THE TEMPORAL AND SPATIAL CHARACTERISTICS OF MOISTURE BUDGETS OVER ASIAN AND AUSTRALIAN MONSOON REGIONS

Apparent moisture sink and water vapor transport flux are calculated by using NCAR/NCEP reanalyzed daily data for water vapor and wind fields at various levels from 1980 to 1989. With the aid of EOF analysis method, temporal and spatial characteristics of moisture budgets over Asian and Australian monsoon regions are studied. The results show that there is apparent seasonal transition of moisture sink and water vapor transport between Asian monsoon region and Australian monsoon region. In winter, the Asian monsoon region is a moisture source, in which three cross-equatorial water vapor transport channels in the "continent bridge". at 80°E and 40°E ～ 50°E transport water vapor to the Australian monsoon region and southern Indian Ocean which are moisture sinks. In summer, Australian monsoon region and southern Indian Ocean are moisture sources and by the three cross-equatorial transport channels water vapor is transport to the Asian monsoon region which is a moisture sink. In spring and autumn, ITCZ is the main moisture sink and there is no apparent water vapor transport between Asian monsoon region and Australian monsoon region.     

定常波和瞬变波在亚洲季风区大气水分循环中的作用

利用欧洲中心ＥＣＭＷＦ１０ａ逐日资料，对定常波和瞬变波在亚洲季风区大气水分循环中的作用进行了计算分析。结果表明，瞬变涡动总把水汽从高水汽含量区送到低水汽含量区，实现与平均环流相反的输送，维持了热带地区和中高纬地区水汽的平衡。夏季定常涡动输送的经向分量是将水汽从热带向副热带输送的主要机制，而瞬变涡动输送的经向分量则是把水汽从副热带输送到中高纬的主要机制。由于季风经圈环流的存在，使得亚洲季风区的热带地区为重要的水汽源区，而其副热带和中纬度地区是水汽汇区，这与同纬度其它地区相反。     

1994年8月亚洲季风区水汽的源汇分布和输送

用正压原始方程模式,对热带气旋穿越副热带高压的异常路径进行了数值试验,揭示出热带气旋自身特征及其与副高中心的经向距离、副高的位置和强度变化是直接影响热带气旋移动路径的敏感因子。也反映出热带气旋与其邻近的天气尺度的副热带高压以及β效应三者之间非线性相互作用的复杂机制。     

1994年8月亚洲季风区水汽的源汇分布和输送

讨论了水汽气候源汇分布的分析方法,认为只有用季节平均的整层大气水汽通量散度才能准确反映水汽源汇的地理分布。分析了亚洲季风区１９９４年８月水汽源汇分布和输送情况,发现西太平洋１２０－１３３°Ｅ和孟加拉湾地区是水汽气候源区,其中菲律宾东侧、苏绿湾、黄海海域、安达曼海及布拉马普特拉河谷是最主要的５个水汽强源域。南海不是水汽源而是水汽汇。华北降水主要受亚洲两大季风风系和黄海、布拉马普特拉河谷水汽源的影响。     

2004年南海夏季风的爆发及中南半岛陆面-过程的可能影响Ⅱ： 数值试验

在对南海夏季风的爆发及中南半岛陆面过程的可能影响进行了诊断分析的基础上,应用MM5/NOAHLSM模式,研究了中南半岛陆气相互作用对2004年南海夏季风爆发过程的可能影响。结果发现:在南海夏季风爆发前,中南半岛南海地区低层气温差确实出现低值,甚至负值;尽管短期内中南半岛土壤湿度和降水的变化没有引起季风爆发日期的改变,但对季风爆发的强度有影响。土壤湿度和降水变化引起的干异常可导致地表感热通量的增大和地表温度的升高,致使中南半岛与南海之间低层的温差异常(负温差)减小,季风爆发强度减弱;不同的是,湿异常可引起季风爆发强度增强。这一结果说明,在南海夏季风爆发前期,中南半岛上空对流活动和降水异常及其引起的土壤湿度的异常变化在一定程度上会影响到季风爆发的过程。文章还比较了不同温湿地表条件下低层大气状态的差异和地表能量、水分平衡过程的不同,分析了陆气相互作用对季风活动产生影响的物理机制。     

亚洲季风建立及其中期振荡的高空环流特征

本文主要通过对100毫巴散度场、高度场和垂直积分的水汽输送场的分析,着重讨论了1979年整个亚洲季风区季风建立及其振荡中的高空环流特征。发现南亚高压周围不同部位的高空辐散场的建立导致了这些地区夏季风的建立,且南亚高压脊线中部和东部散度场具有不同的分布特点。从而使得印度季风有与长江流域梅雨同时开始而与华南雨季降水反位相的特点.在东亚,南亚高压外围东风对于夏季风的向北推进具有很好的指示性。在印度,伊朗高压(南亚高压环流的一部分)外围的东北气流对于印度季风的爆发具有指示性。100毫巴若干地区高度场和亚洲季风区域大范围水汽输送场的40—50天振荡清楚地显示出向东向北移动,而20—30天的散度场的振荡在印度季风爆发后则有系统地向西移动.      

ROLE OF A WARM AND WET TRANSPORT CONVEYOR OF ASIAN SUMMER MONSOON IN A BEIJING HEAVY RAINSTORM ON JULY 21, 2012

A heavy rainstorm named Beijing “7.21” heavy rainstorm hit Beijing on 21 to 22 July 2012, which is recorded as the most severe rainstorm since 1951. The daily precipitation amount in many stations in Beijing has broken the history record. Based on the NCAR/NCEP reanalysis data and precipitation observation,the large-scale conditions which caused the “7.21” heavy rainstorm are investigated, with the emphasis on the relationship between it and an equatorial convergence zone, Asian summer monsoon as well as the tropical cyclone over the ocean from the Philippines to the South China Sea (SCS). The results indicated that a great deal of southerly warm and wet moisture carried by northward migrating Asian summer monsoon provided plenty of moisture supplying for the “7.21” heavy rainstorm. When the warm and wet moisture met with the strong cold temperature advection induced by cold troughs or vortexes, an obviously unstable stratification formed, thus leading to the occurrence of heavy precipitation. Without this kind of intense moisture transport, the rainstorm only relying on the role of the cold air from mid- and higher- latitudes could not reach the record-breaking intensity. Further research suggested that the northward movement of an Asian monsoonal warm and wet moisture transport conveyor (MWWTC) was closely related with the active phase of a 30-60 day intra-seasonal oscillation of the Asian summer monsoon. During this time, the monsoon surge triggered and maintained the northward movement of the MWWTC. In addition, compared with another heavy rainstorm named “63.8” heavy rainstorm, which occurred over the Huaihe River Basin in the mid-August 1963 and seriously affected North China, a similar MWWTC was also observed. It was just the intense interaction of the MWWTC with strong cold air from the north that caused this severe rain storm.     

A Study on Water Vapor Transport and Budget of Heavy Rain in Northeast China

The characteristics of moisture transport and budget of widespread heavy rain and local heavy rain events in Northeast China are studied using the NCEP--NCAR reanalysis 6-hourly and daily data and daily precipitation data of 200 stations in Northeast China from 1961--2005. The results demonstrate that during periods with widespread heavy rain in Northeast China, the Asian monsoon is very active and the monsoonal northward moisture transport is strengthened significantly. The widespread heavy rainfall obtains enhanced water vapor supply from large regions where the water vapor mainly originates from the Asian monsoon areas, which include the East Asian subtropical monsoon area, the South China Sea, and the southeast and southwest tropical monsoon regions. There are several branches of monsoonal moisture current converging on East China and its coastal areas, where they are strengthened and then continue northward into Northeast China. Thus, the enhanced northward monsoonal moisture transport is the key to the widespread heavy rain in Northeast China. In contrast, local heavy rainfall in Northeast China derives water vapor from limited areas, transported by the westerlies. Local evaporation also plays an important role in the water vapor supply and local recycling process of moisture. In short, the widespread heavy rains of Northeast China are mainly caused by water vapor advection brought by the Asian monsoon, whereas local heavy rainfall is mainly caused by the convergence of the westerly wind field.     

亚澳季风区水汽输送季节转换特征

利用NCEP／NCAR 1957～2001年45年逐日的再分析资料，从地面开始积分计算整层的水汽输送通量，从气候平均的角度分析了亚澳季风区大尺度水汽输送的季节转换演变特征。分析发现，亚澳季风区水汽输送由冬季向夏季的季节转换的基本特征是：夏季大值输送带的建立及其自西向东伸展，伴随着斯里兰卡低涡活动、自南向北的越赤道输送和副高的东撤、南海夏季风建立等一系列天气气候事件；而冬季形势的建立则是副高南侧东风输送带的西伸，伴随夏季大值输送带的断裂、西撤，最后形成亚洲低纬东风输送带，进而形成由北向南的越赤道输送以及澳大利亚和南印度洋夏季风水汽输送。伴随着冬、夏季节转换，中南半岛以西和以东地区的西风水汽输送的经向移动表现出完全不一样的特征，表明印度季风和东亚-西太平洋季风的形成机制有很大不同。     

华南西南季风活跃期间大气热量和动量的收支

本文讨论了西南季风活跃期华南区域平均对流层运动学特征和热量水汽,动量的收支。计算表明,我国西南季风活跃期对流层特征既不同于冷空气活动期也不同南海季风活跃期。此时华南整层对流层处反气旋流场中,无辐散层位于700毫巴,下层辐散上层辐合。西南季风层为下沉运动,上层为上升运动。热量收支表明,季风层为视热汇和视水汽源,东风层为视热源。切变层以上水汽源汇数值很小,不起明显作用。水热源汇主要由垂直运动造成。动量收支表明,在季风层动量基本上是准平衡的,只有在对流层上层和近地面层有动量盈亏,动量收支主要来自地转偏差。最后,我们简单讨论了次网格尺度涡旋对水热平衡的贡献,认为西南季风期垂直涡旋输送十分活跃,其输送水热的作用超过气团变性过程所起的作用。      

2007 年南海夏季风季节内振荡的北传及影响因子

利用2007年全球降水气候计划GPCP(the Global Precipitation Climatology Project)卫星红外窗口导出的全球降水指数GPI(the Global Precipitation Index)的日降水资料及频率-波数分析方法,分析2007年南海夏季风季节内振荡(Intraseasonal Oscillation,ISO)的传播特征,并使用美国国家环境预报中心(NCEP)/美国大气研究中心(NCAR)再分析的逐日资料,探讨影响其传播的主要因子.结果表明,南海夏季风ISO有明显的北传趋势,并且明显比南传分量占优.影响南海夏季风ISO北传的主要因子是平均纬向风垂直切变和平均经向风对异常水汽的输送.之所以异常经向风对平均水汽的输送及海-气相可作用的影响在南海地区不重要,而在印度季风区有一定的贡献,是因为平均水汽和纬向风分布在两个地区的差异.     

南亚地区季风与邻近海域海温相互影响的初步研究

文中利用简化的海 气耦合模式及低谱方法和多平衡态理论 ,讨论了南亚地区冬夏季风与邻近海域海温季节变化之间的相互影响。结果表明 :(1)冬季风较强时 ,冬季海温较低 ,翌年夏季海温也较低 ;反之亦然。夏季风较强时 ,夏季海温较高 ;反之亦然。夏季风强弱对冬季海温的影响不明显。 (2 )海 气相互作用使南亚冬季风和夏季风都加强。海温经向梯度使冬季风加强 ,而夏季风减弱。     

影响山东夏季降水的季风水汽输送特征分析

利用NCEP/NCAR月平均风场和比湿资料分析了亚洲季风区平均水汽输送通量的气候特征和季节变化;研究了山东旱涝年季风区水汽输送的差异及其在不同时段对山东夏季降水异常的贡献。结果表明,山东地区的平均水平水汽输送通量存在着明显的年际变化,纬向、经向和总水汽输送通量随时间均呈单峰曲线分布,7月达极值;影响山东夏季降水的印度季风区水汽输送以纬向为主、副热带季风区水汽输送以经向为主;5~6月,来自热带印度洋的西南季风水汽输送通量、西太平洋热带和副热带东南季风水汽输送通量以及南海北部的水汽输送通量对山东夏季降水均有贡献,涝年水汽输送通量明显大于旱年。虽然7月来自印度洋的西南季风水汽输送通量达极值,但对山东夏季降水异常的贡献并不显著,7~8月主要是来自西太平洋地区的热带和副热带季风水汽输送对山东夏季降水异常的贡献较明显。     

近百年东亚季风长期变化中主周期振荡的奇异谱分析

运用海平面气压场资料，计算１８７３—１９９０年的东亚冬、夏季风强度指数，并利用奇异谱分析方法（ＳＳＡ）对这百年的东亚季风长期变化的周期活动进行了研究。研究表明：东亚冬、夏季风都存在准２ａ（ＱＢＯ）、３—６ａ（ＬＦＯ）的年际振荡，１６—１８ａ（ＩＤＯ）的年代际振荡和长期变化趋势。各振荡分量都具有年代际的差别，这种特征ＱＢＯ表现得最典型。冬季风的ＱＢＯ在１９２０年代前振幅较小，且大约呈现１２ａ的大振幅和６ａ的小振幅波状的周期变化；夏季风的ＱＢＯ振幅变化与冬季风相反，且大约呈现６ａ的大振幅和３ａ的小振幅波状的周期变化。夏季风中的年代际变化影响较小。     

中国东部夏季三个雨带降水的年代际变化及其与中高纬环流和海温的关系

根据1998年南海夏季风试验期间GAME／HUBEX一天4次同化资料,着重分析了1998年南海夏季风爆发前后大尺度水汽输送的主要特征,结果表明大尺度水汽条件与季风活动密切相关。南海夏季风爆发前后,南海地区主要的水汽输送带发生了较大变化。季风爆发前,南海地区水汽主要来自西太平洋;季风爆发后,水汽主要来自热带东印度洋和盂加拉湾。降水过程与水汽辐合的极大值密切相关,而主要水汽辐合带位置的移动及强度的变化则和南海夏季风相联系。随着南海夏季风的建立、加强,南海地区的水汽辐合带相应地建立和加强,并伴有降水发生。季风爆发后南海地区大气的可降水量较季风爆发前显著增加。季风爆发前大气的水汽汇中心主要出现在中南半岛及我国华南沿海地区,南海夏季风爆发后,从孟加拉湾到南海水汽输送加强,南海大部、孟加拉湾北部和菲律宾以东的洋面上均转为水汽汇区,从而对南海、日本及其以南的降水产生重要影响。     

我国东、西部夏季水汽输送特征及其差异

本文利用ERA-40再分析每日资料分析了我国东部季风区与西北干旱—半干旱区夏季1971～2000年气候平均的水汽输送特征及其差异, 分析结果表明我国东部季风区与西北干旱—半干旱区夏季气候平均的水汽输送特征有明显的差异。由于亚洲夏季风从孟加拉湾、 南海和热带西太平洋输送大量水汽到我国东部季风区, 故在东部季风区夏季经向水汽输送通量比纬向水汽输送通量大。而西北干旱—半干旱区受中纬度西风带的影响, 夏季纬向水汽输送通量比经向水汽输送通量大, 且此区域夏季无论纬向或者经向水汽输送通量均比东部季风区的水汽输送通量小一量级。并且, 分析结果还表明: 我国东部季风区由于湿度大, 故夏季水汽输送通量的散度不仅依赖于湿度平流, 而且依赖于风场的辐合、 辐散, 而西北干旱—半干旱区夏季水汽输送通量的散度主要依赖于湿度平流。此外, 分析结果还表明了我国东部季风区的水分平衡与西北干旱—半干旱区的水分平衡也有明显的不同。     

初秋孟加拉湾－日本海遥相关的特征及其与大气环流和中国降水的关系

用ＥＣＭＷＦ１９８０－１９８３年资料探讨了亚洲季风区水汽汇季节内变化的标准差分布、空间型及传播，并讨论了水汽汇与热源（本文第Ｉ部分）季节内变化特点的异同。结果表明：一方面，季节内时间尺度上水汽汇的变化特征与热源比较一致（尤其是在夏季），变化显著区主要位于季风活跃区及其附近地区，与季风雨带的位置极为接近，且夏季陆地上清楚，冬季海洋上明显；ＥＯＦ分析的主要空间型反映了印缅地区、中国东部及沿海、西太平洋     

当前对流参数化研究存在问题的讨论

基于对流参数化的发展过程,讨论了当前对流参数化方案中存在的问题,着重分析了大尺度水汽辐合型和质量通量型方案的缺陷,同时对东亚季风区和我国的研究现状进行了分析,提出了通用对流参数化方案的设计思想和应该考虑的原则,具有重要的参考借鉴意义。     

El Ni盛期印度夏季风水汽输送在我国华北地区夏季降水异常中的作用

通过对１９５１ ～１９９４ 年我国夏季１６０ 个站降水资料的分析,指出Ｅｌ Ｎｉ珘ｎｏ 盛期在我国华北地区具有显著的降水负异常。为了解释这种降水负异常产生的原因,利用ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ１９４９ ～１９９６ 年再分析资料,分析了夏季印度季风区的水汽输送在东亚季风区水汽输送中的作用。结果表明,印度季风区的水汽输送与我国华北地区的水汽输送有显著的正相关。Ｅｌ Ｎｉ珘ｎｏ期间往往对应着弱印度季风,即Ｅｌ Ｎｉ珘ｎｏ 盛期与弱印度夏季风相联系的弱水汽输送造成了我国华北地区水汽输送的减弱,使得华北地区上空大气中可降水量产生显著负异常,由此导致了负的降水异常。