2016年我国梅雨异常特征及成因分析

利用国家气候中心梅雨监测资料和NCEP再分析资料,对2016年我国梅雨异常特征及其大尺度环流成因进行了分析。结果表明:（1）2016年我国梅雨有明显的区域特征,其中江南区入梅偏早14天,与1995年并列成为1951年以来入梅最早的年份,出梅偏晚11天,梅雨期（量）偏长（多）,但梅雨期日平均降水量偏少;长江区入梅和出梅均偏晚,梅雨期接近常年,但梅雨量偏多一倍以上,梅雨量和梅雨期日平均降水量分别为1951年以来历史同期第三和第二高值;江淮区入梅、出梅及梅雨期接近常年,但梅雨量偏多。（2）对流层高、中、低层环流系统冬夏季节性调整和转变显著提前的共同作用,导致了2016年江南区入梅显著偏早;东亚副热带西风急流、西太平洋副热带高压（副高）和东亚夏季风涌在7月中旬阶段性地南落导致了江南区和长江区出梅偏晚。（3）受到前冬超强厄尔尼诺衰减和春、夏季热带印度洋全区一致海温模态偏暖的影响,梅雨期副高异常偏强,副高西南侧转向的水汽输送异常偏强,并在长江区和江淮区与北方弱冷空气辐合,造成梅雨量异常偏多。     

长江流域中下游梅雨时期500毫巴环流形势的分析

本文对1954—1962年5—7月500毫巴流型作了分析,确定了长江中下游各年的梅雨期,划分了梅雨期500毫巴环流型。分析指出,西太平洋副热带高压和东亚上空西风气流的变化,是决定入梅和出梅的重要因素,其中东经110°到125°之间的副热带高压脊线的变化更重要。当这个脊线从低纬度向北移动,越过北纬20°时,梅雨开始,再次北移越过北纬25°时,梅雨结束。500毫巴西风气流的变化是另一个指标。90°E上南支强西风消失,东风突然向北推进,是季节转换的标志,这以后,当115°—125°E上南支强西风北撤到北纬30°以北时,梅雨开始,再次北撤越过北纬35°时,梅雨就结束。     

江淮梅雨的天气气候和环流形势特征

本文运用江苏省梅雨期实况资料,500hPa逐日形势图,候平均图,亚洲范围地转风急流剖面图,波谱分析等方法较全面地分析,总结了27年来江淮梅雨的天气气候概念和环流形势的特征,得出了某些新的统计事实和观点。指出梅期中由于天气过程的更迭,绝大多数年份会出现降水间断的晴好天气。而梅期暴雨,尤其是连续暴雨过程的出现才是梅雨期的主要天气特色,出梅后转入高温盛夏也並非普遍的气候规律,不少年份在出梅后只维持2—3个晴好天气又转阴雨,且气温偏低,出现冷夏。总结27年梅期环流形势特征,副高脊线(120°E)的北进位置及其演变规律直接决定入梅的迟早与梅长。而东亚地区南支急流的消失只是部分年份入梅前的征兆。发现大多数年份南支急流在入梅前5候已经消失或北移,但梅期间西风急流的维持和北移纬度与梅长有密切关系。对梅期进行的波谱分析指出:在入、出梅前后中纬度西风带确实存在优势波的调整。入、出梅既具有天气气候概念,又具有环流转折的特征。     

1983 年梅雨期前后亚洲季风区水汽输送的分析

分析了1983年江淮流域入梅前、梅雨期以及出梅后垂直积分的水汽输送和水汽通量散度分布,计算了南海和中国东部地区的水汽收支。结果指出:江淮流域入梅前,华南地区降水的水汽主要来自印度西南季风和东南季风气流;梅雨期降水的水汽主要来自印度西南季风气流;出梅后华北雨季则主要受中低纬水汽输送气流汇合的影响。分析表明,江淮流域梅雨期是印度西南季风气流加强并东进北上,西太平洋高压东撤所造成的;而梅雨结束则是由于西南季风气流减弱西退和西太平洋高压西进北上所造成的;此外,还讨论了水汽输送、水汽通量辐合与云量及我国东部降水的关系。     

对出梅日环流调整的分析

要较客观的划定梅雨期,除了从环流调整角度来确定入梅日外,对出梅日的确定,同样也是值得研究的。 出梅日并不比入梅日容易确定,从历史上分析,既有入梅日分歧较大的年份,也有出梅日难以统一的年份。但是我们认为,只要以入梅后环流的再次调整为依据来划定出梅日,那末关于梅雨期的间断,梅雨和夏雨,出梅与盛夏等问题就容易区分了。     

2011年长江中下游梅雨特征及成因分析

利用NCEP2.5°×2.5°再分析资料、NOAA的OLR资料、常规观测降水资料以及历史梅雨特征指数等资料,系统地分析了2011年梅汛期南亚高压、副热带高压、季风和对流系统等的演变特征,以揭示2011年梅雨期降水异常的成因。分析表明： 2011年入梅和出梅均偏早,旱涝急转迅速,降水集中,梅雨总量异常偏多;南亚高压和西太平洋副热带高压北跳、500 hPa西风带环流的调整、西南季风北涌至长江流域的时间均早于常年是2011年入梅偏早的原因。ITCZ的北抬伴随强热带风暴“米雷”北上引起副热带高压的北抬东退是出梅偏早的主要原因;南亚高压和副热带高压位置和强度迅速调整,同时中高纬度环流也快速调整,西南季风和水汽输送也由弱转强,使得长江中下游地区由受冬季风控制迅速转为冷暖气流的汇合地,且此期间大气层结不稳定,降水强度大。以上原因导致该区域出现迅速的旱涝急转;梅雨期间,西太平洋副热带高压和高空西风急流稳定偏强,强盛的季风涌、中高纬度冷空气和青藏高原对流扰动东传的有利配置导致了2011年梅雨总量异常偏多。     

梅雨期及其前后东亚地区的经向环流结构

本文分析了1983年江淮流域入梅前、梅雨期以及出梅后东亚地区各期平均的经向环流结构及其演变特征。在不同时期,印度热带季风环流和东亚热带及副热带季风环流具有显著差异。研究指出,江淮流域梅雨是亚洲夏季三个季风系统相互作用的结果,是东亚副热带季风系统中经向环流上升支中的产物,同时又与其它两个季风系统密切相关,梅雨结束则与印度热带季风环流减弱南撤、西太平洋高压加强西伸、东亚副热带季风环流北上有关。      

江淮流域梅雨环流结构特征及其演变分析

通过对比1954—2001年江淮流域各省入梅日与国家气候中心划定的入梅日,选取入梅一致年份进行合成,分析了入梅前后大尺度环流场的变化特征及梅雨期间的典型环流结构,并用多年平均的逐候资料追踪了典型环流结构的演变过程。研究发现：(1) 入梅后,低空急流向西伸展至长江以南地区,高空急流北抬,有利于江淮流域垂直运动的发展。中、低层高度差值场出现“印度-我国东海-日本岛以东洋面-北太平洋中部”的波列,其中印度半岛、江淮流域及东部沿海、北太平洋中部变化显著。入梅前、后,低层辐合中心均与雨带配合,经向风散度的变化在总散度中起主导作用;(2) 梅雨期典型环流结构在我国东部经向剖面图上,表现为“双脚型”涡度场和“鞍型”温湿场及高而窄的θse 密集带(锋面/锋区),密集带与雨带对应。入梅前此典型结构已存在并与江南雨带相伴随,入梅后典型结构与雨带一致北推影响江淮。追踪其演变过程发现,梅雨期典型环流结构于3月底4月初开始建立,与东亚-西太平洋海陆温度热力差异的转向一致,可认为是东亚副热带季风开始的表现。     

东北冷涡低频活动特征及背景环流

研究了1965-2007年夏季(5-8月)东北冷涡活动的时空分布特征和同期背景环流型.东北冷涡活动区域5月主要是45°N以北,6月向南扩展到40°N以南,然后逐月向北收缩.夏季,随着东亚急流的逐渐减弱和北进,东北冷涡天数逐渐增加,6月6日前后达到峰值,但入梅后冷涡频数有所减少.随着梅雨期结束,冷涡频数进一步降低.强冷涡事件集中于入梅之前,中等和弱强度的事件主要发生在梅雨期和出梅之后.在入梅之前和出梅之后,东北冷涡频数呈现准2 a振荡特征.夏季东北冷涡频数在1965-2007年具有增加趋势,其中,梅雨期的增加趋势尤为明显.东北冷涡的形态根据其上游高压脊的位置可分为4种:叶尼塞河型、贝加尔湖型、乌拉尔-雅库斯克型和鄂霍次克海-北冰洋型.西太平洋遥相关(WP)型为东北冷涡活动的同期背景环流型,东北冷涡在其负位相易于生成.此外,5-6月东北冷涡活动与太平洋/北美(PNA)型、8月东北冷涡活动与北大西洋涛动(NAO)密切联系.     

2008年梅雨异常大尺度环流成因分析

利用NCEP再分析资料对2008年江淮梅雨异常特征及其大尺度环流成因进行了分析研究。结果表明： （1）2008年入（出）梅显著偏早、 梅雨期长度略偏短, 梅雨分布呈南涝北旱、 东多西少, 梅雨量偏少、 强度偏弱。（2）该年入梅显著偏早是东亚大气环流由冬季型向夏季型转换提前所致, 副热带高空西风急流北跳、 500 hPa西风带环流调整、 西太平洋副热带高压季节性北跳、 夏季风北涌至江淮流域的时间均早于常年。（3）该年出梅显著偏早的主导因素是冷空气活动。（4）南涝北旱梅雨型是受南亚高压东段脊线位置接近常年、 副热带高压脊线处于适宜梅雨发生纬度带的南段、 低空西南急流和水汽输送带北缘位置以及高空强辐散和中低空强辐合区位置偏南的影响。（5）东多西少梅雨型是冷空气路径偏西所致。（6）梅雨期夏季风北涌至江淮流域活动次数偏少是梅雨量偏少的重要因素。     

越赤道气流对副高脊线北抬至25°N的影响

副高脊线北抬至25°N的时间早晚是福建前汛期结束和开始进入夏季的重要环流背景。应用850hPa月平均风场、500hPa环流场和西太平洋副热带高压脊线北抬至25°N日期及福建省25个代表站(县)6—7月的降水为基本分析资料,首先标定副高北抬至25°N的标准与年例,其次采用合成分析法揭示异常年例6月850hPa风场的基本特征,进而探讨了索马里越赤道气流强度变化对副高北抬至25°N的影响关系,最后对2005年进行诊断。其主要结果有:(1)6月索马里越赤道气流强劲(不够明显),较常年偏强(偏弱),有利于副高北抬至25°N提早(推迟);(2)5—6月索马里越赤道气流强度与500hPa东亚至西太平洋中纬度区域的高度场呈现正相关关系,该区域高度场高(低)有(不)利于副高主体北抬,为副高北抬25°N时间提早(推迟)提供有利环流背景;(3)索马里越赤道气流强度为副高北抬至25°N提供了一个较强的预报预测信号;诊断2005年副高北抬至25°N提早,实况与诊断相符。     

1999年上海梅雨异常的环流特征及其成因

对１９９９年上海地区入梅早、出梅迟、梅雨期长、梅雨量超历史纪录的环流特征和原因作了初步统计分析,其中分别讨论了西太平洋副带高压强度及脊线位置、东亚夏季风强度经指数及爆发迟早、低续热带地区对流活动、台风的频数及移劝路径等天气气候因素与１９９９年上海地区梅坏处主异常的关系,结果表明：１９９９年副热带高压强度偏弱、主体位置偏南、偏东,东亚夏季风爆发早、强度指数偏弱,ＩＴＣＺ赤道辐合带）不活跃,台风位置偏     

2009年夏季西太平洋副热带高压北抬原因初探

利用数值模式再分析数据和常规观测资料,分析研究2009年6-8月西太平洋副热带高压(以下简称副高)连续5次北抬至偏北位置,且异常稳定维持,造成江淮流域干旱少雨(空梅)之缘由.通过合成、相关等分析方法探讨西风带、副热带、热带主要大气环流系统之间的相互影响和作用,并利用全型涡度方程探讨副高北抬和强度维持的主要机制.结果表明:(1)西风带波动的传播与副高变化关系密切,西太平洋副高的北抬过程起始于中段副高(140°～160°E)强度加强;(2)副高北抬之前孟加拉湾东部有明显的对流活动,对于副高的北抬和加强有一定的指示意义,而副高南侧的对流活动与副高北抬之间是一种伴随关系;(3)涡度场变化分析可知,副高北抬的关键因素是中高纬度槽脊变化引起的东亚沿海负涡度的增加.     

Characteristics and evolution of atmospheric circulation patterns during Meiyu over the Jianghuai valley

This study focuses on the evolution of large-scale circulations before and after the beginning of the Meiyu and analyzes the formations of the typical vertical circulation pattern associated with Meiyu and its relationship with the Meiyu rainband. Results show that the typical vertical circulation pattern during the Meiyu season is characterized by the ??two-leg??-type pattern in the vorticity field, a typhoon eye-like structure of the equivalent potential temperature field, as well as the sharp gradient of the equivalent potential temperature zone, i.e., the Meiyu front are typically presented in the Meiyu season. Tracking its evolution process, we find that the typical vertical circulation pattern is built at late March and early April along with the rainband locating at the area south to the Yangtze River. This typical pattern and the rainband both advance northward affecting Jianghuai valley since the beginning of Meiyu. Moreover, the typical vertical circulation pattern derived from Meiyu season has been formed in April and corresponds to the reverse of the land-sea thermal contrast between the Eastern Asia and western Pacific Ocean, demonstrating the close relationship of the movement between the rainband and the march of the East Asian subtropical summer monsoon.     

梅雨结束时期沿东经140度上风场的变化

根据1950—1956年6—8月日本馆野站上空200毫巴的每天测风材料,定出在东亚梅雨结束期的风向、风速转变的奇异性.我们发现馆野上空西风急流的消失和东风的出现,是东亚梅雨结束和盛夏开始时期的一个良好的标记.另外,又作了1954—1956年东经140度各年6—7月每5天平均东西风风速剖面图.我们发现在东亚梅雨结束时期,日本上空的高空西风北撤,太平洋副热带高压脊显著北伸,并且西南太平洋上的颱风便一个接一个侵入东海黄海.这种特徵各年都是相似的,因此可能有一定的预告价值.     

Characteristics of Subtropical Monsoon and Rainfall over Eastern China and Western North Pacific

Using the NCAR/NCEP (National Center for Atmospheric Research/National Centers for Environmental Prediction) reanalysis and the NOAA Climate Prediction Center's merged analysis of precipitation (CMAP)during 1981-2000, we investigated the seasonal evolution of the southwesterly wind and associated precipitation over the eastern China-subtropical western North Pacific area and its relationship with the tropical monsoon and rainfall, and analyzed the reasons responsible for the onset and development of the wind. It was found that the persistent southwesterly wind appears over southern China and the subtropical western Pacific the earliest in early spring, and then expands southwards to the tropics and advances northward to the midlatitudes. From winter to summer, the seasonal variation of surface heating over western China and the subtropical western Pacific may result in an earlier reversal of the westward tropospheric temperature gradient over the subtropics relative to the tropics, which may contribute to the earliest beginning of the subtropical southwesterly wind. Additionally, the strengthening and eastward expanding of the trough near the eastern Tibetan Plateau as well as the strengthening and westward moving of the western Pacific subtropical high also exert positive influences on the beginning and development of the subtropical southwesterly wind.In early summer,the northward expansion of the southwesterly wind over southern China is associated with a northward shift of the subtropical high, while the southward stretch of the southwesterly wind is associated with a southward stretch of the trough in the eastern side of the plateau. With the beginning and northward expansion of the subtropical southwesterly wind (namely southwest monsoon), convergences of the low-level air and water vapor and associated upward motion in front of the strongest southwesterly wind core also strengthen and move northward, leading to an increase in rainfall intensity and a northward shift of the rain belt. Accordingly, the subtropical rainy season occurs the earliest over southern China in spring, moves northward to the Yangtze-Huaihe River valley in early summer, and arrives in North China in mid summer.Compared with the subtropical rainy season, the tropical rainy season begins later and stays mainly over the tropics, not pronouncedly moving into the subtropics. Clearly, the Meiyu rainfall over the Yangtze-Huaihe River valley in early summer results from a northward shift of the spring rain belt over southern China,instead of a northward shift of the tropical monsoon rain belt. Before the onset of the tropical monsoon,water vapor over the subtropical monsoon region comes mainly from the coasts of the northern Indo-China Peninsula and southern China. After the onset, one branch of the water vapor flow comes from the Bay of Bengal, entering into eastern China and the subtropical western Pacific via southwestern China and the South China Sea, and another branch comes from the tropical western North Pacific, moving northwestward along the west edge of the western Pacific subtropical high and entering into the subtropics.     

华南前汛期降水的年代际异常特征及其成因

利用1981—2013年中国160站逐月降水资料、NCEP/NCAR逐月再分析资料及NOAA海表温度资料,研究了华南前汛期降水年代际异常的时空特征及其可能成因。结果表明:1)华南前汛期降水在1992前后发生由异常偏少转为偏多的显著年代际转折,最显著异常中心位于广西东北部和广东北部。2)1990年代初发生的对流层高层南冷北暖(40°N附近为界)、对流层下暖上冷的年代际转折,使得高低层环流场均出现了有利于北方干、湿冷空气和孟加拉湾、西太平洋暖湿水汽在华南区域交汇并辐合上升的形势,造成华南前汛期降水发生偏少转偏多的显著年代际转折。年代际转折的前后两个时段中,位于热带的孟加拉湾槽、东亚沿岸EAP遥相关型波列中的西太平洋副高、阿拉斯加湾附近的脊,以及中纬度贝加尔湖以西以南脊的强度或位置均具有显著差异,故这些环流系统的年代际异常是华南前汛期降水年代际异常的重要原因。3)南太平洋关键区海温在1990年代初开始呈现增暖趋势,在偏暖(偏冷)时期,华南低空受异常气旋(异常反气旋)环流控制,对流层上层西风急流偏弱偏南(偏强偏北),造成华南地区降水异常偏多(偏少)。     

冬季风异常年份的环流特征及其与华南前汛期降水的关系

本文分析了1963—1982年资料,研究了冬季风异常年份的环流特征及其与华南初夏降水的关系。结果表明:冬季风强年,500百帕西太平洋副高偏弱,亚洲西风环流弱,东亚槽南伸,200百帕115°E西风急流强而偏北。冬季风弱年的环流特征与此相反。强冬季风年后期环流演变特点,中高纬度环流逐渐向夏季型过渡,而副热带环流则变化强烈。弱冬季风年后期中高纬度环流在2月下旬至3月上旬有一个反复的过程,副热带环流则是逐步增强北上的。强冬季风年初夏500百帕西太平洋副高较正常年偏强,位置偏北,西脊点偏东,100百帕南亚高压偏西,华南及珠江三角洲前汛期降水偏少。弱冬季风年初夏环流特点与此相反,华南及珠江三角洲前汛期降水偏多。      

夏季北太平洋副热带高压系统的活动

文中根据 NCEP/NCAR再分析资料 ,分析了北太平洋副热带高压系统的变化。 5～ 9月由于亚洲夏季风的建立及活动 ,北半球副热带高压系统在 6 0～ 1 2 0°E出现断裂 ,夏季西太平洋副热带高压脊点平均伸展到 1 2 0°E,其年际变化反映了亚洲夏季风的强弱。强夏季风年 5 0 0h Pa西太平洋副热带高压脊线位于 3 0°N以北 ,并分裂成两个中心 ,印度低压强 ;弱夏季风年西太平洋副热带高压脊线位于 3 0°N以南 ,表现为北太平洋高压中心向西伸展的高压脊 ,印度低压弱。夏季西太平洋副热带高压的季内活动有两种模态 :第 1种表现为副热带高压系统以 2 0～ 3 0 d的周期从北太平洋中部的副热带高压中心一次次地向西扩张到 1 2 0°E以西 ,这类过程大多出现在亚洲夏季风强度偏弱年 ;第 2种模态表现为副热带高压系统以 2 0～ 3 0 d的周期一次次地由东向西扩充时 ,在 1 2 5～ 1 5 5°E停滞 ,这类过程大多出现在亚洲夏季风强度偏强年。江淮流域梅雨的中断和结束与北太平洋副热带高压系统 2 0～ 3 0 d季内振荡有关。西太平洋副热带高压 5～ 1 0 d的短期活动受 3 5～ 45°N西风带活动的影响 ,当西风槽在中国沿海和西太平洋地区向南伸展到 3 0°N以南后 ,西太平洋副热带高压有一次加强活动