夏季青藏高原热力场和环流场的诊断分析 Ⅰ.盛夏高原西部地区的水汽状况

本文使用青藏高原气象科学实验测站观测资料、欧洲中心FGGE-Ⅲb资料、GMS1地球同步卫星云图资料、河流水文资料以及其他一些有关的资料,详细分析了1979年7月青藏高原地区,尤其是高原西部地区的水汽状况、水汽输入的通道,讨论了夏季青藏高原地区高湿状况的维持机制. 通过研究,发现在1979年盛夏青藏高原西部也是一个高水汽区域,有利于大量的湿对流系统活动,但西部比东南部的水汽含量要略低些;潜热加热是夏季高原西部重要的热源之一;除了过去已知的在高原东南和仲巴、定日一带的两条水汽通道外,水汽还可从高原西侧边界进入高原西部.在讨论夏季高原地区高湿状况的维持机制时发现,相对于高原东部,只需要较少的水汽输入就足以维持高原西部大气的高湿状态;高原西部的降水、蒸发和向土壤中渗透是接近于平衡的,水分循环主要是局地的内循环.     

青藏高原湿池的气候特征及其变化

利用ERA-Interim再分析资料研究了青藏高原湿池的气候特征及其变化,得出以下主要结论:气候平均状态下,6—9月,整个青藏高原上空相对于全球中高层地区而言是一个垂直深厚的高湿区,称之为青藏高原湿池。利用比湿的相对纬偏值研究了高原湿池的垂直分布特征,通过分析发现,6—9月高原湿池相对于全球同高度地区来说是一个垂直深厚的水汽含量最大值区,不同高度层的水汽含量数值可达纬圈平均值的1倍以上到3倍以上;随着高度的增加,湿池内部比湿相对纬偏值大值区明显地向下游地区倾斜延伸,能从高原上空一直向下游延伸到120°E及以东地区,表明了高原上空的大气水汽含量对周边地区的重要影响。夏季高原湿池主要有三种空间变化模态:全区一致型,东西反向型,南北反向型。定义了一个夏季高原湿池强度指数,分析发现1979—2011年以来夏季高原湿池整体表现出显著的增强趋势,在1997年前后发生了年代际变化,33年期间主要具有3~4年、7~8年左右的振荡周期。夏季青藏高原湿池的增强趋势具有明显的区域差异,总体来说,高原西部增湿强于东部,而对高原西部来说,高空增湿强于近地面,增湿幅度最大值区域主要位于400~200 h Pa附近。最后,综合多种再分析资料以及其他研究学者采用探空观测资料、卫星资料的相关研究结果,分析了所选研究资料的适用性,结果表明ERA-Interim再分析资料对于本研究是适用的,基于该资料得出的研究结论是可信的。     

青藏高原及附近水汽输送对其夏季降水影响的分析

利用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)提供的1979-2010年ERA-Interim再分析资料分析了青藏高原(下称高原)及附近夏季水汽输送通量分布情况,并结合基于迄今为止最全面的地面观测数据形成的高分辨率降水资料分析出4条影响夏季高原降水的水汽通道:西风带、阿拉伯海、孟加拉湾北部及南海通道。结果表明:高原夏季降水量高值年(1979、1984、1996、1998、2002、2004、2007年)、低值年(1994、2001、2006年)与孟加拉湾北部通道水汽输送强弱年有较好对应。夏季西风带通道的影响较弱,与其他3条低纬度通道的相关系数较小,是相对独立的水汽通道,主要影响高原西北部从狮泉河至塔里木盆地南侧地区;孟加拉湾北部通道影响高原中南偏东部地区;南海通道则对高原东南部以及中南部那曲、林芝、昌都、玉树等地区有影响;而阿拉伯海水汽通道与其他水汽通道都呈负相关关系,其中与孟加拉湾北部通道相关关系最显著,相关系数达到-0.65,该通道通过调节孟加拉湾北部通道和南海通道的向西水汽输送分量来影响高原中南偏西部地区的夏季降水。     

青藏高原夏季TBB场与水汽分布关系的初步研究

通过对比分析 1998年夏季各月青藏高原及周边地区GMSTBB及由HLAFS资料计算的湿度(T -Td、θse)和水汽通量平均场 ,指出 :TBB场展示的云区及无云或少云区可以直观地揭示出大气中湿、干区的分布 ,准纬向和准经向TBB低值带分别指示出大气中的水汽汇合区和水汽输送带。据此 ,由 17年夏季TBB总平均场分析得到 :青藏高原上空为北部较干、南部很湿 ,并且南部湿区中又是中、东部较湿和嵌入有两个湿中心区 ,西部较干 ;高原上的水汽来自孟加拉湾和阿拉伯海 ,并且主要从 85°～ 95°E一带中的某些有利地区涌上高原     

青藏高原中东部冬夏高层水汽时空特征分析

利用青藏高原中东部地区16个探空站的1979—2008年各标准等压面上的月平均探空资料对青藏高原中东部地区500～200hPa高层水汽冬夏季时空分布特征及变化趋势进行了研究,结果表明:①空间分布上,青藏高原的水汽空间分布冬夏两季呈现出一致明显的西北—东南走向,高原南部水汽年际变化波动较大,北部较稳定;夏冬两季水汽总体呈现一致变化,同时夏季还存在南北向的反相位区域异常变化,冬季则表现为东西向的反相位变化;②时间变化上,青藏高原夏季水汽总体呈现出较弱的上升趋势,1979—1995年水汽有下降趋势,1996—2005年转为增加趋势,突变主要在1997、2006年;冬季水汽总体为弱下降趋势,1979—1984年水汽为下降趋势,1985—2004年增长并保持稳定,突变主要在1986、2005年;同时青藏高原水汽还存在西部水汽增加而东部水汽呈减少趋势的区域变化特征。     

利用多种再分析资料对比分析青藏高原夏季大气水汽含量变化情况

利用ERA-Interim、MERRA和NCEP/NCAR三套再分析资料,分析1979~2014年夏季青藏高原大气水汽含量的时空变化特征,同时对比了各套资料异同点,结果表明:(1) ERA-Interim和MERRA资料均显示出夏季青藏高原大气水汽含量呈现显著的上升趋势,在1994~1995年前后发生明显突变,大气水汽含量由偏低时期向偏高时期转变;而NCEP/NCAR资料并没有出现类似的显著上升趋势和突变年份;ERA-Interim资料与MERRA资料的夏季青藏高原湿池指数之间的相关性明显强于NCEP/NCAR资料与它们任何一个之间的相关性。(2)夏季青藏高原大气水汽含量呈现出自高原东南边缘地区向西北部递减的分布形式。其中,MERRA与ERA-Interim资料显示的水汽含量分布更为相似,而NCEP/NCAR资料反映的水汽含量在高原中部往北递减不明显,湿度中心较为分散。(3)从空间分布上,MERRA与ERA-Interim资料显示青藏高原大部分地区夏季水汽含量均呈显著的增加趋势,而NCEP/NCAR资料仅在高原东北部小部分区域存在显著的增加趋势。(4)从夏季青藏高原大气水汽含量的年际变化特征分析来看,ERA-Interim和MERRA资料相对于NCEP/NCAR资料也更为接近。      

夏季青藏高原湿池变化特征及其与降水的关系

利用1979—2011年ERA-Interim的月平均再分析资料和全国气象台站观测资料,通过小波分析、合成分析和相关分析等多种统计分析方法,分析了夏季青藏高原湿池的基本特征,定义了能较好表征夏季青藏高原湿池强度变化的特征指数,并揭示了夏季青藏高原湿池强弱异常时的大气环流特征及其与中国夏季降水的关系。主要结论为:夏季高原上湿池特征非常明显,2个湿中心分别位于高原东南部和西南部。高原湿池强度指数有明显的阶段性变化特征,以4 a左右和6 a左右的变化周期为主。夏季高原湿池偏强(弱)年,南亚高压、西太副高、高原季风、低层风场以及整层水汽输送等均有显著变化,进而对我国夏季降水产生重要影响。     

影响长江中下游夏季降水的青藏高原水汽抽吸作用和水汽路径的定量化研究

基于2008年夏季JICA高原探空资料、1979-2015年ERA-Interim和MERRA再分析资料和中国160站点降水资料,首先评估了两种再分析资料在青藏高原(下称高原)的适用性;其次,提出将高原高低层水汽通量散度差定义为高原水汽抽吸指数;然后,采用合成分析法定义了与长江中下游(MLRYR)夏季降水关系密切的水汽路径有5条:孟加拉湾路径、云贵路径、南海路径、低纬路径和汇合路径,并对其强度进行了定量计算。研究表明:ERA-Interim相对MERRA再分析资料在高原适用性更优。在年际变化上,5条水汽路径与MLRYR夏季降水呈同相位变化。5条路径之间关联密切,构成了两条影响M LRYR降水的反气旋式水汽输送相关链:"南海-孟加拉湾-高原南缘-云贵-M LRYR"和"南海-华南-M LRYR"。南海水汽路径是中国东部地区降水重要的水汽通道;汇合路径是调控M LRYR夏季降水的重要水汽输入通道,而云贵东向路径与整个长江流域的降水呈显著正相关。影响MLRYR夏季降水的高原水汽抽吸作用主要发生在高原南缘。高原水汽抽吸作用可以将低层的水汽抽吸至高层,通过增加长江流域西入的纬向水汽输送间接影响到长江流域的降水。     

基于多源数据的青藏高原夏季降水与水汽输送的联系

利用国家气象信息中心提供的1979-2014年青藏高原(下称高原)地区(26°N-42°N,75°E-105°E)113个站点的逐月降水资料作为基准降水资料,与另外4套格点降水资料(APHRO、CM AP、GPCP、GPCC)和8套再分析的降水资料(NCEP1、NCEP2、M ERRA、ERA_Interim、ERA20c、20CRv2、JRA55、CFSR)作对比,可得12套再分析资料中,APHRO能够最好地刻画出高原1979-2007年夏季降水的时空分布形态。GPCP次之,能够较好地刻画其1979-2014年的特征。就气候态而言,水汽主要由南边界输入高原,输入大值区是下层;另外水汽同样从西边界和北边界输入高原,主要的输入层分别是中层和下层;而水汽主要是从东边界中层输出。多套资料比较可知,ERA_Interim和MERRA分别能较好地刻画高原本地和其周围地区夏季水汽输送情况。研究高原东南部降水的年际变化和环流的关系,发现在印度半岛和孟加拉湾处有一异常的纬向反气旋,其北边缘加强的水汽输送导致了高原东南部降水的异常增多。     

青藏高原东部大气探空廓线的气候特征分析

通过对青藏高原东部地区近几年部分探空资料的分析,得出了一些有意义的结论。结果表明:冬季,青藏高原东侧地区在对流层下部存在明显的逆温现象,在逆温层之下,大气相对湿度大,水汽随高度减小的幅度小,大气处于中性层结状况;在此逆温层之上,大气相对湿度小。在逆温层底部有大量的水汽堆积,在空中形成明显的逆湿层,而在高原主体上并没有此逆温层的存在,高原东侧各站逆温层底的高度差别不大。夏季,青藏高原东侧地区20时可以存在明显的混合层,混合层的高度在成都站最小,重庆站最大,而高原主体混合层高度大于东侧地区。旱年混合层高度大于涝年。8时和20时,冬季大气温、湿垂直特性变化不明显,而夏季具有明显的变化。夏季,降水过程明显抑制混合层的发展,在暴雨过程及其前后,混合层有明显的成熟、消亡、重新建立的特征。     

青藏高原加热对东亚地区夏季降水的影响

东亚地区降水主要集中在夏季,是亚洲夏季风系统的重要特征.本文利用NCEP再分析资料和CRU的降水资料,分析了青藏高原非绝热加热对东亚夏季降水的影响.结果表明,东亚地区夏季降水的分布形势与青藏高原非绝热加热变化有很好的相关关系.由于高原非绝热加热可在亚洲东部沿海地区强迫出类似Rossby波列的大气环流低频振荡结构,而此低频波可以影响到西太平洋副热带高压的形态和位置变化,从而使得东亚夏季降水的形势发生变化.而青藏高原非绝热加热的形态从春季到夏季有很好的持续性,春季高原加热与夏季东亚的降水形势分布也有很好的相关.本研究中采用的青藏高原非绝热加热指数可作为东亚夏季降水预测的一个指标,亚洲季风降水不仅受赤道太平洋海温的影响,青藏高原地区的非绝热加热对其也有显著的影响作用.     

青藏高原积雪对亚洲夏季风影响的诊断及数值研究

通过对青藏高原多、少雪年的合成分析及数值试验，研究了青藏高原积雪对亚洲 夏季风和我国东部气候异常的影响。结果表明:青藏高原积雪造成亚洲大气环流较大的年际变化。高原积雪改变了高原陆面春、夏季的热状况，使亚洲夏季风爆发推迟20天左右。高原积雪通过以下物理过程影响亚洲夏季风和我国东部气候:高原积雪多(少)→高原春、夏季的感热弱(强)→感热加热引起的上升运动弱(强)，高原强(弱)环境风场→不利(有利)于高原感热通量向上输送→高原上空对流层加热弱(强)→高原对流层温度低(高)→高原南侧温度对比弱(强)→造成亚洲夏季风弱(强)→我国长江流域易涝(旱)。     

The Impact of Tibetan Plateau Snow Cover on the Summer Temperature in Central Asia

The current work examines the impact of the snow cover extent (SCE) of the Tibetan Plateau (TP) on the interannual variation in the summer (June?July?August) surface air temperature (SAT) over Central Asia (CA) (SAT_CA) during the 1979?2019 period. The leading mode of the summer SAT_CA features a same-sign temperature anomalies in CA and explains 62% of the total variance in SAT_CA. The atmospheric circulation associated with a warming SAT_CA is characterized by a pronounced high-pressure system dominating CA. The high-pressure system is accompanied by warm advection as well as descending motion over CA, favoring the warming of the SAT_CA. Analysis shows that the interannual variation in the summer SAT_CA is significantly positively correlated with the April SCE over the central-eastern TP. In April, higher than normal SCE over the central-eastern TP has a pronounced cooling effect on the column of the atmosphere above the TP and can persist until the following early summer. Negative and positive height anomalies appear above and to the west of the TP. In the following months, the perturbation forcing generated by the TP SCE anomalies lies near the western center of the Asian subtropical westerly jet (SWJ), which promotes atmospheric waves in the zonal direction guided by the Asian SWJ. Associated with this atmospheric wave, in the following summer, a significant high-pressure system dominates CA, which is a favorable condition for a warm summer SAT_CA.     

夏季青藏高原低涡研究进展述评

高原低涡是造成我国暴雨的重要天气系统之一。本文在简要介绍第一次青藏高原科学试验及以前研究工作的基础上,重点介绍了第二次青藏高原科学试验及近年来的一些主要研究成果,包括高原低涡的活动特征、高原低涡发展东移的机理、高原低涡发展东移的大尺度条件及高原低涡的结构特征等。并指出了目前高原低涡研究的局限性和待改进的方向。     

夏季南亚高压移上高原时间特征的初步分析

本文利用合成分析等方法分析了南亚高压上高原早晚东亚地区大气环流特征,并讨论了其对我国东部地区降水的影响。结果表明,南亚高压上高原时间变化不仅存在8a的长周期变化,还存在2a的短周期变化。在南亚高压上高原偏早（晚）年,南亚高压强度较平均态强（弱）,东伸指数较平均值大（小）。并且偏晚年,850hPa上西太平洋副高较平均态偏西,长江流域地区存在辐合,降水增加;偏早年则反之。     

青藏高原和亚洲夏季风动力学研究的新进展

亚洲夏季风环流受海陆和伊朗高原—青藏高原大地形的热力作用调控.亚洲季风所释放的巨大潜热又对大气环流形成反馈.这种相互反馈过程十分复杂,揭示其物理过程对理解气候变化格局的形成和变化以及提高天气预报及气候预测的准确率十分重要.夏季北半球副热带对流层上层环流的主要特征是存在庞大的南亚高压(SAH)以及强大的对流层上层温度暖中心(UTTM).本文介绍了温度—加热垂直梯度(T-Q_Z)理论的发展,并用以揭示SAH和UTTM的形成机制.指出沿副热带欧亚大陆东部的季风对流潜热加热及其中西部的表面感热加热和高层长波辐射冷却是导致SAH和UTTM在南亚上空发展的原因.文中还介绍了Gill模型用于上部对流层研究的局限性及解决的办法.     

夏季南亚高压移上高原时间特征的初步分析

本文利用合成分析等方法分析了南亚高压上高原早晚东亚地区大气环流特征,并讨论了其对我国东部地区降水的影响。结果表明,南亚高压上高原时间变化不仅存在8 a的长周期变化,还存在2 a的短周期变化。在南亚高压上高原偏早(晚)年,南亚高压强度较平均态强(弱),东伸指数较平均值大(小)。并且偏晚年,850hPa上西太平洋副高较平均态偏西,长江流域地区存在辐合,降水增加;偏早年则反之。      

青藏高原积雪对中国夏季风气候的影响

利用SVD等方法对青藏高原积雪与中国区域降水的关系作了诊断分析。并用区域气候模式（RegCM2）对高原积雪的气候效应进行了模拟。结果表明:青藏高原积雪对中国夏季风气候的影响是显著的。积雪的增加会明显减弱亚洲夏季风的强度,使华南的降水减少,江淮流域的降水增多。高原冬季积雪深度的增加,比积雪面积的扩大和春季积雪深度的增加对后期气候的影响更大。     

高原地表过程中冻融过程在东亚夏季风中的作用

用茶卡站冻结日数与季风指数的相关简单说明高原冻融过程与东亚夏季风之间存在联系。作为个例,对沱沱河区域1998,1999年从冬到夏过渡季节的冻融过程与感、潜热变化及东亚夏季风建立之间的关系进行了初步分析。结果表明:从冬到夏的过渡季节中,青藏高原的冻融过程与高原加热存在着联系,土壤季节性冻融使得高原地表向大气的感、潜热输送随季节发生变化,青藏高原的加热作用对东亚夏季风的爆发时间和强度有重要影响。因此,高原地表过程中土壤冻融过程在东亚夏季风的爆发过程中扮演着重要角色。