夏季海洋性大陆区域OLR年际变动与中国长江中上游旱涝的关系

利用1979—2007年的NECP资料、GISST月平均资料和中国160个降水测站资料，用SVD方法分析了热带海洋性大陆区域OLR与夏季中国降水场的关系。结果表明：孟加拉湾、南海季风槽、南太平洋辐合带（SPCZ）、印尼群岛及其附近海域的对流活动与我国夏季长江中上游降水场存在密切联系。若孟加拉湾、南海季风槽、南太平洋辐合带区的OLR偏高（偏低），及东印度洋、印尼群岛附近的OLR偏低（偏高），则夏季长江中上游及以北地区的降水偏多（偏少）。定义了与长江中上游降水相关的海洋性大陆区域OLR指数IMCOLR，并由IMCOLR指数确定高低值年再进行合成分析，发现印尼群岛及其海域气柱内净的辐射和海表热通量的异常增加，有利于该地区对流活动增强和OLR负异常的产生和维持；而孟加拉湾、南海和热带西太平洋存在海表热通量的减弱和辐射冷却的加强，有利于对流活动减弱，导致潜热释放异常减少和维持OLR正异常。热带海洋性大陆区域对流活动IMCOLR与海表温度异常间的相关关系表明，热带海洋性大陆地区对流活动的年际变动可受到热带印度洋海温异常和太平洋区域“三级型”海温异常的共同影响。这些热力强迫异常可导致对流层低层大气异常响应，产生P-J类遥相关，影响中国长江流域中上游降水异常。     

秋季南海北部持续性强降水和环流异常的准双周振荡特征

基于1998—2011年的TRMM卫星逐日降水资料、NCEP/NCAR大气再分析资料以及向外长波辐射(OLR)资料,利用小波分析、Butterworth带通滤波、EOF分析以及合成分析的方法,对秋季(9—10月)南海北部地区(10°—24°N,100°—120°E)持续性强降水的低频特征进行分析。结果表明,秋季南海北部降水存在显著的准双周振荡特征,主要表现为南海北部地区一致变化型和南海东北部地区和中南半岛沿海地区反相变化型两个模态。其中,第一模态的低频降水主要集中在中南半岛沿岸附近的南海中西部,第二模态则主要集中在南海东北部。进一步对与这两种模态相关联的大气环流和OLR的低频场进行合成分析。结果表明,第一模态的对流层低层准双周低频信号主要来源于南半球近赤道上空,该地区异常强对流活动产生的波列和气旋性环流越赤道进入南海并加强传播至南海北部。而第二模态则来源于南海中南部和吕宋岛东侧西太平洋上空,异常强对流和气旋性环流的合并加强并传播至南海东北部。     

西南地区东部夏季典型旱涝年的OLR特征

利用1959—2006年西南地区东部20个测站的逐日降水量资料和1979—2006年全球OLR（Outgoing Longwave Radiation）逐日格点资料, 分析了西南地区东部夏季典型旱涝年OLR的异常特征。结果表明： 按照区域降水指数可确定3个典型干旱年（2006, 1994和1997年）和3个典型洪涝年（1998, 1980和1993年）, 而1998年和2006年分别是1959年以来西南地区东部降水偏多和偏少最明显的年份。西南地区东部典型旱涝年夏季OLR分布有明显的差异, 洪涝（干旱）年, 从青藏高原东部一直到江淮地区OLR值偏低（高）, 同时孟加拉湾南部及赤道东印度洋地区OLR值也偏低（高）, 而菲律宾及其附近地区OLR值偏高（低）。从3个关键区平均的逐日变化来看, 赤道东印度洋地区对流活动典型涝年强于典型旱年, 菲律宾及其附近地区对流活动则是旱年强于涝年, 青藏高原东部至江淮流域地区（包括西南地区东部）极端涝年盛行上升运动。涝年热带地区的ITCZ以向西移动的特征为主, 而旱年热带地区的ITCZ夏季前期则以向东移动的特征为主。典型涝年孟加拉湾南部及赤道东印度洋地区的对流北传的特征较明显, 6月中旬以后大部分时间可以传到30°N以北, 典型旱年孟加拉湾南部及赤道东印度洋地区的对流主要呈现南北振荡、 偶有中断的活动特征, 很少时间能达到30°N。低纬热带地区关键区域OLR 5～9月一般都具有准40天左右的显著低频变化周期, 而准12～15天的准双周变化周期在部分时段也显著。典型涝年夏季OLR 40天左右低频对流经向和纬向传播在西南地区东部区域得到加强, 低频对流偏强, 引起降水偏多, 而典型旱年夏季则相反, OLR 40天左右低频对流经向和纬向传播在该区域得到削弱, 低频对流偏弱, 引起降水偏少。     

热带印度洋MJO活动异常对四川盆地降水的影响

利用四川省132个气象观测站降水资料和NOAA的逐日向外长波辐射(OLR)资料,分析了主汛期热带东印度洋MJO活动异常年低频对流传播的显著差异,及其影响四川盆地主汛期降水的物理过程。探讨了热带东印度洋MJO活跃年低频振荡向四川盆地传播的路径和源头,以及孟加拉湾西南季风系统、东亚副热带季风系统的低频振荡分别对四川盆地主汛期低频对流活动的影响。结果表明:热带印度洋的低频对流激发了孟加拉湾西南季风ISO进入活跃期,并在西南气流的引导下继续向四川盆地传播;低频对流先从热带印度洋东传至菲律宾群岛南部的热带洋面,并向东亚副热带地区北传,激发了东亚副热带季风ISO的活跃加强,进而向四川盆地西传。热带印度洋MJO活动异常对四川盆地降水的调制,正是通过两支季风系统(孟加拉湾夏季风和东亚副热带夏季风)的共同作用,影响了四川盆地主汛期异常的对流活动以及降水的多寡。      

长江中下游旱涝急转年多尺度低频振荡特征及其对旱涝急转的影响

利用国家气候中心提供的753站逐日降水及TRMM 3b42卫星降水资料,NOAA向外长波辐射(OLR)资料及NCEP/NCAR再分析数据集,对长江中下游地区春夏出现的旱涝急转现象进行详细分析,探讨了长江中下游旱涝急转年多尺度低频振荡特征及其对旱涝急转的影响。(1) 2011年作为长江中下游夏季旱涝急转的典型年,转折前后大气环流场存在显著差异,副高短期活动、孟加拉湾低槽及中高纬度槽脊对旱涝急转具有重要影响。(2) 2011年长江中下游夏季降水具有多时间尺度周期特征,10～20 d 及30～60 d 低频分量是夏季降水的重要组成部分,不同低频分量具有不同的作用关键区域,相应的低频系统也有差别。前者在南海-西太平洋地区最活跃,具体表现为低频反气旋的发生发展;后者则主要活跃在阿拉伯海-孟加拉湾地区,低频对流加强是该地区最主要的特征。(3) 副高的短期活动是造成2011年长江中下游旱涝急转的关键,它的西伸和加强在低频场上表现为南海-西太平洋附近10～20 d 低频反气旋的发展加强,后者与孟加拉湾地区30～60 d低频对流的影响相互叠加,在旱涝急转期作用达到最强;孟加拉湾地区30～60 d低频对流旺盛发展,OLR极值转变要早于南海-西太平洋地区副高极值的变化约5 d的时间,可能是影响副高西伸的一个重要因素。      

青藏高原冬春季积雪影响南海季风爆发的机制

利用1958-1998年NCEP／NCAR再分析资料、1975-1998年OLR资料和1973-1998年青藏高原月平均积雪日数站点资料,分析了高原冬春季积雪影响南海季风爆发的可能机制。结果表明：多雪年,高原感热加热偏弱,高原地区以及东侧的中上层大气温度偏低,大尺度经向温度梯度逆转时间偏晚;同时高原地区Hadley环流季节转换时间偏晚,中南半岛上空维持下沉异常气流,导致孟加拉湾副高断裂偏晚,中南半岛地区对流爆发偏晚,中南半岛地表温度下降时间偏晚,中南半岛与南海局地纬向温度梯度逆转时间偏晚;上述大尺度经向温度梯度和中南半岛与南海局地纬向温度梯度的共同作用使得南海季风爆发偏晚。     

夏季青藏高原深厚及浅薄降水云气候特征分析

利用1998-2007年热带测雨卫星TRMM搭载的测雨雷达PR和可见光/红外扫描仪VIRS的融合资料,研究了夏季青藏高原深厚降水(深厚强对流和深厚弱对流)及浅薄降水的水平分布、垂直结构及红外信号特征,并对其日变化特点和降水的经向移动特征进行了分析。结果表明,夏季高原降水主要以深厚弱对流降水为主(67.8%),浅薄降水次之(26.4%),深厚强对流降水出现最少(5.8%)。不同云顶红外辐射温度的平均降水廓线表明,深厚降水从雨顶高度至近地面高度均经历先增大后减小的过程,而浅薄降水只有增大过程。深厚强对流和深厚弱对流的降水频次峰值均出现在16:00(地方时,下同),降水强度峰值分别出现在18:00和13:00,其中深厚强对流降水强度在00:00还出现次峰值。浅薄降水的降水频次及强度峰值均出现在20:00,呈现夜雨特点。深厚降水和浅薄降水的云顶红外辐射温度日变化特征相似,最低值均出现在19:00。深厚强对流和深厚弱对流降水具有明显的东移特征,其中深厚弱对流降水的东移特征更为明显,而浅薄降水无明显的经向传播特征。     

初夏孟加拉湾风暴活动期间青藏高原大气环流的异常特征

利用1979-2013年美国关岛联合台风警报中心(JTWC)孟加拉湾热带气旋数据以及美国国家环境预报中心和美国国家大气研究中心(NCEP/NCAR)发布的2.5°×2.5°再分析资料、0.5°×0.5°降水格点资料,分析了35年初夏(5月)17个北上孟加拉湾风暴活动期间青藏高原及其周边地区降水、大气环流、水汽和热量收支及其气候异常特征,探讨孟加拉湾风暴活动对青藏高原大气环流的可能影响。结果表明:初夏孟加拉湾风暴活动期间,我国降水主要分布在青藏高原南侧、西南和华南地区,并相对于初夏气候平均表现为正异常。风暴北上过程伴随南亚高压北上,南支槽加深,青藏高原切变系统活跃等环流特征。与初夏平均相比,青藏高原东南部大气上升运动异常增强。同时受北上孟加拉湾风暴水汽和热量输送影响,该区域视热源和视水汽汇呈正异常区,而风暴影响下垂直运动增强是其热量和水汽收支异常的主要原因。     

春季南亚高压在中南半岛上空建立与500hPa副高断裂的关系

利用NCEP／NCAR再分析资料及NOAA的OLR资料,研究了春季南亚高压在中南半岛上空建立与500hPa副高在孟加拉湾上空断裂的关系。结果表明,南亚高压建立之前,对流从“海洋大陆”向北推进,首先在中南半岛建立;而孟加拉湾地区由于青藏高原感热作用在对流层中低层形成一个反Hadley环流型的局地经圈环流,15°N附近500—700hPa有下沉运动中心,它抑制了孟加拉湾对流的建立,也不利于500hPa副高带断裂。南亚高压在中南半岛建立之后,位于高压中心西南侧的孟加拉湾上空出现一个强的辐散中心,孟加拉湾地区15°N附近的下沉运动消失,对流发展起来,降水量增加并释放大量潜热,非绝热加热中心位于500hPa,此时副高脊线断裂。因此,高层南亚高压建立所产生的辐散运动很可能对孟加拉湾上空500hPa副高带断裂及对流建立起到了触发作用。     

基于FLEXPART模式对黄河源区盛夏降水异常的水汽源地及输送特征研究

依据近10年黄河源区流域气象台站的降水观测资料,提取夏季降水最强月对应的异常特征,利用拉格朗日粒子扩散模式(Flexible Particle Dispersion Model,FLEXPART),针对目标时段开展大气粒子群(气块)的后向模拟,着重分析了流域内降水正负异常状态下的水汽输送特征及其差异,并评估各水汽源地对流域内三类降水的贡献。结果表明,以“S”型跨赤道输送(“由阿拉伯海至孟加拉湾和印度半岛再由青藏高原西南侧进入黄河源区”)和“几”型输送(“由南中国海经长江中下游平原后途径四川盆地再进入黄河源区”)为代表的南支路径是2012年7月黄河源区对应的主要水汽输送路径;而以东、西风急流作用下的两条远距离输送(“由南中国海至孟加拉湾和印度半岛东北部附近后再经由青藏高原西侧或北侧进入黄河源区”以及“由欧洲平原东部和中亚地区进入青藏高原西侧或北侧后到达黄河源区”)为代表的北支路径是2015年7月黄河源区对应的主要水汽输送路径。在对气块后向模拟追踪的同时,对其运动过程中的比湿变化进行了对应经纬度网格的空间平均,变化特征显示出喜马拉雅山南麓、四川盆地周边、孟加拉湾和青藏高原北侧是黄河源区流域降水对应的潜在水汽源地。由定量评估贡献率的结果可知:青藏高原北侧的广大干旱及半干旱草原地区是2015年7月黄河源区降水的最主要水汽来源,其贡献率高达52.9%;而在2012年,三个主要源地的贡献率差异远不及2015年显著;无论对应何种类型的降水,青藏高原西南部和北侧提供了黄河源区主要可供降水的外来水汽。     

基于MTM-SVD方法的西南地区降水季节内振荡特征分析

利用1981-2010年中国西南地区气象站点逐日降水资料以及NCEP/NCAR逐日再分析资料,使用MTM-SVD方法分析了西南地区降水的季节内振荡特征,结果表明:西南地区降水存在显著的14.4候(70天左右)振荡周期,该季节内振荡在1985年前后最强,在整个研究时段内夏季更明显。典型循环重建表明,西南地区降水的季节内振荡整体上有一个从南向北的推进过程,对OLR的分析表明,南海—西太平洋地区和孟加拉湾地区是影响西南地区降水的两个关键区。在季节内振荡尺度上影响西南地区降水的OLR异常信号首先出现在爪哇岛附近,逐渐向东传播到马鲁古群岛地区,然后北跳传播到北半球的南海—西太平洋地区和孟加拉湾地区,最后两者先后向北推进影响西南地区降水。     

2004年南海夏季风的爆发及中南半岛陆面过程的可能影响Ⅰ:诊断分析

南海夏季风的爆发受高原、海洋(海-气相互作用)、冷空气和陆地(陆面过程或陆-气相互作用)等多种因素的影响,其中中南半岛由于是连接南海夏季风和印度、孟加拉湾季风的关键区,而且孟加拉湾不仅是亚洲最早爆发夏季风的地区,又是副热带高压最早断裂的地区.因此它的陆面过程对南海夏季风的影响是不可忽视的.文章从2004年南海夏季风爆发前后的环流和降水分析其活动特征,并进一步研究中南半岛陆面过程对南海夏季风的爆发日期和强度的影响.2004年南海夏季风于5月19日爆发,利用NCEP再分析资料及地面站点降水资料对这次季风爆发前后的环流形势和降水分布进行分析,结果表明强对流活动由孟加拉湾移到中南半岛,引起中南半岛的降水增大,导致陆面过程发生改变(包含土壤湿度,感热、潜热通量,向上长波辐射),最终使得中南半岛-南海之间的低层气温差出现符号逆转,为南海夏季风的爆发提供了必要的条件.此外,中南半岛-南海低层气温差同南海夏季风的活跃程度有密切的联系.通常负的温差出现后不久,南海夏季风即进入活跃期或非活跃期,正的温差出现之后则常常是南海夏季风的中断期.     

夏季青藏高原大气热源准双周振荡及其传播途径

采用1979—2017年NCEP/NCAR逐日再分析资料估算大气热源,研究夏季青藏高原大气热源准双周振荡(Quasi-BiWeekly Oscillation,QBWO)的特征及传播途径。结果表明:青藏高原及其周边的大气热源QBWO的前两个主模态,即荷载中心在高原东南部的全区一致型和高原东南-西北反位相变化的偶极型,呈现了高原夏季大气热源QBWO自东向西传播过程中所处的两种不同状态。这主要是由于在中纬度地区对流层中上层,低频大气环流的活动表现为大的异常气旋和反气旋环流从我国东北经青藏高原至西亚的自东向西的传播,当移近高原时迅速增强,当西移离开高原时明显减弱。在此过程中,青藏高原及其周边、孟加拉湾以及印度半岛等地区的降水都发生了异常变化。     

亚澳"大陆桥"地区降水和对流的季节变化及其与海温的关系

使用日本气象厅提供的1980～1997年TBB资料、NCEP／NCAR40a再分析资料及(2MAP降水资料，分析了亚澳“大陆桥”地区降水和对流活动特征及其影响因子，发现苏门答腊地区降水和对流具有明显的季节变化。4月底～5月初(25候)雨区沿“大陆桥”和中南半岛西海岸迅速北移，对流也有类似特征，正是对流移动的突然加速，对随后中南半岛对流增强有直接影响。进一步研究表明，苏门答腊地区对流的强(弱)与海温异常及纬圈环流的变化相联系，由于正好位于两个热力直接环流(Walker和反Walker)耦合区的苏门答腊地区对流增强，使得垂直环流的上升支增强，导致整个环流强度发生变化，引起赤道西风增强，进而影响中南半岛对流爆发。     

2003年夏季OLR特征及与中国异常天气的关系

利用NOAA卫星观测的多年平均OLR及2003年的OLR资料,分析了2003年夏季OLR场的异常特征及其与2003年中国夏季异常天气的关系。结果表明,2003年夏季在60～150°E范围内热带辐合带(ITCZ)主要分布在赤道以北的阿拉伯海、孟加拉湾到南海地区,其中孟加拉湾、阿拉伯海地区的对流较常年偏强,而南海地区的对流较常年的偏弱;菲律宾以东洋面的OLR场数值异常偏高,对流活动异常不活跃,这是2003年台风异常偏少的主要原因;OLR大于250W·m-2的区域所表征的西太平洋副热带高压与常年相比,表现为南北活动相对稳定、东西出现振荡、强度偏强的特征,这是2003年南方持续高温酷暑天气的主要原因之一。     

青藏高原闪电和降水气候特征及时空对应关系

基于1998—2013年的TRMM (tropical rainfall measuring mission) 数据,分析青藏高原闪电活动与降水气候特征及时空对应关系,结果表明:青藏高原 (简称高原) 的闪电活动中心在高原中部和东北部,中部最大闪电密度达到6.2 fl·km-2·a-1;但高原降水最活跃的区域是东南部,年降水量超过800 mm。闪电活动和降水随月份均呈现出先西进再东退的特征,但高原东北部强闪电活动区位置几乎不变化。在固定区域闪电和降水月变化具有一致性,活跃期出现在5—9月,呈单峰结构,除西部和东南部外,闪电与降水峰值月份吻合。结合TRMM降水特征 (简称PFs) 资料研究单个闪电表征降水量 (rainyield per flash,RPF) 的空间分布特征表明,闪电活动可以作为高原深对流的指示因子,而RPF可以有效表征深对流系统在整个降水系统中的比例。高原中西部和东北部深对流系统在整个降水系统中的比例最大,而在高原东南部最小,高原东南部的降水更多由暖云降水系统贡献。     

青藏高原大气热量源汇年际变化青藏高原大气热量源汇年际变化

本文使用1961～1995年逐月青藏高原地区大气视热量源汇＜Ql＞资料、1961～1990年青藏高原地区积雪日数和积雪深度资料、美国NCEP／NCAR的再分析资料以及1975～1994年全球OLR资料，讨论了高原大气热状况年际变化及其与大气环流的关系，发现：高原地区大气热源年际变化明显，其中春季和秋季高原地区＜Ql＞的变率最大，并且水平分布很不均匀；当冬季高原冷源弱(或强)时，东亚大槽位置偏东(或西)，对应着东亚强(或弱)的冬季风；夏季高原热源强(或弱)的年份，在高原及其邻近地区的对流层中、低层为偏差气旋环流(或反气旋环流)，在中国长江流域低层为异常的西南风(或东北风)，对应着东亚强(或弱)的夏季风，夏季高原热源强度还与南亚高压的强度和位置有关；春季4月的积雪状况与夏季高原大气热源强度有明显关系；夏季高原热源与同期青藏高原东南部、孟加拉湾、中南半岛、东南亚、中国西南部、长江流域和从黄海到到日本海一带对流有明显正相关     

晚秋前冬海洋性大陆区域向外长波辐射年际变化及其与云贵高原降水异常的联系

利用美国国家海洋和大气管理局(NOAA)向外长波辐射(OLR)月平均资料、欧洲中期数值预报中心(ECMWF)ERA-interim月平均再分析资料、全球降水气候中心(GPCC)降水资料及中国气象局国家气象信息中心提供的中国756站逐日观测资料,通过定义一个海洋性大陆区域对流强度指数(I_OLR),分析了海洋性大陆区域(Maritime Continent,MC)近35年来11月—次年1月对流活动特征,并揭示了11月—次年1月海洋性大陆区域对流活动强度的年际变化与同期云贵高原降水的联系。结果表明:海洋性大陆区域对流活动除了有逐渐增强的趋势外,还存在3—5 a及8—10 a的振荡周期。当海洋性大陆区域对流活动偏弱(强)时,云贵高原西部降水偏少(多),东部降水偏多(少),高原东西部之间降水分布差异加大(减小)。引起云贵高原降水异常的原因有3个方面:一是在海洋性大陆区域与云贵高原间存在显著的异常垂直环流圈,当下沉(上升)支位于海洋性大陆区域时,上升(下沉)支将位于云贵高原地区。而云贵高原地形可能对云贵高原降水异常在东南部和西北部的差别的产生存在影响;二是海洋性大陆区域在对流层低层的辐散和对流层上层的辐合运动为热带和高原以东地区提供了异常的位涡强迫,直接导致对流层低层南海—孟加拉湾地区异常反气旋和对流层上层位于中国南方的异常气旋性环流的产生;三是由于海洋性大陆区域辐散运动作为位涡制造而激发的位涡扰动的能量从热带地区向云贵高原及其东侧频散并辐合,对云贵高原上空扰动异常的维持起到了重要作用。这些结果有利于深刻理解云贵高原冬季降水异常的形成机理以及为寻找降水异常预测因子提供了有用的线索。     

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。     

2007年南海夏季风的爆发过程

利用NCEP/NCAR再分析资料、向外长波辐射(outgoing long-wave radiation,OLR)资料以及卫星、地面站点降水资料,对2007年南海夏季风爆发前后的对流活动、环流形势及降水分布进行研究,结果表明:2007年对流活动增强首先出现在孟加拉湾东岸,然后扩展到南海地区;同时副高东撤北抬,南海夏季风于5月中下旬(29候)爆发;季风爆发后,南海地区开始盛行西南气流,亚洲中低纬地区南北温差(风向切变)由正(负)变负(正).2007年南海夏季风爆发期间,水汽输送和季风涌活动增强使我国东部地区降水增多.