夏季长江中下游旱涝年季节内振荡气候特征

利用1951—2004年我国740站逐日降水资料对夏季长江中下游典型旱涝年季节内振荡周期、强度和位相等特征进行合成对比分析发现:长江中下游涝年降水季节内振荡周期较旱年长, 涝年以30~60 d周期为主, 而旱年以10~30 d周期为主。旱涝年长江中下游地区夏季降水的10~30 d振荡整体上均强于30~60 d振荡; 10~30 d及30~60 d振荡, 涝年的强度都大于旱年。季节内振荡在旱年的北传较涝年强, 能达到50°N附近; 而涝年不仅有明显的季节内振荡从低纬度地区向北传播, 同时还有弱的振荡从中高纬度地区向南传播, 两者汇合于长江流域形成强的振荡中心。影响我国低频降水的低频异常环流分布模态在旱涝年是一致的, 但涝年的低频环流强于旱年, 而这种低频环流场的差异正是造成涝年的低频降水强于旱年的原因之一。     

夏季青藏高原热源低频振荡对我国东部降水的影响

利用NCEP/NCAR逐日再分析资料及长江中下游降水资料, 诊断和分析了长江中下游地区旱年1978年、涝年1999年青藏高原东部大气热源与降水季节内振荡的关系, 并着重讨论了青藏高原低频热力过程的经、纬向传播, 结果表明:1978年夏季青藏高原东部大气热源存在10~20 d周期为主的振荡, 交叉谱分析表明:青藏高原东部热源与长江中下游降水在10~20 d频段存在显著相关, 且青藏高原激发的周期为10~20 d的低频振荡热源在纬向上呈现出驻波形式; 1999年夏季青藏高原东部热源存在30~60 d周期为主的振荡, 热源与长江中下游降水在30~60 d频段存在显著相关。     

1999年广东汛期降水的季节内振荡

根据广东6个代表站和澳门大潭山的降水资料以及NCEP的再分析资料，利用波谱分析法和Marakami的带通滤波技术，分析了1999年4-9月广东降水的季节内振荡（ISO）特征及其与大气环流的ISO之间的联系。结果表明：广东汛期降水的季节内变化的主模是10～20天振荡；850hPa层上影响广东地区的周期为10—20天的低频环流系统有两类传播模型，一类是由中纬度传到广东地区；另一类是来自热带地区，广东降水的10～20天振荡与它们的活动密切相关。     

亚洲夏季风30～60天季节内振荡对中国东部地区持续性极端降水的影响

本文基于1979～2015年中国台站观测的格点化高分辨率降水和NCEP II大气再分析逐日资料,探讨了亚洲季风区夏季30～60天大气季节内振荡（ISO）与长江中下游地区持续性降水异常的关系,重点揭示了南亚和东亚子季风区ISO的相互作用及二者协同引起长江中下游持续性极端降水的物理机制。合成分析表明,南亚和东亚ISO是通过高层辐散环流发生相互作用。在ISO位相1～3（5～7）,异常活跃（抑制）对流从赤道印度洋北传至孟加拉湾—印度次大陆区域,其伴随的高层异常辐散（辐合）环流通过补偿效应,引起南海—热带西北太平洋的异常高层辐合（辐散）,加强了局地的异常下沉（上升）运动,有利于南海—西北太平洋的异常抑制（活跃）对流发展并维持。南海—西北太平洋的异常抑制（活跃）对流伴随着显著的斜压散度,并进一步激发出一个连接南海和长江中下游的经向垂直环流圈,引起长江中下游强烈的异常上升（下沉）运动和低层水汽辐合（辐散）,使得降水持续性偏多（少）,极端降水的发生概率持续地偏高（低）,有利于（不利于）形成持续性极端降水事件。研究还表明,亚洲季风区ISO的强度存在显著的年际变化,并对长江中下游持续性极端降水的发生频次和持续时间具有调制作用。在ISO偏强（弱）年,长江中下游持续性极端降水的发生频次较高（低）,且持续时间较长（短）。     

长江中游和下游夏季降水季节内振荡的差异

利用1979~2013年中国站点逐日降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,对长江中下游夏季降水的季节内振荡最显著周期进行了分析研究。结果表明长江中游最显著周期为10~30天,长江下游最显著周期为30~60天。为了揭示这种差异产生的物理原因,进一步利用位相合成的方法对这两个区域不同周期的季节内振荡降水、高低空风场和高度场以及垂直结构和水汽等循环过程的演变特征进行分析。在200 hPa环流场上,长江中游的降水主要受到高纬度自西向东传播的波列影响,而长江下游的降水与鄂霍次克海的高度场的变化相关。在风场的垂直涡度和散度的位相结构演变过程中,10~30天的垂直涡度和散度有自北向南的移动,30~60天的垂直涡度和散度在长江以南地区有自南向北的传播。水汽输送的位相发展过程表明,长江中游的水汽分别来自于南海的向北输送和长江以北地区向南的水汽输送;长江下游地区的水汽则主要来自于热带东印度洋经孟加拉湾的向东输送并在南海的北向输送,以及西太平洋水汽向西输送到南海再向长江下游的输送。从高层大尺度环流场和整层积分的水汽通量输送上解释了长江中游10~30天降水的自北向南移动,和长江下游30~60天降水自南向北传播的原因。     

1998年夏季长江流域大气季节内振荡的结构演变及其对降水的影响

利用中国逐日降水格点资料和NCAR/NCEP再分析资料,对1998年发生在我国东部长江中下游流域的夏季持续性强降水过程中显著的大气季节内振荡(ISO)的三维结构演变等活动特征进行了分析。1998年夏季长江及江南地区的异常强降水对应着该地区强的ISO活动。利用位相合成方法,对长江流域两个典型的季节内循环周期的ISO降水、850 hPa水平风场以及水汽和垂直速度等循环过程的时空分布特征进行了诊断分析。在低频环流场上,对流层低层的低频气旋和反气旋环流表现出交替在热带西北太平洋增强并向西偏北方向移动发展的特征,当异常气旋环流移动到长江流域上空时,长江流域正好位于气旋环流西南侧的东北风异常和西北太平洋上向西移动的反气旋环流西北侧的西南风异常环流汇合处的下方,引起该地区强降水的发生。在强降水阶段的ISO的垂直结构上,上升运动和水汽表现出从华南到长江流域自南向北移动的特征,强烈的垂直上升运动以及来自南方充足的水汽为增强长江流域地区的降水起到了重要作用。     

热带印度洋MJO活动对孟加拉湾西南夏季风季节内振荡的影响

通过对1979—2008年热带太平洋30—60 d振荡(Madden-Julian Oscillation,MJO)指数、美国国家环境预报中心再分析资料和日本气象厅降水资料的分析,发现热带东印度洋MJO强度和传播状况影响孟加拉湾西南夏季风季节内振荡及相关低频环流、对流和降水分布。当热带东印度洋MJO在春末夏初较活跃时,孟加拉湾西南季风季节内振荡活动在4—8月比其不活跃时提前约20 d(约1/2个周期),其对于孟加拉湾西南季风季节内振荡的影响可持续整个季风期,使西南季风的季节内振荡不仅酝酿期和活跃期提前发生,季风期有所延长,季节内振荡也更强。西南季风季节内振荡具有明显的北传和东传特征,北传沿孟加拉湾通道从赤道向副热带推进,而东传则沿10°—20°N从孟加拉湾向东传至南海地区。春末夏初时热带东印度洋MJO的异常状况,正是通过对西南季风季节内振荡东传和北传的影响,进而对孟加拉湾西南季风季节内振荡在季风期的酝酿、维持和活跃产生作用,这种作用同时体现在强度和时间上。孟加拉湾西南夏季风季节内振荡强度与热带东印度洋MJO在4月21日—5月5日的活动呈现显著负相关,当热带东印度洋MJO在春末夏初较活跃时,孟加拉湾西南夏季风季节内振荡的强度较大,在5—8月经历3次季节内振荡波动,低频对流场和环流场在1—3位相(孟加拉湾西南夏季风季节内振荡为正位相)和4—6位相(负位相)时呈反位相特征,这是由MJO低频对流的东传及在孟加拉湾和南海这两个通道上的北传引起的。从印度半岛到菲律宾群岛的降水在1—3位相和4—6位相上分别为正异常和负异常,其中,在第2位相(孟加拉湾西南季风季节内振荡波峰)和第5位相(孟加拉湾西南季风季节内振荡波谷)时分别为降水最大正异常和最大负异常。反之,在热带印度洋MJO在春末夏初不活跃年时,孟加拉湾西南夏季风季节内振荡活动较弱,强度偏弱且振荡也不规律。     

热带季节内振荡时空特征的诊断研究

文中应用谱分析、小波分析等方法及较长时段的资料进一步总结了热带季节内振荡的一些基本气候特征。热带季节内振荡主要活跃在 3个地区 ,最强的是西太平洋地区 ,其次是印度洋地区 ,第三是东太平洋沿岸的赤道以北地区。热带季节内振荡有明显的季节变化 ,西太平洋地区和印度洋地区的季节内振荡 1a中有两次极大值 ,冬季主要活跃在南半球 (10°S附近 ) ,而夏季则活跃在北半球 (10°N附近 ) ,春、秋季热带季节内振荡则明显减弱。东赤道太平洋北侧的季节内振荡只在夏季活跃 ,而冬季则很弱 ,且不随季节而南北移动。对于大气的大尺度要素 ,例如u风场 ,热带季节内振荡的能量主要集中在 1波。而对于像降水这样尺度较小的要素 ,热带季节内振荡的能量则相对较分散 ,尽管它仍然在 1波有最大的能量 ,但 2～ 4波也具有较接近的能量。热带季节内振荡以东移的波动为主。热带季节内振荡存在着年际甚至更长时间的变化。 2 0世纪 70年代末期季节内振荡的幅度有一明显的突变。     

孟加拉湾西南季风与南海热带季风季节内振荡特征的比较

采用美国国家环境预报中心的向外长波辐射和风场资料及日本气象厅的降水资料,用30-60d滤波后的夏季风指数在孟加拉湾和南海的区域平均值分别代表孟加拉湾西南季风和南海热带季风季节内振荡,对两支季风的季节内振荡特征进行比较分析,发现孟加拉湾西南季风的季节内振荡和南海热带季风的季节内振荡在夏季风期间(5-10月)都有约3次半的波动.夏季风期间,在阿拉伯海-西太平洋纬带上,夏季风的季节内振荡有4次从阿拉伯海的东传和3次从西太平洋的西传,其中7月后东传可直达西太平洋.孟加拉湾和南海在夏季风期间都有4次季节内振荡的经向传播,但孟加拉湾在约15°N以南为季节内振荡从热带东印度洋的北传,在约15°N以北则为副热带季风季节内振荡的南传;而在南海则是4次季节内振荡从热带的北传.在以孟加拉湾西南季风季节内振荡和南海热带季风季节内振荡分别划分的6个位相中,都存在1-3位相和4-6位相中低频对流、环流形势相反的特征,这是由热带东印度洋季节内振荡的东传和北传所致.热带印度洋季节内振荡沿西南-东北向经过约14d传到孟加拉湾,激发了孟加拉湾西南季风季节内振荡的东传,经过约6d到达南海,激发了南海热带季风季节内振荡的北传,经过约25d到达华南,形成热带印度洋季节内振荡向华南的经纬向接力传播(45d).孟加拉湾西南季风季节内振荡所影响的降水主要是在20°N以南的热带雨带随低频对流的东移而东移;而南海热带季风季节内振荡所影响的降水除了这种热带雨带随低频对流的东移外,还有在20°N以北的东亚副热带地区存在雨带随南海低频对流的北移而北移.     

环境场季节内振荡对中国东南部热带气旋降水的调制作用

利用1985—2015年6—8月登陆中国东南部(福建和浙江)的35个西北行热带气旋(TC)和站点观测的日降水量,根据区域TC过程降水量,分为强降水、适量降水和弱降水TC,分析影响各级TC降水的环境场异常特征及其季节内振荡(ISO)的调制作用。(1)对流层低层850 hPa表现为中心位于福建东部强的气旋异常,来自孟加拉湾和南海强水汽输送在中国东南部产生强的水汽辐合促使TC强降水的发生,其中10~20天和30~60天ISO的环流和水汽输送都有贡献,但东南部的水汽辐合主要受10~20天ISO的影响;与TC强降水相比,TC弱降水对应的异常气旋和水汽辐合明显减弱。(2)影响TC强降水的10~20天ISO环流异常在TC登陆过程,自菲律宾群岛附近向西北方向传播至中国东南部,30~60天ISO环流异常自南海向东北偏北方向传播至台湾西南部,且环流异常强度不断加强。(3)影响TC弱降水的10~20天ISO环流异常自菲律宾西部向北传播,30~60天ISO环流异常自南海南部向东北方向传播。      

Intraseasonal Oscillation in the Tropical Indian Ocean

1. Introduction The intraseasonal oscillation (ISO or Madden- Julian Oscillation, MJO) in the tropical atmosphere has been studied extensively, including its existence, structure, evolution and propagation (Madden and Ju- lian, 1971; Murakami, et al., 198…     

The ISO Events in the Winter of 2007

The intraseasonal oscillation (ISO) events that occurred from November 2007 to February 2008 in the tropical Indian Ocean region were investigated by analyzing observational oceanic and atmospheric datasets.The results reveal that two ISO events were generated and developed from November 2007 to February 2008 in the tropical area of the Indian Ocean,which both originated from the southern African continent and propagated along a northeastward direction and finally penetrated into the equatorial eastern Indian Ocean.Compared with the general winter MJO event,which tended to travel along the equator from the western Indian Ocean into the western Pacific,the ISO of winter 2007 propagated not only along the equator into the eastern part of the Indian Ocean but was also transported northward into the subtropical region in the eastern Indian Ocean,which is more similar to the behavior of traditional summer ISO events.     

南亚高压季节内变化与热带季节内振荡之间的关系

采用观测分析和数值试验等方法,分析夏季南亚高压与热带季节内振荡（ISO）之间的关系,并对两者之间的相互作用进行量化诊断,探讨其物理过程。主要结果表明:南亚高压ISO与热带ISO活动关系密切,当热带ISO处于印度洋位相（第1、2、3位相）,则南亚高压东脊点位置偏西,当ISO处于太平洋位相（第5、6、7位相）,则南亚高压东脊点位置偏东。与热带ISO关系最密切的是南亚高压东部附近区域,即东亚—西太平洋地区（15°～25°N,110°～140°E）,该关键区也是南亚高压ISO最显著区域。在热带ISO的调制下,关键区对流层大气垂直结构产生斜压性异常变化,导致高层南亚高压东脊点的东伸（西退）对应中低层西太平洋副热带高压西脊点的东退（西伸）。在南亚高压与热带ISO之间关系中,主要是热带ISO对南亚高压的影响,南亚高压东部关键区ISO强度40%来源于热带ISO的贡献,而南亚高压对热带ISO平均强度的影响很弱。热带ISO影响南亚高压的物理过程如下,热带ISO从印度洋向东传播至西太平洋时,强对流产生分支,部分由于东亚—西太平洋的有利夏季风背景转为向北传播,ISO向北传播过程中对流强度进一度加强,这就相当于存在一个赤道非对称热源。在热源的作用下,大气产生异常响应,在热源的西北侧,即东亚—西太平洋地区,对流层低层为气旋性环流异常、位势高度负异常,对流层高层为反气旋性环流异常、位势高度正异常,从而导致南亚高压东脊点偏东。而当热带ISO处于印度洋位相时,大气异常响应与上述相反,南亚高压东部位势高度降低,南亚高压东脊点西撤。     

Boreal summer quasi-monthly oscillation in the global tropics

The boreal summer intraseasonal oscillation (ISO) in the global tropics is documented here using a 7-year suite (1998–2004) of satellite measurements. A composite scenario was made of 28 selected events with reference to the oscillation in the eastern equatorial Indian Ocean (EIO), where the oscillation is most regular and its intensity is indicative of the strength of the subsequent northward propagation. The average oscillation period is about 32 days, and this quasi-monthly oscillation (QMO) is primarily confined to the tropical Indian and Pacific Oceans. Topics that were investigated are the partition of convective versus stratiform clouds, the vertical structure of precipitation rates, and the evolution of cloud types during the initial organization and the development of intraseasonal convective anomalies in the central Indian Ocean. During the initiation of the convective anomalies, the stratiform and convective rains have comparable rates; the prevailing cloud type experiences a trimodal evolution from shallow to deep convection, and finally to anvil and extended stratiform clouds. A major northwest/southeast-slanted rainband forms as the equatorial rainfall anomalies reach Sumatra, and the rainband subsequently propagates northeastward into the west Pacific Ocean. The enhanced precipitation in the west Pacific then rapidly traverses the Pacific along the Intertropical Convergence Zone, meanwhile migrating northward to the Philippine Sea. A seesaw teleconnection in rainfall anomalies is found between the southern Bay of Bengal (5–15°N, 80–100°E) and the eastern Pacific (5–15°N, 85–105°W). Local sea-surface temperature (SST)-rainfall anomalies display a negative simultaneous correlation in the off-equatorial regions but a zero correlation (quadrature phase relationship) near the equator. We propose that atmosphere–ocean interaction and the vertical monsoon easterly shear are important contributors to the northeastward propagation component of the intraseasonal rainband. The observed evidence presented here provides critical information for validating the numerical models, and it supports the self-induction mechanism theory for maintenance of the boreal summer ISO.     

热带对流和环流季内振荡强度与海表温度关系对比研究

利用外逸长波辐射(OLR）、风场和海表温度(SST)资料, 研究了热带大气季节内振荡(ISO)强度的季节变化特征, 发现热带印度洋和热带西太平洋区域是OLR和风场季内振荡最主要的共同活跃区。对比分析了OLR和风场季内振荡强度与海表温度异常之间的年际异常关系, 发现OLR季内振荡强度异常与海表温度异常之间存在显著局地正相关关系, 即在热带中东太平洋区域、热带西北太平洋区域和热带西南太平洋区域, 当海表温度正(负)异常时, OLR季内振荡增强(减弱),特别在冬春季节这一关系更清楚。除个别区域外, 风场季内振荡强度异常与海表温度异常不存在类似OLR的局地关系。OLR和风场季内振荡强度异常与海表温度异常之间局地和非局地关系的差异, 体现了两种要素特性的本质差异。但两种要素季内振荡强度在El Niño事件发展过程中的变化基本一致, 即在气候场中季内振荡活跃的区域, 事件发生之前季内振荡会增强, 并逐渐向东传播, 事件发生之后这些区域振荡减弱。     

RELATIONSHIP BETWEEN SUMMER LOW-FREQUENCY RAINFALL OVER SOUTHERN CHINA AND PROPAGATION OF TROPICAL INTRASEASONAL OSCILLATION

This study investigates the relationship between summer low-frequency rainfall over southern China and tropical intraseasonal oscillation (ISO) in the atmosphere by examining systematically the propagation features of the tropical ISO in terms of focusing on five large-scale low-frequency rainfall regimes in summer over southern China. It is demonstrated that there is a close linkage between the five rainfall regimes over southern China and the northward propagation of the tropical ISO. The moist ISO signals, which influence the low-frequency rainfall events in different regions of southern China, mainly propagate northwestward from the tropical ocean to the southeast of China. The southeast China rainfall regime is intimately associated with the moist ISO signals propagating northwestward from the equatorial mid-western Pacific Ocean. For both the Yangtze River regime and South of Yangtze River regime, the moist ISO signals over the northern South China Sea show an evident northward propagation towards the Yangtze River region, and then propagate westward. It is further found that the interaction between the northward propagation of low-latitude ISO signals and the southward propagation of high-latitude ISO signals can also make a clear influence on the low-frequency rainfall in southern China. For the Southern China regime, the moist ISO signals show a significant northward propagation from the Philippines. Moreover, for the rainless regime, southern China is under dry ISO signals’ control, and the latter shows no clear propagation to southern China. This study may provide insights for the extended-range forecasting of summer rainfall in southern China.     

POSSIBLE INFLUENCES OF THE TROPICAL INDIAN OCEAN DIPOLE ON THE EASTWARD PROPAGATION OF MJO

Based on multiple datasets, correlation and composite analyses, and case studies, this paper investigated possible influences of the Indian Ocean dipole （IOD） mode on the eastward propagation of intraseasonal oscillation in the tropical atmosphere. The results showed that （1） the 30-60 day outgoing longwave radiation anomalies in the southeastern Indian Ocean and the 30-60 day 850-hPa zonal wind anomalies over the equatorial central Indian Ocean were significantly correlated with the IOD index; （2） during positive IOD years, the anomalously cold water in the southeastern Indian Ocean and the 850-hPa anomalous easterlies over the equatorial central Indian Ocean might act as barriers to the continuously eastward propagation of the intraseasonal convection, which interrupts the Madden-Julian oscillation （MJO） propagation in the eastern equatorial Indian Ocean and western Pacific; and （3） during negative IOD years, the anomalously warm water in the southeastern Indian Ocean and the low-level westerly anomalies over the equatorial central Indian Ocean favor the eastward movement of MJO.