初夏西太平洋副高南北位置长期变化的成因及预报

利用月平均高度场和海温场资料,通过统计相关分析,探讨了初夏西太平洋副热带高压南北位置长期变化的规律及其成因,结果表明,初夏副高南北位置存在着11年左右和3-5年的准周期振荡,这种周期变化分别与太阳活动、海洋下垫面和对流层上部位势高度场类似的周期振荡相吻合。太阳黑子高值年、赤道东太平洋暖水期、热带中东太平洋对流层上部位势高度偏高阶段,初夏西太平洋副高位置偏南,反之偏北。最后建立了6月份副高脊线的预报方法。     

四川盆地高温热浪时空特征及预报模型研究

利用四川1960~2009年逐日最高气温、欧洲中心ERA Interim1.5°*1.5°再分析资料和ECWMF2.5°*2.5°模式预报场资料,分析四川盆地高温热浪的时空分布特征,归纳出四川盆地高温热浪天气预报模型。结果表明:四川盆地高温热浪天气有三个异常区;区域性高温热浪过程期间100hPa南压高压明显东进,我国至俄罗斯南部地区显著增高;500hPa有青藏高压型、副高型和带状高压型三种环流型。四川盆地高温热浪天气的预报模型为:1)500hPa四川盆地上空为青藏高压或副高或带状高压控制,位势高度达584位势什米以上,其中青藏高压和西太副高需达588位势什米;2)四川盆地上空850hPa上未来三天都为大于24℃的闭合等温线控制。     

北太平洋冬半年位势高度季节内振荡及其诊断分析

利用NCEP/DOE再分析资料,分析了1979—2012年北太平洋对流层冬半年位势高度的季节内振荡特征。结果表明:北太平洋上空的位势高度表现为显著的10~40 d季节内振荡特征,50~80°N纬度带内振荡最强,主要由东向西传播;位势高度季节内振荡的演变过程伴随太平洋高压脊以及东亚大槽的显著变化;在垂直方向上具有准正压的结构,位势高度季节内振荡的时间演变与地转涡度平流和散度项的季节内振荡有关,其向西移动也是受地转涡度平流和散度项的引导。     

初夏西太平洋副高南北位置长期变化的成因及预报

利用月平均高度场和海温场资料，通过统计相关分析，探讨了初夏西太平洋副热带高压南北位置长期变化的规律及其成因，结果表明，初夏副高南北位置存在着１１年左右和３－５年的准周期振荡，这种周期变化分别与太阳活动、海洋下垫面和对流层上部位势高度场类似的周期振荡相吻合。太阳黑子高值年、赤道东太平洋暖水期、热带中东太平洋对流层上部位势高度偏高阶段，初夏西太平洋副高位置偏南，反之偏北。最后建立了６月份副高脊线的预报方法。     

北半球冬季中纬度位势高度场的季节内振荡

利用1979—2012年逐日NCEP/DOE再分析资料,分析北半球中纬度冬季(11月1日—4月30日)对流层位势高度的季节内振荡特征。结果表明:对流层上层位势高度的季节内变化强度较中下层更强,中心主要位于太平洋和大西洋上空;对流层上层位势高度场主要为1~3波的超长波形势,功率谱分析结果表明其时间序列呈现显著的季节内振荡(10~60 d)特征;10~60 d滤波的位势高度异常空间分布与原异常场一致,位势高度季节内振荡随时间主要表现为向西传播的特征,尤其表现在北太平洋上空,而亚欧大陆更为复杂一些;亚洲冬季风对北半球中纬度位势高度的季节内振荡有响应,主要表现为蒙古高压位置和强度的异常,继而对我国冬季气温产生影响。     

西太平洋副高的东西进退与东亚夏季风系统的相互影响与关联

利用1980-2010年NCEP/NCAR再分析资料和美国NOAA向外长波辐射（outgoing longwave radiation,OLR）资料,根据关键区500 hPa位势高度的变化定义了西太平洋副高东西位置指标,利用该指标围绕东亚夏季风系统开展分析,详细对比了夏季6月、7月副高东西向活动异常时,季风区相应的环流及对流活动差异.结果表明：副高东西位置的年际变化反映了亚洲夏季风的强弱变化,副高偏西（东）年,南海夏季风偏弱（强）,副热带夏季风偏强（弱）;副高的东西进退与东亚夏季风系统成员之间相互影响、相互制约;副高偏西年,南亚高压偏东、偏强,季风槽不发展、强度偏弱,西风带长波槽发展加深,南半球马斯克林高压和澳大利亚高压减弱,越赤道气流减弱,而副高偏东年情况则反之.     

不同PDO位相下El Niño发展年和La Niña年东亚夏季风的季节内变化

基于1957~2017年观测和再分析资料,合成分析了北太平洋年代际振荡(Pacific decadal oscillation,PDO)不同位相下El Ni?o发展年和La Nina年东亚夏季风的环流、降水特征及季节内变化。结果表明,PDO正、负位相作为背景场,分别对El Ni?o发展年、La Nina年东亚夏季风及夏季降水具有加强作用。PDO正位相一方面可增强El Ni?o发展年夏季热带中东太平洋暖海温异常信号,另一方面通过冷海温状态加强中高纬东亚大陆与西北太平洋的环流异常,从而在一定程度上增强了东亚夏季风环流的异常程度;反之,PDO负位相则增强了La Nina年热带海气相互作用以及中高纬环流(如东北亚反气旋)的异常。在季节内变化方面,El Ni?o发展年6月贝湖以东反气旋性环流为东亚地区带来稳定的北风异常,东北亚位势高度减弱;7月开始,环流形势发生调整,日本以东洋面出现气旋性异常,东亚大陆偏北风及位势高度负异常均得到加强;8月,随着东亚夏季风季节进程和El Ni?o发展,西太平洋出现气旋性环流异常,东亚副热带位势高度进一步降低,西北太平洋副热带高压(简称副高)明显东退。La Nina年6月异常较弱,主要环流差异自7月西北太平洋为大范围气旋性异常控制开始,东亚-太平洋遥相关型显著,副高于季节内始终偏弱偏东。上述两种情况下,均造成东亚地区夏季降水总体上偏少,尤其是中国北方降水显著偏少。     

亚洲-太平洋大气主模态与东亚副热带夏季风年代际变化关系

基于1950～2005年NCEP/NCAR月平均再分析资料,利用REOF方法提取了亚洲-北太平洋地区低层大气的主要模态,着重研究分析了亚洲-北太平洋地区低层大气耦合模态的年代际变化特征及其与东亚夏季风的年代际变化关系。结果表明:①夏季亚洲-北太平洋大气主要耦合变化型反映了蒙古低压和北太平洋高压之间的变化关系。它们之间的耦合变化主要表现为年代际的变化特征,在20世纪50年代到60年代中期为负位相,即蒙古低压中心值相对较低,北太平洋副高中心值相对较高,60年代中期到70年代中期耦合变化处在正负交替的过程,70年代中期以后,耦合模态为一致的正位相,即蒙古低压中心值相对较高,北太平洋副高中心值相对较低。②蒙古低压和北太平洋副热带高压之间的耦合变化与东亚副热带夏季风风场强度的年代际变化有显著的负相关关系,当蒙古低压和北太平洋副高之间的耦合变化处于负位相时期,东亚副热带季风偏强,耦合变化处于正位相时期则相反,即东亚副热带季风偏弱。     

低频位势波与夏季北太平洋副高活动

分析研究表明，夏季西太平洋副高的季节内活动受东太平洋副高变化的影响和制约，这种作用过程与太平洋副热带地区的低频位势中心的西传关系密切，东、西太平洋副高间的遥相关可能通过低频位势波的传播加以联系和实现。     

副热带高压带的三维结构特征

先从纬向平均的角度出发,以地转平衡关系为基础,从纬向平均纬向风分布得到中、低纬度的位势高度场在赤道附近存在极小值,将其他纬度上位势高度相对于此的差(仿纬向偏差而称其为经向偏差)不但可以表示副热带高压带脊线位置与用纬向风零线的表示一致,还可以表示其范围及强度.结合纬向平均纬向风零线和经向偏差,对气候平均的副热带高压带以及其季节变化和年际变化等三维特征进行了分析.结果表明,对流层中,随高度升高,气候平均的副高带脊线向赤道靠拢,强度减弱,范围缩小.副高带脊线的季节变化和年际变化均很明显,并且表现出对流层整层的同时的变化特征.对流层中上层副高带的强度,夏半球强于冬半球,北半球的变化较南半球大.尤其在北半球夏季,副高带在对流层中、上层随高度升高而增大;其脊线的移动也表现出一定的跳跃性.这些结果表明对副热带高压带的研究,从整体上进行是必要的.     

不同海域海表温度异常对西北太平洋副热带高压年代际变化影响的数值模拟研究

采用1950～2000年逐月观测的不同海域(全球、热带外、热带、热带印度洋-太平洋、热带印度洋及热带太平洋) 海表温度分别驱动NCAR CAM3全球大气环流模式, 进行了多组长时间积分试验, 对比观测资料, 讨论了这些海域海表温度异常 (SSTA) 对西北太平洋副热带高压年代际变化的影响。结果表明: 全球、 热带、 热带印度洋－太平洋和热带印度洋海表温度变化均对夏季西北太平洋副热带高压的年代际变化有重要作用, 即在这些海域的海表温度变化影响下, 西北太平洋副热带高压均在1970年代中后期发生了年代际变化, 其后副高面积增大、 强度增强、 位置偏西、 偏南, 这与观测结果较一致; 热带太平洋海表温度变化对夏季西北太平洋副热带高压的年代际变化也有重要作用, 在其作用下, 夏季西北太平洋副热带高压的强度、 面积在1960年代后期发生年代际变化, 南界在1970年代中后期发生年代际变化, 这些时段以后副高强度增强、 面积增大、 偏南; 热带印度洋海表温度驱动模拟的西北太平洋副热带高压变化比热带太平洋海表温度驱动模拟的副高更接近于观测结果, 且年代际变化更显著, 其差异的可能原因在于两区海表温度在1970年代中后期以后的年代际变化能在孟加拉湾〖CD*2〗中国东南沿海区域强迫产生的异常环流不同, 前者强迫产生出反气旋性环流异常, 有利于副高的增强、 面积增大和西伸, 而后者强迫产生出气旋性环流异常, 不利于副高的西伸; 热带太平洋和热带印度洋海表温度在1970年代中后期的冷、 暖年代际背景变化对夏季西北太平洋副热带高压年代际变化有重要作用; 热带外海表温度变化对西北太平洋副热带高压年代际变化作用较小。     

2011/2012年冬季中国气温异常的成因及前兆信号

采用国家气候中心整理的全国160站月平均气温资料、NCEP/NCAR再分析资料及NOAA全球海温资料,在探讨1986年以来中国冬季气温异常机理基础上,对2011/2012年冬季气温异常特征及其前兆信号进行分析。结果表明:地面西伯利亚高压、东亚冬季风及500 hPa乌拉尔山与贝加尔湖南侧的异常环流等系统是影响中国冬季气温的主要中高纬环流系统,而中低纬环流系统主要包括西太平洋副高环流和印缅槽。前期热带印度洋和中东太平洋关键区海温异常与后期冬季气温关联的环流系统有密切的关系:前期夏季7、8月西印度洋海温偏高时,冬季西伯利亚高压将偏强,有利于冬季风偏强和中国冬季气温偏低;而当8—10月中东太平洋海温偏高时,西太平洋副高将偏强偏大偏西,北界位置偏北,印缅槽偏强,中国气温容易偏高,反之亦然。两者对后期环流的影响存在一定的独立性,中国冬季地面气温异常是它们共同作用的结果。     

北太平洋SST涛动与华北夏季降水异常

本文给出了热带地区大气边界层顶的垂直速度,并以此对积云对流加热进行了参数化。用垂直二层楼式讨论了在积云对流加热作用下赤道波的线性稳定性性质。结果表明,在加热强度因子η=O(1)的情况下,由波动自身在大气低层的辐散辐合进行参数化的积云对流加热仅仅引起波动的频率修正,它对波动的不稳定增长率没有贡献;而由边界层旋转抽吸进行参数化的积云对流加热可直接引起波动的不稳定增长。当η>0.5时,由边界层旋转抽吸进行参数化的积云对流加热便使赤道波出现不稳定增长;重力型波动均存在有限波长的最大增长率;Rossby型波动的不稳定增长率远较重力型波动大。此外,由边界层旋转抽吸进行参数化的积云对流加热也会引起波动的频率修正。在此修正下,Kelvin波成为频散波.     

冬季东太平洋峡谷风的季节内变化及相联系的海气特征

基于高分辨的卫星资料和再分析资料,本文采用合成分析、相关分析和带通滤波等方法研究了季节内时间尺度上东太平洋峡谷风的变化,并首先发现冬季东太平洋峡谷风存在4~16 d的季节内变化周期。进一步分析表明在该时间尺度上峡谷风异常与局地海温异常之间的关系存在由负相关到正相关的明显转变,在峡谷风强度达到最大之前及最大时,峡谷风异常与局地海温异常之间的关系主要表现为大气对海洋的强迫作用,北风分量的加强使中高纬度干冷空气进入峡谷风地区,海表面的净热通量损失使得海温降低。在峡谷风强度达到最大之后其与局地海温异常的关系则转变为海洋对大气的强迫作用,冷海温异常可一直持续到峡谷风强度达到最大后的第六天。冷海温异常的维持使得湍流混合受到抑制,导致其上的海表面风速减小。此外,峡谷风的季节内变化可能与东太平洋至北美上空的大气环流异常及其演变有关。在湾区峡谷风达到最大之前,北太平洋海平面气压正异常逐渐东移南下并在其最大时到达墨西哥湾上空,使得北美高压增强,湾区两侧气压差增大,对应湾区峡谷风达到最大。     

VARIABILITY IN THE WESTERN PACIFIC SUBTROPICAL HIGH AND ITS RELATIONSHIP WITH SEA TEMPERATURE VARIATION CONSIDERING THE BACKGROUND OF CLIMATE WARMING OVER THE PAST 60 YEARS

By adopting characteristic index data for the Western Pacific Subtropical High (WPSH) from the National Climate Center of China, U.S. National Centers for Environmental Prediction-National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) reanalysis data, and the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) sea surface temperature (SST) data, we studied the WPSH variability considering the background of climate warming by using a Gaussian filter, moving averages, correlation analysis, and synthetic analysis. Our results show that with climate warming over the past 60 years, significant changes in the WPSH include its enlarged area, strengthened intensity, westward extended ridge point and southward expanded southern boundary, as well as enhanced interannual fluctuations in all these indices. The western ridge point of the WPSH consistently varies with temperature changes in the Northern Hemisphere, but the location of the ridgeline varies independently. The intensity and area of the WPSH were both significantly increased in the late 1980s. Specifically, the western ridge point started to significantly extend westward in the early 1990s, and the associated interannual variability had a significant increase in the late 1990s; in addition, the ridgeline was swaying along the north-south-north direction, and the corresponding variability was also greatly enhanced in the late 1990s. With climate warming, the SST increase becomes more weakly correlated with the WPSH intensity enhancement but more strongly correlated with the westward extension of the ridge point in the equatorial central and eastern Pacific Ocean in winter, corresponding to an expanding WPSH in space. In the northern Pacific in winter, the SST decrease has a weaker correlation with the southerly location of the ridgeline but also a stronger correlation with the westward extension of the ridge point. In the tropical western Pacific in winter, the correlations of the SST decrease with the WPSH intensity enhancement, and the westward extension of the ridge point is strengthened. These observations can be explained by strengthened Hadley circulations, the dominant effects of the southward shift, and additional effects of the weakened ascending branch of the Walker circulation during warm climatological periods, which consequently lead to strengthened intensities, increased areas, and southward expansions of the WPSH in summer.     

长江中下游地区夏季旱涝年际、年代际变化的可能成因研究

利用NCAR/NCEP提供的40年再分析资料和英国气象局提供的月平均海温资料及中国气象局整编的160站的降水、西太平洋副高参数资料，分析了长江中下游地区夏季降水在20世纪70年代中期前后的显著变化及其可能原因。结果指出东亚夏季风与中东太平洋海温在1976年之前关系不明显，1976年之后东亚经圈环流与低纬纬圈环流耦合紧密，加强了东亚夏季风与中东太平洋海温的联系。而20世纪70年代中期以后中东太平洋前冬的海温异常通过海洋过程影响次年夏季我国近海地区海温变化，近海海温异常作为热源强迫可以使副高位置偏南强度加强，从而造成我国长江中下游地区夏季降水偏多。     

南海海温异常对七月份中国气候的影响及数值试验

通过气候资料分析和GCM数值模拟试验,发现七月份中国雨量距平分布异常与南海海温异常有关。长江流域及黄河以南雨量在海温正距平时比负距平时大,华南地区相反。这种分布特征与海温正距平时西太平洋副高西伸加强、负距平时副高偏东减弱有关。南海海温不但对东边系统(副高)有影响,而且对西边系统(印度季风)也有影响。      

北京冷暖冬年环流特征及其与前期北太平洋海温的关系

利用1951～2005年北京气温资料和北半球500 hPa高度及北太平洋海温资料,分析了北京冬季气温的异常变化及其环流特征以及与前期北太平洋海温的关系.20世纪50年代以来北京冬季气温变化具有50、60年代低,自70年代开始逐年代升高的趋势,90年代至今处于高温时期.北京冷暖冬年,其同期和前期500 hPa环流特征具有明显不同;前期北半球副高及有关副高单体其强弱变化,对北京冬季气温有很好的指示性.前期春季西风漂流区海温和南赤道海流区海温异常变化可作为北京冬季异常冷暖的前兆信号.前期春季南赤道海流区海温异常偏高时,有利于北京暖冬年环流形势的形成.前期春季西风漂流区海温异常偏低时,有利于北京冷冬年环流形势的形成.     

夏季西太副高脊面年际变化与太平洋海温关系的研究

利用谱分析、带通滤波、奇异值分解及合成分析等方法,以及欧洲中期数值天气预报中心大气环流再分析资料和美国NOAA的海温资料,研究了夏季西太平洋副热带高压(下称西太副高)脊面年际变化及其对前期太平洋海温响应的物理过程.结果表明,西太副高脊面存在准7.5年的最显著振荡周期.太平洋前冬和前春海温对夏季西太副高脊面的影响是显著的.其中El Ni(n)o型的异常海温分布将使夏季两太副高脊面偏南,而La Ni(n)a型的则使夏季西太副高脊面偏北.在对比分析与太平洋海温异常相联系的异常环流的基础上,发现异常海温强迫出的异常经向环流是有利于夏季西太副高脊面异常的一个重要原因.