西太平洋副热带高压活动指数的动力相关因子诊断判别

基于NCAR/NCEP的逐日再分析资料,利用相空间重构方法计算了副高脊线指数的点条件概率密度,并将得到的点条件概率密度及其功率谱与各季风影响因子指标及其对应的功率谱求相关,诊断出了影响副高脊线指数活动的最重要的6个指标因子.诊断分析结果表明,基于点条件概率密度的诊断识别方法能够较好识别具有动力关联的指标因子,该方法可以为判断和选择动力模型因子提供参考依据.     

副热带高压强度变化的模糊聚类诊断预测

采用模糊C均值聚类 (FCM)、遗传算法 (GA) 和模糊减法聚类 (FSC) 交叉融合、优势互补思想进行副热带高压影响因子的综合聚类分析和副热带高压指数的诊断预测。在统计分析的基础上, 通过选择若干与副热带高压指数关系密切的影响因子构成了高维特征空间, 进行了综合聚类分析, 实现了副热带高压指数的聚类判别和诊断预测。该文提出的综合聚类方法既可克服FCM/GA算法全局/局部寻优的不足, 又可客观确定聚类数目。试验结果表明, 该方法具有良好的分类效果, 判别结果与实况基本相符。     

CORRELATION ANALYSIS OF THE WESTERN PACIFIC SUBTROPICAL HIGH AND EASTERN ASIAN SUMMER MONSOON SYSTEM BASED ON FUZZY SYSTEMS AND DYNAMICAL MODEL INVERSION FORECAST

Based on the adaptive network fuzzy inference system (ANFIS), methods to filter out the noise of impact factors from the main signal are discussed. Focusing on the abnormal weather conditions in 2010, we use the delay-relevant method to analyze the five members of the summer monsoon system that had the largest effect on the subtropical high anomalies from the observational data. ANFIS is suitable for research and simulation of subtropical highs that are difficult to describe accurately with dynamics, allowing the effect of five factors on the subtropical high anomalies to be examined. Our results show that the Mascarene cold high, the Indian monsoon latent heat flux, and the South China Sea monsoon trough had the largest effect on the subtropical high anomalies. Diagnostic analysis, with genetic algorithms (GA) and dynamical reconstruction theory, reconstructed the nonlinear dynamical model of the subtropical high and its main factors objectively and accurately from the sequence of observations in 2010. Furthermore, a dynamically extended forecast experiment is performed. The forecasts for the subtropical high area index, the Mascarene cold high index, the Indian monsoon latent heat flux, and the South China Sea monsoon trough index all show a strong short-term effect over less than 25 days. The forecasting trend is accurate, and the error rate is no more than 7%. Our results provide new insight and methods for research on the association between the western Pacific subtropical high and the East Asian summer monsoon system, and for the prediction of the western Pacific subtropical high index.     

INTERACTIONS BETWEEN SUMMER SUBTROPICAL HIGH AND SST AND PREDICTION OF SUBTROPICAL HIGH

Most of the study on correlation between the subtropical high and SST focus on the location or intensity of the former versus the latter. It is worthwhile to work on links other than what is usually addressed to identify guidelines in the prediction of the subtropical high. Based on the analysis of subtropical high in west Pacific summer and its correlation with SST in equatorial and north Pacific from previous December to subsequent November, correlation between the area index, west-extending point, location of the subtropical high ridge and SST is discussed. It is conducted by looking into the confidence level of gridpoints and their percentage in the total and examining how they vary with time. From the point of intensity and movement/expansion, feedbacks from the subtropical high to SST are also studied. The SST affects the subtropical high just as the subtropical high affects the SST. A linkage model is thus set up to assist the making of summer rainfall prediction in China's raining seasons.     

用湿位涡表征的东亚副热带夏季风指数

在综合考虑了东亚夏季风的热力和动力特征的基础上,利用湿位涡定义了一个新的东亚副热带夏季风指数,并利用1948—2007年NCEP/NCAR再分析资料分析了近60年来东亚副热带夏季风的变化特征。研究表明：该指数可以很好地反映东亚副热带夏季风的季节变动、年际变化、年代际变化等特征。另外,该指数与我国160个测站降水的相关分析表明：高指数年,夏季季风强,华北、西南内陆及华南沿海地区多雨,江淮地区少雨;反之,低指数年,夏季季风弱,华北、西南内陆及华南沿海地区偏旱,江淮流域偏涝。最后,通过与其它四种有代表性的指数的对比,发现本指数在指示江淮夏季降水方面具有明显的优势。     

RELATIONSHIPS BETWEEN PRECEDING PACIFIC SEA SURFACE TEMPERATURES AND SUBTROPICAL HIGH INDEXES OF MAIN RAINING SEASONS

With correlation analysis and factor analysis methods, the effects of preceding Pacific SSTs on subtropical high indexes of main raining seasons are discussed. The results of correlation analysis show that the effects of SSTs on five subtropical high indexes differ in seasons and regions. The variation of SSTs mostly affects the area and intensity indexes of the subtropical high, followed by the western ridge index, and the effect on the ridge line index is more remarkable than on the north boundary index. The results of factor analysis reveals that the first common factor of SST of each season reflected mainly the inverse relation of SSTs variation between the central and eastern part of equatorial Pacific and the western Pacific, which correlates better with the subtropical high indexes in the main raining seasons than other common factors of SST. The analysis of interdecadal variation indicated that the variation of SSTs was conducive to the emergence of the La Ni?a event before the end of 1970s, such that in the summer the subtropical high is likely to be weaker and smaller and located eastward and northward. After the 1980s, the opposite characteristics prevailed.     

前期太平洋海温与6～8月西太平洋副高指数的关系

使用相关分析和因子分析等方法,探讨了前期太平洋海温对主汛期副高指数的影响.相关分析发现:海温对副高各指数的影响存在季节和区域上的变化,海温变化主要影响副高的面积和强度指数,对西伸脊点的影响次之,对脊线位置的影响比对北界位置显著.从各季节海温对副高5个指数(脊线位置、北界位置、西伸脊点、面积、强度)集合整体的线性拟合能力上看,秋、冬季海温较春季效果稍好,赤道中东太平洋及北美西海岸海温对副高指数的影响较西北太平洋显著.因子分析结果发现:前期各季节海温第1公共因子主要反映了赤道中东太平洋与西太平洋海温的反相变化关系,该公共因子与主汛期副高指数相关最显著,且较好地反映海温与副高各指数的相关特点,其它公共因子与副高指数相关性均较弱.年代际变化分析表明:1970年代末以前,海温变化使La Ni?a事件易为出现、夏季副高偏弱偏东、面积偏小、位置偏北,1980年代以后则相反.     

西太平洋副热带高压异常与中国长江中下游夏季降水关系研究综述

综述了西太平洋副热带高压对长江中下游夏季降水异常的影响。在回顾西太平洋副热带高压强度、位置等特征及其异常成因的基础上,总结了近年来气象学者关于西太平洋副热带高压对中国长江中下游夏季降水异常的影响和机理等方面的研究成果：西太平洋副热带高压异常不仅受动力因素的影响还受热力的因素的影响;西太平洋副热带高压的强度存在3-4 a、10-13 a的震荡周期,在1978年前后发生气候突变,脊线位置由正距平为主转为负距平为主,而强度正好相反,这样的变化显著影响了中国长江中下游地区的降水;西太平洋副热带高压的位置、形状和强度是长江中下游地区旱涝的决定条件之一;利用西太平洋副热带高压来对长江中下游降水进行预测,主要有4种方法。提出了当前存在的问题和需要进一步研究的方向。     

舟山市高温天气气候特征分析

文章利用1954～2000年舟山市定海观测站6～9月气温资料，分析了舟山市高温天气的气候特征，并通过谐波分析发现高温天气年际振荡的周期性。发现副热带高压的强弱和位置与高温天气有很好的对应关系，其他一些因子正是通过影响副热带高压的强弱和位置，从而影响高温天气的出现。     

东亚副热带夏季风指数及其与降水的关系

文中利用1961~1999年NCEP/NCAR的月平均再分析资料和中国160站月降水资料,考虑蒙古中纬度地区和西太平洋副热带地区的大气环流特征定义了一个简单的东亚副热带夏季风指数,研究了该指数与夏季大气环流和中国降水变率的关系,并与其他季风指数进行了比较。结果表明:文中所定义的季风指数表现出明显的长期气候变化趋势,20世纪60~70年代以高指数为主,而80~90年代以低指数为主。该指数不仅能够较好地反映以蒙古为中心的东亚大陆热低压和西太平洋副热带高压的变化特征,还能够指示东亚副热带夏季风的强弱以及中国长江流域降水的异常变化。与西太平洋副热带高压相比,蒙古低气压变化对长江流域的雨带变动有更大影响。当该季风指数较低时,蒙古低压和西太平洋副热带高压偏弱,中国大陆对流层低层盛行异常北风,高层主要盛行异常西南风。而低层的异常北风表示了东亚中纬度地区较强的冷空气活动,这可以使长江流域梅雨锋区的辐合和上升运动加强,造成长江流域降水增加。     

VARIATIONS OF ATMOSPHERIC OSCILLATION FACTORS AND 500 HPA CIRCULATION PATTERNS AND THEIR RELATIONS*

Wavelet analysis,EOF and CCA are used to analyze the variations of atmospheric circulation factors,including the key atmospheric oscillations,W,C,E and subtropical high (SH),and their relationships.The results are shown that the variations of atmospheric circulation factors both in troposphere and lower atmosphere layer are different on different time scales.The most significant variation of atmospheric circulation factors is in the period less than 7 years.The correlation relations of atmospheric circulation factors are different on different time scales.Combination patterns of circulation factors have impact on the relationships of factors.There are lag correlations between combination patterns of circulation factors in former year and that of in next year.     

2003年淮河洪涝与西太副高异常及成因的关系

分析了2003年夏季西太平洋副热带高压的异常特征,结果表明,副高总体偏强、偏西,长时间在24 °N南北2个纬距范围内摆动,导致淮河流域30多天的连续强降水.并对2003年淮河洪涝与西太副高异常及其成因作了初步分析:(1) 南半球中高纬的冷空气活动、90 °E附近越赤道气流偏弱和赤道辐合带偏弱、偏南是造成淮河流域雨带稳定和降水集中的重要原因;(2) 6月下旬～7月上旬亚洲极涡偏强和冷空气活动可能是淮河流域出现强降水又是副高位置变化的主要影响因子;(3) 由高低空急流耦合在淮河流域产生持久的上升运动是淮河流域强降水的主要物理机制;(4) 地表潜热释放是使副高加强和维持的主要热力因子之一.     

基于模糊系统的西太平洋副热带高压异常年份的影响因子检测分析和动力预报模型反演

基于自适应网络模糊推理系统(ANFIS),讨论了滤除主信号之上影响因子噪声音的方法和途径,针对2010年的副热带高压异常的天气事实,首先用时滞相关法从观测资料中分析出2010年夏季风系统主要成员中对副热带高压异常影响最显著的3个因子:马斯克林高压、索马里低空急流和印度季风潜热通量,并用ANFIS诊断检测了这3个因子对副热带高压异常的影响和贡献。由于ANFIS系统具有非线性、容错性和自适应学习等特性,因此适宜于研究和模拟副热带高压等动力学不易准确描述的问题。在此诊断分析基础上,采用遗传算法和动力重构理论相结合的技术路径,从2010年实际的观测资料序列中客观准确地反演重构出非线性的副热带高压及其影响因子的动力模型,并对其进行了动力延伸预报试验。多次试验结果表明,预报的副热带高压面积指数、马斯克林冷高压强度指数、索马里低空急流和印度潜热通量指数在25天以内的中短期预报效果较好,误差不超过10%,并且预报出了指数的变化趋势。为西太平洋副热带高压与东亚夏季风系统的关联性和西太平洋副热带高压指数预测研究提供了一种新的思路和方法。     

西太平洋副高脊线北抬至25°N的OLR特征及诊断分析

取西太平洋副热带高压脊线北抬至 2 5°N日期和射出长波辐射 (OLR)月平均资料为素材 ,确定副高脊线北抬至 2 5°N指数和异常年例 ,揭示异常年例的OLR特征 ,进行诊断判据分析 ;主要结果有 :(1 ) 6月东亚中低纬地区的OLR距平场由中纬向低纬若呈偏低 (高 )、偏高 (低 )、偏低 (高 )分布时 ,副高脊线北抬至 2 5°N易于偏早 (迟 ) ;(2 )在分析诊断判据时 ,上一年 1 1月侧重南半球澳大利亚地区OLR所显示的信息 ;而当年三月侧重西太平洋辐合区OLR所显示的信息。     

中国东北地区冬季气温变化特征及其大气环流异常的关系

利用1957-2010年冬季中国东北地区90站气温资料,应用REOF和聚类分析方法将东北划分为南、北两个冬季气温变化子区,分析讨论其冬季气温的变化趋势和冷暖异常特征,及其与主要环流指数之间的同期和滞后关系。使用向后去除变量选择法,选取最优预测因子,并建立了全区和各子区的回归统计模型。结果表明：东北冬季增温较明显,平均上升速率达到0. 45 ℃/ 10 a,北部略高;与同期欧亚纬向环流指数之间存在着较显著相关;前期8月东太平洋副热带高压面积指数、前期10月亚洲区极涡面积指数和前期8月北半球极涡面积指数与东北冬季气温存在着显著相关,复相关系数达到0.70,并且是回归方程最关键预测因子。在对冷、暖冬预测时,可以把选定时段和区域副热带高压和极涡面积指数作为重要的影响因素,且误报率较低。     

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     

用遗传算法重构副热带高压特征指数的非线性动力模型

用遗传算法从离散时间序列资料中反演重构了非线性动力模型。首先, 用Lorenz系统的时间积分数据进行模型重构试验，随后，对十年平均的副热带高压形态指数时间序列进行动力模型参数反演和仿真预报试验。结果表明，遗传算法具有的全局搜索和并行计算优势能够较为准确地描述和刻画副热带高压活动，能对副高活动进行较为准确的描述与建模，是诊断和预测副热带高压等复杂天气系统活动的一条有效途径。     

福建伏旱期旱涝环流特征及其预测探讨

本文取1960～2000年全省25个代表站7月降水资料和北半球500hPa高度场资料、以及500hPa面上的极涡、中纬度环流、青藏高原高度场(即高原地区等压面高度场)、副热带高压等74个环流指数为素材；首先标定伏旱期降水的异常指数和严重旱涝年例，其次分析严重旱涝年例的500hPa环流背景，最后揭示预测概念模型，得出秋冬季北半球副热带高压，欧亚经向环流和青藏高原高度场的变化是预测福建伏旱期降水的强信号因子。     

西北太平洋副高东西变动与西南地区降水的关系

西北太平洋副热带高压（简称副高）位置的异常变动对东亚和中国气候有十分重要的影响。为进一步认识副高东西变动对中国西南地区降水的影响,根据东亚—西北太平洋地区高低层大气环流的季节特征,选取700 hPa不同关键区区域平均相对涡度定义了一个新的表征副高位置东西变动的VORT指数。分析发现:该指数不仅能客观定性地表征副高反气旋环流位置的东西变动,而且能反映副高与东亚经向环流变化的关系,副高偏东（西）时,东亚呈负-正-负（正-负-正）经向异常波列。与其他副高指数相比,该指数能较好地反映夏季中国东部雨带位置的季节性移动,并与西南地区降水呈显著相关,对西南地区降水变化有指示意义。其中,6月和7月的相关非常显著,副高偏西时,6月四川西部和南部、云南中北部地区降水偏少,贵州大部降水偏多;7月四川北部和东部、贵州东北部降水偏多,而云南中部和西北部降水偏少,反之亦然。进一步分析还发现,副高与海温的关系与副高活动的位置有关,副高越偏北,与海温的关系就越弱。     

El Nino年和La Nina年的非线性临界层与副高的形成、维持和振荡

采用欧洲中心１９８２年１２月、１９８３年４月、１９８４年１０月和１９８５年４月的月平均纬向风场实际观测资料,作为非线性临界层模式的基本气流进行数值积分,得到：用１９８２年１２月和１９８３年４月的基流模拟出的副高强、范围大、数目少,维持２￣３个单体,且向西移,东西振荡周期１－２个月。用１９８４年１０月和１９８５年４月的基流模拟出的副高弱、范围小,成带状分布,数目多达４个单体,副高合并、分裂得较快,亦