2013/2014年东亚冬季风异常偏弱的可能成因

2005年之后东亚冬季风连续7年强度偏强,而2013/2014年冬季,东亚冬季风强度突然由强转弱,原因可能与前期秋季北极海冰的异常有关,受2013年秋季北极海冰异常影响,冬季西伯利亚高压偏弱,进而导致东亚冬季风偏弱以及我国气温偏高。季内,东亚冬季风强度变化显著,前冬偏弱,后冬偏强。受冬季风季节内变化影响,我国前冬暖、后冬冷;此外,前冬暖、后冬冷还受到北太平洋上空阻塞高压的异常活动影响,北太平洋地区的阻塞高压加强西移至日界线以西,导致东亚地区经向型环流加强,改变了前冬以纬向型为主的环流,前冬高纬地区堆积的冷空气向东亚地区侵袭。加之,前冬我国气温偏高,导致后冬我国多地降温显著,气温由偏高转偏低。而阻塞高压的西移可能与平流层环流的异常活动有关。     

秋季区域海冰面积异常与冬季大气环流及东亚区域气候的关系

利用北极海冰面积资料和NCEP／NCAR再分析逐月高度场、风场资料以及中国160站气温资料，探讨秋季区域海冰异常与冬季大气环流及区域气候的关系，结果表明，秋季东西伯利亚海海冰的年际变化与北半球冬季大气环流及东亚冬季风有着密切的关系，秋季该海区海冰偏多（偏少），相应冬季东亚冬季风偏强（偏弱）；进一步分析发现秋季该海区海冰面积偏大（偏小），相应冬季中国大部地区气温明显偏低（偏高）。     

2012/2013年东亚冬季风活动特征及其可能成因分析

东亚冬季风目前处于年代际偏强的气候背景下,2012/2013年东亚冬季风强度指数(EAWM)为0.83,连续第六年强度偏强。2012/2013年冬季,北极涛动(AO)指数维持负位相,导致全国平均气温较常年同期略偏低。季内,西伯利亚高压强度变化显著,与之相对应,我国气温季内阶段性变化大,前冬冷、后冬暖。进一步研究表明,前秋北极海冰的大幅偏少是造成东亚冬季风偏强的重要原因,前期海冰范围的减少有利于冬季欧亚大陆北部的海平面气压出现正异常,致使西伯利亚高压的偏强,有利于冷空气南下我国。而西伯利亚高压和东亚冬季风季内变化主要是受平流层环流异常信号影响,1月中旬前后,北半球高纬地区平流层位势高度出现明显正异常并迅速下传影响对流层中低层,造成西伯利亚高压和冬季风季内阶段性偏弱。     

秋季北极海冰对中国冬季气温的影响

利用海冰资料、中国地面气候资料、环流特征量资料及NCEP/NCAR再分析资料,研究了秋季北极海冰变化对中国冬季平均气温、日气温变率以及异常低温天气的影响。分析结果表明,秋季北极海冰异常偏多年中国冬季常为暖冬;异常偏少年中国冬季常为冷冬,且异常低温天气出现频率更高,常发生低温灾害事件。秋季北极海冰通过影响后期的北半球极涡、东亚冬季风和西伯利亚高压进而影响中国冬季的平均气温,且通过影响冬季异常强西伯利亚高压的出现频次,影响中国冬季异常低温天气的发生频次。合成分析结果表明,秋季北极海冰异常偏少年的冬季,中国以北亚欧大陆高纬度的偏北风较强,且中国及其以北的中高纬度地区空气异常偏冷,导致极地和高纬度的冷空气易向南爆发,造成中国冬季气温偏低,异常低温天气频发。     

从2011/2012和2015/2016年冬季大气环流异常看北极海冰以及前期夏季北极大气环流异常的作用

利用美国NCEP/NCAR、欧洲中心ERA-Interim再分析资料,以及英国哈得来中心海冰密集度资料,通过诊断分析和数值模拟试验,研究了2011/2012和2015/2016年两个冬季大气环流异常的主要特征和可能原因。结果表明,尽管热带太平洋海温背景截然不同（分别为弱的拉尼娜事件和强厄尔尼诺事件）,但这两个冬季西伯利亚高压均异常偏强,自1979年以来其强度分别排第1和第5位。前期秋季北极海冰异常偏少是导致这两个冬季西伯利亚高压偏强的主要原因。更为重要的是,前期夏季北冰洋表面反气旋风场,以及其上空对流层中、低层平均气温偏高,加强了北极海冰偏少对冬季大气变率的负反馈,进一步促进了西伯利亚高压的加强,从而有利于东亚地区冬季阶段性强严寒的出现。因此,夏季北极大气环流的动力和热力状态不仅影响夏、秋季北极海冰,而且对海冰偏少影响亚洲冬季气候变率有重要调节作用。2015/2016年冬季强厄尔尼诺事件并不能掩盖来自北极海冰和大气环流的影响。      

2013年海洋和大气环流异常及对中国气候的影响

本文对2013年海洋和大气环流异常特征进行分析,讨论这些异常特征对中国气温和降水的主要影响。结果表明：2012/2013年冬季,北极涛动持续维持负位相,500 hPa位势高度场上,欧亚大陆中高纬环流呈“两槽一脊”的环流形势,乌拉尔山的高压脊持续偏强,而东亚槽也异常偏强,导致全国平均气温较常年同期偏低。季内,西伯利亚高压强度变化显著,与之相对应,我国气温季内阶段性变化大,前冬冷、后冬暖。进一步研究表明,前秋北极海冰的大幅偏少是造成东亚冬季风偏强的重要原因。2013年冬季至夏季,赤道中东太平洋海温异常偏低而海洋性大陆至西太平洋海温异常偏高,受此影响,夏季西太平洋副热带高压位置明显偏北,导致我国北方夏季多雨。与此同时,受西太平洋副热带高压下沉气流的控制,我国南方大部高温持续。2013年南海夏季风爆发偏早两候,结束偏晚4候,强度偏弱。     

华南冬季气温异常与ENSO的关系

利用1951一2012年华南192个测站逐月气温资料、NCEP/NCAR再分析月资料、NCC的ENSO监测资料,采用相关分析和合成分析等方法分析了华南冬季气温异常与ENSO的关系。结果表明:华南冬季气温对La Nina事件的响应比对E1 Nino事件显著,La Nina事件当年华南冬季气温以偏低为主,极强La Nina事件对应的华南冬季气温显著偏低,而中部型La Nina事件出现过华南冬季气温显著偏高的情况。当La Nina(El Nino)事件为东部型、Nino区海温异常的峰值月份出现在秋冬季,当年华南冬季气温易偏低(高)。从年际尺度上,当La Nina发生时,在对流层低层激发西太平洋异常气旋环流和北风异常,对应对流层中层北太平洋高压、乌拉尔山高压脊和东亚大槽南段均加强,西太平洋副热带高压减弱,东亚中高纬经向环流明显,冬季风偏强,导致我国大部分地区包括华南冬季气温偏冷,反之亦然。El Nino事件对华南冬季气温的影响具有年代际差异。对应华南冬季气温年代际变化的海温变化明显的区域位于北太平洋,而与ENSO关系不明显。     

2012/2013年冬季中国气温异常成因分析

2012/2013年冬季,我国平均气温为-3.8℃,较常年同期(-3.4℃)偏低0.4℃,就空间分布来看,我国东北、华北、黄淮、江淮和新疆北部气温较常年同期偏低。利用1951-2013年国家气候中心整理的全国160站月平均气温资料、英国Hadley中心全球海温资料、NCEP/NCAR再分析大气环流资料、德国不莱梅大学提供的海冰卫星遥感资料,通过EOF分析、回归分析、合成分析、相关分析方法研究了引起2012/2013年冬季我国气温异常的东亚中高纬大气环流异常,并从海洋环境要素异常的角度分析造成这种环流异常的原因。分析结果表明:2012/2013年冬季我国气温异常分布主要是由于北极涛动(AO,Arctic Oscillation)呈负位相,西伯利亚地区高度场异常偏高,东亚大槽明显偏深的环流形式引起的。而太平洋年代际振荡(PDO,Pacific Decadal Oscillation)负位相是引起西伯利亚高压强度偏强和东亚冬季风强度偏强的年代际海洋背景,前期9月海冰范围异常偏小是导致2012/2013年冬季AO呈现负位相及我国东北和新疆北部呈现异常低温的主要原因。     

2016/2017年冬季北半球大气环流及对我国冬季气温的影响

2016/2017年冬季(2016年12月至2017年2月),东亚冬季风强度较常年同期异常偏弱,西伯利亚高压偏弱。北极涛动(AO)在冬季以正位相为主。冬季北半球500 hPa高度距平场上,亚洲中高纬地区以纬向环流为主,我国为异常正高度距平控制。受其影响,我国各地气温普遍较常年同期偏高,全国平均气温为-1.5℃,较常年同期(-3.4℃)偏高1.9℃,为1961年以来最暖的冬季。季内各月冬季风指数和西伯利亚高压均偏弱,相应我国气温各月均偏高。冬季风的异常偏弱与夏季北极地区大气环流异常状态有关。2016年夏季北极大气环流的热力和动力状态影响了秋季北极海冰偏少的滞后影响效果,不利于冬季风的偏强。     

2018/2019年冬季北半球大气环流特征及对我国冬季气温异常的影响

2018/2019年冬季,东亚冬季风较常年同期偏强,西伯利亚高压偏强。在北半球500 hPa高度距平场上,乌拉尔山地区为高度场正异常,贝加尔湖 巴尔喀什湖地区为高度场负异常,欧亚中高纬整体以经向型环流为主。冬季冷空气活动较频繁且强度偏强,受其影响,除东北地区、西南地区及华南地区中东部等地气温较常年同期偏高外,全国其余地区气温偏低。此外,欧亚中高纬环流季节内调整明显,导致我国气温异常表现出明显的阶段性特征。前期秋季巴伦支海 喀拉海海冰密集度偏低是造成东亚冬季风偏强的重要原因。     

东亚夏季一个与鄂霍次克海阻高建立及副高北上相关的遥相关类型(英)

研究了鄂霍次克海阻高及西太平洋副热带高压的关系,解释了当鄂霍次克海阻高活跃时副热带高压北上缓慢的原因。具体如下(1)通过对鄂霍次克海阻高指数和500 hPa高度的相关分析发现,夏季东亚附近容易出现一个类似偶极子的遥相关类型;(2)这个遥相关类型与鄂霍次克海阻高发展时产生的从鄂霍次克海经日本东部海面到副热带方面传播的波列紧密相关;(3)伴随鄂霍次克海高压的发展,此波列的传播形成一个以日本东部海面为中心的气旋式环流,起着削弱副高北缘的重要作用。这个作用可以部分解释为什么1998年夏季副高会非常偏南。     

东亚夏季一个与鄂霍次克海阻高建立及副高北上相关的遥相关类型

研究了鄂霍次克海阻高及西太平洋副热带高压的关系，解释了当鄂霍次克海阻高活跃时副热带高压北上缓慢的原因。具体如下(1)通过对鄂霍次克海阻高指数和500hPa高度的相关分析发现，夏季东亚附近容易出现一个类似偶板子的遥相关类型；(2)这个遥相关类型与鄂霍次克海阻高发展时产生的从鄂霍次克海经日本东部海面到副热带方面传播的波列紧密相关；(3)伴随鄂霍次克海高压的发展，此波列的传播形成一个以日本东部海面为中心的气旋式环流，起着削弱副高北缘的重要作用。这个作用可以部分解释为什么1998年夏季副高会非常偏南。     

1992年西藏中部初夏干旱的环流特征分析

１９９２年初夏西藏中部沿江河谷地区、昌都地区及那曲西部出现严重干旱。分析表明，副高位置偏南，北跳偏迟，高原及周边地区从春到夏的环流调整偏迟；印度季风低压初上高原时间推迟；切变线系统偏弱、位置偏北等，是造成初夏干旱的主要环流背景。     

2012年8月大气环流和天气分析

2012年8月环流特征如下：北半球极涡呈单极型分布,中心略偏于东半球,强度较常年偏强;北半球高纬度环流呈5波型分布;西太平洋副热带高压较常年偏北偏西。2012年8月,全国平均气温为21．4℃,较常年同期（20．8℃）偏高0．6℃。全国平均降水量92．1mm,较常年同期（105．1mm）偏少12．4％。月内共出现8次降水过程;西北太平洋有7个热带气旋活动,有5个热带气旋登陆我国,另外,热带气旋布拉万对我国东北地区造成严重影响;江南、华南、江汉、四川盆地及新疆等地出现高温天气;19个省（市、区）遭受风雹灾害。     

2019年8月大气环流和天气分析

2019年8月,北半球极涡呈单极型分布,强度偏强;亚洲大陆中高纬为两槽一脊型;西北太平洋副热带高压明显偏北,大陆高压偏强。8月全国平均降水量为110.5 mm,较常年同期(105.3 mm)偏多5.0%;全国平均气温为21.6℃,较常年同期(20.8℃)偏高0.8℃。月内共出现了5次主要的区域性强降水过程,其中3次降水活动与台风有关。8月共有6个热带气旋(风力8级以上)在西北太平洋和南海海域活动,其中"韦帕"、"利奇马"、"白鹿"共3个台风登陆我国。月内,东北及四川等地遭受暴雨洪涝灾害;长江中下游气象干旱发展;南方出现大范围持续高温天气;多省(区、市)遭受风雹袭击,部分地区受灾较重。     

Influence of the Mascarene High and Australian High on the Summer Monsoon in East Asia： Ensemble Simulation

By using a nine-level atmospheric general circulation model developed at the Institute of Atmospheric Physics (IAP 9L AGCM), two sets of numerical experiments are carried out to investigate the influence of the Mascarene high (MH) and Australian high (AH) over the southern subtropics upon the East Asian summer monsoon circulation and summer precipitation in East Asia. The use of ensemble statistics is adopted to reduce the simulation errors. The result shows that with the intensification of MH, the Somali low-level jet is significantly enhanced together with the summer monsoon circulation in the tropical Asia and western Pacific region. Furthermore, the anticyclonic anomaly in the tropical western Pacific to the east of the Philippines may induce a weak East-Asia-Pacific teleconnection pattern. In the meantime,geopotential height in the Tropics is enhanced while it is reduced over most regions of mid-high latitudes,thus the northwestern Pacific subtropical high at 500 hPa extends southwestward, resulting in more rainfall in southern China and less rainfall in northern China. A similar anomaly pattern of the atmospheric circulation systems is found in the experiment of the intensification of AH. On the other hand, because the cross-equatorial currents associated with AH are much weaker than the Somali jet, the anomaly magnitude caused by the intensification of AH is generally weak, and the influence of AH on summer rainfall in China seems to be localized in southern China. Comparison between the two sets of experiments indicates that MH plays a crucial role in the interactions of general atmospheric circulation between the two hemispheres.     

赣北500hPa副高中心附近的一次对流天气分析

５００ｈＰａ副高中心附近的对流性天气是一种较少见的现象，它的形成机制与一般的对流天气明显不同。作者从天气形势，层结稳定度，锋区位置，湿度垂直分布等方面，对１９９３年８月１４日的对流天气过程进行了分析，找出了副高中心产生对流天气的一般条件。     

夏季东北冷涡与副高、鄂海阻高的遥相关关系

利用1958-1997年每年的6月、7月和8月,共120个月NCAR/NCEP再分析月平均500 hPa位势高度格点资料,在全球范围内用一点相关法计算了东北冷涡与西太平洋副热带高压、鄂霍次克海阻塞高压之间的遥相关关系,结果表明,在夏季,东北冷涡与鄂海阻高之间有较好的负相关关系,是互为生消的;西太平洋副热带高压与鄂海阻高之间有较好的负相关关系,是互相制约的;东北冷涡与西太平洋副热带高压之间虽然也有负相关关系,但显著性不是很好.     

初夏东亚阻塞形势下的高温天气分析

结合MICAPS2.0平台提供的数值产品和区域加密自动气象站观测信息,对2008年6月中下旬东北地区一次阻塞形势下的高温天气进行了分析.得出:大陆强盛暖空气持续北上,形成稳定的东亚阻塞高压是东北地区这次初夏持续高温天气产生的原因.     

2013年长江中下游地区夏季高温事件的环流特征及成因

采用ERA-interim和NCEP CFSR逐日再分析资料以及长江中下游29个测站的逐日温度资料,分析了2013年7月23日-8月14日长江中下游地区夏季异常高温的特点、环流特征及成因。研究结果表明,2013年夏季高温期间西太平洋副热带高压较往年异常偏强,西太平洋副热带高压控制区内大范围异常下沉运动产生的大气绝热加热是高温形成的主要原因。同时,与强大西太平洋副热带高压相联系的异常强大反气旋环流使得长江中下游地区上空的水汽向东北方向大量输出,导致了该区域水汽含量的减少,致使到达地面的太阳短波辐射增加,这是高温形成的又一原因。进一步分析表明,2013年夏季海洋性大陆地区大气热源异常偏强,该地区大气热源的异常增强可能是导致2013年夏季西太平洋副热带高压异常偏强的主要原因。