海温异常对山东夏季降水的影响分析

讨论了前期全球海温异常对山东夏季降水不同分布型的影响,找到了对汛期降水预测有指示意义的异常信号,并将这些异常信号与2016年的降水分布特征进行了验证。前期恩索(ENSO)处于发展状态时,易造成全省夏季降水一致的分布形势;前期ENSO处于衰减状态时,山东夏季降水易出现东西反向的分布形势。太平洋十年际振荡和热带印度洋全区一致海温模态位相与鲁东南和半岛的夏季降水存在高相关,而副热带南印度洋偶极子和热带印度洋偶极子位相对山东夏季降水的高影响区位于鲁西北。这些异常信号对山东夏季降水预测具有一定的指示意义。     

不同区域海温异常对中国夏季旱涝影响的诊断研究和预测试验

利用季降水异常的典型集合相关预测模式, 研究了前期和同期不同季节全球海表温度距平场与中国夏季旱涝的遥相关分布特征以及这种相关型随季节的变化, 揭示了全球海温的异常变化在中国夏季旱涝中的信号特征.研究表明, 全球不同区域海温对我国夏季降水的影响存在着明显的季节差异.全球特定的海温分布可以作为中国夏季旱涝预报的信号因子.选取不同区域及不同时段的海温场作为因子场分别对1998、 1999年这两个典型年份的我国夏季降水进行了诊断研究和预测试验, 并通过不同区域海温的影响权重做集成预测.试验结果表明:不同区域海温的集成预测不仅可以有效地提高预测的准确性, 而且可以揭示不同时段不同区域海温的异常变化在夏季旱涝中的强信号现象.     

2021年山东夏季降水异常特征及成因分析

基于NCEP再分析资料和山东省122个国家地面观测站数据,对2021年山东夏季降水异常特征及成因进行研究。2021年夏季山东平均降水量较常年偏多25.3%,降雨过程较多,其中,6月降水偏多主要是由于西太平洋副热带高压（以下简称:副高）北抬造成;7月中旬降水偏多主要是由于副高强度偏强,副高边缘暖湿气流为山东降水提供了充足水汽,下旬降水偏多是由于台风“烟花”带来强降水;8月降水偏多主要是下旬副高强度偏强,水汽输送充沛造成的。此外,2021年夏季山东降水空间分布不均匀,呈西多东少的空间分布。进一步分析了近3次拉尼娜事件发现,夏季副高强度偏强是造成近3个拉尼娜衰减年夏季山东降水空间分布异常的主要原因。夏季副高强度是拉尼娜次年山东夏季降水的重要预测因子。     

2017年山东夏季降水特征及预测初探

2017年夏季山东平均降水量为453.0 mm,较常年（400.3 mm）偏多13.2%,降雨过程较多,降水空间分布不均匀。夏季北半球极涡为单极型分布,中高纬整体以纬向环流为主,西太平洋副热带高压较常年同期强度偏强,西伸脊点较常年偏西。6月降水主要由华北、东北冷涡偏强造成,7月和8月副热带高压偏强、偏西,副热带高压边缘暖湿气流为山东降水提供了充足水汽,导致7、8月降水偏多。此外,进一步分析了历史上相似年份确定和客观预测方法对山东夏季降水预测的作用。     

海温场与副热带高压及山东夏季降水关系分析

通过海温场，西太平洋副热带高压和山东夏季降水相互关系的统计分析，揭示了海温场对山东降水产生影响的天气学机理。为利用海温场制作山东夏季降水预报提供了依据。     

预测川渝地区汛期降水量的一种物理统计模型

应用川渝地区20个测站汛期(6～8月)降水距平百分率资料,分析了四川盆地汛期降水分布型及其形成的前期信号,提出了四川盆地汛期降水主要存在"东西振荡"、"一致分布"和"南北振荡"三类分布型.针对这三类典型的降水分布型,得到了川渝地区主汛期降水及其预测强信号的关系:春季西太平洋暖池强度偏强或上年秋冬季青藏高原位势高度场偏高时,当年川渝地区主汛期降水表现为西多东少,反之,则表现为西少东多.即出现了"东西振荡型";1～3月西风带极锋锋区位置偏北或上年冬春季青藏高原地区100hPa位势高度场偏低时,当年川渝地区主汛期降水偏多,反之,则降水偏少.即出现了"一致分布型".上年夏季西风环流强度指数偏强时,当年川渝地区主汛期降水表现为南多北少,反之,则表现为南少北多.即出现了"南北振荡型".利用这些强信号作因子场,在引入"方差权重"思想的基础上,建立了预测川渝地区主汛期降水的一种物理统计模型.通过对1996～2001年共6年的实际业务预报,预测效果令人满意.     

100hPa环流变化与川渝地区旱涝异常分析

应用ＳＶＤ技术,诊断分析了北半球１００ｈＰａ高度场与川渝地区夏季降水的关系。结果表明：高度场与降水场具有密切的时空相关性。第一模态反映了两场间的主要耦合特征;再亚高压活动地区前期１０－１２月、１－４月高度场变化,通过影响未来夏季南亚高压强度、位置,导致川渝地区夏季旱涝异常。高度场与降水场的这种非同步联系,物理意义明确,时空相关显著,是一种有价值的预测川渝地区夏季旱涝异常的强信号。     

100hPa环流变化与川渝地区旱涝异常分析

应用ＳＶＤ技术,诊断分析了北半球１００ｈＰａ高度场与川渝地区夏季降水的关系。结果表明：高度场与降水场具有密切的时空相关性,第一模态反映了两场间的主要耦合特征;南亚高压活动地区前期１０￣１２月、１￣４月高度场变化,通过影响未来夏季南亚高压强度、位置,导致川渝地区夏季旱涝异常。高度场与降水场的这种非同步联系,物理意义明确,时空相关显著,是一种有价值的预测川渝地区夏季旱涝异常的强信号。     

100hPa环流变化与川渝地区旱涝异常分析

应用SVD技术,诊断分析了北半球100hPa高度场与川渝地区夏季降水的关系.结果表明:高度场与降水场具有密切的时空相关性.第一模态反映了两场间的主要耦合特征;南亚高压活动地区前期10～12月、1～4月高度场变化,通过影响未来夏季南亚高压强度、位置, 导致川渝地区夏季旱涝异常.高度场与降水场的这种非同步联系,物理意义明确,时空相关显著,是一种有价值的预测川渝地区夏季旱涝异常的强信号.     

不同季节海温与中国夏季降水的时空特征分析

利用季降水异常的典型集合相关降水模式，分析了不同时段和不同区域的海温场与我国夏季（6～8月）降水之间的时空分布特征。结果表明：各大洋区海温存在着明显的季节、年际和年代际变化。与中国夏季降水相联系的印度洋海温的分布特征与季节有关，存在明显的偶极和单极分布形式，这种海温的异常变化对我国夏季纬向或经向雨带有一定的影响，全球特定的海温分布可以作为中国夏季旱涝预报的信号因子。不同季节海温和中国夏季降水在1970年代末都经历了一次突变，说明海温的季节差异对中国夏季降水的影响明显地受到海洋年代际基本态的制约。     

我国夏季雨型的前期异常特征及预报方法的初步研究

用１９５１～１９９５年资料研究了我国东部夏季降水各雨型的前期大气环流及我国地面气象要素场的异常特征．结果表明,在冬季１月份北太平洋地区、秋季中国南海地区的海平面气压场有预报我国夏季雨型的信号．夏季不同雨型的前期冬季特征不同,我国的降水、气温场也有差异,４月份我国大范围的温度异常也是值得注意的预测信号．这些特征可以作为我国夏季雨型的预报信号及预报工具．     

夏季中国华北与印度降水之间的关联及其成因分析

本文基于1951~2012年的再分析资料以及站点观测资料,针对中国华北夏季降水和印度夏季风降水的协同变化(正相关)关系,利用集合经验模态分解法(EEMD)对两个降水序列进行时间尺度分解,并在年际尺度上分别考察了对两者正相关关系形成的有利和不利环流形势.结果表明,印度夏季风降水和华北夏季降水序列的较好正相关关系主要来自周期为2~3年的年际尺度分量,两者在该时间尺度上的相关系数为0.34,达到99%的信度水平.在年际尺度上,与印度夏季风降水异常有关的对流层中高层环半球遥相关型(CGT)波列能够衔接伊朗高原和环渤海地区上空的同位相环流异常(反气旋式或气旋式),从而有利于华北夏季降水和印度夏季风降水之间的协同变化.然而,这一协同变化关系并不总是成立.当伊朗高原上空异常中心的位置偏西时,CGT波列无法形成.这时,即使印度夏季风降水出现显著异常,华北地区却易受东亚—太平洋型或西太平洋型遥相关型的影响而其降水形势可能与印度夏季风降水形势相反.这些结论有助于进一步理解印度夏季风降水与华北夏季降水的正相关关系,从而对华北夏季降水的预测具有参考意义.     

基于时间尺度分离的中国东部夏季降水预测

基于时间尺度分离,利用NCEP第2代气候预测系统 (CFSv2) 每年4月起报的夏季月平均预测资料, 结合实际观测资料和再分析资料,对江淮流域及华北地区夏季降水距平百分率进行降尺度预测。将预测量和预测因子分为年际分量和年代际分量,在两个时间尺度上分别建立降尺度模型,两个预测分量之和为总预测量。对1982—2008年拟合时段的夏季降水距平百分率的回报结果表明:降尺度预测结果相对于原始模式结果预测技巧显著提高。降尺度预测与实况降水在江淮流域和华北地区的空间相关系数最大值超过0.8,多年平均值也分别提高到0.53和0.51;时间相关在每个站点也显著增强,相关系数为0.38~0.65。对2009—2013年进行独立样本检验,结果表明:降尺度模型能较好地预测出该时段的降水异常空间型态。同时,该模型对2014年夏季降水长江以南偏多、黄淮地区偏少的分布形势也有一定预测能力。     

海温异常对东亚夏季风影响机理的研究进展

从短期气候预测关注的外强迫信号角度出发,回顾了国内外在海温异常对东亚夏季风和我国汛期降水影响机理方面的主要研究进展,重点评述了热带太平洋ENSO循环、热带印度洋全区一致型海温模态、热带印度洋海温异常偶极子、南印度洋偶极子和北大西洋海温三极子模态的年际变化及其对东亚夏季风年际变率的影响。从研究成果在短期气候预测业务中应用的角度,重点关注海温异常和东亚夏季风年际变率以及我国汛期降水多雨带位置的关系,总结了海温异常作为外强迫信号对我国汛期降水预测的指示意义以及汛期降水预测的难度。最后指出气候预测业务对东亚夏季风影响的机理研究和动力气候模式发展方面的需求。     

1998年和2016年北大西洋海温异常对中国夏季降水影响的数值模拟研究

基于1979-2016年ERA-Interim再分析资料和CAM5.3模式,研究了2016年和1998年北大西洋海温异常对中国夏季降水以及大尺度环流的可能影响及其机制。结果表明,这两年前夏（6-7月）长江中下游及其以南地区降水均异常偏多,但1998年降水异常较2016年更为显著。后夏（8月）,2016年长江以南地区降水异常偏多,长江-黄河流域降水异常偏少,而1998年降水异常分布与之相反。2016年和1998年夏季中国东部降水异常的差异与西北太平洋对流层低层异常反气旋以及欧亚中高纬度环流变化的共同作用直接相关。敏感性数值试验的结果表明,北大西洋海温异常的显著差异是导致2016年和1998年夏季中国东部降水以及大尺度环流异常存在明显差异的重要原因之一。一方面,北大西洋海温异常可以通过改变欧亚中高纬度环流进而对中国夏季降水产生影响。1998年北大西洋海温异常自热带至副极地呈类似"+ - +"型分布,这种海温异常型能够在前夏欧亚中高纬度地区激发出双阻型的环流异常响应。2016年北大西洋海温异常自热带至副极地呈相对弱的"- + -"型分布,欧亚中高纬度环流异常响应总体偏弱。另一方面,北大西洋海温异常还可以通过影响热带纬向环流进而对西北太平洋对流层低层异常反气旋起调制作用。1998年北大西洋海温异常对夏季西北太平洋异常反气旋起增强作用,这与热带印度洋-太平洋海温的强迫作用相协调。然而,2016年北大西洋海温异常则有利于西北太平洋异常反气旋的减弱,这与热带印度洋-太平洋海温的强迫作用相反。因此,在这3个大洋的协同作用下,2016年和1998年前夏西北太平洋异常反气旋均偏强,但前者的振幅弱于后者。在后夏,1998年西北太平洋对流层低层仍受异常反气旋控制,2016年则为异常气旋控制。      

Variable and Robust East Asian Monsoon Rainfall Response to El Nio over the Past 60 Years(1957–2016)

Severe flooding occurred in southern and northern China during the summer of 2016 when the 2015 super El Nio decayed to a normal condition. However, the mean precipitation during summer(June–July-August) 2016 does not show significant anomalies, suggesting that — over East Asia(EA) — seasonal mean anomalies have limited value in representing hydrological hazards. Scrutinizing season-evolving precipitation anomalies associated with 16 El Nio episodes during 1957–2016 reveals that, over EA, the spatiotemporal patterns among the four categories of El Nio events are quite variable, due to a large range of variability in the intensity and evolution of El Nio events and remarkable subseasonal migration of the rainfall anomalies. The only robust seasonal signal is the dry anomalies over central North China during the El Nio developing summer. Distinguishing strong and weak El Nio impacts is important. Only strong El Nio events can persistently enhance EA subtropical frontal precipitation from the peak season of El Nio to the ensuing summer, by stimulating intense interaction between the anomalous western Pacific anticyclone(WPAC) and underlying dipolar sea surface temperature anomalies in the Indo-Pacific warm pool, thereby maintaining the WPAC and leading to a prolonged El Nio impact on EA. A weak El Nio may also enhance the post-El Nio summer rainfall over EA, but through a different physical process: the WPAC re-emerges as a forced response to the rapid cooling in the eastern Pacific. The results suggest that the skillful prediction of rainfall over continental EA requires the accurate prediction of not only the strength and evolution of El Nio, but also the subseasonal migration of EA rainfall anomalies.     

华北夏季降水与北半球环流及北太平洋海温关系的初步分析

在利用基于Z指数的判别方法确定华北地区严重旱涝年份的基础上，应用合成分析方法研究了严重旱涝年的环流形势并初步分析了华北夏季旱涝的成因。然后用相关分析研究方法找出了与华北地区夏季降水关系密切的海温关键区，即赤道中东太平洋地区和北太平洋中高纬地区。利用大气环流模式进行数值试验，进一步研究了两个区域海温影响华北降水的地理机制和相对重要性，得到了一些有意义的结果。最后初步探讨了影响华北夏季降水异常的可能物理机制。     

我国东部近百年夏季雨型的前期冬季大气环流及海温场特征

利用我国东部夏季雨型近百年的划分资料，对夏季各类雨型前期冬季的北半球海平面气压场和海温场的特征进行了研究，发现了对雨型预报有重要指示意义的强信号区。     

1999年中国夏季气候的预测和检验

利用改进的中国科学院大气物理研究所短期气候预测系统（IAPPSSCA）,结合IAPENSO预测系统所预测的1999年热带太平洋地区的海温异常,对1999年中国夏季气候进行了适时集合预测。预测结果表明：IAPPSSCA较好地预测出了1999年夏季北半球大尺度环流场的异常情况,并较好地预测出1999年中国南涝北旱的大范围降水形势。IAPPSSCA对长江下游的强降水中心、中国南方大部夏季多雨的特征以及中国北方大部的干旱少雨形势的预测,与实测较相符。但IAPPSSCA预测的南方大范围雨带的北界比实测的略为偏北,北方的小范围的降水正距平区域也没有能预报出来。另外,对于月平均降水距平的预测亦存在较大的不确定性。这说明我们的预测系统还有待于进一步的改进和完善。