2013年长江中下游地区夏季高温事件的环流特征及成因

采用ERA-interim和NCEP CFSR逐日再分析资料以及长江中下游29个测站的逐日温度资料,分析了2013年7月23日-8月14日长江中下游地区夏季异常高温的特点、环流特征及成因。研究结果表明,2013年夏季高温期间西太平洋副热带高压较往年异常偏强,西太平洋副热带高压控制区内大范围异常下沉运动产生的大气绝热加热是高温形成的主要原因。同时,与强大西太平洋副热带高压相联系的异常强大反气旋环流使得长江中下游地区上空的水汽向东北方向大量输出,导致了该区域水汽含量的减少,致使到达地面的太阳短波辐射增加,这是高温形成的又一原因。进一步分析表明,2013年夏季海洋性大陆地区大气热源异常偏强,该地区大气热源的异常增强可能是导致2013年夏季西太平洋副热带高压异常偏强的主要原因。     

西太平洋副热带高压季节内异常活动与亚洲夏季风系统的时延相关特征

基于西太平洋副热带高压的异常活动与亚洲夏季风系统其他成员之间存在着密切联系的天气事实,运用交叉小波的非线性时滞相关分析方法,对东亚夏季风系统成员与西太平洋副热带高压形态和变异的相互影响的基本事实和物理特征进行研究,得到了西太平洋副热带高压与主要的亚洲夏季风系统成员之间基本的关联结构和演变示意图。研究结果揭示了不同的季风子系统对西太平洋副热带高压的影响不同:影响西太平洋副热带高压强度和脊线位置异常变化的是亚洲夏季风系统中的印度夏季风子系统的5个主要成员;而影响西太平洋副热带高压西脊点异常变化的则是亚洲夏季风系统中的另一个子系统——东亚夏季风子系统的5个主要成员。研究揭示了副热带高压与亚洲夏季风系统主要成员之间的时延特征与统计关联特性,为相应的机理研究提供了事实依据。     

副热带高压研究回顾及对几个基本问题的再认识

文中在回顾有关副热带高压研究的基础上 ,指出传统的观念在东太平洋副热带高压和西太平洋副热带高压的关系、下沉运动和副热带高压的形成、热带加热异常与副热带高压异常的关系、副热带高压与其周边系统的关系等问题上存在一定的局限。并根据近期的研究成果对上述问题给出新的认识。最后文中展望了在副热带高压的研究中需进一步深入的几个方面 :不同纬度相互作用、青藏高原的作用、时间尺度 -内部动力过程和外界强迫的相对重要性、非线性过程和角动量平衡问题。     

基于交叉小波分析方法的西太平洋副热带高压年际变率与热带海温及大气环流异常的相关性研究

西太平洋副热带高压的年际变率受热带多个关键海区的海-气相互作用过程调控, 但彼此间的因果关联和影响机制尚不清楚。为揭示西太平洋副热带高压的年际变率与热带海温及大气环流异常之间的内在关联特性, 定义了三个关键海区以及赤道纬向西风区的特征指数, 并分别与西太平洋副热带高压强度、脊线指数进行了交叉小波和相干小波分析。研究发现:西太平洋副热带高压指数存在显著的2~3年和准5年的周期振荡, 20世纪八九十年代后, 由于暖池区海温及赤道纬向西风区的Hadley环流强迫加强, 致使副热带高压特征指数的2~3年周期振荡加强; 从位相关系看, 先是西太平洋副热带高压减弱南撤导致纬向西风加强, 其后影响赤道东太平洋海温升高, 同时暖水向东传, 使赤道中太平洋以及暖池区海温逐渐升高, 在Hadley环流作用下使副高加强北抬。基于上述西太平洋副热带高压的年际变率与热带海温及大气环流异常变化相关性诊断研究, 进一步探讨了造成这种相关性的影响机理和因果关联, 为揭示西太平洋副热带高压年际变率与热带海温及大气环流异常的相关性做探索研究。      

西太平洋副热带高压异常与中国长江中下游夏季降水关系研究综述

综述了西太平洋副热带高压对长江中下游夏季降水异常的影响。在回顾西太平洋副热带高压强度、位置等特征及其异常成因的基础上,总结了近年来气象学者关于西太平洋副热带高压对中国长江中下游夏季降水异常的影响和机理等方面的研究成果：西太平洋副热带高压异常不仅受动力因素的影响还受热力的因素的影响;西太平洋副热带高压的强度存在3-4 a、10-13 a的震荡周期,在1978年前后发生气候突变,脊线位置由正距平为主转为负距平为主,而强度正好相反,这样的变化显著影响了中国长江中下游地区的降水;西太平洋副热带高压的位置、形状和强度是长江中下游地区旱涝的决定条件之一;利用西太平洋副热带高压来对长江中下游降水进行预测,主要有4种方法。提出了当前存在的问题和需要进一步研究的方向。     

空间非均匀加热对副热带高压形成和变异的影响──Ⅲ:凝结潜热加热与南亚高压及西太平洋副高

通过理论分析和数值模拟,研究了降水所致凝结潜热影响副热带高压带断裂的物理机制。基于全型垂直涡度方程的尺度分析指出,强的对流凝结加热的垂直梯度的变化,导致副热带地区对流层高层和中低层的高低压分布呈现出反位相。数值试验证实凝结潜热是决定东半球夏季副热带高压位置和强度的关键因素：东亚季风降雨所致凝结潜热加热使高层南亚高压位于加热中心西侧,中层西太平洋副热带高压位于加热中心东侧。通过定常波的传播,副热带地区的凝结潜热加热对中高纬天气的形成和维持有一定影响。     

西太平洋副热带高压对热带 海温异常响应的研究

利用多年的观测资料,研究了西太平洋副热带高压对热带海温异常的响应及其相互作用过程。着重研究冬、夏季西太平洋副高对同期及前期不同海域（特别是赤道东、西太平洋以及印度洋海域）海温异常的响应;用SVD方法分析了夏季副热带高压与前冬、前春及同期各月全球海温的最佳耦合模态。在对比研究西太平洋副热带高压异常时其垂直环流变化的基础上,进而研究海气相互作用对副热带高压影响的物理过程。     

梅雨期西太平洋副热带高压异常东退与东风带扰动关系的合成诊断分析

利用NCEP/NCAR日平均再分析资料,对梅雨期热带对流层上空东风带扰动影响西太平洋副热带高压短期东退的过程进行了合成诊断分析.结果表明:梅雨期西太平洋副热带高压(简称西太副高)的短期东退与低纬热带地区上宅东风带扰动存在着密切的联系,本文给出了在西太副高异常东退前后东风带扰动的结构及其演变特征,揭示了东风带扰动所对应的...     

夏季西太平洋副热带高压的不同类型与中国汛期大尺度旱涝的分布

利用历史数据,研究了西太平洋副热带高压指数的特征,证实脊线指数和西伸脊点指数可以较好地描述西太平洋副热带高压,同时也指出这两个指数的年际和年代际变化及其不同的配置,是造成中国夏季降水时空分布和旱涝异常的复杂性、多变性的主要原因之一。据此,将西太平洋副热带高压西伸脊点指数和脊线指数的距平投影到二维平面上,对西太平洋副热带高压进行了分类,并对其各种类型下中国夏季降水进行了合成分析,发现夏季西太平洋副热带高压西伸脊点和脊线不同配置下中国夏季降水的总体分布具有明显的规律性:在西太平洋副热带高压脊线偏北的情况下,夏季降水总体表现出南北两条雨带;在西太平洋副热带高压脊线正常的情况下,夏季降水总体表现为北多南少,长江以北降水偏多;在西太平洋副热带高压脊线偏南的情况下,夏季降水总体表现为南多北少,长江流域及其以南地区降水偏多;上述3种情况下西伸脊点越偏西,降水范围越大。此外,通过计算1951—2010年各年夏季降水实况与其西太平洋副热带高压所属年份夏季降水合成的距平相关系数,发现同一类型下各年夏季降水与其合成分布总体相似,说明了西太平洋副热带高压位置对中国降水具有明显的影响,同时也说明此种分类具有一定的合理性。最后,通过对9种西太平洋副热带高压类型下北半球夏季500hPa高度场和850hPa风场距平分别进行合成,对不同西太平洋副热带高压类型下中国夏季降水的大尺度环流背景和可能机理进行了分析。     

2013年长江中下游夏季高温干旱演变过程及环流异常成因简析

利用改进的CIn指数,结合NCEP/NCAR再分析资料,逐候分析2013年夏季长江中下游地区高温干旱演变过程和高温异常成因。结果表明：改进后的CIn指数能够准确识别此次干旱过程,整体持续时间近一个月。旱情从7月第4候湖南南部开始,8月第3候干旱程度最强,特旱中心位于湖南省中东部,浙江省为高温中心,8月第4候旱情得到缓解。在干旱成因上,极涡位置异常偏西,影响长江中下游地区冷空气偏弱,南亚高压东伸与西太平洋副热带高压西伸明显;鄂霍次克海至菲律宾一带呈较强的EAP遥相关型,其中长江中下游地区位势高度的正异常加强了西太平洋副热带高压的中心强度并使其位置偏西;乌拉尔山地区的阻塞高压与西太平洋副热带高压相对峙,有利于西太平洋副热带高压长期稳定地控制在长江中下游地区;同时欧亚大陆与西太平洋海陆温差增大,东亚夏季风偏强,西太平洋副热带高压异常偏北,长江中下游地区下沉气流强盛,在西太平洋副热带高压和南亚高压共同作用下,造成持续的高温干旱过程。     

东亚地区凝结加热的中期变动与西太平洋副高准双周振荡的关系

本文用ECMEF/WMO的2.5°×2.5°网格点资料对1980—1983年夏季月份的12次西太平洋副高中期进退过程进行了合成。用此合成场计算不东亚地区的凝结加热率,讨论了凝结加热的分布及其中期变动规律,以及其与西太平洋副高进退的关系。分析表明,由于热带西南季风气流涌入我国大陆引起的大陆东部地区凝结加热的变动是西太平洋副高进退的最直接动力,它是这一地区的加热场与东亚季风环流系统内部各成员之间的相互反馈过程中相互影响、相互制约的必然结果。      

1999年东亚夏季风异常活动的物理机制研究

文中从海-气相互作用的角度探讨了1999年东亚夏季风及与其相联系的雨带异常活动的物理机制。结果表明,由于1998年春季至1999年南海-热带西太平洋出现了近20 a最强的异常暧海温,该地强异常海-气相互作用的维持使得这种局地的热力强迫成为1999年东亚夏季风和降水异常的最主要外强迫机制,并使得1999年的季风活动和降水分布有别于一般的统计情形。从1998年秋到1999年,由于热带大气对南海-西太平洋暧海温所诱发的局地强加热的响应,热带西太平洋地区所出现的Gill模态的异常环流分布从冬季一直发展到夏季,并因此在海洋和大气之间形成了局地的强烈正反馈,不仅使得异常环流得以持续发展,而且也使得暖海温得以维持,成为影响1999年环流异常的最强前期信号。随着从冬到夏的季节演变,大气基本态对上述持续性异常环流的影响导致了冬、夏异常环流呈现出不同的纬向非对称,诱发了盛夏期间东亚到北美沿岸的遥相关波列。在东亚沿岸异常气旋性环流的影响下,大尺度异常东风在东亚沿岸的维持形成了极不利于季风西风在南海北部转向的条件,导致了季风在中国东部北进的异常偏弱和低纬西风转向位置的异常偏东。     

大气加热场影响西太平洋副热带高压短期位置变化的数值模拟

利用江淮2003年和华南1998年夏季持续性强降水典型个例,采用区域气候模式RegCM3模拟了强降水期间江淮、华南及孟加拉湾热源异常分布对西太平洋副热带高压短期位置东西进退及南北变动的影响。模拟证实：西太平洋副热带高压位置的短期变异与大气加热场及其配置有密切的联系。持续性强降水期间,副高西侧较远处孟加拉湾热源是诱导西太平洋副热带高压异常西伸的原因之一;华南强降水期间,华南和孟加拉湾热源的共同存在可使副高在季节性西伸过程中出现短期东撤;江淮强降水期间,江淮和孟加拉湾热源的共同存在会诱导副高异常西伸。但模式在模拟副高位置南北变动上效果并不明显,不能证实华南、江淮热源单独存在时对副高在南北位置变异上的阻碍作用。     

2003年7月西太平洋副热带高压变异及中国南方高温形成机理研究

运用全型垂直涡度倾向方程理论, 研究了空间非绝热加热在垂直方向的变化对2003年7月副高强度和位置变异的影响.结果表明: 副热带地区的非绝热加热对副高的强度和位置的变化有极其重要的影响.与气候平均状况相比较, 2003年7月副高北侧、西侧非绝热加热的垂直变化异常偏强, 而南侧、东侧较常年异常偏弱.这种异常的非绝热加热状况导致我国江南到副热带西太平洋地区呈现带状的异常反气旋性涡度制造, 使得7月副高偏强偏西.     

季节内西太平洋副高异常进退的诊断研究

采用ＥＣＭＷＦ１９８０年和１９８３年７、８月份逐日２．５°×２．５°网格点资料对两次季节内西太平洋副高的异常进退进行了诊断研究。揭示出：季节内西太平洋副高异常进退是整个北太平洋副高异常进退的结果；这种异常进退表现为东太平洋副高的活动，相应西太平洋副高也有一次活动过程，并表现为北太平洋地区存在一纬向波列，低频波沿此波列西传以实现东、西太平洋副高异常进退的遥相关关系；而东太平洋刻高的异常进退则是被南亚季风区到太平洋信风区的异常加热造成的东太平洋对流层上部辐散风场汇合下沉区的变化所激发。     

Relationship Between the Western Pacific Subtropical High and the Subtropical East Asian Diabatic Heating During South China Heavy Rains in June 2005

Based on the daily NCEP/NCAR reanalysis data, the position variation of the western Pacific subtropical high (WPSH) in June 2005 and its relation to the diabatic heating in the subtropical East Asia are analyzed using the complete vertical vorticity equation. The results show that the position variation of the WPSH is indeed associated with the diabatic heating in the subtropical East Asian areas. In comparison with June climatology, stronger heating on the north side of the WPSH and relatively weak ITCZ (intertropical convergence zone) convection on the south side of the WPSH occurred in June 2005. Along with the northward movement of the WPSH, the convective latent heating extended northward from the south side of the WPSH. The heating to the west of the WPSH was generally greater than that inside the WPSH, and each significant enhancement of the heating field corresponded to a subsequent westward extension of the WPSH. In the mid troposphere, the vertical variation of heating on the north of the WPSH was greater than the climatology, which is unfavorable for the northward movement of the WPSH. On the other hand, the vertical variation of heating south of the WPSH was largely smaller than the climatology, which is favorable for the anomalous increase of anticyclonic vorticity, leading to the southward retreat of the WPSH. Before the westward extension of the WPSH in late June 2005, the vertical variation of heating rates to (in) the west (east) of the WPSH was largely higher (lower) than the climatology, which is in favor of the increase of anticyclonic (cyclonic) vorticity to (in) the west (east) of the WPSH, inducing the subsequent westward extension of the WPSH. Similar features appeared in the lower troposphere. In a word, the heating on the north-south, east-west of the WPSH worked together, resulting in the WPSH extending more southward and westward in June 2005, which is favorable to the maintenance of the rainbelt in South China.     

华东高温期的大气环流特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料和地面气象站点资料,对1951—2005年华东高温日数较多（少）月和高温过程各阶段的500 hPa位势高度、850 hPa温度和相对湿度及700 hPa垂直速度的环流特征进行对比分析。结果表明：在高温日数较多月,副高西伸,850 hPa温度较高而相对湿度较低,华东中南部下沉气流明显,华东多为位势高度、温度和垂直速度正距平及相对湿度负距平;而在高温日数较少月,副高东退,850 hPa温度较低而相对湿度较高,整个华东为上升气流,并为位势高度、温度和垂直速度负距平及相对湿度正距平。与高温前期和衰退期相比,高温盛期副高北抬西进,华东850 hPa温度较高而相对湿度较低,华东南部下沉气流强盛,各要素距平值增加,多数要素距平中心移向华东或其周边。高温间断期则比盛期各要素距平减弱。大气环流要素场及其距平场的变动可以作为预报华东7—8月高温日数多寡和高温进程的参考依据。     

南亚高压次季节尺度东西振荡对我国长江流域降水及水汽输送的影响

使用常规资料及HYSPLIT(Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory Model)模式,分析了早夏和晚夏期间南亚高压次季节尺度异常偏东事件和异常偏西事件发生时,我国长江流域降水及水汽输送异常特征。结果表明:早夏期间当南亚高压异常东伸时,西太平洋副热带高压可西伸至我国东南沿岸,此时,降水正异常场主要位于我国东部地区,表现为江淮区域降水异常偏多;而晚夏期间当南亚高压异常东伸时,西太平洋副热带高压的西脊点更偏东,降水正异常区位置比早夏偏西,表现为四川盆地的降水异常偏多。早夏期间,与南亚高压异常偏西事件相比,南亚高压异常偏东事件有利于更多的水汽从南方的水汽源地输送到我国江淮区域,加上此时江淮流域存在异常上升运动,动力和水汽条件共同使得江淮流域降水偏多。晚夏四川盆地地区有类似的结论。     

Extreme drought event of 2009/2010 over southwestern China

The extreme drought of 2009/2010 over southwestern China is the driest event with the lowest percentage rainfall anomaly and the longest non-rain days during winter season (October–February) in the past 50?years, and also the severest one with the lowest percentage rainfall anomaly at the same period since 1880. The drought domain is characterized with anomalous warming and drying in the mid-lower troposphere as well as an evident anomalous subsidence. The favorable circulation anomalies for this drought are associated with the following two factors. One is the strongest negative-phase Arctic Oscillation during 2009/2010 winter that accompanies with a weakened Middle East Jet Stream (MEJS), the cyclonic anomaly over Arabian Sea (AS), the anticyclonic anomaly over Tibet and the cyclonic anomaly over Lake Baikal. The weakened MEJS, the AS cyclonic anomaly and the Tibet anticyclonic anomaly weaken the Southern Branch Trough (SBT) that directly decreases the moisture transport toward the southwestern China; the cyclonic anomaly over the Lake Baikal causes a deepened and westward shifted East Asian Major Trough (EAT) so that dry cold air behind the EAT easily invades down to southwestern China. The AS cyclonic anomaly favors the westward extension of Western Pacific Subtropical High (WPSH). The westward extension of WPSH is also associated with the second factor that is the El Nino Modoki event during 2009/2010 autumn–winter. The intensification and westward extension of WPSH enhance the local subsidence, weaken the SBT and exacerbate this drought.     

热源扰动对亚洲夏季风环流的影响

本文在用数值模拟方法模拟的非纬圈对称的夏季平均环流的基础上,在亚洲南部和澳大利亚地区引人热源扰动和冷源扰动,讨论这些冷热源扰动所引起的夏季风环流的改变以及流场扰动的结构和影响。