南亚高压在中南半岛上空建立过程及其与亚洲南部夏季风建立的关系

利用NCEP(National Centers for Environmental Prediction)/NCAR(National Center for Atmospheric Research)再分析资料, 首先讨论了南亚高压在中南半岛上空建立日期的定义标准及其建立过程。结果表明, 南亚高压在中南半岛上空建立的日期平均为4月29日;合成的南亚高压建立前后的大气环流和非绝热加热的演变揭示出南亚高压建立始于菲律宾东南洋面上的反气旋环流分裂后, 西中心在中南半岛上空建立加强形成南亚高压, 该建立过程与中南半岛非绝热加热作用密切相关。在此基础上结合NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration)的对外长波辐射(OLR)资料分析了南亚高压在中南半岛上空的建立与亚洲夏季风建立的关系。结果表明, 中南半岛夏季风建立和南亚高压在半岛上空建立几乎同时发生;南亚高压在中南半岛建立几天后, 东孟加拉湾夏季风开始建立;南亚高压建立大约20天后, 南海和菲律宾夏季风开始建立;大约一个月后, 西孟加拉湾、印度半岛和东阿拉伯海的夏季风建立。南亚高压在中南半岛上空的建立可视为亚洲夏季风建立的开始, 其对亚洲夏季风爆发有很好的指示意义。     

4～5月南亚高压在中南半岛上空建立过程特征及其可能机制

利用NCEP/NCAR再分析资料, 发现菲律宾群岛以东洋面上空反气旋在4月第5候分裂成位于中南半岛上空的西部中心和仍位于菲律宾以东洋面上空的东部中心两部分, 其中位于中南半岛上空的反气旋中心加强后形成南亚高压。中南半岛高空反气旋生成加强和菲律宾群岛以东洋面高空反气旋减弱消亡的同时发生是4~5月南亚高压在中南半岛上空建立过程的主要特征, 其主要促发因子是亚洲南部大气非绝热加热状态的改变。事实上, 随着对流沿亚澳 “大陆桥” 北移和中南半岛对流建立, 中南半岛上升运动加强, 高空辐散加剧, 西部中心在中南半岛南部生成, 南亚高压初步建立。随后, 菲律宾群岛以东洋面上热源突然东撤至150°E以东, 中南半岛热源成为主导, 在加热区东面对流层高层激发出气旋式环流, 造成西太平洋高压在120°E附近分裂。之后, 孟加拉湾[CD*2]中南半岛夏季风建立, 孟加拉湾[CD*2]中南半岛对流加强, 在深对流作用下, 中南半岛上空释放大量潜热, 上升运动进一步加强, 西部中心加强北抬。同时, 南海对流开始加强, 其释放的潜热加热会在加热区东部的对流层高层激发出正涡度变率, 令东部中心减弱消亡, 南亚高压在中南半岛上空完全建立。     

南亚高压建立早晚与亚洲热带夏季风及中国中东部夏季降水的关系

利用1979—2008年NCEP/NCAR逐日再分析资料、全国753个测站的逐日降水资料和向外长波辐射(OLR)资料讨论了4—5月南亚高压在中南半岛上空建立的早晚与后期亚洲热带夏季风的建立及中国中东部夏季降水的关系。发现南亚高压建立偏早(晚)年,亚洲热带地区纬向风垂直切变转向和对流爆发早(晚),对流层低层赤道印度洋地区为反气旋式(气旋式)距平环流。相应地,亚洲热带夏季风建立早（晚）。此外,南亚高压建立早晚年,夏季6—8月期间亚洲区域的大气环流形势及水汽输送状况也存在显著差异:偏早(晚)年,南亚高压和西太副高偏弱(强),中高纬环流形势有(不)利于冷空气南下,长江以南地区上升运动偏强(弱),长江以北地区则上升运动偏弱(强),我国中东部至西太平洋地区为气旋式(反气旋式)水汽通量距平环流控制,导致中国中东部夏季降水在南亚高压建立早晚年大致呈现反相分布。因此南亚高压在中南半岛上空建立的早晚可以作为高层先兆信号,对后期亚洲热带夏季风的建立及中国中东部夏季降水分布起到较好的指示作用。      

4~5月南亚高压建立早晚年份环流差异及其可能成因

利用1979~2008年NCEP/NCAR逐日再分析资料和向外长波辐射(OLR)资料分析了4~5月南亚高压在中南半岛上空建立早晚年份的环流差异及可能机理。发现南亚高压建立早晚年,对流层高低层环流形势存在显著差异:在对流层高层,偏早年,菲律宾群岛以东洋面上空反气旋环流中心西移速度快,建立完成后,中南半岛上空南亚高压反气旋环流东西范围较宽,整个建立过程时间较长;偏晚年,建立开始前西太平洋上空无闭合的反气旋性环流中心,建立完成后,中南半岛上空南亚高压反气旋环流东西范围较窄,整个建立过程时间较短;在对流层低层,南亚高压建立早晚年风场和海平面气压场都呈现反相的分布形势,与之相联系的Walker环流强度也存在明显差异。中南半岛上空反气旋环流中心生成早晚与中南半岛地区对流建立发展关系密切,当中南半岛地区对流建立发展早时,中南半岛上空反气旋环流中心生成早;反之对流建立发展晚时,中南半岛上空反气旋环流中心生成晚,且中南半岛对流活跃稍早于南亚高压在该地区建立。菲律宾群岛以东洋面上空反气旋环流中心的西移快慢及有无闭合环流中心出现受该区域上空的上升运动和大气非绝热加热作用影响。当菲律宾群岛以东洋面上空的反气旋环流中心西移稳定至130°~145°E这一区域后,非绝热加热的垂直变化对该环流中心的维持及消亡起主要作用。由于前期冬春季节热带太平洋海温的异常分布,引起了后期Walker环流的强弱变化,进而影响了中南半岛至菲律宾群岛以东洋面上空的大气热力状况及上升运动,最终导致南亚高压建立期间环流的演变差异。     

中南半岛对流对南海夏季风建立过程的影响

利用RegCM2模式进行数值试验,得到中南半岛对流对北半球副高带断裂、进而对孟加拉湾对流建立具有重要影响,而孟加拉湾对流建立后激发的Rossby波列又是南海夏季风建立的主要因子之一.进一步分析中南半岛对流、副高带断裂及南海夏季风建立的年际变化,得到中南半岛对流的强弱(活跃的早晚)与副高带在孟加拉湾北部断裂及南海夏季风爆发的早晚有密切关系.它们还与海温异常及纬圈环流的变化相联系:当赤道中东太平洋海温偏暖(冷)时,Walker环流偏弱(强),中南半岛对流偏弱(强),副高带断裂偏晚(早),南海夏季风建立偏迟(早).     

2007年南海夏季风爆发前后大气环流的非典型性突变特征

南海夏季风爆发的一般特征是南亚高压移至中南半岛北部;西太平洋副热带高压连续向东撤出南海地区,移到120°E以东的热带洋面上;高（低）空东北（西南）气流占据南海大部分地区,相应的105°E附近的越赤道气流建立,南海季风槽形成并同时伴有对流降水的发展和温、湿等要素的突变。国家气候中心的监测表明,2007年南海夏季风于5月第5候爆发。该年季风爆发后,虽然源自热带地区的低空西南气流迅速占据南海上空,高空盛行东北气流,且南亚高压西移至中南半岛上空,但对流、高度场以及降水场的突变特征均很不明显,表现为季风爆发后南海上空的对流依然偏弱,副高没有马上撤离南海,同时华南地区的降水量也没有迅速增强。因此,2007年南海夏季风爆发前后大气环流的变化特征具有非典型性。     

东亚副热带西风急流位置变化与亚洲夏季风爆发的关系

利用1961～2000年的NCEP/NCAR候平均再分析资料,初步探讨了季节转换期间东亚副热带西风急流南北和东西向位置变化与亚洲季风爆发之间的联系。结果表明,亚洲夏季风爆发伴随着东亚副热带西风急流轴线的北跳和急流中心西移,急流轴北跳至35°N以北的青藏高原上空,南支西风急流消失,亚洲季风环流形势建立。南海季风爆发早年,低纬的东风向北推进的时间早,到达的纬度偏北,中纬的西风急流强度偏弱,季风爆发晚年则相反。同时,南海夏季风爆发早年,青藏高原上空急流核出现较早,西太平洋上空急流核减弱较快,急流中心“西移”较早。而在南海夏季风爆发晚年,西太平洋上空的急流核减弱较迟,青藏高原上空急流核形成偏晚,急流中心“西移”较迟。此外,急流中心东西向位置和强度变化与江淮流域梅雨的开始和结束也有密切关系。     

影响南海夏季风爆发因子的诊断研究

通过南海夏季风爆发偏早年和偏晚年前期冬春季东亚地区的环流、积雪及海温等要素特征的诊断分析,揭示了南海夏季风爆发时间早晚与前期冬季东亚大气环流、热带对流、热源及热带太平洋海温的异常分布有密切联系,南海夏季风爆发偏早年的前期有冬季风偏强,高原积雪偏少,海洋大陆地区的对流活跃、热源增强及LaNina型海温分布等主要特征;南海夏季风爆发偏晚年的前期特征则基本相反。根据1997～1998年冬春环流、积雪及海温等的特征作了1998年南海夏季风爆发时间的预测,其结果与1998年的实况基本一致。     

4—5月南亚高压重建过程与中南半岛对流活动的关系

利用NCEP/NCAR再分析资料、NOAA的OLR资料及CMAP降水资料,研究了1979—2008年历年4—5月南亚高压在中南半岛上空建立过程的特征,发现有21年存在西部中心生成加强与东部中心减弱消亡共同进行的过程,称为南亚高压的重建过程。南亚高压重建过程存在明显的年际差异,根据重建开始时间可分为重建正常年、偏早年及偏晚年。重建正常年,重建之前,对流活动中心在中南半岛南面的海洋大陆一带,到重建阶段,对流伸向中南半岛。南亚高压重建偏早年,对流推进至中南半岛上空的时间偏早;而重建偏晚年则刚好相反。说明南亚高压重建过程与中南半岛上空的对流活动有密切关系。南亚高压重建时,中南半岛的对流活动带来充沛的降水,释放出大量的凝结潜热。已有研究表明在由冬向夏的演变过程中,南亚高压表现出“趋热性”,因此,对流降水释放的凝结潜热可能是南亚高压在中南半岛上空重建的原因。      

中高纬大气环流异常和低纬30～60天低频对流活动对南海夏季风爆发的影响

利用1979-2003年NCAR/NCEP-2再分析全球日平均资料,及1979～2003年全球候平均的CMAP降水和NOAA日平均的向外长波辐射资料,分析了中高纬大气环流异常和低纬30～60天低频对流的活动对南海夏季风爆发迟早的影响.分析结果表明,当5月1～15日期间乌拉尔山及其以西地区对流层出现位势高度负距平(低频气旋)、中纬度大陆为位势高度正距平(低频反气旋)、我国东部沿岸地区为位势高度负距平(低频气旋)、鄂霍次克海地区为位势高度正距平(低频反气旋)时,副热带高压脊较早撤出南海,与此同时,孟加拉湾东部低频对流活跃东传,菲律宾南部周围低频对流发展西移,华南地区低频对流活动南移以及加里曼丹低频对流活跃北移.在这种情况下,南海夏季风爆发偏早.相反,当5月1～15日期间乌拉尔山及其以西地区对流层出现位势高度正距平(低频反气旋)、中纬度大陆为位势高度负距平(低频气旋)、我国东部沿岸地区为位势高度正距平(低频反气旋)、鄂霍次克海地区为位势高度负距平(低频气旋)时,副热带高压脊撤出南海较迟; 与此同时,孟加拉湾东部低频对流不活跃、东传晚,菲律宾南部周围低频对流不活跃、其西移与孟加拉湾东部低频对流的东传反位相,华南地区低频对流活动也不活跃,加里曼丹低频对流较弱.在这种情况下,南海夏季风爆发偏迟.     

THE TIMING OF SOUTH-ASIAN HIGH ESTABLISHMENT AND ITS RELATION TO TROPICAL ASIAN SUMMER MONSOON AND PRECIPITATION OVER EAST-CENTRAL CHINA IN SUMMER

The timing of the South Asian High (SAH) establishment over the Indochina Peninsula (IP) from April to May and its relations to the setup of the subsequent tropical Asian summer monsoon and precipitation over eastern-central China in summer are investigated by using NCEP/NCAR daily reanalysis data, outgoing longwave radiation (OLR) data and the daily precipitation data from 753 weather stations in China. It is found that the transitions of the zonal wind vertical shear and convection establishment over tropical Asia are earlier (later) in the years of early (late) establishment of SAH. In the lower troposphere, anti-cyclonic (cyclonic) anomaly circulation dominates the equatorial Indian Ocean. Correspondingly, the tropical Asian summer monsoon establishes earlier (later). Furthermore, the atmospheric circulation and the water vapor transport in the years of advanced SAH establishment are significantly different from the delayed years in Asia in summer. Out-of-phase distribution of precipitation in eastern-central China will appear with a weak (strong) SAH and western Pacific subtropical high, strong (weak) ascending motion in the area south of Yangtze River but weak (strong) ascending motion in the area north of it, and cyclonic (anti-cyclonic) water vapor flux anomaly circulation from the eastern-central China to western Pacific. Accordingly, the timing of the SAH establishment at the upper levels of IP is indicative of the subsequent onset of the tropical Asian summer monsoon and the flood-drought pattern over eastern-central China in summer.     

南亚高压上下高原时间及其与高原季风建立早晚的关系

本文利用1948—2013年NCEP/NCAR逐日再分析资料,定义了南亚高压动态特征指数,讨论了南亚高压上下高原的时间以及与高原季风建立早晚的关系。研究表明,南亚高压北界位置在4月初开始北移,5月迅速北抬,最北可达到55°N,9月开始南撤,西伸脊点在5—10月移动较稳定,5—7月向西移动到青藏高原上空,8—10月向东移动撤离高原,11月—次年4月东西摆动剧烈。南亚高压初上高原大致为6月第3候(33候),而撤离约为10月第4候(58候)。南亚高压移上高原的时间较高原夏季风建立晚73 d左右。南亚高压撤离高原时间较高原冬季风建立约早5 d。高原夏季风的建立和南亚高压初上高原是青藏高原热力作用在不同阶段的结果,反映在了高原的高低层上。     

A climatological study on the role of the South China Sea monsoon onset in the development of the East Asian summer monsoon

The unique role of the South China Sea summer monsoon (SCSSM) onset process in the development of the East Asian summer monsoon (EASM) is demonstrated in this study. The SCSSM onset process is examined in terms of the vertical linkage between the Western Pacific subtropical high (WPSH) and the South Asian high (SAH). A composite analysis is performed in order to adequately describe the vertical linkage in a synoptic timescale. The South China Sea (SCS) is a key region for the seasonal migrations of the WPSH and the SAH, with the former retreating northeastward, the latter advancing northwestward, and both taking place over the SCS during the SCSSM onset period. The SCSSM onset process is characterized by a significant change in the relative configuration of the ridge lines of the WPSH and the SAH. Just prior to the onset period, the ridge lines intersect vertically over the SCS, thus prohibiting convective activities. During the onset period, the ridge line intersection moves away from the SCS due to the retreating WPSH and the northward shift of the SAH ridge line. This coincides with the emergence of monsoonal convective activities over the SCS and the establishment of a moisture channel from the tropics, which in turn provides favorable conditions for the development of deep convective activity. The northeastward intrusion of the lower level southwesterlies and the moisture supplying channel are closely related to the development of a preexisting twin cyclone in the Bay of Bengal. The northeastward lower level southwesterlies form a monsoonal ascending motion in the SCS, which further merges upward into the northeasterlies to the south of the SAH ridge line. This is a signature of the establishment of the local Hadley circulation, which marks the beginning of the EASM. The frontal system is the most frequent attendant synoptic event during the SCSSM onset. From the viewpoint of synoptic process, the SCSSM undergoes a two-stage onset process which is characterized by the southward intrusion of the frontal system in the earlier stage and the outbreak of the tropical convection in the later stage. The frontal system may act as a trigger for the outbreak of the tropical convection in the later stage. The burst out of the monsoonal convection over the SCS is essential for the breakdown of the vertical intersection between the WPSH and the SAH therein.     

春季南亚高压在中南半岛上空建立与500hPa副高断裂的关系

利用NCEP／NCAR再分析资料及NOAA的OLR资料,研究了春季南亚高压在中南半岛上空建立与500hPa副高在孟加拉湾上空断裂的关系。结果表明,南亚高压建立之前,对流从“海洋大陆”向北推进,首先在中南半岛建立;而孟加拉湾地区由于青藏高原感热作用在对流层中低层形成一个反Hadley环流型的局地经圈环流,15°N附近500—700hPa有下沉运动中心,它抑制了孟加拉湾对流的建立,也不利于500hPa副高带断裂。南亚高压在中南半岛建立之后,位于高压中心西南侧的孟加拉湾上空出现一个强的辐散中心,孟加拉湾地区15°N附近的下沉运动消失,对流发展起来,降水量增加并释放大量潜热,非绝热加热中心位于500hPa,此时副高脊线断裂。因此,高层南亚高压建立所产生的辐散运动很可能对孟加拉湾上空500hPa副高带断裂及对流建立起到了触发作用。     

东南亚地区夏季风异常对云南2005年初夏干旱的影响

2005年春末夏初云南大部地区出现了50年一遇的高温干旱天气，通过对东南亚地区的水汽及对流进行诊断分析，发现中南半岛地区夏季风爆发的早迟与云南雨季开始的早迟有显著的正相关关系；前期4月孟加拉湾水汽向北输送强（弱）以及苏门答腊岛附近的对流活动强（弱），则云南雨季开始早（迟）。分析表明造成云南2005年初夏干旱的主要原因是中南半岛地区的夏季风爆发较常年偏晚，前期孟加拉湾地区的经向水汽输送以及苏门答腊岛附近的对流活动较常年偏弱。     

亚洲夏季风爆发前后西北太平洋和孟加拉湾热带气旋活动统计特征

亚洲夏季风爆发始于孟加拉湾,然后向中国南海和印度次大陆扩展,其过程约持续1个月。各地区夏季风爆发时间呈明显的年际变化。利用热带气旋资料和气象再分析资料,统计了1951-2010年孟加拉湾和中国南海夏季风爆发前后西北太平洋热带气旋、孟加拉湾气旋风暴活动和夏季风爆发的关系。结果表明,在孟加拉湾夏季风爆发过程中,共有36 a出现孟加拉湾气旋风暴,并且夏季风爆发偏早年出现风暴的几率最高,为80%。在孟加拉湾夏季风爆发偏早、正常和偏晚3种类型中,孟加拉湾风暴活动频率高峰期多出现在夏季风爆发前后几天内。并且在孟加拉湾风暴活动频率高峰出现前期,西北太平洋热带气旋最先出现活动频率高峰。孟加拉湾夏季风爆发前有40%-50%的年份西北太平洋出现热带气旋活动,其中,夏季风爆发偏早年,爆发前西北太平洋热带气旋活跃的时间偏早（4月第2候）,且多活动在中国南海和菲律宾附近;爆发正常年,西北太平洋热带气旋活跃的时间为4月第4候,多活动在略偏东的海域;爆发偏晚年,西北太平洋热带气旋活跃的时间为5月初,活动区域最偏东。中国南海夏季风爆发过程中,60 a中共有29 a西北太平出现热带气旋,其中爆发偏早和正常年出现热带气旋的频率较高,并且热带气旋多出现在爆发当日和爆发后一段时间。整体来看,亚洲夏季风爆发前,西北太平洋热带气旋活动频率最先开始增强,然后孟加拉湾风暴开始活跃并伴随着孟加拉湾夏季风爆发,夏季风爆发偏早和正常年,孟加拉湾夏季风爆发后,西北太平洋热带气旋再次增强,中国南海夏季风爆发。      

青藏高原夏季风对长江中下游气候的影响及与南亚高压的联系

应用1951～2011年NCEP/NCAR第一套逐月再分析资料和国家气候中心提供的全国160站逐月的降水和气温资料.通过相关分析得出该指数与长江中下游的夏季降水（温度）存在正（负）相关（均通过了95％的显著性检验）.高原夏季风存在明显的年际和年代际变化,1979年是其突变点.高原夏季风与副热带高压以及南亚高压的特征参数之间存在较好的相关性.高原夏季风偏强（弱）时,南亚高压出现青藏高原（伊朗高原）模态,强度减弱（增强）且东伸（西退）,副高增强（减弱）且西伸（东退）.南亚高压的各个特征参数都存在共同2～4年周期振荡,且高原夏季风与南亚高压主中心的经度（纬度）在3～5年（3～4年以及5～6年）上的显著关系最好.