南亚高压分布特征与长江流域降水关系的数值模拟

本文选用1979～2008年NCEP/NCAR第二套再分析资料,结合国家气候中心提供的160站逐月降水资料,首先分析了南亚高压各特征参数的年代际变化及各特征参数间的相关性。南亚高压面积、强度、东脊点、中心位置指数均呈现显著的年代际变化:1991年之前,面积指数偏大、强度指数偏强、东脊点位置偏东,中心位置偏东;而1991年之后(1998年除外),各特征参数的情况呈现基本相反的变化。南亚高压的面积指数与强度指数和东脊点指数的相关系数均达到了α=0.01的显著性,三者之间存在显著线性相关性。之后,采用RegCM3模式对南亚高压东脊点典型异常年份(1996、1998年)进行了模拟分析,初步分析模式模拟降水的效果:降水中心基本能模拟得到,但是降水强度模拟偏小。     

南亚高压与我国东部夏季降水的关系

该文采用1973—2013年NCEP/NCAR再分析资料,结合国家气候中心提供的全国160个站逐月的降水资料,利用标准化处理、Pearson相关分析、偏相关分析以及合成分析等方法,分析了近35 a来200 h Pa位势高度等压面上夏季南亚高压的各个特征指数变化特征及其之间的相关关系。结果表明,南亚高压东伸脊点与我国东部地区夏季降水的关系较好。夏季南亚高压东伸脊点的位置与我国夏季长江中下游流域的降水有着明显的正相关关系,与东南沿海地区夏季降水存在着明显的负相关关系。南亚高压东伸脊点的位置偏东年时,南亚高压的强度变强、面积变大,长江中下游流域出现降水偏多的现象,东南沿海、华南地区出现降水偏少的现象;南亚高压东伸脊点的位置偏西年时,南亚高压的强度变弱,长江中下游流域出现降水偏少的现象,东南沿海、华南地区出现降水偏多的现象。     

南亚高压活动特征及其与我国东部夏季降水的关系

利用1979—2007年NCEP/DOE2再分析资料,结合国家气象信息中心提供的595个测站逐日降水资料,分析了近30年平均的南亚高压脊线的纬度位置和东脊点的经度位置的逐日变化特征及其变化与我国东部夏季降水异常的联系。结果表明,南亚高压脊线北进过程中在5月第3候存在突变,其发生时间平均提前于南海夏季风爆发1候;同时南亚高压脊线在向北推进过程中于4月下旬出现稍南撤现象;4月后期到6月初高压脊线中段比其东段的脊线位置要偏北,北进更早,8月中期以后高压脊线中段又比其东段位置偏南。6月中旬到7月初是南亚高压东进最明显的阶段,高压东脊点存在时间尺度为一周的周期振荡。相关分析结果显示,对华南地区和江淮流域的夏季降水,南亚高压东脊点东西位置更能作为高压特征参数表征南亚高压,而对黄河下游地区的夏季降水,高压脊线更具有代表性。由合成分析可以看到,南亚高压东脊点偏东(西)年,高压强度增强(减弱),江淮流域、东北部分地区偏涝(旱),华南地区偏旱(涝)。     

江淮流域夏季降水异常与西北太平洋副热带30～60天振荡强度年际变化的联系

利用1978～2007年NCEP/NCAR再分析资料和地面观测站降水资料, 研究了夏季江淮流域降水多寡与30～60天振荡 (ISO) 强度年际变化的联系。结果表明: 江淮流域夏季降水异常与台湾海峡地区及西北太平洋低频能量变化相关显著。定义了ISO强度指数, 对ISO强度指数高低年夏季低频降水以及低频环流的位相合成表明: 高指数年主要通过存在于南海—西北太平洋地区的低频气旋、 反气旋系统的交替活动来影响副热带高压的进退, 从而引起江淮流域夏季降水异常; 低指数年江淮流域夏季降水主要受西太平洋副热带高压位置及强度变化的影响, 降水异常区主要位于江南地区。进一步研究表明, 非30～60天低频降水扰动与低频振荡强度也有很好的相关。低频环流对双周以及天气时间尺度环流变化可能存在调制作用, 这种作用对江淮流域夏季降水的年际异常起到非常重要的作用。     

夏季南亚高压和西太副高活动特征指数与中国东部降水分布的联系

为了进一步研究夏季南亚高压（South Asia High,SAH）与西太平洋副热带高压（West Pacific Subtropical High,WPSH）活动特征指数变化及其互动作用对我国东部降水的影响,利用2001-2020年高分辨率ERA5再分析资料分析了南亚高压和西太副高的夏季逐候强度指数、面积指数、脊线位置和东西伸脊点的演变特征,并针对两者同强同弱和经纬向位置远近情形下对比分析了两者互动作用对我国东部降水的影响。结果表明：（1）南亚高压和西太副高的强度指数与面积指数变化均呈较明显的正相关,特别是南亚高压的脊线位置、强度指数和面积指数的变化有较好的一致性,即：南亚高压脊线越偏北（南）,其强度和面积指数均越大（小）。（2）夏季南亚高压东伸脊点和西太副高西伸脊点的逐候平均位置变化具有“相向而行、相背而去”的互动趋势,南亚高压纬向位置的突变晚于经向位置的突变,间隔时间约4候。（3）两者同强同弱年与我国东部降水有较好的相关性,即当两者同时偏强（弱）时,长江中下游地区降水偏多（少）,华南地区降水偏少（多）。两者经纬向相对位置的异常对我国东部降水有一定的影响,即：当两者经纬向异常靠近时...     

华南夏季降水20世纪90年代初的年代际变化及其与南亚高压关系

分析资料,应用1978—2008年全球逐月观测海表温度驱动NCAR CAM5.1全球大气环流模式进行数值模拟,探讨了华南夏季降水的年代际变化特征及其与南亚高压的关系。结果表明,华南夏季降水与南亚高压的东伸脊点关系密切,均在20世纪90年代初存在年代际转变。在1993—2008（1979—1992）年期间,南亚高压位置偏西（东）,西北太平洋副热带高压位置偏东（西）,华南地区则低层辐合（辐散）异常、高层辐散（辐合）异常,产生异常上升（下沉）运动,华南地区降水年代际偏多（少）,这也被数值试验结果所验证。     

南亚高压与西太平洋副热带高压经纬向位置配置对中国东部夏季降水的影响

利用1951—2016年逐月中国160站降水资料、NCEP/NCAR全球大气再分析资料和NOAA_ERSST_V4海表温度资料,分析了南亚高压与西太平洋副热带高压(西太平洋副高)经、纬向位置的关系及其位置配置对中国东部夏季降水的影响,结果表明:(1)南亚高压与西太平洋副高在纬向上的东西进退存在明显的反相关系,在经向上主要存在一致变化的特征,并依此定义了纬向、经向位置指数。纬向位置指数大(小)表示南亚高压与西太平洋副高纬向上距离远(近),经向位置指数大(小)表示两高压经向位置均趋于偏北(南);(2)纬向位置指数与我国华北、华南沿海地区降水呈显著正相关,而与长江中下游、东北北部地区降水呈显著负相关;经向位置指数与我国华北、东北南部地区降水呈显著正相关,而与我国江南、华南地区降水呈显著负相关;(3)南亚高压与西太平洋副高的经向、纬向位置指数与关键海区的前期春季、同期夏季海表温度均有显著的相关,热带太平洋-印度洋、北印度洋、中东太平洋前期春季、同期夏季海表温度与南亚高压东脊点呈显著正相关,与南亚高压脊线及西太平洋副高西脊点均呈显著负相关,而北太平洋海表温度主要与西太平洋副高脊线呈显著正相关。      

5月南亚高压与云南地区夏季降水的关系

应用1961—2012年NCEP/NCAR月平均再分析资料和云南124个测站逐月降水资料,分析了5月南亚高压与云南夏季降水的关系,发现高压脊线位置与降水有显著的相关。利用滤波处理和合成分析方法,分析了5月南亚高压脊线位置变化及其异常与云南夏季降水异常的联系。结果表明:5月南亚高压脊线位置偏北(南)时,夏季云南降水偏多(少);5月南亚高压脊线位置和云南夏季降水都存在显著的年代际变化,去除年代际变化影响之后两者之间的年际变化相关较为显著。5月南亚高压脊线位置偏北年,夏季南亚高压强度偏弱、范围偏小,500 hPa上西太平洋副高东移南压、强度减弱。低层700 hPa上副高西伸加强、云南上空出现明显的风场辐合,反之亦然。5月脊线位置偏北年,夏季南海和西太平洋向云南输送水汽,而脊线偏南年没有明显的水汽来源。     

南亚高压与长江中下游夏季降水异常的关系

该文利用1951—2013年夏季全国160站降水资料与NCEP/NCAR再分析月平均高度场资料(水平分辨率为2. 5°×2. 5°),选取17个站点代表长江中下游流域,采用合成分析及相关分析等方法,研究了夏季降水量异常与同期及前期5月南亚高压的关系。结果表明,降水量异常偏多年夏季南亚高压中心位势高度明显偏大,位置较为偏西,前期5月南亚高压东西跨度较大,面积偏大;降水量异常偏少年份南亚高压中心位势高度偏小,前期5月中心位于中南半岛上空,面积偏小。夏季南亚高压东伸指数和5月份南亚高压脊线位置与长江中下游流域夏季降水相关性较好,对长江中下游流域夏季降水具有一定的预测作用。     

1961-2012年夏季南亚高压与云南地区降水的关系

基于1961-2012年NCEP/NCAR月平均再分析资料和云南地区124个观测站月降水资料,利用相关分析法分析夏季南亚高压与云南地区降水的关系。结果表明：1961-2012年夏季滇西南地区降水与南亚高压主中心经度呈较显著负相关,滇南地区降水与南亚高压面积呈较显著负相关;6月滇西北和滇南地区降水与南亚高压脊线位置、高压主中心纬度呈显著正相关,滇西南地区降水与南亚高压主中心强度呈显著正相关,而与南亚高压主中心经度呈显著负相关,滇中地区降水与南亚高压主中心纬度呈显著正相关;7月滇西南、滇西北的西南部和滇西的北部地区降水与南亚高压脊线位置呈较显著正相关,滇西地区降水与南亚高压主中心强度呈较显著负相关,滇中和滇东地区降水与南亚高压主中心经度呈较显著负相关;8月滇西南、滇中、滇南和滇东地区降水与南亚高压面积呈显著负相关。     

INTERDECADAL VARIATION OF THE INTENSITY OF SOUTH ASIAN HIGH

The characteristics and possible physical mechanism of interdecadal variation of the intensity of the South Asian High (SAH) in summer are analyzed using the NCEP/NCAR reanalysis data and NOAA extended reconstructed sea surface temperature (SST) data. The results indicate that a remarkable interdecadal transition occurred in the late 1970s that increased the intensity of SAH, or, an abrupt climate change was around 1978. A comparative analysis between the weak and strong period of the SAH intensity shows that the related anomalous patterns of the atmospheric circulation (including wind field, air temperature field and vertical velocity field) are nearly opposite to each other. The surface latent heat flux anomalies over the plateau (especially in the northwest of the plateau) in summer exert great influence on the interdecadal variation of the SAH intensity and the surface sensible heat flux anomalies play a more important role. Consistent with the interdecadal variation of the SAH intensity, the monopole mode of the tropical Indian Ocean SST in summer also experienced a low to high transition in the late 1970s. To some extent, this can reveal the impact of the anomalous monopole mode of the tropical Indian Ocean SST in summer on interdecadal variation of the SAH.     

Interannual and interdecadal variations of the South Asian and western Pacific subtropical highs and their relationships with Asian-Pacific summer climate

In this study, interdecadal and interannual variations of the South Asian high (SAH) and the western Pacific subtropical high (WPSH), as well as their relationships with the summer climate over Asian and Pacific regions, are addressed. The variations of SAH and WPSH are objectively measured by the first singular value decomposition (SVD) mode of geopotential heights at the 100- and 500-hPa levels. The first SVD mode of summertime 100- and 500-hPa geopotential heights represents well the relationship between the variations of SAH and WPSH. Both SAH and WPSH exhibit large interannual variability and experienced an apparent long-term change in 1987. The WPSH intensifies and extends westward when SAH intensifies and extends eastward, and vice versa. The India?CBurma trough weakens when WPSH intensifies. The changes in SAH and WPSH at various levels are linked to broad-scale increases in tropical tropospheric temperature and geopotential height. When SAH and WPSH strengthen, monsoon flow becomes weaker over eastern Asia. In the meantime, precipitation decreases over eastern South China Sea, Philippines, the Philippine Sea and northeastern Asia, but increases over China, Korea, Japan and the ocean domain east of Japan. Similar features are mostly found on both interdecadal and interannual timescales, but are more evident on interannual timescale.     

夏季南亚高压的一组环流指数及其初步分析

用NCEP／NCAR100hPa月平均位势高度场再分析资料定义了6、7、8月逐月南亚高压的面积（S）、强度（P）、中心位置（λc,φc）3种环流指数,求出了它们1948-2007年的60a序列。用它们对夏季南亚高压气候及异常特征作了初步分析,结果表明：（1）南亚高压6月气候强度最弱、面积最小,中心位于尼泊尔西南边界;7月最强、最大,中心位于巴基斯坦北部;8月较7月略减弱、减小,但较6月强、大,中心位于印度北部。（2）南亚高压各月强度、面积异常作年际准同步变化,故异常分析中P′可代表S′;P′有季内一致性,同年6、7、8月P′同号率达41／60。（3）南亚高压6、7、8月强度的慢变分量小波功率谱在20世纪70年代末前后均通过d=0.05的显著性检验,故P′存在显著年代际变化。（4）南亚高压历年各月的中心位置分布区域作准纬向分布,其经（纬）向延伸范围与该月气候强度成正（反）比;中心位置异常存在明显的年代际变化特征。     

THE INTERDECADAL VARIATION OF THE SOUTH ASIAN HIGH AND ITS ASSOCIATION WITH THE SEA SURFACE TEMPERATURE OF TROPICAL AND SUBTROPICAL REGIONS

This study aims to explore the interdecadal variation of South Asian High (SAH) and its relationship with SST (Sea surface temperature) of the tropical and subtropical regions by using the NCEP/NCAR monthly reanalysis data from 1948 to 2012, based on the NCAR CAM 3.0 general circulation model. The results show that: 1) the intensity of SAH represents a remarkable interdecadal variation characteristic, the intensity of SAH experienced from weak to strong at the late 1970s, and after the late 1970s , its strength is enhanced and the area is expanded in the east-west direction. The expansion degree is greater westward than eastward, while it is opposite in summer. 2) Corresponding to the interdecadal variation of SAH intensity, after the late 1970s, the divergent component of wind field has two ascending and three descending areas. Of the two ascending areas, one is located in the East Pacific, the other location varies with the season from the Indian Ocean in winter to the South China Sea and West Pacific in summer. Three descending areas are located in the north-central Africa, the East Asia and the Middle Pacific region respectively. 3) Corresponding to the interdecadal variation of SAH intensity, the rotational component of wind field at the lower level is an anomalous cyclone over the South China Sea and West Pacific in summer, while in winter, it is an anomalous cyclone over the Indian Ocean, and an anomalous anticyclone over the equatorial Middle Pacific. 4) Numerical simulations show that the interdecadal variation of SAH is closely related to the SST of the tropical and subtropical regions. The SST of Indian Ocean plays an important role in winter, while in summer, the SST of the South China Sea and West Pacific plays an important role, and the SST of the East Pacific also plays a certain role.     

卫星水汽通道探测所揭示的高空流场在南亚高压东侧强降水分析中的应用

气候平均显示,我国中东部有一类降水和南亚高压脊线的位置有关。逐年资料显示,我国中东部区域平均降水出现在南亚高压脊线的东北侧,在南亚高压东侧脊线北推的过程中呈现两周左右的南北振荡。卫星水汽图可以表征对流层中高层大气运动信息,水汽图像和云导风叠加能够很好描述对流层高层反气旋中心和脊线位置,并且能够追踪对夏季降水非常重要的中高纬度下沉干冷空气活动。中高纬度水汽图上南压的小尺度暗区一般具有正位涡异常,它向雨带的推进可以造成持续降水期间雨量的迅速增强。与南亚高压相关的强降水主要出现在两个区域,一个位于南亚高压的西南侧,另一个位于南亚高压的东北侧,在这两个区域由于气流的发散特征,高层辐散清楚。南亚高压的北侧为副热带西风气流,当西风急流强盛时,高压东北侧的高空为强辐散区,对我国夏季强降水起重要作用。南亚高压的推进和撤退覆盖了我国大部分地区,时间跨度从5月初持续到10月初,因此,针对夏季淮河流域强降水卫星水汽图像特征得出的结论在春秋某些天气过程中也同样具有适用性,并且在比较偏北的西北、华北等地夏季也同样具有某些共同特征。南亚高压位置和形态影响我国降水落区和强度的同时,强降水造成的潜热释放也对南亚高压的非对称不稳定发展起重要作用。     

INTERCOMPARISON OF THE INTERDECADAL VARIATIONS OF SUMMER PRECIPITATION IN CHINA SIMULATED BY AOGCMS FROM THE IPCC-DDC

Simulations of the interdecadal variations of summer rainfall over China are assessed from 5 coupled AOGCMs from the Data Distribution Center (DDC) of the Intergovernmental Panel in Climate Change (IPCC) under the IPCC-Special Report in Emission Scenarios (SRES) A2 and B2 scenario. We examined their ability in simulating the interdecadal variations of summer precipitation over China from 1951 to 1990. The difference before and after the mid-1960’s and the late 1970’s is given respectively to check the capability of the models, especially in reproducing the rainfall jump in North China. We also investigated the interdecadal variations simulated by the models in the 1990’s and the average of 2001-2020 in the future under the scenario A2 and B2. The analysis shows that the current AOGCMs is not good enough in simulating the interdecadal variations of summer precipitation in China. The interdecadal variations of summer rainfall simulated by most of the models cannot reproduce the observation in North China. Higher resolution models are suggested to well simulate the interdecadal variability in regional scale.     

100hPa高压环流和东风气流的季节、年际和年代际变化

利用NCEP／NCAR再分析资料，分析了中低纬地区100hPa高压环流和东风气流的季节、年际和年代际变化，并与南亚高压的相应变化进行对比分析。结果表明，100hPa高压环流中心有明显的季节分布特征，其中心经度的主频区与100hPa南亚高压中心经度的主频区位置较为一致。南亚高压和东风气流的部分特征参数有明显的年际和年代际变化。南亚高压参数有明显的10年和大于20年的振荡周期。东风气流的面积有2～5年的振荡周期，其强度则有4年和15年的振荡周期。     

Intercomparison of the South Asian High in NCEP1, NCEP2, and ERA-40 Reanalyses and in Station Observations

The South Asian Highs (SAHs) at 100 hPa over China in the three reanalysis datasets NCEP1, NCEP2, and ERA-40 are evaluated by using station observation data. The results demonstrate a substantial discrepancy even between the reanalyses. First, the data of the three reanalyses generally underestimate the intensity of the SAH in the China domain. Second, there are interdecadal changes in the SAH, with highs in the 1960s and 1980s and lows in the 1970s, 1990s, and 2000s. This interdecadal variation of the SAH can be well depicted with NCEP1 data, but the high in the 1980s is missed by ERA-40. The NCEP2 corresponds well with NCEP 1 and captures the decreasing trend after 1979. Furthermore, the NCEP1 reanalysis overestimates the interdecadal changes of SAH, while ERA-40 underestimates the interdecadal changes. This work suggests that much caution should be exerted when the reanalysis datasets are adopted to study the interdecadal variability of SAH.     

西北太平洋热带气旋的年际和年代际变化及其与南亚高压的关系

利用1949～1996年48年西北太平洋热带气旋(TC)的年个数资料和1958～1997年40年南亚高压(SAH)特征参数的月平均资料，讨论了西北太平洋TC年个数的年际、年代际变化、年个数周期和周期能量等特点及其与SAH特征参数的关系和异常TC年前期SAH环流场和100 hPa高度场的特征。结果表明，西北太平洋TC具有明显的年际和年代际变化，前期SAH对当年TC频数有一定影响，SAH中心位置偏北、偏西，中心强度偏弱时，当年TC偏多，反之，当年TC偏少。