2013年汛期气候预测的先兆信号及其应用

本文系统回顾了2013年汛期气候预测的主要先兆信号。其信号特征是：2013年前期赤道中东太平洋呈正常略偏冷的状态、冬季北极海冰异常偏少、青藏高原积雪偏少,这些特征对后期东亚夏季风有明显影响。通过对前期先兆信号的分析,国家气候中心比较准确地预测了东亚夏季风偏强、我国夏季主要多雨带偏北的特征,以及南海夏季风爆发偏早、长江中下游入梅偏晚且雨量少雨期短、华北雨季提前雨量偏多的季节内过程演变趋势。最后对汛期气候预测存在的不足进行了分析和讨论。     

2012年汛期气候预测的先兆信号和应用

本文基于动力、统计预测方法提供的信息回顾了发布2012年汛期预测时考虑的先兆信号。2012年前期拉尼娜事件在冬季达到盛期、冬季北极海冰异常偏少、南极涛动强度是自1979年以来次强、青藏高原积雪偏多但气温偏高,这些特征对后期夏季风有明显影响。通过分析归纳,国家气候中心比较准确地预测了东亚夏季风偏强、我国夏季多雨带偏北、大部分地区气温偏高,6—8月热带气旋活跃的总体特征,以及南海夏季风爆发偏早、长江中下游梅雨偏少、华北雨季提前且雨量偏多的季节内过程演变趋势。最后讨论了汛期气候预测的可预报性和困难,提出今后需要深入研究的科学问题和业务应用问题。     

影响2018年汛期气候的先兆信号及预测效果评估

准确预测了2018年我国汛期降水"南北多,中间少,旱涝并重"的总体布局,尤其是准确预测了黄河流域降水异常偏多,而长江流域降水异常偏少的特征;对2018年东部地区季节内雨季进程前晚后早和夏季全国大部气温正常到偏高的预测也与实况一致;对西北太平洋和南海热带气旋生成和登陆我国的数量偏多、西北行和北上为主的移动路径、活跃程度前强后弱的预测与实况吻合。2018年汛期气候预测重点分析了冬季达到盛期的拉尼娜事件及其衰减后热带印度洋海温偏低有利于东亚夏季风偏强的机理,还参考了国内外动力气候模式预测西太平洋副热带高压脊线偏北、菲律宾为气旋式异常环流的结果。对先兆信号影响的诊断分析以及动力模式的结果均预测东亚夏季风明显偏强,西太平洋副热带高压偏北,因此拉尼娜事件和印度洋海温对其滞后响应的偏冷特征是有利于预测汛期长江中下游地区降水明显偏少、北方地区降水偏多的重要先兆信号。     

影响2018年汛期气候的先兆信号及预测效果评估

准确预测了2018年我国汛期降水"南北多,中间少,旱涝并重"的总体布局,尤其是准确预测了黄河流域降水异常偏多,而长江流域降水异常偏少的特征;对2018年东部地区季节内雨季进程前晚后早和夏季全国大部气温正常到偏高的预测也与实况一致;对西北太平洋和南海热带气旋生成和登陆我国的数量偏多、西北行和北上为主的移动路径、活跃程度前强后弱的预测与实况吻合。2018年汛期气候预测重点分析了冬季达到盛期的拉尼娜事件及其衰减后热带印度洋海温偏低有利于东亚夏季风偏强的机理,还参考了国内外动力气候模式预测西太平洋副热带高压脊线偏北、菲律宾为气旋式异常环流的结果。对先兆信号影响的诊断分析以及动力模式的结果均预测东亚夏季风明显偏强,西太平洋副热带高压偏北,因此拉尼娜事件和印度洋海温对其滞后响应的偏冷特征是有利于预测汛期长江中下游地区降水明显偏少、北方地区降水偏多的重要先兆信号。     

2015年汛期气候预测先兆信号的综合分析

文章全面回顾了发布2015年汛期预测时考虑的先兆信号及其应用情况。2015年春夏季厄尔尼诺事件进一步发展,并由中部型向东部型转变,热带印度洋为一致偏暖模态发展;冬、春季北大西洋三极子为正位相;冬、春季北极海冰较常年略偏少,南极海冰偏多;冬季欧亚积雪增量略少,青藏高原积雪略多但气温偏高。通过诊断分析,认为2015年汛期预测的主导外强迫信号是太平洋厄尔尼诺事件和印度洋海温一致偏暖模态。同时参考动力气候模式的预测,在4月初的预报中,重点考虑了厄尔尼诺事件的强度和空间型变化对东亚夏季风环流的影响,有利于东亚夏季风偏弱,西太平洋副热带高压偏强偏西,季风季节内进程偏晚,我国降水呈南多北少型。在5月底的订正预报中,进一步考虑热带印度洋偏暖模态对副热带高压偏强偏西偏南的影响,以及南半球越赤道气流强度偏弱特征及对夏季风季节进程和强度的影响。经过综合分析,准确地预测了2015年东亚夏季风偏弱、我国夏季降水南多北少的布局,以及季节内主要气候事件的演变。最后对汛期气候预测存在的不足进行了初步分析和讨论。     

2015年汛期气候预测先兆信号的综合分析

文章全面回顾了发布2015年汛期预测时考虑的先兆信号及其应用情况。2015年春夏季厄尔尼诺事件进一步发展,并由中部型向东部型转变,热带印度洋为一致偏暖模态发展;冬、春季北大西洋三极子为正位相;冬、春季北极海冰较常年略偏少,南极海冰偏多;冬季欧亚积雪增量略少,青藏高原积雪略多但气温偏高。通过诊断分析,认为2015年汛期预测的主导外强迫信号是太平洋厄尔尼诺事件和印度洋海温一致偏暖模态。同时参考动力气候模式的预测,在4月初的预报中,重点考虑了厄尔尼诺事件的强度和空间型变化对东亚夏季风环流的影响,有利于东亚夏季风偏弱,西太平洋副热带高压偏强偏西,季风季节内进程偏晚,我国降水呈南多北少型。在5月底的订正预报中,进一步考虑热带印度洋偏暖模态对副热带高压偏强偏西偏南的影响,以及南半球越赤道气流强度偏弱特征及对夏季风季节进程和强度的影响。经过综合分析,准确地预测了2015年东亚夏季风偏弱、我国夏季降水南多北少的布局,以及季节内主要气候事件的演变。最后对汛期气候预测存在的不足进行了初步分析和讨论。     

2022年汛期气候预测效果评述及先兆信号分析

2022年汛期,国家气候中心准确预测了“全国气候年景总体偏差,区域性、阶段性旱涝灾害明显,降水空间差异显著,主要多雨区在我国北方”的总趋势,较好、较早把握了汛期主雨带位置和全国旱涝分布。对东亚夏季风和雨季季节进程“南海夏季风5月第3候爆发,长江中下游入梅偏早,梅雨量偏少,以及华北雨季开始偏早,雨量偏多”的预测与实况一致。对夏季台风生成个数较常年偏少,盛夏出现北上台风可能性大的预测与实况基本吻合。准确预测了全国平均气温趋势和高温异常特征。对“夏季我国中东部大部气温偏高,华东、华中、新疆等地高温日数较常年同期偏多,可能出现阶段性高温热浪”的预测与实况一致。主要不足之处是对长江中下游和川渝地区高温干旱的范围和极端程度估计不足。2022年汛期预测重点考虑连续La Ni?a事件和印度洋偶极子负位相对东亚夏季风环流的影响,夏季西太平洋副热带高压强度偏强,脊线位置偏北,东亚夏季风偏强,初夏东北冷涡活跃,导致汛期主雨带位于东北、华北和西北地区东部等地。     

2014年汛期气候预测先兆信号应用及其复杂性初探

文章系统回顾了2014年汛期气候预测的主要先兆信号。其信号特征是：2014年前期赤道中东太平洋由呈正常略偏冷向偏暖状态发展,预计可能在夏季形成一次暖事件,冬季格陵兰海冰偏多、青藏高原积雪正常略偏多,这些特征对后期东亚夏季风有明显影响。通过对前期先兆信号的分析,预测了2014年我国夏季雨带位置偏北,但较2013年偏南,主要多雨区位于华北南部至江淮。从实况和预报的对比来看,夏季主雨带预测与实况有较大差异,没有预报出“北少南多”的降水分布型,但东北、华北北部、长江中游、华南西部和西南南部等地预测与实况一致。另外,热带气旋、梅雨和华北雨季的预测与实况基本一致。最后对汛期气候预测的复杂性及存在的不足进行了分析和讨论。     

海温异常对东亚夏季风强度先兆信号的影响

利用ERA-Interim再分析资料、NOAA海温资料、CMAP格点降水资料和中国气象站降水资料,通过合成、相关和回归分析等方法研究了1979—2012年东亚夏季风强度与其先兆信号的关系,并分析了热带海温异常的可能影响。研究表明:东亚夏季风先兆指数反映了2月200 hPa纬向风距平的主要模态特征 (EOF1),前冬热带中东太平洋海温偏低 (高),2月亚洲地区西风急流位置偏北 (偏南),东亚夏季风先兆指数偏强 (弱)。前期热带海温异常对东亚夏季风强度有明显影响,前冬热带中东太平洋海温偏低 (高) 有利于东亚夏季风偏强 (弱)。2月亚洲中纬度地区纬向风异常特征在春季不能持续,先兆信号与东亚夏季风强度的联系主要源自热带海洋。     

海温异常对东亚夏季风影响机理的研究进展

从短期气候预测关注的外强迫信号角度出发,回顾了国内外在海温异常对东亚夏季风和我国汛期降水影响机理方面的主要研究进展,重点评述了热带太平洋ENSO循环、热带印度洋全区一致型海温模态、热带印度洋海温异常偶极子、南印度洋偶极子和北大西洋海温三极子模态的年际变化及其对东亚夏季风年际变率的影响。从研究成果在短期气候预测业务中应用的角度,重点关注海温异常和东亚夏季风年际变率以及我国汛期降水多雨带位置的关系,总结了海温异常作为外强迫信号对我国汛期降水预测的指示意义以及汛期降水预测的难度。最后指出气候预测业务对东亚夏季风影响的机理研究和动力气候模式发展方面的需求。     

2014年中国气候概况

2014年,全国平均气温较常年偏高0.5℃,与1999年并列为1961年以来第六暖年;四季气温均偏高。全国平均降水量636.2 mm,接近常年,比2013年偏少3%;降水时空分布不均,辽宁、北京和河北偏少明显,冬、春、夏三季降水量均接近常年同期,秋季偏多。华南前汛期开始早、雨量多;西南雨季开始晚、结束早、雨量少;梅雨区降水量南多北少,江淮出现空梅;华北雨季不明显,出现空汛;华西秋雨开始早、结束晚、雨量多。夏季副热带高压脊线位置偏南,南海夏季风爆发晚,东亚夏季风强度略偏弱。2014年,我国气候属正常年景,极端天气气候事件少于2013年,暴雨洪涝、干旱等灾害偏轻,因灾造成死亡人数和受灾面积明显偏少,气象灾害属于偏轻年份。     

2013年中国气候概况

2013年,全国平均降水量653.5 mm,较常年偏多4%,比2012年略偏少;冬季降水偏少,春、夏、秋三季偏多。全国平均气温较常年偏高0.6℃,为1961年以来第四暖年,较2012年偏高0.8℃;冬季气温偏低,春、夏、秋三季偏高。2013年,东亚冬季风偏强;夏季西北太平洋副热带高压强度明显偏弱;南海夏季风爆发早,结束晚,强度弱。2013年,华南前汛期开始早、结束晚、雨量多;长江中下游入梅晚、出梅早、雨量少;华北雨季早、雨量多;华西秋雨开始早、结束晚、雨量多;西南雨季开始早、结束晚、雨量少。2013年,我国暴雨、台风和高温热浪等气象灾害比较突出,局部地区灾情重。总体来看,2013年气象灾害为中等年份,直接经济损失偏重,死亡失踪人数和受灾面积均偏少。     

东亚夏季风指数的年际变化与东亚大气环流

文中从夏季东亚热带、副热带环流系统特点出发 ,定义了能较好表征东亚夏季风环流年际变化的特征指数 ,并分析了东亚夏季风指数的年际变化与东亚大气环流及夏季中国东部降水的关系。文中定义的东亚夏季风指数既反映了夏季东亚大气环流风场的变化特征 ,也较好地反映了夏季中国东部降水的年际变化特征。此外 ,还探讨了东亚夏季风指数变化的先兆信号     

华北近60年夏季降水年际异常与大气动力、水汽条件关系的研究

本文基于华北夏季降水数据、NCEP/NCAR再分析环流数据,采用了相关、合成和环流异常回归重构等方法,分析了东亚副热带夏季风指数、华北大气动力上升指数与华北夏季降水的关系。主要结果如下:1)东亚副热带夏季风指数、华北大气动力上升指数与华北夏季降水有很好的对应关系。当两个指数偏强时,华北夏季降水会异常偏多;两个指数偏弱,华北夏季降水异常偏少;如果两个指数强弱不一致时,华北会出现区域性降水偏多情况,但全区整体降水量基本为正常值。2)华北夏季降水异常是东亚副热带夏季风和华北大气动力上升运动协同作用的结果。在东亚副热带夏季风指数、华北大气动力上升指数偏强年,夏季500 hPa层贝加尔湖槽会加深、西北太平洋副热带高压会偏北,华北处于“东高西低”的环流型控制下,西部低槽东移受阻,在华北维持较长时间的大气上升运动;850 hPa层印度夏季风、东亚副热带夏季风会偏强,这时热带印度洋西风水汽输送以及东亚副热带地区偏南风水汽输送或东南风水汽输送会加强,华北水汽来源充足。这种高、低空环流配置非常有利于造成华北夏季降水异常偏多。反之,华北夏季降水会异常偏少。3)前期4—5月,东亚副热带夏季风指数、华北大气动力上升指数偏强,可以作为华北夏季降水异常偏多的一个气候监测预测指标。     

近50年东北冷涡异常特征及其与前汛期华南降水的关系分析

利用中国气象局国家气象信息中心提供的1951～2004年中国160站华南前汛期 (5～6月) 月平均降水、气温资料、欧洲中心提供的ERA-40再分析资料和Reynolds海温资料, 对东北冷涡与华南前汛期降水进行了统计分析, 定义了一个前汛期东北冷涡强度指数 (NECVI), 并研究了前汛期东北冷涡异常年同期东亚季风、西太平洋副高、对流层低层的垂直运动异常特征和前期全球海表温度 (SST) 的先兆信号, 结果表明: 前汛期东北冷涡强度与华南降水存在显著的正相关, 东北冷涡强年, 前期东亚冬季风偏弱, 同期东亚夏季风异常爆发提前且偏强, 西太平洋副高位置偏南, 华南地区低层上升运动发展, 降水偏多; 东北冷涡偏弱年, 前期东亚冬季风偏弱, 同期东亚夏季风爆发推迟且偏弱, 西太平洋副高位置偏北, 华南地区低层下沉运动发展, 降水偏少; 前汛期东北冷涡与前期中国近海海温存在显著的负相关关系, 前汛期东北冷涡异常强年, 前期对应着La Nia的成熟阶段或发展阶段, 而前汛期东北冷涡异常弱年则对应着El Nio的成熟阶段或发展阶段.     

东亚夏季风变化与华北夏季降水异常的关系

为认识华北夏季降水异常原因及改进气候预测技术,利用华北夏季降水资料和NCEP/NCAR再分析大气环流等资料,并采用经向风场定义东亚夏季风指数,对东亚夏季风与华北夏季降水的关系进行了综合分析。结果表明:(1)通常在强东亚夏季风年华北夏季降水偏多,在弱东亚夏季风年华北夏季降水偏少。但也有相反的情况,强东亚夏季风年降水偏多(少)的空间分布形势与弱东亚夏季风年降水偏多(少)分布明显不同。(2)无论强东亚夏季风年还是弱东亚夏季风年,华北夏季降水偏多的环流条件是有充足的水汽来源(强夏季风年为西南风水汽输送异常,弱夏季风年为东南风水汽输送异常)和较好的动力上升条件(850 hPa层在华北有辐合环流,500 hPa层中纬度纬向环流突出,华北多低槽过境)。(3)华北夏季降水偏少的环流形势明显不同:在强夏季风年虽然有充足的水汽来源(西南风异常),在弱夏季风年水汽来源不足(偏北风异常),但都缺乏有效的动力上升条件(850 hPa层在华北为辐散环流,500 hPa层中纬度经向环流突出,华北低槽过境偏少)。(4)在强东亚夏季风年,尽管水汽来源充足,但由于动力上升条件不同而造成华北夏季降水量在不同年份有明显差别。如果动力上升条件好,华北夏季降水会异常偏多,反之,华北夏季降水也会出现异常偏少。(5)在弱东亚夏季风年,西南风水汽来源大量减少,如果又缺乏其它路径水汽补充,加上动力条件弱,华北夏季降水会异常偏少。弱夏季风年西南风水汽来源大量减少,但只要东南风水汽输送加强,华北仍会有足够的水汽来源,这时,如果有较好的动力上升条件,华北夏季仍然会出现降水异常偏多的情况,如2011-2013年。预测华北夏季降水不能简单认为东亚夏季风强、华北夏季降水就多,东亚夏季风弱、华北夏季降水就少,东亚夏季风强度变化只是说明了水汽条件不同,还应结合动力条件变化才能作好华北夏季降水气候预测。     

2016年汛期气候预测效果评述及主要先兆信号与应用

2016年汛期预测较好把握了"全国气候年景状况总体差,降水偏多,涝重于旱,洪涝灾害比1983年重,但比1998年轻"的总趋势,准确预测了长江流域降水异常偏多和严重的汛情,对2016年东部地区季节内雨季进程"华南前汛期开始早,南海夏季风5月第5候爆发,长江中下游入、出梅晚且雨量明显多,及华北雨季开始晚、雨量接近常年到略偏多"的预测与实况也一致。对台风强度强,活跃程度前弱后强的预测与实况基本吻合,对夏季全国大部气温正常到偏高,尤其是我国西北大部气温异常偏高及盛夏江南华南阶段性高温热浪的预测也接近实况。但对我国北方地区降水的预测存在较大偏差,未能正确预测华北降水异常偏多和7—8月东北地区明显少雨。2016年汛期预测中重点考虑了冬季超强El Nino事件及其衰减后热带印度洋海温接力作用对夏季风环流的影响,认为夏季尤其是夏季前期西太平洋副热带高压强度异常偏强,位置明显偏西,东亚副热带夏季风强度弱,这些都直接造成长江中下游地区降水明显偏多。     

2016年汛期气候预测效果评述及主要先兆信号与应用

2016年汛期预测较好把握了"全国气候年景状况总体差,降水偏多,涝重于旱,洪涝灾害比1983年重,但比1998年轻"的总趋势,准确预测了长江流域降水异常偏多和严重的汛情,对2016年东部地区季节内雨季进程"华南前汛期开始早,南海夏季风5月第5候爆发,长江中下游入、出梅晚且雨量明显多,及华北雨季开始晚、雨量接近常年到略偏多"的预测与实况也一致。对台风强度强,活跃程度前弱后强的预测与实况基本吻合,对夏季全国大部气温正常到偏高,尤其是我国西北大部气温异常偏高及盛夏江南华南阶段性高温热浪的预测也接近实况。但对我国北方地区降水的预测存在较大偏差,未能正确预测华北降水异常偏多和7—8月东北地区明显少雨。2016年汛期预测中重点考虑了冬季超强El Nino事件及其衰减后热带印度洋海温接力作用对夏季风环流的影响,认为夏季尤其是夏季前期西太平洋副热带高压强度异常偏强,位置明显偏西,东亚副热带夏季风强度弱,这些都直接造成长江中下游地区降水明显偏多。     

ENSO年东亚夏季风异常对中国江、淮流域夏季降水的影响

利用Nio3指数,把ENSO循环不同位相的夏季划分为4类并进行聚类分析,发现ElNio发展期和LaNia衰减期可以聚为一类,其夏季淮河流域降水往往偏多,长江中下游降水偏少;ElNio衰减期和LaNia发展期可以聚为一类,其夏季长江中下游地区降水往往偏多,淮河流域降水往往偏少。而后对这两大类中的年份分别聚类和合成分析。结果发现,这次聚类的结果反映了强弱夏季风对江、淮地区降水的影响。这一方面表明ENSO循环的同一位相既可能对应强东亚夏季风也可能对应弱夏季风,另一方面表明ENSO循环通过影响东亚夏季风环流异常的范围而使雨带位置发生变化,东亚夏季风强弱主要使雨量多少发生变化。     

全球气候变暖背景下广东“龙舟水”的变化特征

利用线性回归、EOF分解等方法对广东省1951—2016年"龙舟水"时空特征进行分析,同时对"龙舟水"期间的大气环流背景和南海夏季风进行对比,结果发现:在全球气候持续变暖的背景下,2005—2016年以来广东的"龙舟水"整体呈现出雨量、雨日明显增多,雨强明显增强的新特点;降水偏多年500 h Pa广东高度场偏低,东亚大槽较深,反之偏少年广东高度场偏高,东亚大槽较浅;南海夏季风强度与广东"龙舟水"雨量并不是正相关关系,"龙舟水"偏多(偏少)的多数年份中南海夏季风反而偏弱(偏强)。