热带对流层上空东风带扰动影响西太平洋副热带高压的个例分析

利用NCEP/NCAR1000—10hPa2.5°×2.5°日平均和每日4次再分析资料,分析了2003年6月19—25日热带对流层上空东风带扰动对西太平洋副热带高压东西向进退的影响。结果表明:热带对流层上空东风带扰动从对流层中低层伸展到50hPa高度附近,在200hPa上表现最为明显,在热力场上表现出“上暖强,下冷弱”的垂直分布特征。当西太平洋副热带高压南/北侧的东/西风带上的扰动在相向运动中抵达同一经度上时,对应于西太平洋副热带高压的异常东退。垂直涡度方程的诊断分析表明:在东风带扰动附近,涡度倾向效应贯穿于对流层整层到50hPa高度上,在200hPa高度附近表现最显著,当高层东风带扰动东/西侧的负/正变涡增强时,当东/西风带扰动在相向移动过程中,它们涡度倾向正值区在130°E南北打通时,西太平洋副热带高压出现突然东撤。涡度方程分析还表明,对于涡度倾向变化的贡献中,水平涡度平流的贡献最大、β效应的贡献最小;当东风带扰动附近的水平涡度平流和β效应增强时、且由β效应所引起的东/西风带扰动中的南、北风分量在130°E附近南北同相迭加出现“正压发展”时,有显著的正涡度增长,对应于西太平洋副热带高压的东撤。     

夏季南亚高压及西太平洋副热带高压强度变化与前期海温异常的关系

本文利用1951—2010年NCEP/NCAR再分析月平均资料研究了热带海表面温度对南亚高压与西太平洋副热带高压发展变化的影响,得到以下主要结论：在两高压强年与暖海温年(两高压弱年与冷海温年)里,冬、春两季赤道印度洋、太平洋海温距平呈现显著的正?负?正(负?正?负)的厄尔尼诺(拉尼娜)现象,中南半岛附近的对流层高层产生异常西风(东风)气流,有利于(不利于)南侧异常反气旋环流的产生,从而促进（阻碍）南亚高压发展;菲律宾海域的对流层产生异常下沉(上升)气流,有利于(不利于)西北侧异常反气旋环流的产生,从而促进(阻碍)低层西太副高的发展。夏季,热带印度洋的暖海温（冷海温）有效地增加（降低）了当地的对流效应,使大气对流层温度增暖（减低),影响南亚高压与西太平洋副热带高压的发展。     

与2003年梅雨期西太副高东西向运动有关的热带上空东风带扰动的结构和演变特征

利用NCEP/NCAR 1 000～10 hPa 2.5 (×2.5 (的再分析资料,分析了与西太平洋副热带高压(简称西太副高)东西进退相关系的热带对流层上空东风带扰动(简称EV)的结构和演变特征.结果表明:西太副高与其南侧的东风带扰动存在同时西进的过程,当西太副高南、北两侧的东、西风带上的扰动在相向运动中抵达同一经度上时,西太副高出现异常东退.热带对流层上空东风带扰动为中高层天气系统,它从对流层中层伸展到50 hPa高度附近,在200 hPa上表现得最为明显,在热力场上表现出"上暖强下冷弱"的垂直分布特征;在西太副高东退时,东风带扰动东西侧的辐散效应和垂直运动的性质发生了显著变化,东风带扰动中心附近的垂直速度场出现从上升运动到向下下沉运动转化的过程.     

2013年夏季西太平洋副高异常特征及其对湖南高温干旱的影响

利用湖南96个测站的逐日降水、日最高气温和NCEP/NCAR再分析资料、海温资料,分析了2013年夏季西太平洋副热带高压异常活动特征、成因及其对湖南高温干旱的影响。结果表明,2013年夏季西太平洋副高异常偏西、偏强,使得湖南一直处在高压下沉气流控制下,形成持续高温干旱天气。造成副高变异的原因主要有:(1)2012年冬季至2013年春季,赤道东太平洋海表温度持续偏低,印度洋—赤道西太平洋海表温度持续偏高,使得Walker环流和Hadley环流的上升和下沉运动得到加强,西太平洋副高西伸、加强;(2)南亚高压一次次东伸,通过强烈高空负涡度平流的动力强迫,造成西太平洋副高区内的下沉运动,导致副高稳定维持,天气晴热高温;(3)西风急流较常年偏北,纬向环流偏强,导致副热带高压在偏北位置稳定维持,200 h Pa高空辐合增强,辐合中心位于30°N以北,造成500 h Pa副高下沉运动区位置偏北、偏强。     

2003年夏季淮河流域梅雨期西太平洋副高结构和活动特征及动力机制分析

通过资料分析和诊断, 揭示了在2003年6～7月淮河流域暴雨期间, 西太平洋副高相对偏北并且呈现南北变化相对稳定、东西变化明显的特征; 强劲而稳定少动的中纬度西风急流使得西太平洋副高难以北抬, 从而造成了淮河流域降雨带的稳定少动. 同时, 分析表明每一次雨锋的出现伴有高层南亚高压的东伸, 并诱发500 hPa西太平洋副高西伸至我国沿海, 导致淮河流域多雨, 江南干旱高温.分析还发现高、低空副热带高压影响天气系统发展的如下机制: (1) 沿30°N东伸的高层南亚高压脊在东部30°N以北地区引起辐散和上升, 在30°N以南地区引起辐合和下沉; (2) 江南高层的辐合下沉气流在中低空的辐散增强了局地的负涡度, 诱发西太平洋副高西伸; (3) 沿增强了的西太平洋副高西北侧的偏西南气流在30°N以北辐合, 增强了局地的上升运动, 为暴雨的产生创造了大尺度的背景流场; (4) 副高西北侧的暴雨加强了低空的南风和高层的北风, 从而使高层东伸的南亚高压和低层西伸的西太平洋副高在我国东部稳定维持.     

夏季东亚西风急流扰动异常与副热带高压关系研究

利用1979—2003年NCEP/NCAR月平均再分析资料, 探讨夏季 (6—8月) 200 hPa东亚西风急流扰动异常与南亚高压和西太平洋副热带高压的关系。研究指出:夏季200 hPa东亚西风急流扰动动能加强 (减弱), 东亚西风急流位置偏南 (偏北)、强度偏强 (偏弱); 东亚西风急流扰动动能强弱不仅与北半球西风急流强弱和沿急流的定常扰动有关, 而且还与东亚地区高、中、低纬南北向的扰动波列有关, 亚洲地区是北半球中纬度环球带状波列异常最大的区域。夏季200 hPa东亚西风急流扰动动能加强 (减弱), 南亚高压的特征为位置偏东 (偏西)、强度加强 (减弱); 西太平洋副热带高压的特征为位置偏南 (偏北)。东亚环流特别是500 hPa西太平洋副热带高压对东亚西风带扰动异常的响应由高空东亚西风急流南侧的散度场及其对流层中下层热带和副热带地区的垂直速度距平场变化完成。     

东亚副热带西风急流位置异常对长江中下游夏季降水的影响

利用NCEP/NCAR 200 hPa月平均风场再分析资料,定义东亚大陆对流层上层不同经度上最大西风所在位置的平均纬度为东亚副热带西风急流轴线指数,该指数能准确反映东亚副热带西风急流位置的南北变化及其对长江中下游降水的影响,并能较好地体现东亚夏季风盛行期间对流层低层与高层的纬向风场变化特征。分析表明,该指数的时间变化具有与长江中下游夏季降水较一致的年代际变化及年际振荡特征。对东亚副热带西风急流位置异常年的大气环流差异分析表明,急流异常偏北时,南亚高压偏弱,位置偏北偏西,呈伊朗高压型;西太平洋副热带高压(下称西太副高)偏弱、位置偏东偏北;气流的辐合上升区北移至华北一带,而长江流域低层风场为辐散异常,上升气流较常年偏弱,降水偏少。急流异常偏南时,南亚高压偏强,位置偏南偏东,呈青藏高压型;西太副高偏强、位置偏西偏南;长江流域地区上空低层有较强辐合上升气流,高层有较强的气流辐散,对流旺盛,雨带在此维持,容易引发洪涝。     

南亚高压对川渝地区盛夏极端旱涝的影响分析

利用NCEP/NCAR资料对川渝地区两个极端年1998年（涝年）和2006年（旱年）进行分析,结果表明,涝年南亚高压辐散强,脊线位置比多年平均偏南,西太平洋副热带高压（简称西太副高）主体西伸,脊线偏南;旱年南亚高压的辐散比涝年弱,脊线位置比多年平均偏北,西太副高脊线亦偏北。从动力特征来看,旱（涝）年,高层大气相对负（正）涡度平流的垂直分布有利于大气产生下沉（上升）运动,且南亚高压距平环流存在辐合（辐散）,与之对应的低层存在辐散（辐合）特征;热力分析亦表明,旱（涝）年的中低层多为暖（冷）平流,具有负（正）非绝热加热特征,且非绝热加热的垂直分布特征,有利于南亚高压距平环流局部辐合（辐散）加强,并对中低层系统的垂直运动产生影响。因此,一定程度上川渝地区两个极端旱涝年的出现与其上空的垂直运动变化密切相关,是由南亚高压与中低层系统的相互配置引起的。      

夏季南亚高压东西振荡特征研究

用合成分析方法讨论夏季南亚高压东西位置异常时东亚地区高低层环流特征和垂直环流特征，结合大气环流的这些特征讨论了南亚高压东西位置异常对我国东部降水的影响，最后对南亚高压位置异常与海温异常的关系进行了研究．结果表明，南亚高压与500hPa西太平洋副高存在“相向而行”和“相背而去”的关系；南亚高压偏东年850hPa距平风合成表明西太平洋副高增强西伸，长江流域存在距平风的辐合，导致长江流域降水偏多；偏西年西太平洋副高减弱东撤，长江流域为距平北风控制，使得长江流域降水较少。南亚高压偏东（西）年高原西部和我国长江流域上升运动较强（弱）。前期冬季赤道中东太平洋海温偏高（低），则夏季南亚高压的位置易偏东（西）。前期冬季到同期夏季印度洋海温偏高（低），夏季南亚高压偏东（西）。     

2019年长江中下游伏秋连旱的异常特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料及实况观测资料,分析了2019年中国长江中下游地区伏秋连续干旱期间的降水、温度及大气环流异常特征。结果表明：此次干旱具有持续时间长、降水偏少严重、气温较历史同期明显偏高、高温日数明显偏多等极端性特点。西太平洋副热带高压偏强,位置相对偏西、偏北,是形成长江中下游伏秋连旱的最主要原因;南亚高压东伸及负涡度向东输送,利于副热带高压西伸,长江中下游地区始终位于东亚副热带西风急流出口区右侧、对流层中高层负涡度的叠加作用区,使得垂直方向上的下沉辐散得到显著增强;自乌拉尔山至贝加尔湖高压脊形成的"高压坝",偏弱的极涡和东亚大槽等异常中高纬环流形势稳定维持,使得西风带中的气旋性扰动不易影响到副热带地区,利于西太平洋副热带高压的稳定及干旱的维持;频繁的热带系统活动,使得副热带高压在热带对流加热区以北的负涡度作用下得以进一步加强,并且导致对流层低层西南气流、越赤道气流和东南气流等三支气流在向北的输送路径上发生改变,并使长江中下游地区水汽辐合偏弱,使干旱得以维持。     

Simulations of the 100-hPa South Asian High and Precipitation over East Asia with IPCC Coupled GCMs

The South Asian High (SAH) and precipitation over East Asia simulated by 11 coupled GCMs associated with the forthcoming Intergovernmental Panel on Climate Change’s (IPCC) 4th Assessment Report are evaluated. The seasonal behavior of the SAH is presented for each model. Analyses of the results show that all models are able to reproduce the seasonal cycle of the SAH. Locations of the SAH center are also basically reproduced by these models. All models underestimate the intensity and the extension of coverage in summer. The anomalous SAH can be divided into east and west modes according to its longitudinal position in summer on the interannual timescale, and the composite anomalies of the observed precipitation for these two modes tend to have opposite signs over East Asia. However, only several coupled GCMs can simulate the relationship between rainfall and SAH similar to the observed one, which may be associated with the bias in simulation of the subtropical anticyclone over the West Pacific (SAWP) at 500 hPa. In fact, it is found that any coupled GCM, that can reproduce the reasonable summer mean state of SAWP and the southward (northward) withdrawal (extension) for the east (west) mode of SAH as compared to the observed, will also simulate similar rainfall anomaly patterns for the east and west SAH modes over East Asia. Further analysis indicates that the observed variations in the SAH, SAWP and rainfall are closely related to the sea surface temperature (SST) over the equatorial tropical Pacific. Particularly, some models cannot simulate the SAWP extending northward in the west mode and withdrawing southward in the east mode, which may be related to weak major El Ni?no or La Ni?na events. The abilities of the coupled GCMs to simulate the SAWP and ENSO events are associated partly with their ability to reproduce the observed relationship between SAH and the rainfall anomaly over East Asia.     

江淮入梅前后大气环流的演变特征和西太平洋副高北跳西伸的可能机制

该文首先采用合成分析的方法研究了江淮入梅前后大尺度大气环流的演变特征和西太平洋副热带高压西伸北跳的可能机制。研究结果表明, 江淮入梅前期的最显著的特征是:副热带高压首先在太平洋中部增强北跳, 而后向西扩展导致太平洋副高西部脊 (120°E) 的增强北跳。进一步分析表明, 在太平洋中部副热带高压的增强北跳和西伸之前, 副热带高压南侧ITCZ中对流和孟加拉湾北部的对流活动明显并且都经历了一次增强活跃过程, 这意味着热带ITCZ和孟加拉湾北部对流的异常活跃可能对副热带高压的增强北跳西伸产生影响。全球大气环流模式模拟结果表明, 赤道中太平洋ITCZ中对流异常活跃不仅可导致副热带高压的增强北移, 而且还可导致副热带高压西伸, 与诊断分析结果相一致。     

Subseasonal Zonal Oscillation of the Western Pacific Subtropical High during Early Summer

This study examines the features and dynamical processes of subseasonal zonal oscillation of the western Pacific subtropical high (WPSH) during early summer, by performing a multivariate empirical orthogonal function (MVEOF) analysis on daily winds and a diagnosis on potential vorticity (PV) at 500 hPa for the period 1979–2016. The first MV-EOF mode is characterized by an anticyclonic anomaly occupying southeastern China to subtropical western North Pacific regions. It has a period of 10–25 days and represents zonal shift of the WPSH. When the WPSH stretches more westward, the South Asian high (SAH) extends more eastward. Above-normal precipitation is observed over the Yangtze–Huaihe River (YHR) basin. Suppressed convection with anomalous descending motion is located over the subtropical western North Pacific. The relative zonal movement of the SAH and the WPSH helps to establish an anomalous local vertical circulation of ascending motion with upper-level divergence over the YHR basin and descending motion with upper-level convergence over the subtropical western Pacific. The above local vertical circulation provides a dynamic condition for persistent rainfall over the YHR basin. An enhanced southwest flow over the WPSH’s western edge transports more moisture to eastern China, providing a necessary water vapor condition for the persistent rainfall over the YHR basin. A potential vorticity diagnosis reveals that anomalous diabatic heating is a main source for PV generation. The anomalous cooling over the subtropical western Pacific produces a local negative PV center at 500 hPa. The anomalous heating over the YHR basin generates a local positive PV center. The above south–north dipolar structure of PV anomaly along with the climatological southerly flow leads to northward advection of negative PV. These two processes are conducive to the WPSH’s westward extension. The vertical advection process is unfavorable to the westward extension but contributes to the eastward retreat of the WPSH.     

用南亚高压和西太副高的周期关系做多雨时段的预报研究

对１００ｈＰａ南亚高压的振荡指数及５００ｈＰａ西太平洋副高的强度指数、西进指数进行了谱分析,着重考察了５天到一个月的振荡周期。通过分析得出,南亚高压的显著周期主要是准两周周期,西太平洋副高的显著周期主要是准一周周期,其次是准 两周周期;在多数情况下,南亚高压东进比西太平洋副高西伸加强提前１￣２天;南亚高压的显著周期与西太平洋副高的显著周期叠加时,陕西地区可出现多雨时段。     

南亚高压和西太平洋副热带高压的变化及其与降水的联系

利用NCEP/NCAR再分析资料和我国160站月降水资料,分析了南亚高压与西太平洋副热带高压（下称西太副高）在不同时间尺度上的关系及对降水的影响。结果表明,南亚高压东伸指数存在3～6年、10～15年和20年以上的周期变化,西太副高西伸指数存在3～6年和20年以上的周期变化。其中在3～6年尺度和10～15年尺度上,南亚高...     

夏季500 hPa副热带高压区域一次暴雨过程环流条件的诊断分析

利用NCEP/NCAR再分析资料和地面观测资料对2003年7月26～27日500 hPa副热带高压区域一次暴雨过程的形成原因进行了分析。结果表明:中低层来自东北方向的冷空气入侵是此次暴雨发生的重要原因，其作用体现在三个方面:一是致使对流层中低层降温，边界层增温，使得降水区积累了大量的不稳定能量；二是造成边界层风的辐合，进而激发了整层的上升运动；三是这股冷空气为暴雨发生提供了重要水汽源。暴雨发生前南亚高压主体突然东进，高空急流轴不断东伸加强，其出口端不断向南伸展，使得对流层中层副高主体西移，同时造成日本附近的冷涡南压，为冷空气从中低层侵入暴雨发生区提供了有利的环流条件。     

Physical Mechanism of Phased Variation of 2020 Extremely Heavy Meiyu in Middle and Lower Reaches of Yangtze River

The extremely heavy Meiyu in the middle and lower reaches of the Yangtze River in 2020 features early beginning, extremely late retreat, long duration, and a dramatic north-south swing rain belt. It can be divided into three phases. The key point of the extremely heavy Meiyu is the long duration of precipitation. The physical mechanism of the phased variation is researched here by analyzing the phased evolution of atmospheric circulation, the thermal effect of Tibetan Plateau, the sea surface temperature anomalies (SSTA), and tropical convection. The results show that: (1) Throughout the whole Meiyu season, the western Pacific subtropical high (WPSH) is stronger and westward, the South Asian high (SAH) is stronger and eastward, and blocking highs are very active with different patterns at different stages; they all form flat mid-latitude westerlies with fluctuation interacting with WPSH and SAH, causing their ridges and the rain belt to swing drastically from north to south or vice versa. (2) The higher temperatures in the upper and middle atmosphere in the eastern and southern Tibetan Plateau and the middle and lower reaches of the Yangtze River, which are produced by the warm advection transport, the heat sources in Tibetan Plateau, and the latent heat of condensation of Meiyu, contribute greatly to the stronger and westward WPSH and the stronger and eastward SAH. The dry-cold air brought by the fluctuating westerlies converges with the warm-humid air over Tibetan Plateau, resulting in precipitation, which in turn enhances the heat source of Tibetan Plateau and regulates the swings of WPSH and SAH. (3) Different from climatological analysis, real-time SSTA in the Indian Ocean has no obviously direct effect on WPSH and Meiyu. The anomalous distribution and phased evolution process of real-time SSTA in South China Sea and the tropical western Pacific affect WPSH and Meiyu significantly through tropical convection and heat sources. The maintenance of strong positive SSTA in the western equatorial Pacific is a critical reason for the prolonged Meiyu season. Both the onset and the retreat of Meiyu in 2020 are closely related to the intensified positive SSTA and corresponding typhoons on the ocean east of the Philippines.     

南亚高压和高低空急流对2010年浙江梅汛期暴雨的影响

利用常规气象站资料和美国NCEP/NCAR再分析资料,分析了2010年浙江梅汛期降水特征及南亚高压和高低空急流对梅汛期暴雨的影响。结果表明:(1)2010年浙江入、出梅偏晚,梅期明显偏长;降水偏多,强降水集中在浙江西南部,并逐渐向南北阶梯递减;暴雨过程频繁,降水集中,阶段性明显;(2)梅汛期间南亚高压主体偏强,加强中南北振荡和东西进退明显。高压脊线的南北振荡与强雨带南北摆动有一定的相关性。南亚高压在稳定状态或变化时都可能产生暴雨,暴雨多发生于变化时,且高压的西退与南撤同步,东进与北抬同步;(3)梅汛期高低空急流的演变具有较好的一致性,且与暴雨时空对应较好。暴雨带多处于高空急流的右侧和低空急流轴的左侧,暴雨带随高低空急流的位置变化而南北摆动,同时,低空急流轴到急流北缘与暴雨带有不同程度重叠。高低空急流强度与降雨强度有较密切的关系,高低空急流的水平距离对高低空急流耦合作用有重要影响,进而影响垂直运动发展和降水强度。因此,高低空急流的配置对梅汛期暴雨落区和强度预报有很好的指示意义。     

南亚高压次季节尺度东西振荡对我国长江流域降水及水汽输送的影响

使用常规资料及HYSPLIT(Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory Model)模式,分析了早夏和晚夏期间南亚高压次季节尺度异常偏东事件和异常偏西事件发生时,我国长江流域降水及水汽输送异常特征。结果表明:早夏期间当南亚高压异常东伸时,西太平洋副热带高压可西伸至我国东南沿岸,此时,降水正异常场主要位于我国东部地区,表现为江淮区域降水异常偏多;而晚夏期间当南亚高压异常东伸时,西太平洋副热带高压的西脊点更偏东,降水正异常区位置比早夏偏西,表现为四川盆地的降水异常偏多。早夏期间,与南亚高压异常偏西事件相比,南亚高压异常偏东事件有利于更多的水汽从南方的水汽源地输送到我国江淮区域,加上此时江淮流域存在异常上升运动,动力和水汽条件共同使得江淮流域降水偏多。晚夏四川盆地地区有类似的结论。     

南亚高压季节内变化与热带季节内振荡之间的关系

采用观测分析和数值试验等方法,分析夏季南亚高压与热带季节内振荡（ISO）之间的关系,并对两者之间的相互作用进行量化诊断,探讨其物理过程。主要结果表明:南亚高压ISO与热带ISO活动关系密切,当热带ISO处于印度洋位相（第1、2、3位相）,则南亚高压东脊点位置偏西,当ISO处于太平洋位相（第5、6、7位相）,则南亚高压东脊点位置偏东。与热带ISO关系最密切的是南亚高压东部附近区域,即东亚—西太平洋地区（15°～25°N,110°～140°E）,该关键区也是南亚高压ISO最显著区域。在热带ISO的调制下,关键区对流层大气垂直结构产生斜压性异常变化,导致高层南亚高压东脊点的东伸（西退）对应中低层西太平洋副热带高压西脊点的东退（西伸）。在南亚高压与热带ISO之间关系中,主要是热带ISO对南亚高压的影响,南亚高压东部关键区ISO强度40%来源于热带ISO的贡献,而南亚高压对热带ISO平均强度的影响很弱。热带ISO影响南亚高压的物理过程如下,热带ISO从印度洋向东传播至西太平洋时,强对流产生分支,部分由于东亚—西太平洋的有利夏季风背景转为向北传播,ISO向北传播过程中对流强度进一度加强,这就相当于存在一个赤道非对称热源。在热源的作用下,大气产生异常响应,在热源的西北侧,即东亚—西太平洋地区,对流层低层为气旋性环流异常、位势高度负异常,对流层高层为反气旋性环流异常、位势高度正异常,从而导致南亚高压东脊点偏东。而当热带ISO处于印度洋位相时,大气异常响应与上述相反,南亚高压东部位势高度降低,南亚高压东脊点西撤。