华西秋雨趋势变化的年代际转折及其成因分析

华西地区（25°N～35°N,100°E～110°E）是中国秋季降水主要地区之一。本文根据华西地区72站月平均降水资料、NCEP/NCAR再分析资料和哈德莱中心海温及海冰资料,利用相关和回归等分析方法研究了1961～2014年华西地区秋雨的年代际变率及其与大气环流和海温的关系。华西秋季降水年代际变率分解为呈现显著下降趋势的P1时段（1964～1998年）和呈现上升趋势的P2时段（1998～2014年）发现,对应P1时段降水下降趋势的华西区域大气位势高度异常场具有西正东负结构,大尺度环流场显示为从大西洋东传经北极巴伦支—喀拉海区至东亚的准纬向波列,该波列体现了上游负位相NAO（North Atlantic Oscillation）的调制作用。对于P2时段的降水上升趋势,其位势高度场配置与P1时段相反,而大尺度波列结构在欧亚大陆的部分呈西北—东南走向,且整体偏西,体现了上游正位相NAO的调制作用。这种环流结构导致华西区域西北侧形成负异常中心,有利于西南暖湿气流进入研究区域。影响华西秋雨趋势转折的海温关键区位于热带中东太平洋和热带印度洋。在P1时段,华西秋雨降水趋势与同期热带中东太平洋和印度洋海温呈显著正相关关系。而在P2时段,华西秋雨与前冬热带中东太平洋和印度洋海温存在显著负相关,前冬西北太平洋海温正异常也同时影响了华西秋雨的上升趋势。     

2017年秋季华西秋雨的多时间尺度变化特征及成因分析

利用我国723个常规观测气象站降水资料和NCEP再分析资料等,综合大气环流的季节内 季节异常、海洋外强迫年际异常及降水的长期变化影响,分析了2017年华西秋雨异常的成因。结果表明：20世纪60年代以来,华西秋雨存在3~4、6~9、12~18 a、36 a等多个时间尺度的准周期变化,并自1990年以来呈现增加的长期变化趋势。2017年华西秋雨异常偏多是多时间尺度变率叠加影响的结果。2017年秋季,北半球极涡偏向东亚地区,贝加尔湖低槽多冷空气分裂南下,西太平洋副热带高压异常偏强偏西,华西地区处于水汽输送异常辐合大值区,出现降水异常偏多。在季节内时间尺度上,东亚夏季风的季节内撤退过程偏慢,夏季风北界位置持续偏北,9—10月主雨带维持在华西—江汉—江淮一带。自西太平洋经南海北上的水汽输送的季节内变化,并与东北冷涡的季节内活动相配合,是造成华西秋汛的季节内环流影响因子。华西秋雨年际异常与赤道中东太平洋海温呈现显著的负相关。夏末秋初开始发展的拉尼娜状态是2017年我国秋季降水异常的重要外强迫因子。2017年华西秋雨的异常偏多也与其近年来的年代—多年代际正距平位相及长期增加趋势相关联。     

2017年秋季我国北方地区降水异常偏多成因分析

根据国家气象信息中心提供的中国台站气温、降水资料,NCEP/NCAR逐日大气环流再分析资料和NOAA提供的月平均海温资料,分析了2017年秋季我国北方地区降水异常偏多的成因。结果表明2017年秋季我国降水阶段性特征明显,9—10月北方地区降水异常偏多主要受东亚环流型组合异常的影响。东亚500 hPa高度距平场从高纬至低纬呈“+-+”的异常分布,极区高度场偏高,极涡分裂偏向东北亚地区,贝加尔湖 巴尔喀什湖地区为显著低槽区,西太平洋副热带高压较常年偏强偏西偏北,有利于华西秋雨偏强。此外,850 hPa距平风场上朝鲜半岛的反气旋式环流异常有利于引导偏东路径的冷湿气流输送至黄河与长江之间的地区,与来自孟加拉湾和南海的暖湿气流交汇,形成水汽通量异常辐合区,造成黄淮及江淮等地降水异常偏多。进一步诊断表明热带中东太平洋海温秋季转为偏冷状态,热带太平洋地区Walker环流明显增强,有利于西太平洋副热带高压偏强西伸偏北;9—10月热带印度洋偶极子维持正位相有利于在孟加拉湾形成反气旋式环流异常,并同样有利于副热带高压西伸偏北。因此,海温外强迫信号的影响加上中高纬环流异常的共同作用造成9—10月东亚环流型异常特征,并进一步导致我国北方地区降水异常偏多。     

2011年海洋和大气环流异常及对中国气候的影响

本文基于实时和历史观测资料,利用气候统计和气候机理诊断方法,对2011年气候异常及成因进行总结分析。结果表明,全球海洋外源强迫和大气内部动力过程共同作用下的大气环流系统组合异常,是造成2011年中国大部地区降水异常偏少,温度明显偏高,呈现暖干型气候特征的主要原因。具体表现为,拉尼娜事件在2011年夏季短暂中断后,9月再次进入拉尼娜状态;西太平洋副热带高压在5月之前异常偏弱、偏东,致使长江中下游出现严重春旱,之后副热带高压有所加强,尤其在6月异常偏强,使长江中下游地区梅雨量偏多、旱涝急转;秋季副热带高压脊线偏北、中高纬度冷空气活动阶段性活跃,致使华西、黄淮地区秋雨异常偏多;热带印度洋海温演变经历负偶极型海温模态后,夏季转为全区一致型暖海温;2010／2011年东亚冬季风偏强,2011年南海夏季风爆发偏早、结束偏晚,东亚夏季风正常偏弱;西北太平洋和南海热带气旋生成数量处于偏少的年代际时段,2011年热带气旋生成数量偏少。     

重庆2017年秋季降水异常成因分析

2017年秋季,重庆降水出现前期异常偏多而后期异常偏少的特征。为分析造成降水季节内极端异常原因,使用1961年以来重庆34个气象台站秋季（9月上旬至11月下旬）逐日降水数据、NCEP/NECA和NOAA逐日高度场、风场、水汽场、海温场等再分析资料,采用相关、合成等统计诊断方法,分析了2017年重庆地区秋季降水出现季节内异常变化的主要原因。环流的诊断分析表明：2017年重庆地区秋季降水出现明显旱涝转折、降水前多后少,其成因是由于副热带高压长时间维持在重庆长江沿线及长江中下游一线,中高纬度维持双阻型,即乌拉尔山高压脊发展,同时鄂霍茨克海阻塞高压的建立和维持,使其西部低槽东移缓慢,导致了重庆地区9月至10月上中旬强降水频发、降水异常偏多。10月下旬西太平洋副热带高压异常减弱南退,尤其在11月其闭合单体完全退出大陆,低纬度地区的高压坝切断了水汽的向北输送;中高纬度呈现西正东负的距平分布型,贝加尔湖以东至鄂霍茨克海以西的大范围地区为负高度距平分布,负距平南界位于我国河套北部地区,冷空气路径偏东偏北,不利于降水继续偏多,发生由异常多向异常少的转折。此外海温强迫场的分析表明：初秋中高纬度出现的双阻型环流异常可能与前期和同期西北太平洋海温的偏暖有关;而前期热带印度洋海温的全区一致增暖模态和后期赤道东太平洋海温的异常可能是导致副热带地区大气环流（西太平洋副热带高压）异常的主要原因和外强迫因子。     

2014年秋季我国华西地区降水异常的成因分析

2014年秋季,全国平均降水量较常年同期偏多,其中华西地区降水偏多明显。季内,我国华西地区降水阶段性变化显著。分析表明,秋季华西地区降水偏多可能与热带印度洋海温偏高有关。印度洋海温偏高,一方面有利于西北太平洋地区对流层低层异常反气旋式环流的发展和东南水汽输送的加强,另一方面印度洋海温的偏高有利于印度洋地区对流的活跃和西南水汽输送的加强。在中高纬地区,贝加尔湖地区为异常低槽区,易引导冷空气南下影响我国华西地区。同时,西太平洋副热带高压强度偏强及西伸脊点的偏西,综合导致华西地区秋季降水偏多。而华西地区降水的季内变化与西太平洋副热带高压的异常活动有关。     

2013年秋季东北地区气候异常及成因分析

2013年秋季,东北地区气候异常特征总体表现为：气温偏高,降水总体偏多,尤其10和11月降水持续异常偏多。分析表明,西北太平洋中纬度地区暖海温外强迫和大气环流系统的组合异常是东北地区气候异常的主要原因。秋季北极涛动正位相特征显著,东北地区上空为异常正高度距平控制,环流异常形势不利于冷空气扩散南下影响东北地区,造成秋季东北地区明显偏暖。秋季中后期,东北地区降水偏多主要受西北太平洋中纬度地区异常偏强的东南风水汽输送影响。     

我国秋季降水的年际变化及与热带太平洋海温异常分布的关系

利用我国160个站点58年(1951～2008年)的降水资料、NCEP/NCAR再分析环流资料和Hadley海表温度资料,对我国秋季降水年际变化的特征和可能成因进行了分析。结果显示,秋季降水前两模态分别反映长江流域及以南地区和长江以北的江淮、黄淮、华北、四川盆地北部至河套等地降水的变化,两降水模态的变化都以年际尺度为主,年代际变化特征不明显。就环流形势而言,第一模态的年际变化主要与西太平洋副热带高压的强度及相应的对流层低层菲律宾群岛附近的异常气旋/反气旋联系紧密,第二模态的年际变化则可能受到副热带高压的南北位置和相应的日本岛附近的异常气旋/反气旋的影响。同时,两模态及相应的异常环流还分别与热带东印度洋和热带西太平洋附近的异常垂直运动关系密切,热带地区的异常垂直运动可能通过经圈方向的异常环流影响到东亚地区。此外,两降水模态不仅与热带地区的异常环流关系密切,而且与热带海温异常也存在紧密的联系。与两模态相关联的热带太平洋海温异常显示出不同的分布特征,当热带东太平洋偏暖/冷,西太平洋偏冷/暖时,长江以南地区降水偏多/少。而当热带东太平洋和中太平洋一致偏暖/冷时,长江以北地区降水易偏少/多。两降水模态与热带海温及热带地区异常环流之间的密切关系显示热带太平洋海温异常的不同分布可能通过激发不同的热带地区异常垂直环流形势而对降水产生影响。     

2018年夏季海洋大气特征及对我国气候的影响

为更好地了解2018年夏季（6—8月）我国主要气候异常特征及成因,本文利用我国气象要素站点资料、再分析大气环流资料和全球海温数据分析了2018年夏季我国降水和气温的异常特征、东亚大气环流特征及海温对我国气候的影响。结果显示2018年夏季全国平均降水量较常年同期偏多9.6%,我国中东部地区降水呈现“南北多、中间少”的分布特征,北方和华南大部降水较常年同期偏多、长江中下游降水明显偏少。降水的上述异常特征受到东亚副热带和中高纬大气环流的共同影响。2018年夏季东亚副热带高空急流和西太平洋副热带高压位置都明显偏北,东亚沿岸由南至北为“负—正—负”的高度距平分布, 呈现出“东亚—太平洋型”遥相关负位相的特征,菲律宾附近对流层低层大气维持异常的气旋式环流,东亚副热带夏季风异常偏强。同时,欧亚中高纬度大气呈现“两槽一脊”的异常高度分布特征。在副热带和中高纬大气环流的这种配置下,我国北方地区以异常偏南风为主,有利于暖湿气流的输送,降水偏多;华南地区在偏强的热带对流活动影响下,降水也总体偏多;而长江中下游地区则以明显的辐散下沉运动为主,降水偏少。从外强迫因子来看,2017年10月至2018年4月发生的La Nina事件对东亚夏季风偏强及我国降水“南北多、中间少”的异常特征起到了重要作用。     

赤道中太平洋海表温度异常对西南地区春季降水年际变化的影响

基于1961—2010年中国西南地区26站春季月平均降水资料、NCEP/NCAR再分析资料和Hadley全球海表温度(SST)资料,分析了西南地区春季降水年际变化特征及其与海温异常(SSTA)的关系。利用全球大气环流模式ECHAM5进行降水异常对关键海域SSTA响应的敏感性试验。结果表明,西南春季降水年际变化特征十分明显,与同期赤道中太平洋海温有显著的负相关,与中纬度太平洋海温有显著的正相关。数值模式研究显示,当春季赤道中太平洋处于SSTA冷位相时,局地降水减少,其西北侧产生副热带反气旋和中纬度西太平洋地区的气旋式环流异常的响应,我国西南地区对流层低层的东北侧受西太平洋异常气旋环流西部的东-东北风影响。赤道西太平洋海洋大陆区域降水增加,其西北侧的气旋式环流异常,使孟加拉湾低槽增强,西南地区南侧的偏南气流加强了向西南地区的水汽输送,该异常暖湿气流与从东北侧进入西南地区的异常冷空气相交绥,使西南地区春季降水增多。在年际时间尺度上,中纬度太平洋SSTA对西南地区春季降水异常的直接影响不明显,这与中纬度太平洋SSTA受赤道中太平洋SSTA的影响有关,其自身可能是对赤道中太平洋SSTA引起的大气异常的一种反馈。      

华南前汛期降水的年代际异常特征及其成因

利用1981—2013年中国160站逐月降水资料、NCEP/NCAR逐月再分析资料及NOAA海表温度资料,研究了华南前汛期降水年代际异常的时空特征及其可能成因。结果表明:1)华南前汛期降水在1992前后发生由异常偏少转为偏多的显著年代际转折,最显著异常中心位于广西东北部和广东北部。2)1990年代初发生的对流层高层南冷北暖(40°N附近为界)、对流层下暖上冷的年代际转折,使得高低层环流场均出现了有利于北方干、湿冷空气和孟加拉湾、西太平洋暖湿水汽在华南区域交汇并辐合上升的形势,造成华南前汛期降水发生偏少转偏多的显著年代际转折。年代际转折的前后两个时段中,位于热带的孟加拉湾槽、东亚沿岸EAP遥相关型波列中的西太平洋副高、阿拉斯加湾附近的脊,以及中纬度贝加尔湖以西以南脊的强度或位置均具有显著差异,故这些环流系统的年代际异常是华南前汛期降水年代际异常的重要原因。3)南太平洋关键区海温在1990年代初开始呈现增暖趋势,在偏暖(偏冷)时期,华南低空受异常气旋(异常反气旋)环流控制,对流层上层西风急流偏弱偏南(偏强偏北),造成华南地区降水异常偏多(偏少)。     

近50年渭河流域秋雨的特征与成因分析

利用渭河流域64个测站1960-2009年秋季(9～10月)的月降水量和≥0.1mm逐日降水量资料以及NCEP/NCAR再分析资料,采用线性倾向估计、EOF、Morlet小波分析、SVD及相关分析方法系统地分析了渭河流域秋雨的变化趋势和分布特征,着重研究了与此相关的欧亚地区秋季大气环流的年代际变化以及渭河流域秋雨与前期海温、青藏高原积雪和大气环流特征量等之间的关系。结果表明,近50年渭河流域秋雨呈线性减少趋势,其中中雨和暴雨减少趋势明显,突变发生在1985年前后,1960-1985年为偏多时段,1986-2000年为偏少时段,2001年以来又趋向偏多。渭河流域秋雨从南到北呈递减分布,该流域内各站秋雨主要表现为一致的减少趋势,其上游的漳县、甘谷和北部的合水呈增加趋势。欧亚大陆秋季大气环流明显的年代际变化造成了渭河流域秋雨多寡模态的变化。欧洲西部高压脊、西风带低槽和西太平洋副热带高压是造成渭河流域降水多寡的主要影响系统。根据渭河流域秋雨与大气内外部因子的关系,初步建立了渭河流域秋雨预测的概念模型。     

重庆春季连阴雨的气候特征和气候信号分析

利用1961—2012年3—5月NCEP/NCAR再分析资料、NOAA的海温、重庆34个站气象资料和74项环流特征指数,分析了重庆春季连阴雨的时空变化特征及其与同期的大气环流、西太平洋副热带高压（西太副高）、前期冬季的海温、OLR、大气环流以及西太副高之间的关系。结果表明：重庆春季连阴雨有发生频率高的特征,3月最容易发生影响范围广,持续时间长的连阴雨,其次是5月。连阴雨明显的时段重庆受影响的范围广,持续时间较长,气温偏低。东北部和西部地区出现频次较低,东南部较高。连阴雨分布主要为全市一致型和东西相反型。春季巴伦支海地区和青藏高原的500 hPa高度场偏低,贝加尔湖以东地区偏高,欧亚中高纬环流形势有利于冷空气南下和西太副高的减弱东退是重庆的连阴雨发生的主要因素。冬季拉尼娜事件的发生、赤道150°E地区的对流加强和鄂霍次克海地区中高层大气高压脊的建立都有利于来年春季重庆连阴雨的发生。     

Interdecadal Change in the Interannual Variation of the Western Edge of theWestern North Pacific Subtropical High During Early Summer and the Influenceof Tropical Sea Surface Temperature

This study reveals that the interannual variability of the western edge of the western North Pacific (WNP) subtropical high (WNPSH) in early summer experienced an interdecadal decrease around 1990. Correspondingly, the zonal movement of the WNPSH and the zonal extension of the high-pressure anomaly over the WNP (WNPHA) in abnormal years possess smaller ranges after 1990. The different influences of the tropical SSTAs are important for this interdecadal change, which exhibit slow El Ni?o decaying pattern before 1990 while rapid transformation from El Ni?o to La Ni?a after 1990. The early summer tropical SSTAs and the relevant atmospheric circulation anomalies present obvious interdecadal differences. Before 1990, the warm SSTAs over the northern Indian Ocean and southern South China Sea favor the WNPHA through eastward-propagating Kelvin wave and meridional-vertical circulation, respectively. Meanwhile, the warm SSTA over the tropical central Pacific induces anomalous ascent to its northwest through the Gill response, which could strengthen the anomalous descent over the WNP through meridional-vertical circulation and further favor the eastward extension of the WNPHA to central Pacific. After 1990, the warm SSTAs over the Maritime Continent and northern Indian Ocean cause the WNPHA through meridional-vertical and zonal-vertical circulation, respectively. Overall, the anomalous warm SSTs and ascent and the resultant anomalous descent over the WNP are located more westward and southward after 1990 than before 1990. Consequently, the WNPHA features narrower zonal range and less eastward extension after 1990, corresponding to the interdecadal decease in the interannual variability of the western edge of the WNPSH. On the other hand, the dominant oscillation period of ENSO experienced an interdecadal reduction around 1990, contributing to the change of the El Ni?o SSTA associated with the anomalous WNPSH from slow decaying type to rapid transformation type.     

广东省6月长连续暴雨过程的气候特征及成因

该文采用合成分析、相关分析等方法研究了影响广东省6月的最长一段暴雨日数的气候特征,并对有无长连续暴雨过程的同期及其前期环流场和海温场进行分析。结果表明:7 d以上的长连续暴雨大都出现在20世纪90年代以后。长连续暴雨过程500 hPa合成平均环流场上, 高纬度地区呈西高东低、低纬度地区呈东高西低分布。中高纬度地区欧洲槽较深,巴尔喀什湖—贝加尔湖为明显的高压脊,说明经向环流较强,冷空气活动频繁。低纬度地区南支槽活跃,副热带高压较强,有利于冷暖交绥于华南沿海,形成长连续暴雨过程。根据长连续暴雨过程的海温合成平均距平图,东太平洋Ni?o4区海温为负距平、Ni?o3区为较弱正距平,黑潮海区为较明显的正距平中心,西风漂流区以较弱的负距平为主。研究还揭示了长连续暴雨过程3—6月海温场发生了较为激烈的演变,Ni?o3,Ni?o4区海温是一个由负变正的增温过程,而无连续暴雨过程3—6月海温场的演变维持为El Ni?o海温分布型。     

西南地区秋季干旱的年代际转折及其可能原因分析

采用1961~2012年中国气象局753站降水和温度资料、NCEP/NCAR全球大气再分析资料、NOAA海表温度资料等,应用观测统计分析和全球大气环流模式NCAR CAM5.1数值模拟,基于标准化降水蒸散指数(SPEI),对我国西南秋季干旱的年代际转折及其可能原因进行了分析。观测分析结果表明:(1)西南秋季干旱的主要分布型为全区一致型;西南秋季SPEI在1994年发生年代际突变,突变后(前)为偏旱(涝)期。(2)西南秋季偏旱期的主要环流特征是,西太平洋副热带高压位置偏西、面积偏大、强度偏强,南支槽偏弱,西南地区存在下沉运动。(3)热带东印度洋-西太平洋的海表温度年代际升高对西南秋季SPEI在1994年发生年代际突变有重要作用,该关键海区海表温度异常升高,一是会使秋季西南地区500 hPa高度场偏高,南支槽减弱;二是产生偏强的Hadley环流,使得我国西南地区存在下沉运动;三是会在西太平洋激发气旋性环流,使我国西南地区被偏北气流控制,削弱了向我国西南地区的水汽输送,容易造成该地区的秋季干旱。应用NCAR CAM5.1全球大气环流模式进行了关键海区海表温度年代际变化的敏感性试验,验证了观测分析结果,即秋季关键海区海表温度年代际升高对西南秋季年代际变旱有重要作用。     

2009年早春苏南连阴雨和环流特征

利用常规气象资料分析了2009年早春苏南地区连阴雨期间的降水特点和环流形势特征。分析表明,此次连阴雨过程具有持续时间特别长、降水量特别多、最高气温偏低、雷暴天气频发等特点。连阴雨期间,欧亚上空高层中高纬环流经历贝湖低槽型、阻塞型和一槽一脊型3个阶段,亚洲中纬度地区多短波槽东移,保证了连阴雨天气的冷空气来源。孟加拉湾南支槽活跃,西太平洋副高偏北,从南海和菲律宾海经副高外围气流的水汽输送是此次连阴雨天气的主要水汽来源。由于冷暖空气在长江下游持续的相互作用,造成了苏南地区长达21天的阴雨天气。     

1991和1994年南京夏季降水异常与副热带东北太平洋海温异常的联系及成因

利用1979-2015年降水观测资料、海表温度资料及NCEP/NCAR再分析资料,研究了南京夏季降水的时间变化规律,发现南京夏季降水具有明显的年际和年代际变化特征,且总体呈增多趋势。1991年南京夏季降水为极端正异常年份,距平为343.92 mm;1994年南京夏季降水为负异常年份,距平为-273.78 mm。南京夏季降水与副热带东北太平洋（美国加利福尼亚地区西海岸）海温异常存在显著的负相关关系,1991年副热带东北太平洋海温负异常,1994年副热带东北太平洋海温无显著异常。1991年副热带东北太平洋海温负异常,引起该地区上空低层辐散、高层辐合,热带中东太平洋上空低层辐合、高层辐散,这样的环流异常引起中东太平洋上空存在异常上升运动,该异常上升运动则通过纬向垂直环流引起菲律宾附近产生下沉运动并抑制该地区对流活动,激发出负位相的EAP/PJ型遥相关波列,引起了包括南京在内的长江流域降水正异常;同时,水汽由菲律宾地区向南京地区输送并辐合,有利于南京地区1991年夏季降水偏多。1994年副热带东北太平洋海温无显著异常,菲律宾附近对流活动活跃,激发出正异常的EAP/PJ型遥相关波列;同时,水汽由黑潮延伸区经日本列岛向西输送,南京地区为水汽辐散区域,使得1994年南京夏季降水负异常。