厄尔尼诺/拉尼娜与重庆次年夏季涝/旱的非对称关系

本文详细分析了厄尔尼诺/拉尼娜与重庆夏季典型涝/旱年之间的不对称关系。结果表明:(1)厄尔尼诺和拉尼娜对重庆次年夏季降水有不对称影响。厄尔尼诺年的大气环流异常与重庆夏季典型涝年的特征一致;然而,拉尼娜年的大气环流异常与重庆夏季典型旱年的特征不一致。(2)从冬季到次年夏季,厄尔尼诺对重庆夏季典型涝年的影响主要是通过热带印度洋海温的‘接力效应’维持的。     

ENSO对次年夏季西北太平洋降水的非对称影响

通过对1979—2018年Ni?o3.4指数和第二年夏季西北太平洋（Northwest Pacific, WNP）降水异常的分析发现,厄尔尼诺强度与第二年夏季WNP降水异常存在显著的负相关关系,而与拉尼娜并没有显著的相关关系。将厄尔尼诺和拉尼娜分为东部型和中部型以后发现,东部型厄尔尼诺和拉尼娜对次年夏季WNP降水的影响不对称,东部型厄尔尼诺强度与次年夏季WNP降水异常为负相关关系,而东部型拉尼娜与次年夏季WNP降水异常关系并不显著。相反,中部型厄尔尼诺和拉尼娜对WNP次年夏季降水的影响较为对称。不管是厄尔尼诺还是拉尼娜,其强度与次年夏季WNP降水异常相关性均非常显著。分析速度势和流函数场以及它们所对应的海表面温度场发现,强东部型厄尔尼诺、强中部型厄尔尼诺、强/弱东部型拉尼娜和强中部型拉尼娜事件中WNP降水主要受风场的辐合辐散控制,其降水异常区与辐合辐散中心对应得很好。而弱东部型厄尔尼诺和弱中部型厄尔尼诺事件中的WNP降水主要与中太平洋海温Gill型对称加热有关,在辐合中心西边产生一对气旋,导致了西北太平洋降水的正异常。而对于弱中部型拉尼娜,由于副热带中太平洋加热的作用,在西北太平洋区东...     

厄尔尼诺/拉尼娜与淮河流域汛期降水年际关系的稳定性分析

根据1961-2015年淮河流域170站月降水资料、NCEP再分析资料和ERSST海温资料,采用滑动相关、合成分析等方法来探讨厄尔尼诺/拉尼娜与淮河流域汛期降水年际关系的稳定性。结果表明:厄尔尼诺/拉尼娜与淮河流域汛期降水的年际关系存在不稳定性,两者11年滑动相关在1979年出现一次突变,1961-1979年两者为明显的负相关,1980-1992年为正常阶段,1993-2015年为明显的正相关。文中主要讨论两个明显相关时段厄尔尼诺/拉尼娜对淮河流域降水的影响。1961-1979年时段和1993-2015年时段厄尔尼诺/拉尼娜对淮河流域夏季降水的影响是相反的,而且1993-2015年厄尔尼诺/拉尼娜对淮河流域汛期降水预测的指示意义不如1961-1979年时段。厄尔尼诺事件对淮河流域降水的影响较为明显,而拉尼娜的影响不明显,两者的影响表现出不对称的特点。1961-1979年期间厄尔尼诺发展(衰减)年夏季亚洲大气环流配置有利于南北气流在淮河流域上空汇合(辐散),使得流域降水偏多(偏少),而1993-2015年厄尔尼诺事件则相反。     

洞庭湖流域夏季降水特征及旱涝年份大气环流分析

基于洞庭湖流域96个气象站点1961-2015年逐月降水数据和NCEP/NCAR再分析资料,对洞庭湖流域55年夏季降水的时空变化与典型夏涝年、夏旱年的大气环流特征进行分析。结果表明:55a间流域夏季降水存在明显的年际和年代际变化特征,存在准3a和20a周期。流域夏季平均降水量呈现由中北部平原地区向四周山区递增的空间分布特征。从大气环流和水汽输送及辐合形势来看,典型夏涝(旱)年,对应着西北太平洋副热带高压面积偏大、强度偏强和流域上空水汽的异常辐合(辐散)。     

西江流域夏季严重旱涝的气候背景及前兆强信号

分别将西江流域夏季出现严重洪涝和干旱年份的500 hPa高度和太平洋海温的距平进行合成,讨论了洪涝期和干旱期大气环流和海温变化的气候背景特征。结果表明,西江流域严重涝或旱期的大气环流和海温场存在着显著的差异:涝年欧洲槽强而活跃,旱年乌拉尔山高脊为强势;涝年赤道东太平洋的海温偏低,旱年的海温场呈现暖事件的特征。以2个异常涝和旱年为例,使用信噪比的方法识别发生异常旱涝的前期大气环流的强信号。异常洪涝和干旱的前期,大气环流表现出的强信号位置分布是相反的。东亚地区大气环流的异常,特别是青藏高原的东侧与南侧,我国东北部至日本海附近500hPa高度的异常变化,是西江流域出现异常旱涝的前兆强信号。其异常变化表现出涝年与旱年的高度场为相反的分布形势特征:涝年是东低西高,旱年是东高西低。     

青藏高原上对流层水汽“典型异常年”成因分析

青藏高原(下称高原)上对流层水汽变化在对流层—平流层水汽交换中起着重要作用,利用AIRS卫星数据、NOAA全球海温数据、NCEP/NCAR再分析资料和国家气候中心NCC提供的74项环流特征量资料,从海气耦合角度对2003-2011年高原上对流层水汽典型异常偏多年的成因进行了分析。结果表明,ENSO事件对于高原上对流层水汽的多少具有一定的指示作用:在厄尔尼诺(拉尼娜)事件开始的次年夏季,高原上对流层水汽偏多(偏少);受海温异常强迫的大气环流异常是造成2010年高原上对流层水汽异常偏多的直接原因。2010年夏季高原上对流层位势高度偏高、东亚地区阻塞形势发展、西太平洋副热带高压加强西伸的异常环流型有利于西太平洋和南海水汽持续向高原地区输送,而高原上空异常反气旋环流的存在以及冷暖气流的交汇使水汽垂直向上输送加强,共同导致了2010年高原上对流层水汽异常偏多。     

厄尔尼诺和拉尼娜事件对广东气候异常影响的研究进展

从台风、降水(旱涝)和气温(寒冷、冷空气)等角度,对近年来厄尔尼诺和拉尼娜事件对广东气候异常的影响研究进行了综述,可以得到厄尔尼诺和拉尼娜事件对广东气候会产生不同的影响,分析结果表明:(1)台风:厄尔尼诺年登陆台风频数少于拉尼娜年,拉尼娜(厄尔尼诺)当年10月份热带气旋频数偏多(少)、生命史偏长(短)、影响时间较长(短)、强度较强(弱),即厄尔尼诺当年及次年台风季偏短,拉尼娜年当年台风季偏长;(2)降水:厄尔尼诺年,广东冬、春、夏季降水明显偏多,拉尼娜年,冬、春降水偏少不明显,但中等及强厄尔尼诺事件以及连续性的厄尔尼诺事件和夏季发生的厄尔尼诺事件,广东易发生旱灾;(3)气温、寒潮、冷空气:研究结论不一致。然而即便是厄尔尼诺事件,其不同的分布型、强度和发生时间等也都会对广东气候异常产生不同影响,且具有很强的区域性。     

海温变化与500 hPa环流系统的响应对夏季旱涝的影响

分析了北太平洋海温与黑龙江省夏季降水的关系,表明黑龙江省夏季降水与东太平洋海温相关。重点分析了厄尔尼诺与拉尼娜发展的不同阶段所对应的５００ｈＰａ大气环流异常及其对黑龙江省夏季旱涝的影响。     

夏季长江中下游旱涝年季节内振荡气候特征

利用1951—2004年我国740站逐日降水资料对夏季长江中下游典型旱涝年季节内振荡周期、强度和位相等特征进行合成对比分析发现:长江中下游涝年降水季节内振荡周期较旱年长, 涝年以30~60 d周期为主, 而旱年以10~30 d周期为主。旱涝年长江中下游地区夏季降水的10~30 d振荡整体上均强于30~60 d振荡; 10~30 d及30~60 d振荡, 涝年的强度都大于旱年。季节内振荡在旱年的北传较涝年强, 能达到50°N附近; 而涝年不仅有明显的季节内振荡从低纬度地区向北传播, 同时还有弱的振荡从中高纬度地区向南传播, 两者汇合于长江流域形成强的振荡中心。影响我国低频降水的低频异常环流分布模态在旱涝年是一致的, 但涝年的低频环流强于旱年, 而这种低频环流场的差异正是造成涝年的低频降水强于旱年的原因之一。     

ENSO事件与河南旱涝年型的关系

利用河南省1951～1998年旱涝灾害影响资料,划分了旱涝灾害年型,并分析了ENSO事件与河南旱涝年型的关系：在厄尔尼诺当年、次年及反厄尔尼诺年,干旱年成灾面积大于67万公顷的大旱年占旱年总数的61％,涝年成灾面积大于67万公顷的大涝年占涝年总数的65％;厄尔尼诺年旱年频率大于涝年频率,反厄尔尼诺年旱、涝年频率相当;弱、最弱及最强的厄尔尼诺开始年涝灾影响为主,中等及偏强厄尔尼诺开始年以旱灾为主;厄尔尼诺开始年与次年旱涝影响趋势相一致的频率达92％。     

基于BP神经网络模型的广西月降水量降尺度预报

应用1961～1998年的山东省40个代表站夏季降水资料及NCAR/NCEP再分析月平均资料,分析了山东夏季降水的气候特征,并对旱涝年的大气环流异常进行了合成对比分析。结果表明:山东夏季降水整体表现为旱涝同步,降水分布呈现由东南向西北递减的趋势。涝年与旱年的环流形势存在明显的差异:涝年,贝加尔湖及其以西地区的位势高度降低,我国东部到日本海的位势高度明显升高。东亚大槽、乌拉尔山阻高、副热带高压位置及强度的变化对山东夏季降水有重要影响。有三支暖湿气流在山东上空交汇,为降水提供了充沛的水汽来源;而在旱年,上述环流特征呈现相反的形势。     

大气环流异常对山东雨季降水的影响

利用1958～2003年NCEP/NCAR再分析资料,对山东旱涝年500hPa高度距平、高(200hPa)低(925hPa)层散度距平、OLR距平分布以及115～123°E山东东西边界范围内的平均垂直速度进行合成分析,并与华北旱涝年大气环流的分布特征进行了对比。结果发现:(1)北半球500hPa夏季存在的东亚-太平洋遥相关型(EAP)对山东夏季降水产生重要影响,山东涝年夏季500hPa呈现出EAP型,旱年呈负EAP型。(2)山东涝年,鄂霍茨克海高压春季偏强、夏季偏弱,山东上游易维持低压槽区,副高偏北,热带地区对流活动加强,Hadley和Walker环流加强,山东上空盛行上升运动。旱年与涝年的特征基本相反,只是鄂霍茨克海高压在春季和夏季均较常年偏强。(3)不同旱年(涝年)的500hPa特征与旱年(涝年)平均情况相似,只是有时距平中心位置和强度不同。特别是涝年,冷空气强度、入侵路径以及副高的位置均有差别。(4)华北旱涝年500hPa高度距平与山东不同。华北旱年500hPa欧亚大陆中高纬度呈现出EU遥相关分布,且华北涝年夏季鄂霍茨克海和朝鲜-日本地区位势高度变化不显著。(5)影响山东夏季降水的热带强迫源区主要位于热带印度洋、南海-热带西太平洋,两者实现遥相关的可能机制是热带强迫所激发的大尺度准定常Rossby波列的传播。     

淮河流域汛期典型旱涝年的低频环流特征分析

利用小波分析、Butterworth滤波器分析了淮河流域汛期典型旱涝年降水和大气的低频特征,结果表明典型涝年、旱年降水的周期和方差贡献最明显的差异都位于30～60 d周期段。从30～60 d滤波降水峰值位相对应的低频环流来看,高层主要的差异位于东亚,在东西伯利亚地区涝年存在大片负异常区,而旱年则为正异常;涝年平均在东亚自北向南存在“－＋－＋”的异常配置,而旱年平均的位相近乎相反;低层风场上涝年副热带的低频反气旋比旱年更明显。此外,典型涝年的高低纬地区存在低频信号相向传播的特征,典型旱年则不明显;涝年存在低频信号自太平洋向东亚西传的特征,而旱年的西传仅局限于120 ?E以东地区。      

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。      

2022年2月广东降水异常偏多特征及成因分析

为了分析广东省2022年2月降水异常的成因，基于1951—2022年广东省86个国家气象站逐日降水资料、1991—2022年NCEP/NCAR再分析资料和中国气候系统监测指数集数据，采用相关分析、合成分析等方法研究了2022年2月广东降水异常偏多的原因。结果表明：2月广东降水异常偏多2.7倍，为20世纪90年代以来最多；18—22日出现罕见冬季暴雨过程，20日全省平均日雨量打破2月历史极值。厄尔尼诺和拉尼娜事件对次年广东2月降水的影响基本反相，厄尔尼诺(拉尼娜)次年，菲律宾上空为反气旋性(气旋性)环流异常，其西北侧的西南风(东北风)将海洋(陆地)湿(干)空气输送至广东上空，使广东大部降水偏多(少)。在拉尼娜次年时，若2月青藏高原高度场异常偏低，有利于高原南侧的印缅槽偏强，则广东省2月降水偏多；若2月青藏高原高度场略偏低，则广东省2月降水以偏少为主。2022年2月广东降水异常偏多，与典型拉尼娜次年的影响不同，但同期青藏高原高度场异常偏低，说明拉尼娜背景并不是导致该次广东降水异常偏多的原因，青藏高原高度场异常偏低则是导致广东2022年2月降水异常偏多的主要原因。     

与厄尔尼诺和拉尼娜相联系的中国南方冬季降水的年代际异常特征

利用NCEP/NCAR再分析大气环流资料、哈得来中心海温资料、中国700多站降水资料以及全球格点降水资料,详细分析了中国南方冬季降水异常的特征,并揭示了其所对应的欧亚大气环流和东亚冬季风异常与ENSO事件的联系,以及ENSO暖/冷位相对其影响的非对称性。研究进一步证明了厄尔尼诺是导致中国南方冬季降水偏多的重要外强迫因子,并指出拉尼娜对中国南方冬季降水的影响表现出明显的年代际变化特征。1980年之前的拉尼娜年冬季,东亚冬季风显著偏强,东亚大槽偏深,西北太平洋副热带高压偏弱偏东,中国南方受一致偏北风影响,气温偏低,降水偏少,多表现为冷干的气候特征。但1980年之后的拉尼娜年冬季,东亚大槽偏弱,印缅槽偏强,同时在菲律宾以西激发出异常气旋性环流,使得异常偏东风控制中国南方,有利于热带水汽输送增强,因此降水偏多。同时,1980年之后的拉尼娜事件还使得东亚副热带西风急流偏强偏北,中国南方处于急流入口区的右侧,通过二级环流使得中国南方上空的上升运动偏强,有利于降水偏多。因此,1980年之后的拉尼娜年冬季,中国南方易表现出冷湿的气候特征,有时也容易发生低温雨雪冰冻灾害。进一步分析表明,1980年以后拉尼娜成熟期海温异常空间分布型的变化,以及北半球大气环流的年代际变化可能是导致拉尼娜对东亚大气环流的影响在1980年之后发生变化的重要原因。     

我国西南地区夏季长周期旱涝急转及其大气环流异常

利用1961~2015年中国567站逐日降水资料,定义了一个西南地区夏季长周期旱涝急转指数,结果表明:1961~1970年夏季旱转涝多于涝转旱,1971~1980年夏季涝转旱年较多,1981~2000年旱转涝与涝转旱年相当,21世纪初以来,指数又呈现出负值的趋势,涝转旱年偏多。选取西南地区夏季旱涝急转典型年,对旱涝急转年的大气环流和水汽输送异常进一步分析发现,旱转涝年旱期西太平洋副热带高压偏西偏强,中高纬西风带偏强,冷空气不易南下,垂直场上表现为下沉运动,来自孟加拉湾和南海的水汽输送异常偏弱,西南地区亦处于水汽辐散区,因此降水偏少。而涝期中高纬环流的经向运动增强,乌拉尔山以东的槽加深,东亚沿岸脊加强,中高纬西风带偏弱,在垂直场上表现为上升运动,孟加拉湾和南海为西南地区提供了充足的水汽,有利于该地区降水增多;涝转旱年则相反。     

重庆夏季高温干旱特征及其对拉尼娜事件的响应

拉尼娜事件与我国气候密切相关,近年来重庆地区频繁出现的高温干旱与拉尼娜事件的关联值得深入研究。研究重庆高温干旱的特征及其对拉尼娜事件的响应,以期对该地区的高温干旱预测和预警提供科学依据。基于1981—2022年气象干旱综合指数MCI(Meteorological Drought Composite Index)、高温日数、NCEP/NCAR(National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research)再分析环流场和Hadley海温数据,分析重庆夏季高温和气象干旱的时空分布特征,探寻拉尼娜事件对高温干旱的影响及其环流异常特征。结果表明：夏季是重庆干旱发生频率最高且持续时间最长的季节,高温干旱主要集中在东北部及长江沿线地区。高温与干旱之间存在相互促进的关系,持续高温促进重度干旱的形成,而长期干旱也可能导致极端高温的发生。赤道中东太平洋海温在冬、春季处于拉尼娜状态,对重庆夏季的高温和干旱有显著影响。弱拉尼娜事件倾向于引发高温,而中等强度拉尼娜事件更易导致干旱。中部型和东部型拉尼娜...     

安徽春季连阴雨与不同类型厄尔尼诺/拉尼娜衰减年的关系

研究安徽省最近几十年春季连阴雨变化规律及其与厄尔尼诺/拉尼娜事件的关系,对提高春季连阴雨认识和防灾减灾具有重要意义。基于1961—2018年安徽省77站逐日降水量和日照时数、美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析资料,采用EOF、合成等方法分析了安徽省春季连阴雨的变化特征,并探讨不同类型厄尔尼诺/拉尼娜衰减年对春季连阴雨的可能影响。结果表明：近58 a安徽春季连阴雨日数、频次和最长连阴雨过程天数均呈北少南多的分布特征,其中江南南部是大值中心。连阴雨日数具有明显的减少趋势,平均每10 a减少1.0 d。连阴雨日数变化主要为全省一致型和南北反向型。东部型厄尔尼诺(拉尼娜)衰减年对应安徽春季连阴雨日数偏多(少),中部型厄尔尼诺/拉尼娜衰减年均有利于连阴雨日数偏少。东部型厄尔尼诺(拉尼娜)衰减年对应春季西太平洋副热带高压明显偏强(弱)偏北(南),厄尔尼诺衰减年日本海高压偏强,欧亚中高纬500 hPa高度场为两脊一槽(一槽一脊)形势,乌拉尔山高压脊(低压槽)明显,贝加尔湖为宽广低槽(高压脊),槽底部(脊前)冷空气持续南下,与西北太平洋异常反气旋(气旋)西侧的西南暖...     

两次超强厄尔尼诺事件海温异常与次年中国东部夏季降水特征对比

利用NOAA逐月海表温度(SST)资料,NCEP/NCAR风场、高度场和比湿再分析资料和国家信息中心提供的753站逐日降水资料,对比分析了1997/1998年和2015/2016年两次强厄尔尼诺事件的海温异常分布特征、次年中国东部夏季降水以及环流异常特征,结果表明:1)2015/2016的厄尔尼诺事件是自1950年以来持续时间最长,强度最强的一次事件,日界线附近的海温较1997/1998年的偏高。2)1997/1998年厄尔尼诺事件次年华南西部、江南北部到长江流域、黄淮北部到华北南部以及我国东北地区降水较常年偏多。而2015/2016年厄尔尼诺事件次年降水范围和强度相对较小,强雨带主要分布在长江流域一带、黄淮地区和华北一带及河套北部。3)1997/1998年事件次年夏季西北太平洋副热带高压强盛,位置偏西,脊线偏南,向上垂直质量输送异常偏强、高低层水平风场配合以及水汽通量异常辐合偏强均有利于长江流域一带以及我国东北地区降水产生,而2015/2016年事件次年的副高相对偏弱,且脊线位置偏北、偏东,水平、垂直异常环流和水汽偏弱,因此降水范围和程度较1997/1998年的偏弱。从海温分布型和次年对我国东部夏季降水造成的影响上看,2015/2016年的超强厄尔尼诺事件有别于传统东部型事件。