.西太平洋副高异常偏北且偏西和副高异常偏弱且偏东时,两南地区东部都日,能出现严重干旱,2006年夏季属于副高控制性高温伏旱.西太平洋副高偏强偏北偏西,同时伴随南亚高压偏强偏东,西南地区东部在副高控制下,盛行下沉气流,同时也抑制了向该地的水汽输送,再加上西风带环流以及中高纬环流配置不利于冷空气南下,因而2006夏季西南地区东部少雨干旱.青藏高原热源偏弱,菲律宾附近地区对流非常活跃,是引起2006年夏季西太平洋副商偏强偏北偏西的重要原因.     

2020年秋季我国气候异常特征及成因分析

2020年秋季,我国气候总体呈现"暖湿"的特点,但是季节内变率很大,9月降水"南多北少"、10月降水"中间多南北少",11月降水"北多南少"。环流特征显示,秋季欧亚中高纬度总体为"两脊一槽"型,季节内波动大;西太平洋副热带高压(以下简称副高)持续偏强、偏大,西伸明显,但脊线位置的季节内变化大,9月偏南,10月略偏北,11月明显偏北。外强迫信号影响分析显示,热带印度洋全区一致偏暖有利于副高持续偏强、偏大、偏西;而热带中东太平洋El Nino事件春季结束后于秋季进入La Nina状态的海温演变过程,对热带和副热带环流系统具有重要影响,有利于秋季(尤其是10月)副高偏北。9月降水"南多北少"的异常分布与南海区域对流活动偏弱、偏南导致的副高偏南有关。研究显示,海温外强迫演变以及热带对流活动季内变化的共同作用导致了 2020年秋季降水呈现出季节内变率大的特征。     

西北地区东部夏季降水年际变化特征及其与环流的关系

利用1961-2012年夏季西北地区东部降水站点资料和NCEP/NCAR同期逐月再分析资料,采用"均一化处理"和合成分析等方法分析了西北地区东部夏季降水的年际变化特征及其对应的环流异常。结果表明:(1)西北地区东部的夏季降水异常主要与南边界的水汽异常输送相联系;(2)西北地区东部夏季降水与西北太平洋副热带高压(简称西太副高)的位置及强度密切相联:当西太副高偏强偏西时,西太副高脊线西伸至我国华南地区,对应的西北地区东部上空表现为西南风异常,将大量的水汽从西北地区东部的南边界输入,有利于该地区夏季降水增多;当西太副高偏东偏弱时,西太副高脊线西伸带来的降水影响无法到达西北地区东部,对应着西北地区东部降水偏少。     

湖南夏秋干旱及环流异常特征

利用湖南83站降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,采用数理统计方法,分析了湖南夏秋干旱的分布特征,对湖南夏秋干旱类型进行了划分,对比了3类干旱型在同期大气环流和前期海温上的差异。结果表明:(1)1961—2016年湖南夏秋干湿变化经历了"干、湿、干、湿、干、湿"6个时段,可分为全省、北部和南部干旱型;(2)全省干旱型年份西太平洋副热带高压(副高)偏弱、偏北,南亚高压偏强、偏北,东亚地区从北至南呈东亚/太平洋型遥相关(EAP)的负位相分布,东亚副热带西风急流偏东、偏北,低层风场在我国江南地区有一反气旋距平环流,湖南大部为辐散异常区,造成湖南大部降水偏少,形成干旱;(3)北部干旱型年份副高偏弱、偏北、偏东,南亚高压和东亚副热带西风急流明显偏北,低层风场在长江中下游地区有一较大的东风距平区,湖南北部为辐散异常区,南部为辐合异常区,形成湖南北旱南涝的空间格局;(4)南部干旱型年份副高偏强、偏西、偏南,南亚高压偏强、略偏南,东亚地区从北至南呈EAP的正位相分布,东亚副热带西风急流偏南,低层风场在我国华南地区有一反气旋距平环流,华南地区为辐散异常区,江淮地区为辐合异常区,形成湖南南旱北涝的空间格局。     

2012年7月华北降水异常成因分析

2012年7月,我国华北地区降水较常年偏多近45%,期间出现了严重的洪涝灾害。本文利用中国台站降水等资料,对华北降水异常现象及其可能成因进行了分析。结果表明,多因子共同作用可能造成了7月华北降水异常偏多。2012年7月,欧亚中高纬地区维持两脊一槽环流型,贝加尔湖附近低槽活动造成冷空气频繁南下。同时,西太平洋副热带高压(以下简称副高)明显偏北带来的充沛水汽与北方冷空气持续交汇于华北地区,共同构成了华北地区降水偏多的大尺度环流形势。分析还发现,西太平洋暖池区海温偏暖,产生的强盛对流活动使西太平洋副高位置偏北。同时,受北太平洋地区海温偏暖影响,东亚东北部—北太平洋地区盛行低层反气旋异常环流,也造成副高位置偏北。     

两次超强厄尔尼诺事件海温异常与次年中国东部夏季降水特征对比

利用NOAA逐月海表温度(SST)资料,NCEP/NCAR风场、高度场和比湿再分析资料和国家信息中心提供的753站逐日降水资料,对比分析了1997/1998年和2015/2016年两次强厄尔尼诺事件的海温异常分布特征、次年中国东部夏季降水以及环流异常特征,结果表明:1)2015/2016的厄尔尼诺事件是自1950年以来持续时间最长,强度最强的一次事件,日界线附近的海温较1997/1998年的偏高。2)1997/1998年厄尔尼诺事件次年华南西部、江南北部到长江流域、黄淮北部到华北南部以及我国东北地区降水较常年偏多。而2015/2016年厄尔尼诺事件次年降水范围和强度相对较小,强雨带主要分布在长江流域一带、黄淮地区和华北一带及河套北部。3)1997/1998年事件次年夏季西北太平洋副热带高压强盛,位置偏西,脊线偏南,向上垂直质量输送异常偏强、高低层水平风场配合以及水汽通量异常辐合偏强均有利于长江流域一带以及我国东北地区降水产生,而2015/2016年事件次年的副高相对偏弱,且脊线位置偏北、偏东,水平、垂直异常环流和水汽偏弱,因此降水范围和程度较1997/1998年的偏弱。从海温分布型和次年对我国东部夏季降水造成的影响上看,2015/2016年的超强厄尔尼诺事件有别于传统东部型事件。     

太阳活动对夏季大气环流异常及云南降水的影响

利用1948～2005年太阳10．7cm射电流量资料,采用小波分析、相关合成分析方法对太阳活动与夏季大气环流异常的联系进行了初步的研究,分析了太阳活动对云南夏季降水的影响。研究表明：太阳活动有明显的年际和年代际变化特征,太阳流量特征时间尺度分别约为11年、22年;太阳活动与夏季中高层大气环流异常有十分明显的联系;太阳活动强弱年的大气环流存在显著差异：太阳活动峰值年,南亚高压异常强大,高压脊线偏南,副高表现出明显的偏强偏西;而太阳活动谷值年,南亚高压较弱,高压脊线偏北,副高表现出明显的偏弱偏东。进一步对太阳活动与异常风场的联系进行了分析,得出显著相关区主要位于中高纬,索马里附近为一显著正相关区。太阳活动峰值年,东亚地区西风急流异常偏南偏强,热带季风环流加强,梅雨锋区环流偏弱（夏季风环流加强）;太阳活动谷值年,东亚地区西风急流异常偏北偏弱,热带季风环流偏弱,梅雨锋区环流加强（夏季风环流偏弱）。云南夏季降水与太阳10．7cm流量在年代际尺度上有很好的对应关系,初夏、汛期降水分别有与太阳活动相关的11、20-24年明显周期。滇南、滇西北初夏5月的降水与太阳活动有一定的正相关关系,太阳活动强时,5月降水越多,太阳活动弱时,5月降水越少。     

2010年6月玉林降水偏多成因分析

通过分析气候背景,环流形势特征及西太平洋副高特征指数,得到:2010年6月玉林降水偏多的情况是在多雨的小周期中发生的;副高强度偏强、西伸脊点位置偏西、脊线位置偏南是造成玉林6月降水偏多的主要原因,热带地区对流活动异常活跃及南海夏季风爆发偏晚对降水偏多也有重要影响。     

吉林省盛夏降水季内变化特征及大气环流分析

利用1961—2017年吉林省46个地面气象观测站点降水月数据及NCEP/NCAR全球月平均位势高度场、风场再分析资料,采用EOF、SEOF、滑动相关、回归分析及合成分析等方法研究了近57 a吉林省盛夏7月、8月降水的基本特征,季内差异及其大气环流异常特征。结果表明：吉林省盛夏7月、8月降水在空间上以全区一致型为主,整个吉林省均表现为正（负）异常;吉林省7月、8月降水在1986—2004年基本呈现反位相变化,即7月多（少）,8月少（多）;2005—2017年两个月份呈现同位相变化,即7月少（多）,8月少（多）;反位相年中7月降水与北美东西遥相关（NAEW）及东亚太平洋相关（EAP）有关,8月降水与欧亚遥相关（EU）有关,同位相年中7月、8月降水与副热带高压强度和位置异常有关;吉林省盛夏降水同西太平洋副热带高压有着密切关系,反位相年高、低值年副热带高压的东西位置差异显著,同位相年期间副热带高压异常西伸北进、面积增大。     

2020年夏季我国气候异常特征及成因分析

2020年夏季我国天气气候极为异常,全国平均降水量为373.0 mm,较常年同期偏多14.7％,为1961年以来次多;季节内阶段性特征显著,6—7月多雨带主要位于江南大部—江淮地区,8月则主要在东北、华北及西南地区,致使2020年夏季雨型分布异常,不是传统认识上的四类雨型分布.通过对同期大气环流和热带海温等异常特征分析...     

三类厄尔尼诺事件对东亚大气环流及中国东部次年夏季降水的影响

利用全球海表温度(SST)资料、ONI(Oceanic Nino Index)序列以及中国160站逐月降水资料,研究了不同类型El Nino事件的主要特征及其对东亚大气环流及中国东部次年夏季逐月及季节降水的影响。结果表明:1)据El Nino事件期间SST最大正异常所在区域,将El Nino事件分为Nino3、Nino4和Nino3.4型。2)El Nino事件次年6月,Nino3型时降水显著正异常区主要位于鄱阳湖和洞庭湖流域,Nino4型时位于鄱阳湖流域、桂粤湘三省交界及广西西部,Nino3.4型时位于洞庭湖流域。7月Nino3型降水显著正异常区北移至长江流域,8月则呈西多东少反相分布。从次年6月至8月,Nino4型降水显著正异常区逐渐北移,Nino3.4型降水显著正异常区则从南到北再移向东北。3)在整个次年夏季,Nino3、Nino4和Nino3.4型降水显著正异常区在中国东部呈自南向北分布。无论逐月或季节降水,均是Nino4型降水正异常最强、Nino3.4型最弱。4)不同类型事件次年夏季和各月环流特征存在一定差异,总体而言,对于南亚高压,Nino3型、Nino4型事件后呈偏强、东伸和北抬的特点,且后者较前者时更强;Nino3.4型事件后主要呈减弱、西退特征。对于西太平洋副热带高压,Nino3型、Nino4型事件后主要呈偏强、西伸、北抬特征,后者较前者更强,西伸、北抬也更明显;Nino3.4型后,副高以东撤、北抬特征为主。     

初夏至盛夏东亚副热带西风急流突变早晚与东亚环流异常的关系

利用1961-2004年NCEP／NCAR再分析逐候资料和全国160站月平均降水资料,分析了初夏至盛夏东亚副热带急流北跳和急流中心西移发生早晚对7月东亚大气环流和我国降水的影响。结果表明,急流北跳时间与7月长江中下游地区降水异常正相关,急流中心西移时间则与7月淮河流域降水异常正相关,与华北和河套地区降水异常负相关。急流北跳时间与南亚高压和西太平洋副热带高压南北位置异常及高纬贝加尔湖以东高压脊强度相关;而急流中心西移时间与南亚高压和西太平洋副热带高压的东西伸展及贝加尔湖以西高压脊强度相关,在急流中心西移偏晚年,南亚高压西缩,贝加尔湖西南侧高压脊增强,南下至华北和河套地区冷空气偏强,且西太平洋副热带高压东撤,冷暖空气在淮河流域交汇,使得华北和河套地区降水减少而淮河流域降水偏多;偏早年情况与偏晚年情况相反。     

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。     

海南岛秋季降水异常对应的热带大尺度环流和海温

海南岛的地理环境特殊,具有独特的降水变化特征.作者利用海南岛7个站的月降水资料、NCEP再分析资料及NOAA的海温资料,研究了近45年海南岛降水的变化规律,并给出了产生降水异常的一个可能的物理机制.结果表明,海南岛降水具有明显的季节变化,一年中秋季的9、10月份降水最大,而且这两个月降水的年际方差占全年降水总方差的47.1%.秋季降水的年际异常对应的环流形式主要表现为对流层中下层存在的两个异常的气旋和反气旋中心.当降水偏多时,有两支异常的气流分别从热带太平洋和印度洋吹向海南岛附近地区,为该地区提供了更多的水汽,有利于岛上降水.而当降水偏少时,两支异常的气流变为从大陆吹向海洋,使海南岛上空水汽偏少,不利于岛上降水.另一方面,这种与秋季降水异常对应的环流异常是由赤道中东太平洋海表温度异常造成的,异常的海温将使热带地区的沃克环流发生异常,并最终使海南岛附近环流发生异常,导致降水异常.     

基于CRA技术的华南前汛期强降水EC模式预报误差分析

利用CRA空间检验技术对ECMWF模式36 h时效预报的2016—2018年华南前汛期(4—6月)69个降水目标进行了检验及误差统计分析,并将预报落区偏差相似个例的环流形势及天气尺度影响系统进行了分析。(1) 87% 的强降水目标存在明显落区预报偏差,最大偏差为2.75 °。偏差以经向偏差为主,其中偏北的目标多于偏南的目标,平均偏北0.6 °;无系统性纬向偏差。(2) 模式预报的降水面积较实况偏大的个例多。(3) 不同降水落区预报偏差类型月份分布、对应的环流特征与天气尺度影响系统具有一定的差异性。4月各偏差类型出现的频次相当,5月以西北型个例为主,6月东北型个例最多。西北型个例天气尺度影响系统以长波槽或东北冷涡、冷式切变线为主,西南型、东北型个例主要受南支波动与中纬度短波槽影响,低层低涡、冷、暖式切变线等出现的频次差不多。通过降水预报落区偏差较大和较小的个例对比分析,表明模式强降水落区预报偏差可能与对流组织化发展程度以及暖区是否存在有利于对流发展条件等有关。      

江西省极端降水分类及特征分析

利用多种观测及再分析资料对江西省极端降水过程进行统计分类和天气学分析。采用百分位法、广义极值法对比计算江西省极端降水强度阈值标准,分析江西省极端降水事件的空间分布特征,筛选出2010—2019年江西省极端降水的典型过程,并进行天气学成因分析。结果表明：1） 江西省各站极端降水强度阈值空间分布差异较大,由西南向东北逐步增加,具有非常明显的地域性特征;2） 江西省典型极端降水过程发生在夏季（6—8月）,主要分为梅雨锋、强台风、西北气流类;3） 江西省梅雨锋类极端降水占典型极端降水过程的70%,该类极端降水具有稳定的大尺度环流形势,主要表现为南亚高压北跳至25°N以北,阻塞高压异常偏强,东北冷涡发展,副热带高压与大陆高压相结合,配合天气尺度稳定的切变线以及异常的西南暖湿气流,形成持续的水汽输送及异常的垂直上升运动中心。     

1949—2019 年影响山东的热带气旋时空分布及极端降水和大气环流异常

使用中国气象局热带气旋资料中心的热带气旋最佳路径数据集和NCEP/NCAR再分析资料提供的月平均数据,对北上影响山东的热带气旋（tropical cyclone,TC）及其造成的极端降水进行统计分析,并揭示了有利于 TC北移影响山东的大气环流特征。结果表明：影响山东的 TC主要出现 于 6—9 月,其中盛夏时节（7、8 月）TC对山东影响最大;TC影响山东时,强度主要为台风及以下等 级,或已发生变性;TC会引发山东极端降水事件,TC极端降水多出现在夏秋季（7—9 月）,其中8月的占比最大,9月次之,TC降水在极端降水事件中的占比约为 10%,但年际变化大,有些年份占比达60%以上,特别是1990 年以来 TC对极端降水的贡献显著增强;影响山东的 TC主要生成于西 北太平洋,多为转向型路径;当500 hPa位势高度异常场呈太平洋一日本遥相关型的正位相时,TC更易北上影响山东,此时西北太平洋副热带高压位置偏北,其外围气流会引导TC北上转向,对华东地区造成影响;850 hPa上,南海至西北太平洋存在异常气旋式环流,对流活跃,夏季风环流和季风槽加强,有利于TC的生成和发展,同时,华东、华南上空有异常上升运动,涡度增大,垂直风切变减小,水汽充沛,TC登陆后强度能得到较好的维持。     

2018年7月四川盆地降水异常特征及成因分析

利用1961—2018年四川站点降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,应用统计和天气学诊断方法,分析了2018年7月四川盆地降水异常特征、大气环流特征、异常降水期间水汽、低值系统与冷暖空气活动等对降水的影响。结果表明：2018年7月四川暴雨频繁出现,较气候均值降水异常偏多,表现在降水日数长、降水量增加显著,降水增加的区域主要在盆地西部。同时,降水异常偏多还表现在日最大降水量和连续降水日数显著增加,大雨量级降水、暴雨及以上量级降水的降水量和降水日数显著增加。大气环流与气候态相比,2018年7月更强、更暖、更偏东的南亚高压和更偏西、偏北的副热带高压,有利于青藏高原及其以东高层大气辐散,使得降水天气系统维持,水汽源源不断地输送到盆地,使得降水发生。2018年7月较气候态有更充沛的水汽聚集,异常水汽输送源地为南海和西太平洋,水汽沿副热带高压南侧输送,该水汽输送带与副热带高压异常偏北、偏西以及热带气旋活动密切相关。大气可降水量和水汽通量大值出现时段与降水过程有较好的对应。2018年7月降水期间,盆地低值系统活动频繁,低层为暖湿气流输送,中层为(弱)冷空气活动,有利于触发盆地降水。