大尺度环流的年代际变化对初夏华南持续性暴雨的影响

利用1961-2010年中国逐日降水数据和NCEP/NCAR逐日再分析资料集,研究了大尺度环流的年代际变化对不同频发年代华南持续性暴雨的影响。结果表明,虽然过去50年里华南持续性暴雨的发生存在两个频发时段(20世纪60年代中期到70年代中期、20世纪90年代初到2010年),其典型环流配置都表现为中高纬度冷空气和低纬度充沛水汽的配合,但不同频发时段的大尺度环流配置明显不同,这种配置使得两个频发时段的暴雨发生特点有所不同,最近20年的暴雨发生次数更多,强度更强,持续时间更长。在频发的1964-1976年,高纬度的冷空气主要来自西西伯利亚上空深厚的低槽前部,而此时南亚高压偏弱,西太平洋副热带高压偏弱、偏东,低纬度的水汽主要来自孟加拉湾印缅低压槽前,可降水量偏小,但垂直速度较大,水汽辐合较旺盛,华南上空大气环流较不稳定;在频发的1991-2010年,鄂霍次克海上空附近的高压脊活跃,高纬度冷空气主要来自高压后部,低纬度西太平洋副热带高压偏强,位置偏西,其西北侧的水汽源源不断输送到华南上空,故可降水量增多,伴随着强大的南亚高压提供的良好的高层辐散条件,华南上空垂直速度增大,水汽辐合明显,强有利的环流配置导致1991-2010年华南持续性暴雨强度更大、范围更广。因此,大气环流的年代际转型使得华南持续性暴雨发生了巨大改变,故在未来做预测时应充分考虑不同年代际环流背景场对华南持续性暴雨的重要影响。     

福建省2018年3-6月干旱环流的变化特征

利用福建省66个气象站逐日降水资料、NCEP/NCAR再分析资料和NOAA逐日OLR资料,分析福建省2018年3—6月干旱事件的大尺度环流及其变化特征。结果表明:福建省2018年3—6月降水均偏少,暴雨日偏少,持续性暴雨过程弱,导致严重气象干旱。受拉尼娜的滞后影响,福建处在下沉气流中心,阻塞高压偏弱,西太平洋副热带高压较常年偏弱、偏南、偏东,福建处于水汽通量辐散异常中心区,这是造成福建该时段干旱的环流背景。环流变化显示,前期的阻塞高压、副热带高压和热带对流北传均不活跃,导致暴雨日偏少,干旱发展;后期环流呈现阶段性振荡特征,南北系统的有效配合为持续性暴雨发生提供了有利的环流条件,干旱得以缓解。     

2005年6月我国南方雨带异常偏南的分析

2005年6月我国南方雨带异常偏南。利用逐日观测资料、NCEP再分析资料以及NOAA-OLR资料对该年6月的天气形势特征和一些主要影响天气系统进行了诊断分析。讨论了西太平洋副热带高压、低层冷空气和水汽输送等与雨带异常之间的关系。结果表明西太平洋ITCZ偏弱，热带气旋少，使西太平洋副热带高压主体长时间偏南。青藏高原南部和低纬洋面上的对流异常，影响该地区季风环流，造成水汽向低纬地区集中，西南季风水汽输送带异常偏南。高层中高纬度异常环流，抑制南亚高压东段脊线北抬，高层西风异常通过动量下传，加强中低层西风锋区，冷空气南下到偏南地区等均是造成雨带异常偏南之原因。     

2013年夏季长江中下游地区降水异常与MJO的可能联系

利用国家气象信息中心提供的753站降水资料,澳大利亚气象局提供的RMM MJO指数资料和NECP/NCAR逐日再分析资料,分析了2013年夏季长江中下游地区降水持续异常与MJO位相异常的可能联系。结果表明：2013年夏季长江中下游地区持续干旱期间,MJO位相分布明显异常,MJO东传停滞,长时间维持在第1、8位相;西太平洋副热带高压偏北偏强。当MJO位于第1、8位相时,东亚高纬度地区的环流距平场呈现“西高东低”的分布特征,不利于西伯利亚地区的冷空气南下至长江中下游地区;当MJO位于第1位相时,副热带高压西北侧水汽主要输送至长江中下游地区,第8位相时,输送至长江中下游地区的水汽异常偏少。总之,当MJO位于第1、8位相时,冷空气活动较弱,冷暖空气无法在长江中下游地区交汇,同时该地区深厚的下沉运动从近地面一直延伸至对流层上层,不利于降水的发生,导致2013年夏季降水持续偏少。     

重庆市一次特强区域性高温天气过程诊断

2017年7月16日至8月7日重庆市出现1968年以来最强的一次区域性高温天气过程。利用重庆市34个站点逐日气象观测资料、NCEP/NCAR逐日再分析资料以及国家气候中心副高特征指数资料等,对此次区域性高温过程的环流特征、可能的大气内部扰动机制进行诊断分析。结果表明:对流层低层水汽输送偏弱,中层副热带高压持续偏强、偏西,高层西风带偏弱、偏北,冷空气活动次数少且偏弱以及南亚高压偏强促使副高西进北抬,这种异常的环流形势引发了此次区域性高温天气过程。与历史上较为突出的区域性高温过程相比,此次高温过程期间中高纬度地区对流层中高层环流较为平直,无明显的槽脊发展,低纬热带至中纬度地区位势高度一致性偏高。重庆及周边地区水汽收支仍为水汽输入,但较常年明显偏弱,且散度场上表现为辐散,较常年辐合值明显偏强。可见,重庆地区长时间处于水汽输送偏少、下沉气流偏强的环流形势控制下,从而形成高温少雨天气。     

近53年四川盆地夏季暴雨变化特征分析

利用1960-2012年川渝逐日降水资料、NCEP/NCAR再分析资料和Hadley海温资料,借助小波变换、合成分析和相关分析等方法,讨论了四川盆地夏季暴雨的时空变化特征,分析了盆地西部和东部暴雨异常时的水汽输送、大气环流和海温异常情况。结果表明,四川盆地暴雨频数和暴雨量在东、西部呈相反变化,盆地西部暴雨呈减少变化,东部呈增加变化,暴雨量和暴雨频数存在十分显著的正相关。盆地西部暴雨量在20世纪60年代和80年代偏多,90年代出现显著减少的变化,21世纪初也明显偏少,20世纪60年代、80年代中期至90年代末主要为显著的6~7年年际周期振荡;盆地东部暴雨量在60年代和70年代明显偏少,80年代、90年代以及21世纪初明显偏多,20世纪70年代初至90年代初主要存在显著的8~9年年际周期振荡和14~15年的年代际周期振荡。副热带高压(简称副高)偏北偏强,有利于西太平洋水汽输送至盆地西部地区,中高纬度槽线发展引导冷空气南下与副高西南侧的暖湿气流在盆地西部汇合,导致盆地西部暴雨偏多;副高偏南,西太平洋水汽向盆地东部输送较多,贝加尔湖西部多阻塞形势,冷空气南下有所偏东,使得冷空气和暖湿空气在盆地东部汇合,导致盆地东部暴雨偏多。西太平洋暖池偏强(弱),ENSO冷(暖)事件时,四川盆地西部暴雨偏多(少);盆地东部暴雨与海温的关系明显弱于西部,主要表现为负相关。     

2018年4月大气环流和天气分析

2018年4月大气环流的主要特征是极涡偏强且呈偶极型分布,中高纬环流呈4波型,西太平洋副热带高压强度较常年偏弱,南支槽强度较常年偏强。4月全国平均气温12.4℃,较常年同期偏高1.4℃;全国平均降水量43.6 mm,比常年同期（44.7 mm）偏少2.5%。月内我国有3次冷空气过程,其中2—7日为一次全国性强冷空气过程,造成大范围剧烈降温和雨雪天气;北方地区出现5次沙尘过程;南方地区出现3次暴雨过程,其中22—24日的暴雨过程给长江中下游地区造成严重的暴雨洪涝灾害。     

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。     

2007年海温和大气环流异常及对我国气候的影响

2007年我国年平均气温为自1951年以来最高的一年.春季北方沙尘日数偏少,夏季极端强降水事件频发,淮河流域发生特大暴雨洪涝.秋季江南、华南旱情严重.西北太平洋和南海热带气旋偏少,但登陆数较常年多1个.对海洋和大气环流的分析表明:2007年赤道中东太平洋经历了从厄尔尼诺事件到拉尼娜事件的转型;北半球高纬度地区位势高度场偏高,纬向环流盛行,影响我国的冷空气势力较弱且不易南下,造成我国各季气温偏高明显.夏季尤其是7月,西太平洋副热带高压异常偏强且稳定控制在江南、华南,有利于低层的暖湿气流向北输送,和来自高层的冷空气在淮河流域汇合,并导致7月至8月上旬,江南、华南持续高温少雨天气.2007年南海热带夏季风于5月第5候爆发,于10月第3候结束,时间均较常年略偏晚,季风强度偏弱.夏季尤其是7月东亚副热带季风偏弱,使得来自孟加拉湾的暖湿水汽输送至淮河流域后不能到达更偏北的纬度,在淮河流域形成低层水汽辐合区,造成淮河流域大涝.     

2018年汛期我国东部雨季天气特征分析

2018年主汛期我国平均降水量为652.0 mm，较常年同期偏少95.0 mm。空间分布上呈现出北方降水偏多，南方降水偏少的总体特征。其中华南地区前汛期降水量较常年偏少5—8成, 江淮地区梅雨季降水量较常年偏少4—8成，华北地区降水量较常年偏多2—8成，局地偏多2倍以上。除华北雨季开始时间较常年偏早外，华南前汛期、江淮梅雨期开始时间均较常年偏晚。2018年主汛期全国平均降水日数71.29d，较常年偏少12.67d。共出现暴雨5229 站日，较常年偏少280站日。华南前汛期降水阶段性明显，中前期冷空气较弱，副高异常偏强是降水偏少的重要原因，后期南海季风爆发，水汽条件明显改善，中高纬度环流经向度增大，降水明显增强；江淮梅雨期间，长江中下游地区高层辐散抽吸的动力条件以及低层水汽辐合均较常年同期偏弱，是梅雨期降雨强度整体偏弱、梅期偏短的重要原因。华北雨季期间，东北亚稳定维持着一个异常反气旋环流，在中纬度地区形成东高西低的环流形势，是华北地区出现强降水的重要原因之一。2018年汛期全国共出现34次区域性暴雨过程，区域性暴雨过程的次数与常年同期基本持平或略偏少，全国暴雨站日也较常年同期略偏少。     

2022年广西罕见龙舟水的大尺度环流成因分析

利用NCEP大气再分析资料、广西降雨量资料，对2022年广西罕见龙舟水的大尺度环流成因进行了分析，结果表明：2022年龙舟水期间高层欧亚中高纬地区高压脊异常偏强，引导冷空气持续南下影响华南地区，副热带西风急流强度偏强、位置偏南，南亚高压强度偏强、位置偏东，在广西上空构成了有利于垂直运动的环流配置。中层西太平洋副热带高压强度偏弱，西段脊线位置偏南，导致水汽输送偏南。低层索马里越赤道气流异常偏强，南海夏季风爆发偏早，前沿位置偏南，水汽收支在华南地区较常年偏多40%。在多个大尺度环流系统异常特征共同作用下，广西发生了大范围持续性暴雨天气。     

2017年12月大气环流和天气分析

2017年12月大气环流的主要特征如下：北半球极涡呈偶极型分布,欧亚中高纬环流呈两槽一脊型;南支槽位于70°E 附近,较常年同期偏西,副热带高压位置偏西,不利于水汽向我国中东部地区输送。12月,全国平均降水量为5.9 mm,比常年同期（10.8 mm）偏少44.8%,我国北方大部分地区降水量较常年同期偏少4~8成。全国平均气温-2.2℃,较常年同期（-3.2℃）偏高1℃;受偏强东北低涡影响,东北地区和内蒙古中东部气温较常年同期偏低1~3℃。月内,冷空气活动频繁,但强度较弱,出现5次一般强度冷空气过程。受频繁冷空气影响,雾 霾天气较常年同期偏少,仅28—30日出现一次大范围持续性雾 霾天气。     

2011年后汛期干旱特点及成因诊断分析

对2011年后汛期桂西北的天气气候特点及大气环流特征进行分析,得出桂西北气温偏高,高温日数多,降水偏少,各地出现严重干旱.环流分析表明:西太平洋副热带高压位置持续偏东偏北不利于水汽向桂西北的输送;大陆高压长期控制,下沉气流为主,不利于云雨形成;欧亚中高纬以纬向环流为主,不利于冷空气南下.同时热带气旋的活动偏少,对桂西北的影响弱;且季风槽的强度偏弱也是造成此次严重干旱的主要因素.     

2017年5—7月内蒙古中东部地区气象干旱及环流特征分析

利用内蒙古自治区116个气象站1981—2017年5—7月逐日降水量、平均气温观测资料和逐日综合气象干旱指数(MCI)监测值。美国NCEP/NCAR 1981—2017年5—7月平均再分析资料等,分析了2017年5—7月内蒙古中东部地区发生的大范围持续气象干旱的气候背景、季风和大气环流特点等,得出:(1)2017年5—7月内蒙古中东部地区降水量异常偏少,气温异常偏高,且持续时间长,影响严重,是近36a来少有的。(2)北极涛动指数维持正位相,冷空气活动势力弱,欧亚地区盛行纬向环流;青藏高原高度场持续偏高,印缅槽持续偏弱;太平洋副热带高压强度偏强、面积偏大、西伸脊点偏西;南海夏季风较常年偏弱,我国主雨带位置偏南。大气环流的异常分布和共同影响,使得内蒙古中东部地区长时段处于高温的环流影响下,没有系统性的西南水汽输送,出现了大范围持续异常高温少雨天气,导致内蒙古中东部地区持续重旱。     

2018年汛期我国东部雨季天气特征分析

2018年主汛期我国平均降水量为652.0 mm,较常年同期偏少95.0 mm。空间分布上呈现出北方降水偏多,南方降水偏少的总体特征。其中华南地区前汛期降水量较常年偏少5～8成,江淮地区梅雨季降水量较常年偏少4～8成,华北地区降水量较常年偏多2～8成,局地偏多2倍以上。除华北雨季开始时间较常年偏早外,华南前汛期、江淮梅雨期开始时间均较常年偏晚。2018年主汛期全国平均降水日数71.29 d,较常年偏少12.67 d。共出现暴雨5229站日,较常年偏少280站日。华南前汛期降水阶段性明显,中前期冷空气较弱,副高异常偏强是降水偏少的重要原因,后期南海季风爆发,水汽条件明显改善,中高纬度环流经向度增大,降水明显增强。江淮梅雨期间,长江中下游地区高层辐散抽吸的动力条件以及低层水汽辐合均较常年同期偏弱,是梅雨期降雨强度整体偏弱、梅期偏短的重要原因。华北雨季期间,东北亚稳定维持着一个异常反气旋环流,在中纬度地区形成东高西低的环流形势,是华北地区出现强降水的重要原因之一。2018年汛期全国共出现34次区域性暴雨过程,区域性暴雨过程的次数与常年同期基本持平或略偏少,全国暴雨站日也较常年同期略偏少。     

东部和中部型El Nino事件对云南冬季降水影响的差异分析

利用1981-2017年云南125个站逐日降水观测资料和NCEP再分析资料,对比分析了两类El Nino事件期间云南冬季的降水差异,发现东部型El Nino有利于冬季云南大部地区降水显著偏多,而中部型El Nino的影响却不明显。进一步从两类事件相应的大气环流等方面分析了造成降水差异的物理原因。研究表明:(1)东部型El Nino年,Walker环流在西太平洋为异常强的下沉气流,西太平洋副热带高压偏强偏西,Hadley环流在20°N为异常上升气流,造成云南水汽输送和辐合加强,中高纬度巴尔喀什湖和贝加尔湖脊发展,冷空气沿高原东侧南下影响云南,冷暖空气在云南频繁交汇,导致云南冬季降水日数明显偏多,相应降水偏多;(2)中部型El Nino年,Walker环流在西太平洋下沉支强度较东部型弱,相应的西太平洋副热带高压较东部型偏弱偏东,Hadley环流在20°N为下沉气流,对云南区域水汽输送影响较弱,同时中高纬度环流不利于冷空气南下影响云南,除对应冬季云南东部降水日数偏少外,对其他地区降水的影响不明显。     

江西春季降水异常的环流特征及其对ENSO事件的响应

利用江西省83个气象观测站1961—2018年春季(3—5月)逐日降水资料和NCEP/NCAR逐日再分析资料,对江西春季降水异常的大气环流特征及其对ENSO事件的响应进行了研究。结果表明:江西春季降水异常偏多年,中层500 hPa中高纬地区受欧亚型环流(EU型)影响,乌拉尔山附近阻塞高压系统活动频繁,贝加尔湖地区低槽偏强,西太平洋副热带高压(简称西太副高,下同)偏强,有利于北方冷空气南下并与偏南暖湿气流在江西上空交汇;低层850 hPa菲律宾以东西太平洋地区为异常反气旋环流控制,造成南海水汽向江西地区输送加强。而江西春季降水异常偏少年,其环流特征表现则与之相反。ENSO是影响江西春季降水的重要强迫信号,厄尔尼诺(拉尼娜)衰减年,春季东亚地区低层850 hPa西太副高偏强(弱),有(不)利南海上空水汽向江西地区输送,低层辐合(辐散)和高层200 hPa辐散(辐合)形成的动力抬升条件是造成江西地区降水偏多(少)的主要原因。     

2009—2010年云南特大干旱的气候特征及成因

基于云南122个站降水、气温资料分析2009—2010年特大干旱气候的特征。2009年7月至2010年6月云南气温持续偏高,降水持续偏少,干旱从2009年9月出现,一直持续到2010年5月,许多县(市)干旱持续时间接近200 d,单日的重、特旱县(市)站数破1961年以来记录。利用NCEP/NCAR再分析和OLR资料,应用环流分析、水汽输送等方法分析此次干旱形成和持续关键时段2009年9—10月、2010年3月和5月的环流异常。结果表明,2009年9—10月乌拉尔山、青藏高原东部为脊,冷空气活动偏弱;赤道印度洋对流层低层为异常东风、高层为异常西风,导致纬向的季风环流圈偏弱;孟加拉湾、中南半岛对流偏弱;西南季风通道进入云南的水汽输送偏弱,云南上空水汽含量偏少并为异常下沉区。2010年3月欧亚中高纬位势高度距平场为北负南正,以纬向环流为主,冷空气偏北;西太平洋副高与北非副高连通并在低纬形成坝状高压带;南支槽上游地区高度场偏高、为异常下沉区;西风带无明显波动,导致南支槽不活跃,云南处于水汽辐散区。2010年5月欧亚中高纬距平分布为"-+-",低槽和冷空气偏北,西太平洋副高西伸至安达曼海,阻挡了越赤道气流进入孟加拉湾,致使孟加拉湾南部、中南半岛西南季风爆发偏晚,云南为异常西北水汽输送,为水汽辐散区。     

2011年12月大气环流和天气分析

2011年12月大气环流主要特征是：北半球极涡呈单极型分布,强度较常年同期偏强,但位置偏向西半球。中高纬环流呈4波型,其中西欧大槽强度较常年同期偏强,东亚大槽强度偏弱,南支槽和副热带高压位置接近常年同期,但南支槽强度偏弱,不利于水汽输送。月内我国出现了2次主要的冷空气过程。12月,全国平均气温-3.8℃,略高于常年同期（-3.9℃）。月内,全国平均降水量为7.5 mm,较常年同期（9.8 mm）偏少23.5%。月降水量与常年同期相比,辽宁、吉林西部、内蒙古东南部、广东大部、青海西部、西藏中部等地偏少8成以上。     

2012年10月大气环流和天气分析

2012年10月环流特征如下:北半球高纬度地区为单一极涡,强度较常年同期偏弱,中高纬环流呈现4波型,欧亚地区中高纬环流经向度较常年偏大,南支槽偏强,西太平洋副热带高压强度偏弱.10月,全国平均降水量为29.1 mm,比常年同期(36.9 mm)偏少18.9％,全国平均气温为10.3℃,与常年同期(10.3℃)持平.月内,冷空气活动频繁,先后有4次冷空气过程影响我国;受台风山神影响,我国华南地区出现一次强降水过程;西南地区阴雨寡照天气及华南秋旱天气持续,在中下旬均有所好转;我国中东部大部地区出现雾霾天气;个别地区出现低温冰冻、局地洪涝及风雹灾害.