我国北方和西南一些地区谷物天气产量变化与大型环流长期振动的分析

本文揭示了我国北方和西南一些粮产区的天气和谷物天气产量存在着60—70年的长期振动,并有特定的大型环流系统的长期振动与之相配合。提出了北方和西南的“环流-天气-天气产量”同步振动模式。简言之,当冬春季节亚欧大陆冷高压偏弱和南印度洋高压偏强,相应地,夏季赤道低压偏弱和西太平洋台风发生数偏少时,我国北方处于多水期、西南处于少水期,北方和西南地区的谷物天气产量偏高。反之,北方处于少水期、西南处于多水期,谷物天气产量偏低。     

长江下游谷物天气产量变化与大型环流准周期性振动的分析

本文分析了近几十年谷物产量和百余年海平面气压场及降水资料。揭示我国东部长江下游粮产区的天气和谷物天气产量存在30—40年的长周期振动和2—3年的短周期振动,并且与特定的相一致的大型环流系统振动相配合。通过分析讨论,提出了一个“环流一天气一天气产量”同步振动模式。简言之,即当冬季贝加尔湖冷高压偏弱和澳洲低压偏强,相应地,春季赤道低压偏强以及夏季南方涛动偏强时,则长江下游处于(长周期振动的)多水期或(短周期振动的)多水年型,谷物天气产量偏低。反之,则处于少水期或少水年型,谷物天气产量偏高。     

我国华南3月份降水年代际变化的特征

利用1951～2005年华南3月份降水资料、太平洋年代际振荡(PDO)指数以及NCEP再分析资料,对华南3月份降水年代际变化特征、及其对应的大尺度环流以及与PDO的关系进行了分析。结果表明,华南3月份降水存在显著的年代际变化特征,并且Mann-Kendal突变检验表明华南3月份降水在1978年左右发生年代际突变,从之前的降水偏少转变为降水偏多。我国华南3月份降水与PDO有着显著的相关。进一步研究表明,在年代际降水偏少时期,PDO处于负位相(北太平洋海温偏高,中东太平洋海温偏低),北太平洋海平面气压场和高度场偏高,亚洲大陆海平面气压场和高度场偏低,赤道西太平洋到赤道东印度洋附近的海平面气压场偏低,赤道辐合带附近地区的高度场偏低,东亚对流层大气偏暖,西太平洋副热带高压偏东,东亚高空急流偏北,东亚Hadley环流偏弱。在年代际降水偏多时期,PDO处于正位相,情况则与降水偏少时期相反。     

冬季风异常年份的环流特征及其与华南前汛期降水的关系

本文分析了1963—1982年资料,研究了冬季风异常年份的环流特征及其与华南初夏降水的关系。结果表明:冬季风强年,500百帕西太平洋副高偏弱,亚洲西风环流弱,东亚槽南伸,200百帕115°E西风急流强而偏北。冬季风弱年的环流特征与此相反。强冬季风年后期环流演变特点,中高纬度环流逐渐向夏季型过渡,而副热带环流则变化强烈。弱冬季风年后期中高纬度环流在2月下旬至3月上旬有一个反复的过程,副热带环流则是逐步增强北上的。强冬季风年初夏500百帕西太平洋副高较正常年偏强,位置偏北,西脊点偏东,100百帕南亚高压偏西,华南及珠江三角洲前汛期降水偏少。弱冬季风年初夏环流特点与此相反,华南及珠江三角洲前汛期降水偏多。      

华南冬季气温异常与大气环流和海温的关系

利用1961—2013年中国743个测站的逐日气温资料、NCEP/NCAR再分析资料,采用EOF分解、相关、回归、合成等方法分析了华南冬季气温异常的气候特征及其与同期大气环流和前期海温的关系。结果表明,华南冬季气温总体一致性偏高,近52年来华南冬季平均气温以0.26 ℃/(10 a)的速率上升,但显著低于全国平均的冬季增温速率,并在1989年发生升温突变。华南冬季平均气温具有显著的年际和年代际变化。当西伯利亚高压和乌拉尔山阻塞高压均偏弱、阿留申低压偏强、东亚大槽偏弱、太平洋副热带高压加强、冷空气活动偏弱时,有利于华南冬季气温偏暖。华南冬季气温在年际尺度上与ENSO和西伯利亚高压联系更密切,在年代际尺度上,华南冬季气温增暖趋势与鄂霍次克海海温偏低、东亚大槽减弱密切相关。      

北半球副高带的长期变化(一)

一、前言 近两年我们就北半球副热带高压带(以下称副高带)长期变化的基本规律进行了分析。在这里介绍的是这一工作的初步结果。 绕球的北半球副高带是大气环流中的一个重要成员,它对于副热带及邻近地区的天气气候有十分明显的作用。在副高带盘据的大部分地区,是降水少、天气干热的干旱和半干旱区,世界上几个有名的大沙漠,如撒哈拉沙漠,中亚西亚沙漠等正是处于副热带区。由于海陆分布、地形等原因,北半球副高带常常分裂成几个单体,在对流层中部主要有太平洋高压、大西洋高压、北非高压等,其中太平洋高压对我国天气气候的影响尤为重要。所以以往对西太平洋副高的研究较多,而对整个副高带的分析却较少。 天气实践和大气环流理论研究表明,作为一个环     

华南初夏干旱及多雨年份的季风环流特征

本文根据1961—1980年我国华南5月降水量资料,划分5月的旱或涝。并挑选1963、1966(干旱)1973、1975(涝)四年作为典型年,从天气气候角度分析了初夏季风环流结构与华南5月旱涝关系。华南地区旱5月和涝5月在夏季风来临早迟、持续期长短、强度强弱等方面都有明显差异。华南5月出现旱或涝,不仅在同期全球环流,而且在前期环流,特别是北半球中高纬度几个活动中心也有明显的差异。1月以阿留申低压及冰岛低压,4月以太平洋高压及大西洋高压差别比较明显。华南5月降水量的多少与前期3月低纬气压指标值有较好关系,涝      

冬季北极涛动的影响分析

采用美国NCEP/NCAR月平均再分析资料、中国气象局160站地面月资料以及美国国家海洋和大气局月平均北极涛动（AO）指数,研究了1979～2008年12～2月AO与该时期北半球大气环流和我国气候的关系。发现当AO异常时,西风带和副热带的环流有很大的差别。当AO异常强时,北太平洋是一对偶极性异常环流：中高纬度为反气旋异常环流,副热带为气旋异常环流。这种形势越到高层越明显,范围也越大。对流层中高层中高纬度的反气旋异常环流西扩到贝加尔湖以东,副热带的气旋异常环流西扩到中印半岛。由于这种异常分布,西太平洋副热带高压偏弱,东亚高空西风急流偏弱,东亚大槽偏弱。乌拉尔山附近是负距平,不利于乌拉尔山高压脊发展。在海平面气压场上,北太平洋为正距平,而在西伯利亚为负距平,阿留申低压和西伯利亚高压偏弱,因此东亚冬季风偏弱。由于冬季风偏弱,导致我国东部、东北、新疆和内蒙古温度偏高。AO异常弱时,环流形势正好相反,冬季风偏强,我国温度偏低。AO的异常也影响我国降水,AO异常强时,除内蒙古、新疆降水偏少外,大部分地区降水偏多,异常降水中心在华南沿海;而当它异常弱时,江南、华南、内蒙古和新疆降水偏多,其他地区降水偏少,异常降水中心位于江南。2008年1月AO活跃,与AO强时平均情况一致,两者在中纬度的东亚有非常好的相似性,都为正距平,表示东亚大槽偏弱;北太平洋的偶极性异常环流对在对流层中、上层也是明显的。最主要的差异在乌拉尔山和西太平洋地区,由于造成2008年1月我国南方持续雨雪冰冻天气重要因素的西太平洋副热带高压、乌拉尔山阻塞高压和冬季风与AO偏强的平均情况相反,因此AO不是造成持续雨雪冰冻天气的原因。     

影响华南汛期持续性强降水年际变化的大气环流和海温异常

利用1961—2017年中国地面观测站日降水资料、全球大气多要素和海表温度月资料,分析华南区域持续性强降水过程的气候特征,诊断并比较与华南前汛期、后汛期区域持续性强降水年际变化相关的大气环流和海表温度异常特征。结果表明,3—12月华南都可能出现持续性强降水过程,其中汛期4—9月的占了94.4%。伴随着区域持续性强降水的年际变化,华南本地垂直上升运动显著异常是前汛期和后汛期的共同点,但前汛期、后汛期在华南及周边环流异常、水汽输送来源以及海温异常分布等方面都存在一定差异。在前汛期华南区域持续性强降水偏重年,赤道西太平洋区域海温偏低,由于大气罗斯贝波响应使西太平洋副热带高压偏强,热带西太平洋向华南区域水汽输送加强,从而有利于区域持续性强降水偏重。后汛期华南区域持续性强降水偏重年的海温异常分布是赤道中东太平洋区域正异常、东印度洋至西太平洋暖池区负异常,海温异常通过西北太平洋副热带高压、南海热带季风强度、水汽输送和垂直环流等多方面,导致后汛期区域持续性强降水偏重。      

2013年夏季内蒙古地区降水异常分析

利用1961—2013年内蒙古地区102个气象台站的观测数据和NCEP再分析资料,分析了内蒙古地区2013年夏季降水特征和降水异常的成因。结果表明:内蒙古夏季降水的整体特点是雨带偏北,6、7月全区大部降水偏多,8月降水强度、范围减弱、减小。大气环流特征为东亚夏季风强度偏强,西北太平洋副热带高压偏强偏北,北太平洋涛动处于负位相,鄂霍次克海阻塞高压稳定维持。受鄂霍次克海阻塞高压阻挡,西北冷空气在内蒙古东北地区堆积,而西北太平洋的反气旋环流又将水汽源源不断的输送到此地,冷暖气流交汇造成该地区降水极端异常。     

平均经圈环流型的转变与长期天气过程

本文揭露,热带太平洋地区的平均经圈环流存在着两种最基本的类型:经典哈得来环流圈和哈得来反环流圈。它们的出现,不仅具有明显的季节特点,而且还存在着一类值得重视的非季节性的长期变化。平均经圈环流强度,具有周期大约48个月的长期振荡。这一振荡与赤道纬圈平面上垂直环流的变化有密切关系,并能对该地区大气的水平环流产生重要的影响。     

近百年东亚登陆台风的长期振动

按不同地段统计分析了1884—1980年期间东亚登陆台风个数以偏多期与偏少期交替为特征的长期振动。发现东亚沿太平洋的多数地段上登陆台风数的长周期振动的主要周期为20年左右,较短周期的振动主要有5～6年和2～3年周期。不同地段上长期振动的差异主要表现在周期、位相和振幅上。还发现登陆台风数的长期振动与春夏季节关键地区的大型气压环流的低频振动有某种关联。      

Extensive Cold-Precipitation-Freezing Events in Southern China and Their Circulation Characteristics

Concurrence of low temperature,precipitation and freezing weather in an extensive area would cause devastating impacts on local economy and society.We call such a combination of concurrent disastrous weather“extensive coldprecipitation-freezing”events(ECPFEs).In this study,the ECPFEs in southern China(15°?35°N,102°?123°E)are objectively defined by using daily surface observational data for the period 1951?2013.An ECPFE in southern China is defined if the low temperature area,precipitation area and freezing area concurrently exceed their respective thresholds for at least three consecutive days.The identified ECPFEs are shown to be reasonable and reliable,compared with those in previous studies.The circulation anomalies in ECPFEs are characterized by a large-scale tilted ridge and trough pairing over mid-and high-latitude Eurasia,and the intensified subtropical westerlies along the southern foot of the Tibetan Plateau and the anomalous anticyclonic circulation over the subtropical western Pacific.Comparative analysis reveals that the stable cold air from the north and the warm and moist air from the south converge,facilitating a favorable environment for the concurrence of extensive low-temperature,precipitation and freezing weather.     

The Response of Anomalous Vertically Integrated Moisture Flux Patterns Related to Drought and Flood in Southern China to Sea Surface Temperature Anomaly

With the extreme drought (flood) event in southern China from July to August in 2022 (1999) as the research object, based on the comprehensive diagnosis and composite analysis on the anomalous drought and flood years from July to August in 1961-2022, it is found that there are significant differences in the characteristics of the vertically integrated moisture flux (VIMF) anomaly circulation pattern and the VIMF convergence (VIMFC) anomaly in southern China in drought and flood years, and the VIMFC, a physical quantity, can be regarded as an indicative physical factor for the "strong signal" of drought and flood in southern China. Specifically, in drought years, the VIMF anomaly in southern China is an anticyclonic circulation pattern and the divergence characteristics of the VIMFC are prominent, while those are opposite in flood years. Based on the SST anomaly in the typical draught year of 2022 in southern China and the SST deviation distribution characteristics of abnormal draught and flood years from 1961 to 2022, five SST high impact areas (i.e., the North Pacific Ocean, Northwest Pacific Ocean, Southwest Pacific Ocean, Indian Ocean, and East Pacific Ocean) are selected via the correlation analysis of VIMFC and the global SST in the preceding months (May and June) and in the study period (July and August) in 1961-2022, and their contributions to drought and flood in southern China are quantified. Our study reveals not only the persistent anomalous variation of SST in the Pacific and the Indian Ocean but also its impact on the pattern of moisture transport. Furthermore, it can be discovered from the positive and negative phase fitting of SST that the SST composite flow field in high impact areas can exhibit two types of anomalous moisture transport structures that are opposite to each other, namely an anticyclonic (cyclonic) circulation pattern anomaly in southern China and the coastal areas of east China. These two types of opposite anomalous moisture transport structures can not only drive the formation of drought (flood) in southern China but also exert its influence on the persistent development of the extreme weather.     

近50年中国干湿气候界线波动及其成因初探

文中在 10a际尺度上详细分析了中国干湿气候界线波动与气候的干湿变化 ,得出 :过去 5 0a中国干湿气候界线波动显著 ,区域差异大 ,呈现出整体移动和东西、南北相异波动的特征。 2 0世纪 6 0～ 70年代中国干湿气候存在一次突变 ,由较湿润变为干旱 ,但各地干旱程度不同。干湿气候界线波动与气候的干湿变化具有显著的年代际特征。在此基础上分析了气候界线波动的可能原因 ,中国干湿气候界线的波动与气候的干湿变化是西太平洋副热带高压强度位置导致的东南季风、孟加拉湾暖流所导致的西南季风以及高原季风、中纬度西风环流等综合作用的结果。中国各地区干湿位相变化不一致 ,区域差异大 ,是不同环流以及环流的不同强弱组合所致。东南季风、西南季风、高原季风、中纬度西风环流、西太平洋副热带高压的年代际变化是过去 5 0a中国干湿气候界线波动与气候干湿变化年代际变化的根本原因。 2 0世纪 6 0～ 70年代的干湿突变 ,是整个北半球大气环流异常的结果     

EI Nino现象对东亚夏季风环流影响的初步研究

本文分析了1971—80年发生在南美洲西海岸的EI Nino现象及其对东亚夏季风环流的影响。结果表明,1972和1976年为强的EI Nino年,而1971和1974年为显著的反EI Nino年。还指出,1—6月份南美西海岸的海温与7月份我国东部大部分地区夏季风呈负相关.在EI Nino年,主要环流的特征为:(1)西太平洋副热带高压脊线偏北,强度偏弱.(2)澳大利亚高压位置偏南。(3)赤道缓冲脊强大.ITCZ东伸到太平洋中部。南半球的信风在105°E附近越过赤道之后,于10°N折向东去,流入西太平洋.(4)印度次大陆季风中断.孟湾西南季风直接影响我国东部地区的分量极其有限,在反EI Nino年,上述各系统特征完全相反.我们认为,EI Nino现象的发生,引起夏季风环流系统的变动,最终影响到我国夏季风的强度,这是二者之间遥相关的一种可能过程.      

2003年夏季长江中下游地区异常高温的分析

2003年我国和世界范围内，部分地区出现了盛夏异常高温天气。本文主要从环流特征和南京近百年气温资料，以江苏为主的长江中下游地区出现的异常高温成因，作了天气和气候的分析。经研究分析，造成2003年异常高温时段的副热带高压形势是符合历史同期出现高温天气的环流特征的。唯2003年高温时段的副热带高压的强度较历史同期显著偏强。从气候方面分析，2003年盛夏南京地区出现的高温天气仍未突破近百年来出现高温年的历史纪录。就南京地区而言，无论是7月下旬～8月上旬的持续高温，还是8月中旬紧接而来的低温冷夏天气，都显示出大气环流的演变特征和历史同期的气候特征。     

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。      

华西秋雨的空间分型及其特征分析

利用华西地区72个站点1959~2013年秋季(9~11月)降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,通过EOF、REOF、MK检验、二阶函数拟合分析、小波分析、合成分析等方法将华西秋雨区划分为南北两个显著区,并对各区域秋雨的时空分布以及旱涝特征进行了详细分析。结果表明:南北两个秋雨区既有共同特征又有个性差异;两者发生突变年份具有明显的一致性,均发生在20世纪80年代中期,年际均存在准6年周期变化,且80年代中期以后南北两个气候区均由年代际降水偏多期转入年代际降水偏少期,但两个秋雨区减少趋势存在明显差异,南区减少较北区显著;北区自2000年后秋雨年际波动明显,秋季降水有缓慢上升趋势,年代际长周期有所差异。影响关键区旱涝特征的大气环流形势与水汽输送特征也存在显著差异,北部型陕甘南区与中高纬度环流系统、北部冷空气以及来自孟加拉湾与西太平洋地区的两支水汽输送通道密切相关,南部型则主要与印缅槽、南支槽的异常活动以及孟加拉湾的水汽输送更为相关。