西北太平洋夏季风的气候学研究

西北太平洋季风区(5°~25°N,120°~160°E)是亚洲-太平洋季风区与亚洲-澳大利亚季风区的一个重要部分,也是一个独立的季风区。文中对西北太平洋夏季风进行了气候学研究,发现西北太平洋夏季风的爆发发生在31候(6月上旬)前后。爆发后,夏季风经历了3次活跃-中断循环,每个循环都相应于独立的干期和湿期。第1个循环是从6月初到7月中旬,降水与低层西风的中心主要位于5°~10°N。第2个循环是7月下旬至9月下旬,降水与低层西风明显向东北方向移动,位于10°~20°N。这个循环是西北太平洋夏季风最强盛的时期。第3个循环是从9月末到10月末,降水与低层西风又向南退回到5°~10°N,达到了西北太平洋夏季风最弱的阶段。这个循环的结束也就预示着西北太平洋夏季风的结束。西北太平洋季风区有明显的季节内振荡(ISO),这种气候的季节内振荡(CISO)主要由30~60 d与10~20 d两种周期组成,但是主要以30~60 d的低频振荡为主。根据西北太平洋的对流和低层西风在不同位相分布的分析,可以看出西北太平洋的低频对流和西风是向西向北传播的。西北太平洋的季风降水、对流与西风的活跃-中断循环在很大程度上受30~60和10~20 d低频振荡的调制。     

南海地区降水的时空特征

文中利用美国 NCEP重分析资料中的 1 979～ 1 995年 1 7a逐旬的全球降水资料 ,采用小波分析方法分析了南海地区降水的多时间层次和多空间层次结构 ,研究了南海季风的爆发及时间演变 ,探讨了南海季风爆发的机制。结果表明 :( 1 )南海季风爆发于 5月中旬 ,季风爆发过程实际上是小范围 ( 32个经度 )降水向大范围 ( 64个经度 )降水调整的过程 ,一旦出现较强的大范围降水 ,并到达南海地区 ,就爆发了南海季风 ,调整完毕则是印度季风和东亚季风的相继爆发。( 2 )在 1 0°N以北的地区 ,季风最早发生在南海 ,然后逐渐西移到印度 ,达到印度季风最盛期后 ,迅速东撤。( 3)南海地区可分为 3个区域 :北部 ( 2 0～ 2 2°N)、中部 ( 1 0～ 2 0°N)和南部 ( 1 0°N以南 )。南海雨季主要发生在 1 0°N以北的北部和中部 ,北部雨季是平稳增强的单峰型 ,而中部雨季是突发性的 ,雨季内降水起伏较大。( 4 )南海季风区有很强的年变化 ,30～ 60 d和 2 0～30 d的变化也比较显著 ,还有 3个月左右的周期变化。除年振荡以外 ,各种周期振荡随时间变化较大 ,在雨季表现得最强烈。( 5)南海季风的爆发与 2 0～ 30 d和 30～ 60 d两种低频振荡有关。     

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。     

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.     

东亚夏季风区的低频振荡对长江中下游旱涝的影响

利用相关分析与合成分析的方法，讨论了东亚夏季风区的低频振荡及其与我国长江中下游地区旱涝的关系。研究发现，东亚强季风涌年，准30～60d振荡的影响显著，容易造成长江中下游多雨；东亚弱季风涌年，准30-60d振荡减弱，10-20d低频振荡为主要的振荡周期，容易造成长江中下游干旱。研究结果初步揭示了低频振荡对我国长江中下游地区旱涝的影响。研究表明，东亚夏季风中低频振荡传播规律对长江中下游地区降水的中长期预报有重要的指导意义。     

长江中下游梅雨期降水与环流关系分析及模拟

用点相关和SVD方法分析发现,长江中下游地区梅雨期降水的异常与前期(5月)和同期(6～7月)80～140°E,0～50°N区域附近的环流场的异常有关。当梅雨出现正(负)异常时,SVD分解的风场出现有利于(不利于)降水的主要分布模态。在用p-σ九层区域气候模式模拟初边条件的异常对梅雨降水的影响时,证实环流场异常对梅雨降水的影响比较显著。RegCM3模拟结果表明,1998年和1988年初边条件的异常对降水有明显的影响,长江流域的降水对此异常最为敏感。     

夏季北太平洋副热带高压系统的活动

文中根据 NCEP/NCAR再分析资料 ,分析了北太平洋副热带高压系统的变化。 5～ 9月由于亚洲夏季风的建立及活动 ,北半球副热带高压系统在 6 0～ 1 2 0°E出现断裂 ,夏季西太平洋副热带高压脊点平均伸展到 1 2 0°E,其年际变化反映了亚洲夏季风的强弱。强夏季风年 5 0 0h Pa西太平洋副热带高压脊线位于 3 0°N以北 ,并分裂成两个中心 ,印度低压强 ;弱夏季风年西太平洋副热带高压脊线位于 3 0°N以南 ,表现为北太平洋高压中心向西伸展的高压脊 ,印度低压弱。夏季西太平洋副热带高压的季内活动有两种模态 :第 1种表现为副热带高压系统以 2 0～ 3 0 d的周期从北太平洋中部的副热带高压中心一次次地向西扩张到 1 2 0°E以西 ,这类过程大多出现在亚洲夏季风强度偏弱年 ;第 2种模态表现为副热带高压系统以 2 0～ 3 0 d的周期一次次地由东向西扩充时 ,在 1 2 5～ 1 5 5°E停滞 ,这类过程大多出现在亚洲夏季风强度偏强年。江淮流域梅雨的中断和结束与北太平洋副热带高压系统 2 0～ 3 0 d季内振荡有关。西太平洋副热带高压 5～ 1 0 d的短期活动受 3 5～ 45°N西风带活动的影响 ,当西风槽在中国沿海和西太平洋地区向南伸展到 3 0°N以南后 ,西太平洋副热带高压有一次加强活动     

中国东部夏季降水80年振荡与东亚夏季风的关系

利用中国东部1470－1999年夏季降水级别资料和1951－1999年夏季降水观测资料，以及1871－2000年北半球海平面气压资料研究了中国东部夏季降水与东亚夏季风的关系。研究表明华北及东北南部、长江中下游地区和华南夏季降水存在明显的80年振荡，华北夏季降水的80年振荡与华南同位相，与长江中下游反位相。华北夏季降水与海平面气压在120°－130°E，20°－25°N区域内呈负相关，在121°－130°E，20°－25°N区域内呈正相关，并达到 95％信度。因此，利用这两个区域平均海平面气压差定义了一个表征夏季西南风强度的东亚夏季风指数。当东亚夏季风强时，华北夏季降水偏多，同时长江中下游少雨；当东亚夏季风接近正常时，华北干旱，长江中下游多雨。最后，利用530年的华北夏季降水长序列资料研究了东亚夏季风的年代际变率。     

秋季中低纬低频振荡传播与长江中下游的连晴、连阴雨

对1983年～1985年9月～11月份850hpa的经纬向风场进行了15d～25d的带通滤波分析。结果表明,110°E经向风低频振荡波存在阶段性地从南半球(北半球)越过赤道向北(南)传播,低频越赤道气流存在阶段性地明显向东、向西传播,它们在5天平均低频风场中表现为低频气旋、反气旋环流的周期性振荡变化,并都与长江中下游地区的连晴、连阴雨天气的时间分布相联系。     

The Wave Train Characteristics of Teleconnection Caused by the Thermal Anomaly of the Underlying Surface of the Tibetan Plateau. Part Ⅰ: Data Analysis

探讨了前期青藏高原下垫面热力结构异常对后期长江中下游地区降水的影响。通过资料分析揭示出长江中下游地区夏季降水异常前期冬、春季青藏高原下垫面三维热力结构强信号特征,即长江中下游夏季旱涝前期高原南部和北部各层次的地温距平呈反位相分布。从地面0cm到地下320 cm的地温距平分布为:涝年高原偏南部(30°N以南)为正,中部和北部(30°N以北)为负,旱年时相反。其中地温距平的大值区在 40 cm到160 cm层之间。同时揭示了北半球环流型对青藏高原下垫面热力异常可能产生遥响应,并形成季尺度低频波的传播,从而影响长江中下游地区后期的降水,反映了遥相关是区域性旱涝形成的一个动力机制。资料分析结果表明前期青藏高原下垫面三维热力结构异常是后期长江中下游地区降水异常的重要原因之     

近50年阿留申低压地区凝结加热的变化

利用1948~2003年NCEP再分析凝结加热率资料,研究了北太平洋地区整层凝结加热的季节演变,着重研究了阿留申低压地区(30~50°N,160~210°E)凝结加热的长期变化,探讨了它对北太平洋年代际变率可能的反馈。研究表明:冬季阿留申低压地区上空存在较强的凝结加热,它与阿留申低压的强度存在显著的正相关关系;该处凝结加热的垂直分布不均匀可引起大气环流热力适应,从而可能有利于阿留申低压的加强;该处凝结加热在20世纪70年代末发生了一次明显的阶段性转折,70年代末以后增强,它可能对阿留申低压的强度形成反馈,从而有利于阿留申低压在70年代末以后加强。作者进一步讨论了该处凝结加热发生这种阶段性转折的原因和传播机制。     

青藏高原臭氧低值中心的变化与我国气候的关系

利用NCEP/NCAR再分析资料、GPCP降水资料以及我国160个台站的降水资料, 研究了青藏高原臭氧低值中心偏强年和偏弱年的气候差异。结果表明，5～7月平均的青藏高原臭氧总量变化与我国当年夏季、冬季以及第二年春季的气温和降水等有明显的相关关系:在臭氧低值中心偏强年夏季, 中国绝大部分地区地面气温比多年平均偏高, 长江以南地区降水偏多, 长江以北大部分地区降水偏少, 尤其是长江中下游和黄河中下游之间的地面降水偏少特别明显。在臭氧低值中心偏强年冬季和次年春季, 中国大部分地区冬季风比多年平均弱, 使得绝大部分地区地面气温偏高。臭氧低值中心偏弱年的情况基本上与偏强年相反。因此, 青藏高原上空臭氧低值中心的变化在气候预测中是一个值得重视的因子。     

Circulation Indices of the Aleutian Low Pressure System: Definitions and Relationships to Climate Anomalies in the Northern Hemisphere

In this study, a group of indices were defined regarding intensity (P), area (S) and central position (λ^c, Φ^c) of the Aleutian low (AL) in the Northern Hemisphere in winter, using seasonal and monthly mean height field at 1000-hPa. These indices were calculated over 60 winter seasons from 1948/1949 to 2007/2008 using reanalysis data. Climatic and anomalous characteristics of the AL were analyzed based on these indices and relationships between the AL, and general circulations were explored using correlations between indices P, λ^c, and Pacific SST, as well as Northern Hemisphere temperature and precipitation. The main results are these: (1) AL is the strongest in January, when the center shifts to the south and west of its climatological position, and it is the weakest in December when the center shifts to the north and east. (2) AL intensity (P) is negatively correlated with its longitude (λ^c): a deeper low occurs toward the east and a shallower low occurs toward the west. On a decadal scale, the AL has been persistently strong and has shifted eastward since the 1970s, but reversal signs have been observed in recent years. (3) The AL is stronger and is located toward the east during strong El Nino winters and vice versa during strong La Nina years; this tendency is particularly evident after 1975. The AL is also strongly correlated with SST in the North Pacific. It intensifies and moves eastward with negative SST anomalies, and it weakens and moves westward with positive SST anomalies. (4) Maps of significance correlation between AL intensity and Northern Hemisphere temperature and rainfall resemble the PNA teleconnection pattern in mid-latitudes in the North Pacific and across North America. The AL and the Mongolian High are two permanent atmospheric pressure systems adjacent to each other during boreal winter over the middle and high latitudes in the Northern Hemisphere, but their relationships with the El Nino/La Nina events and with temperature and precipitation in the Northern Hemisphere are significantly different.     

基于离海距和GIS技术的福建低温精细监测

利用福建省1:250000的DEM资料和67个气象站气温观测数据,在建立最低气温与经纬度、海拔高度相关推算方程的基础上, 融合离海距因子, 对2008—2010年冬季3个冷空气过程的最低气温 (数值及分布状态) 进行精细模拟,同时总结出利用逐步回归及综合残差平方和选取适宜离海距的方法。结果表明:融合离海距因子后,对冷空气过程最低气温的模拟效果更好。随着过程平均降温幅度的增大,离海距对过程最低气温模拟值的贡献率有减小趋势。不同冷空气过程的离海距大小存在差异,总体上以50 km为标准,再进一步得出适宜离海距。离海距以外区域最低气温模拟适用经度、纬度、海拔高度3个因子确定的地理气候方程进行,以内区域则适用在上述最低气温模拟方法的基础上融合离海距因子进行,以达到提高低温监测模拟精度和体现海洋对陆地温度调节能力的目的。经检验,模拟结果与实际情况基本相符。     

重庆低涡影响下贵州铜仁两次暴雨过程分析

利用区域自动站观测、卫星、NCEP(1.0°×1.0°)再分析以及EC细网格等资料,对2019年6月发生在铜仁的2次暴雨天气过程进行分析,结果表明:(1)2次暴雨天气过程高空500 hPa青藏高原和四川有高空槽东移,贵州处于槽前西南气流中。地面从青海—甘肃南下的冷空气,分两路南下在遵义东部交汇,迫使该地暖空气抬升,在重庆附近形成"Ω"形势,凸起的中心位于重庆中部,形成锢囚气旋。(2)对应在850 hPa有贵州偏南气流与四川偏北气流交汇,在毕节东部形成气旋性环流,随着南风持续加强,北风继续南下补充,逐渐在重庆西北部形成低涡(即重庆低涡)。(3)与低涡对应的对流云团,起初触发于毕节与遵义附近,并沿着低涡切变线移动、发展,最强时形成MCS,云顶温度-70℃,暴雨发生在对流云团强中心附近。(4)从垂直结构看,低涡伸展高度在850 hPa以下,低涡附近前侧低层为暖湿、中高层干冷,而低涡后侧则整层为干冷,同时近地层偏东风气流也表现为暖湿特性,则利于对流降水在低涡前侧不稳定的暖湿气流里激发。(5)铜仁处于重庆低涡影响的形势下,物理量特征能较好地反映降雨的起止时间和降雨落区。     

低温对石河子棉区花铃期棉花生长的影响

2003—2005年在新疆石河子棉区乌兰乌苏农业气象试验站内,通过智能人工气候箱实施低温处理试验,研究低温和低温持续时间对花铃期棉花生长的影响。结果表明：石河子棉区棉花在花铃期遭受异常低温处理之后,其叶片和蕾、铃都会发生异常脱落,并且其叶片和总蕾铃数的减少会随低温强度和持续时间的增加而呈现明显增加;棉花在花铃期遭受异常低温之后,其蕾、铃受害对低温的响应速度快于叶片,其受害程度也大于叶片。     

西南低涡与不同系统相互作用形成暴雨的异同特征分析

利用1°×1°NCEP再分析资料和地面加密自动站资料,通过对2007年四川盆地盛夏3次西南低涡与不同系统相互作用时形成四川盆地暴雨过程的环流特征、影响系统以及风暴相对螺旋度、湿位涡、水汽通量等物理量场特征进行对比分析,找出西南低涡与不同系统相互作用形成暴雨过程中各物理量的异同点。分析表明,西南低涡与不同系统相互作用形成暴雨机制的共同点是：暴雨发生在西南低涡中心附近,西南低涡暴雨区内存在着稳定的上升气流和水汽辐合,伴有明显的能量释放特征,西南低涡暴雨都是发生在对流层中层螺旋度大值区,强降水一般出现在对流层低层MPV1〈0同时MPV2≥0的范围内,都具有“低层正涡度辐合,高层负涡度辐散”的典型暴雨动力结构。西南低涡与不同系统相互作用形成暴雨机制的不同点是：在西南低涡与高原低涡形成暴雨机制中高空急流的作用十分重要,在西南低涡与切变线形成暴雨机制中低空急流的动力作用十分明显,而深厚的西南低涡暴雨高低空急流作用不是十分重要。在西南低涡与切变线或深厚的西南低涡形成暴雨机制中锋面抬升作用明显,对流层高层MPV1正值区叠加在低层MPV1负值中心上,而与高原低涡相配合形成暴雨机制中锋面抬升作用不明显,不具有MPV1下负上正的结构。深厚的西南低涡暴雨是非移动的,而西南低涡与高原低涡或切变线形成的暴雨是移动性的。     

西北太平洋低频振荡对热带气旋生成的动力作用及其物理机制

利用全球再分析资料以及美国联合台风预报中心的热带气旋(TC)数据, 从动力和能量转换方面深入分析了西北太平洋上空30～60天大气低频振荡(MJO)对西北太平洋区域TC生成的调制作用。研究结果表明, 当西北太平洋西侧为MJO的西风位相所控制时, MJO通过纬向风的辐合作用使得在辐合区传播的波动发生波数增加, 波长减短的结构改变, 从而触发较大尺度波动向天气尺度波动的演变; 西风位相期间纬向风的纬向辐合与经向切变可以使得低频波动动能向高频波动的转换得到加强, 从而使得在此区域TC生成的数量明显偏多。相反, 当西北太平洋西侧为MJO的东风位相时, TC生成的数量得到抑制。此外, 随着西风位相中西风的加强(东风位相中东风的加强), TC的生成概率将得到增加 (减少)。但是, 在西北太平洋东侧海域, MJO对TC活动的调制作用要减弱许多。对MJO活动年际变化的研究表明, 在西太暖池处于暖状态年时, 西北太平洋西侧的MJO活动频繁, 西风位相活跃, 从而有利于此区域TC的生成, 而冷年的情况正好相反。     

1981-2010年江淮地区持续性强降水低频特征分析

基于1981-2010年国家气象信息中心提供的全国756站逐日降水数据建立江淮地区降水指数,选取6-7月江淮地区持续性强降水事件共26例,利用集合经验模态分解方法分析江淮地区的持续性强降水的低频性质。结果表明江淮流域夏季降水呈现随振荡周期增大方差贡献减小的趋势,根据江淮流域夏季持续性强降水的低频性质可以分成三类,其中10-30天低频振荡主导的事件占全部事件的50%,其低频成分的贡献达45.9%;10-30天和30-60天低频振荡共同主导的事件占全部事件的34.6%,10-30天低频成分的贡献达39.9%,30-60天低频成分的贡献达20.9%。在10-30天低频尺度上,事件发生前期自副高系统产生向极的波动能量的传播进而形成中纬度位势高度负异常,30-60天低频尺度上的位势高度异常稳定维持在利于持续性强降水发生的位相,为10-30天关键低频系统的形成提供一个有利的背景场,两个时间尺度上的低频活动在事件发生期间索相。在低频尺度上导致江淮地区持续性强降水的主要原因是位于南海至菲律宾北部的低频反气旋系统携带大量暖湿水汽沿西南东北向不断输送至江淮地区,低频反气旋与中纬度低频气旋系统在江淮地区强烈辐合导致持续性强降水的发生。     

青藏高原夏季风和南海夏季风低频振荡的关系

利用1948-2010年NCEP/NCAR全球大气逐日平均的再分析资料分析了青藏高原夏季风和南海夏季风大气低频振荡的可能关系。结果表明,夏半年高原地区和南海地区季风均存在明显的30~50天的振荡周期,并且两者在这个振荡周期上存在明显的位相关系,即南海夏季风的低频振荡比青藏高原夏季风提前约3/4个位相,对500 h Pa和850 h Pa低频风场的研究也得出同样的结果。两者存在明显位相关系的原因之一可能是3月下旬开始南海向青藏高原地区的低频输送。