大气低频振荡与陕西夏季10~20天天气趋势变化规律分析

对陕西夏季的多雨时段和少雨时段做了初步划分 ,分析了大气低频振荡与陕西夏季 1 0～2 0 d天气趋势变化规律 ,指出 :大气低频振荡在河套地区形成低频气旋流场 ,或河套附近有低频振荡所形成的低频气旋环流移经河套地区并能够持续较长时间 ,则陕西未来 1 0～ 2 0 d为多雨时段 ,如果大气低频振荡在河套附近生成低频反气旋流场或河套附近有低频振荡形成的低频反气旋环流移经河套地区 ,并且能够持续较长时间 ,则陕西未来 1 0～ 2 0 d为少雨天气。     

低频天气系统特征及其与陕西初夏多少雨时段的关系

应用低频滤波方法分析大气的低频振荡 ,并绘制成低频天气图 ,分析了大气低频天气系统特征及其与陕西初夏多少雨时段的关系。指出 :当河套附近有低频气旋生成或有低频气旋移经该地区时 ,预计未来陕西省将转为多雨时段 ;当河套附近有低频反气旋生成或有低频反气旋移经该地区时 ,则未来陕西将转为少雨的干旱时段。     

夏季青藏高原大气热源低频振荡与南亚高压东西振荡的关系

利用1983～2012年NCEP/NCAR逐日再分析资料对夏季青藏高原大气热源和南亚高压东西振荡的低频特征以及两者的关系进行了讨论,发现夏季青藏高原东部大气热源与南亚高压纬向运动的主要低频周期都是10～20 d。在高原东部大气热源10～20 d振荡峰值位相,青藏高原上空被低频气旋控制,高原西部被低频反气旋控制,导致南亚高压主要高压中心向西移动呈伊朗高压模态;在大气热源10～20 d振荡谷值位相,低频环流形势完全相反,青藏高原上空被低频反气旋控制,高原西部被低频气旋控制,致使南亚高压主要高压中心向东移动呈青藏高压模态。高原热力场异常导致其上空暖中心变化从而引起的高层风场变化可以解释南亚高压的东西振荡。     

1998年夏季青藏高原东南部降水30~60 d低频振荡特征

根据地面观测站的逐日降水资料及NCEP/NCAR逐日再分析资料,分析了1998年夏季青藏高原东南部地区的低频降水特征,并重点讨论了30～60 d低频降水正、负位相期间相关要素场低频分量的异常分布及传播特征。结果表明:(1)1998年高原东南部降水存在10～20、20～30以及30～60 d周期的低频振荡,其中30～60 d振荡的正(负)位相基本对应着降水的盛(间歇)期。(2)在降水正(负)位相期间,高原南侧存在一个低频气旋(反气旋),而日本海上空维持着一个异常低频反气旋(气旋),受高原南侧低频气旋(反气旋)东北侧的偏南(北)气流以及日本海上空低频反气旋(气旋)西南侧的偏南(北)气流的共同影响,高原东南部为明显的低频水汽辐合(散)区。(3)在低频降水正位相期间,高原地区经孟加拉湾至中南半岛到南海均为低频热源区;负位相,热源、汇低频分量的分布与正位相基本相反。(4)1998年夏季存在从西太平洋经长江中下游西传至高原地区的30～60 d整层积分水汽通量辐合(散)和100 hPa低频辐散(合),且西传至高原东南部时基本与高原东南部30～60 d低频降水的正(负)位相对应。     

青藏高原大气低频振荡与低涡群发性的研究

本文指出，夏半年青藏高原低涡具有群发性，即低涡集中在某些时段连续不断地发生，而在另一些时段又不发生的特征。高原低涡的群发时段与高原大气低频振荡位相转换和垂直结构以及高原大气高频扰动的强弱有联系。这种联系，可能是高原大气扰动——高频部分与低频部分之间的相互作用。     

黄河上游丰水年及枯水年大气低频波的振荡特征

选择Batterworth带通滤波器,根据天气预报实践经验,研究极涡、乌拉尔山高压脊、东亚大槽所在区域内大气低频波的振荡。得出:①上述区域内大气低频波存在30—50天的周期振荡,且自南向北或自北向南传播。②黄河上游丰水年和枯水年前期,大气低频波振荡特征有明显差异,有不同的振荡周期,不同的强度变化,其活动时段也不相同。根据上述信息,试作黄河上游丰水年及枯水年的长期预报,收到一定的效果。     

华南夏季多年平均降水低频特征及其与低频水汽输送关系

利用中国国家气象信息中心提供的1961—2011年753站逐日降水资料、NECP/NCAR逐日再分析风场和比湿资料,研究了华南夏季多年平均降水低频特征及其与低频水汽输送的相关关系。结果表明,华南夏季降水量呈增多趋势,1992年之后(1993—2011年,时段Ⅱ)比之前(1961—1992年,时段Ⅰ)明显偏多,尤以广西大部、广东北部、闽赣交界处增幅最大。无论时段Ⅰ或时段Ⅱ,华南多年平均夏季降水均呈显著的10~20 d低频振荡,但时段Ⅱ比时段Ⅰ的低频周期更显著。影响10~20 d低频降水的10~20 d低频水汽输送环流系统,在时段Ⅰ主要为西北太平洋反气旋式水汽环流和中南半岛东部、南海南部的一对气旋、反气旋式水汽环流,水汽来自孟加拉湾、南海和西太平洋,冷空气来自里海附近和贝加尔湖以东;在时段Ⅱ主要为西北太平洋反气旋式—气旋式水汽环流对、印尼以东洋面的气旋式、反气旋式水汽环流对,水汽来自南海和西太平洋,冷空气来自贝加尔湖以东。     

大气热源30～60天振荡与华南6月旱涝的关系

利用1958—2000年NCEP/NCAR再分析资料和华南测站降水资料,分析了大气热源30～60 d振荡对华南6月旱涝的影响。结果表明,在涝(旱)年对流层低层,南海至日本东南面的西北太平洋(WNP)是一个异常的低频反气旋(气旋),伴随有异常的低频热汇(热源)区,华南至日本南部存在一个异常气旋(反气旋),对应于异常的低频热源(热汇)区,华南地区低层异常辐合(辐散);平均而言,旱年华南5—6月30～60 d振荡的位相演变要比涝年的偏晚约7～11天;涝年,低频热源和气旋从南海南部北传和从西太平洋暖池区西北传,以及从140°E附近WNP的西传都十分明显,它们对华南6月降水偏多有非常重要的影响。而旱年南海及邻近区域的低频热源和气旋北传较涝年偏晚,WNP上低频热源的西伸不明显。前期南海低频热源推进的迟早以及热带WNP上的低频热源是否西传对华南6月的降水有显著影响。     

青藏高原上空大气低频波的振荡及其经向传播

本文得出的初步结论是:在青藏高原所在的经度范围内,从低纬到高纬的各纬带上,大气低频波存在30—40天的周期振荡现象.500 hPa等压面上,青藏高原地区生成的气旋、反气旋切变可以向南、向北传播到低纬、高纬地区.200 hPa等压面上,中纬度地区生成的气旋、反气旋切变也可以向南、向北传播到低纬、高纬地区.对流层中层,青藏高原是大气低频波振荡源地,可能与青藏高原的热力、动力作用有关;对流层上层中纬度地区是大气低频波的振荡源地,可能是西风急流的作用. 由于大气低频波的振荡和传播与低值系统有关,与急流相联系,因而具有现实的预报意义.     

大气低频振荡对川西持续性强降水的影响

利用1981—2016年川西台站降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,通过合成分析、Butterworth滤波等方法,分析了大气低频振荡对川西持续性强降水的影响,以期为该地强降水预报工作提供理论参考。结果表明：川西降水主要表现为15—30 d低频振荡特征。降水期间,低层低频东北风波列和西南风波列在川西相遇,辐合上升。前期在喀拉海和西北亚分别生成低频反气旋和气旋,两个系统向东南方向移动至贝加尔湖和日本海附近,为川西降水输送冷空气,印度半岛低频气旋转换为低频反气旋为川西输送阿拉伯海水汽。中层中高纬度东北风低频波列向南传播至雨区,有低频高压和低频低压分别与低层低频反气旋和气旋相对应,向东南方向传播从而影响川西地区。高层低频波传播也主要发生在中高纬度,降水前生成于贝加尔湖以西的低频反气旋和辐散中心先向东南移动,再向西南伸展,降水开始时控制川西地区。     

中国东南部5—8月持续性强降水和环流异常的准双周振荡

利用1979—2009年夏季(5—8月)中国站点逐日降水资料、NCEP/NCAR大气再分析资料以及向外长波辐射(OLR)资料,分析了中国东南部夏季持续性强降水的低频特征及其伴随的低频大气环流形势,利用超前滞后合成的方法对该低频信号的来源和传播特征进行了研究。结果表明:中国东南部夏季降水存在明显的准双周低频振荡,低频降水事件(持续性强降水)在6月10日前后和7月1日前后发生的次数较多,持续5d的低频降水事件降水量占总低频降水事件的比例最大。在低频降水事件发生时期,中国东南部在低层是很强的低频气旋式环流,而在中国南海至西太平洋一带则是强大的低频反气旋,同时低频的水汽从孟加拉湾北部以及中国南海、菲律宾海一带输送到长江以南地区强烈辐合上升;此时在高层一个低频反气旋控制中国东北部地区,该低频反气旋与其西侧的低频反气旋以及位于中国东南沿海的低频气旋相互配合,使得长江以南地区高层强烈地辐散,加强了低层的上升运动。在超前低频降水7d左右时,大气低层在150°E洋面附近开始出现低频反气旋,逐渐加强并向西移动到达中国东南沿海,而在中国南海一带的低频气旋则向西北移动到长江以南地区,与此同时,副热带高压有一个明显的西伸过程,高低层相互配合最终导致低频降水的发生。     

Relationship Between an Abrupt Drought-Flood Transition over Mid-Low Reaches of the Yangtze River in 2011 and the Intraseasonal Oscillation over Mid-High Latitudes of East Asia

NCEP/NCAR daily reanalysis data and Chinese daily gridded precipitation data are used to study the relationship between an aprupt drought-flood transition over the mid-low reaches of the Yangtze River in 2011 and the intraseasonal oscillation (ISO; 30-60 days) in the mid-high latitude meridional circulation of the upper troposphere over East Asia. The abrupt transition from drought to flood occurs in early June. The first two recovered fields of the complex empirical orthogonal function show that northward-propagating westerlies from low latitudes converge with southward-propagating westerlies from high latitudes over the mid-low reaches of the Yangtze River (MLRYR) in mid-late May. The timing of this convergence corresponds to the flood period in early-mid June. The ISO index is significantly and positively correlated with rainfall over the MLRYR. During the dry phase (before the transition), the upper troposphere over the MLRYR is characterized by cyclonic flow, easterly winds, and convergence. The regional circulation is dominated by a wave train with a cyclone over east of Lake Baikal, an anticyclone over northern China, and a cyclone over the MLRYR. During the wet phase, the situation is reversed. The configuration of the wave train during the dry phase favors the southward propagation of westerly wind disturbances, while the configuration of the wave train during the wet phase favors the development and maintenance of a pumping effect and sustained ascending motions over the MLRYR.     

PJ遥相关型对长江中下游夏季降水影响的不对称性

利用1979-2015年海洋和大气再分析资料,基于夏季太平洋-日本遥相关型(PJ)指数,讨论了PJ指数在极端正负年份长江中下游降水位置和强度异常的不对称响应及其可能原因。结果表明:在PJ负位相年(对应El Niňo次年),长江中下游降水显著偏多,中心分别位于江淮流域和日本南部;而在PJ正位相年(对应La Niňa次年),长江中下游降水减少却不明显。研究发现:在PJ负位相年,中东太平洋、印度洋、南海地区海温明显偏暖,菲律宾海上空有异常反气旋响应,长江中下游地区有异常气旋响应;而在PJ正位相年则反之。在PJ负(正)位相年,菲律宾海异常反气旋(气旋)和长江中下游地区异常气旋(反气旋)明显偏强(偏弱),由此导致长江中下游降水位置和强度异常存在不对称响应。基于大气环流模式ECHAM4.8的敏感性数值试验结果表明,即使印度洋海温偏暖与偏冷程度相当,但由偏暖印度洋海温激发的菲律宾海异常反气旋也明显偏强,从而造成长江中下游地区降水偏多程度大于偏少程度。由此印证的事实是:El Niňo次年(PJ负位相年)长江中下游夏季降水偏多的预测技巧高于La Niňa次年夏季降水偏少的预测技巧。     

唐乃亥流量年变程分型与地温场的相关分析

１９５６－１９９４年唐乃亥流量年变程可分为丰、平、枯等前枯后丰（平）、前丰（平）后枯两种类型，黄河上游主产流区春，夏季平均３．２ｍ地温距平场可分为暖涡，暖涡偏东，暖涡偏西，暖涡减弱消失，均温场和冷涡六种类型。分析发现，地温场型与流量年变程分之间有较好的相关性，以此可以对唐乃亥水库年流量进行初步的定性预报。     

影响中国夏季降水的前冬北半球中高纬大气环流年际变异主模态

本文利用观测和再分析资料,通过奇异值分解(Singular Value Decomposition, SVD)分析,发现北极涛动(Arctic Oscillation, AO)是显著影响中国夏季降水年际异常的前冬中高纬大气环流变异的主模态。AO在冬季发展成熟,在春季衰亡,在夏季发生位相反转。AO会导致华北、东北、长江中下游和华南夏季降水异常呈现三极型分布。伴随正位相的AO,在黄海至日本海上空的异常低压伴随的东北风异常引起华北和东北水汽通量异常辐散及降水减少,而西北太平洋的异常高压不仅增强其北侧的西南风水汽输送,和北部异常低压共同作用导致长江中下游水汽通量异常辐合及降水增加,而且使得华南水汽通量异常辐散,降水减少。因此,本文发现的前冬AO模态与我国夏季三极型异常降水分布的关系可为我国夏季旱涝预测提供一个重要的中高纬前期因子。     

A STUDY ON RESPONSE OF PRECIPITATION IN CHINA TO MONSOON INTRASEASONAL OSCILLATION

Temporal and spatial evolution characteristics of the 30-60 day oscillation (intraseasonal oscillation, ISO) of summer rainfall in China and the effects of East Asian monsoon on the rainfall ISO are analyzed in this paper. Results show that the annual and decadal variations of the oscillation exist between 1960 and 2008, and the intensity is weakest in the late 1970s and early 1980s. In the typical strong years of the rainfall ISO obtained from empirical orthogonal functions (EOF mode 1), an anticyclone is in northwestern Pacific and a cyclone is in the east of China. In the typical weak years, the wind ISO is much weaker. The low-frequency zonal wind and water vapor transport from the low latitudes to mid-latitudes in the typical strong years, and the oscillation strength of diabatic heating is much stronger than that in the weak years of the rainfall ISO. The anomaly characteristics of the rainfall ISO show anti-phases between the Yangtze River basin and south of China. As for the typical strong years of the rainfall ISO in the Yangtze River basin (EOF mode 2), the main oscillation center of water vapor is in the east of China (20-30°N, 110-130°E). In the peak (break) phase of the rainfall oscillation, a low-frequency cyclone (anticyclone) is in the Yangtze River basin and an anticyclone (cyclone) is near Taiwan Island. In addition, the peak rainfall corresponds to the heat source in the Yangtze River basin and the heat sink in the Qinghai-Tibet Plateau. As for the typical strong years of the rainfall ISO in the south of China, the main oscillation center of water vapor is south of 20°N. In the peak (break) phase of the rainfall ISO, a low-frequency cyclone (anticyclone) is in the south of China and an anticyclone (cyclone) is in the Philippines. The peak rainfall corresponds to the heat source in the south of China and the South China Sea, and the heat sink in the west of Indochina.     

上海地区汛期暴雨的延伸期预测方法及应用

本文利用700 hPa低频流场的演变分析上海暴雨过程的主要低频静态模型及大暴雨过程的主要低频动态模型。根据2005—2015年近10年的11 2个暴雨日样本建立低频系统静态预测模型,即一种是北方低频反气旋南方低频气旋型,另一种是北方低频气旋南方低频反气旋型。进一步研究发现,24 h雨量≥100 mm的大暴雨主要表现为低频气旋型,约占大暴雨总日数的60%。这种低频模态的大暴雨在发生前30 d至发生时的低频系统移动路径具有较好的一致性,即源自高纬度的低频反气旋在大暴雨发生前30 d左右逐渐向东南方向移动,在暴雨发生前20 d左右热带洋面进入低频气旋活跃期,随后低频气旋向西北方向移动,当两者交汇于上海附近地区时,产生大暴雨过程。利用这种移动路径的一致性建立大暴雨的动态预测模型。将静态及动态模型相结合用于业务预报,利用该方法较为准确地预报出近5年汛期的最强降水,时效均在12 d以上。     

黄河气旋暴雨过程发展演变成因分析

2016年7月19-21日华北地区出现了一次影响范围广、累积雨量大、持续时间长、局地雨强大的极端强降水过程,强度仅次于1963年8月8-9日极端降水事件,河北多地及北京的降水总量和持续时间超过2012年"7·21"特大暴雨.本文利用地面自动气象站、气象卫星以及NCEP再分析等资料对导致此次特大暴雨的环流配置尤其是黄河气...     

气旋类山东暴雨过程天气学特征研究

利用天气观测资料、NECP/NCAR再分析资料对1999-2009年发生的24例气旋导致的山东大范围的暴雨过程进行了研究。参照教科书分类标准将气旋分为黄河气旋型、黄淮气旋型与江淮气旋型,在丰富前人气候统计特征的基础上,提炼出概念模型。针对每类气旋重点分析气旋发展的动力机制、水汽特征,确定暴雨落区与各物理量场的配置关系。结论如下：(1)黄河气旋型暴雨落区在气旋移动方向的左前方,暖锋附近,天气尺度强迫有利于暴雨产生,水汽来源于西南气流输送或气旋本身。(2)黄淮气旋型暴雨落区在气旋移动方向的左前方,属暖区降水,高低空急流的垂直耦合诱发深对流,促使暴雨产生。(3)江淮气旋型暴雨落区在气旋中心北侧,属冷区降水,其环流形势经向度较大,诱使低层低涡切变线北移,为系统性暴雨的产生提供水汽条件和动力条件。(4)三类气旋暴雨过程中,对流层高层多为辐散场或高空急流入口区的右侧,低层多有低涡配合;当有低空偏南风急流出现时,降水量大,反之,则小;暴雨中心均与850hPa水汽通量散度辐合区、高比湿区及高能舌区三者相叠置的位置相吻合。     

菲律宾海地区异常环流与长江中下游6月旱涝的关系

利用1951—2010年NCEP/NCAR逐月再分析资料和中国160站月降水总量资料,研究了菲律宾海地区大气环流异常与长江中下游6月旱涝的关系。结果表明,菲律宾海附近是影响长江中下游地区6月降水的关键区。菲律宾异常反气旋（气旋）在对流层低层明显,强度随高度衰减。且这种大气环流异常与长江中下游地区6月降水的相关关系在低层850hPa最显著,到高层相关性减弱。当出现菲律宾异常反气旋环流时,垂直速度和水汽输送等异常分布特征有利于降水发生,使得长江中下游地区偏涝,反之则偏旱。