Moisture structure of the quasi-biweekly mode revealed by AIRS in western Pacific

Using Atmospheric Infrared Sounder (AIRS) humidity profiles, rainfall from the Tropical Rainfall Mea- suring Mission (TRMM) Global Precipitation Index (GPI), Quick Scatterometer (QSCAT) satellite-observed surface winds, and SST from the Advanced Microwave Scanning Radiometer for NASA's Earth Observing System (AMSR E), we analyzed the structure of the summer quasi-biweekly mode (QBM) over the western Pacific in 2003-2004. We find that the signal of 10-20-day oscillations in the western Pacific originates fro...     

1998年夏季长江流域大气季节内振荡的结构演变及其对降水的影响

利用中国逐日降水格点资料和NCAR/NCEP再分析资料,对1998年发生在我国东部长江中下游流域的夏季持续性强降水过程中显著的大气季节内振荡(ISO)的三维结构演变等活动特征进行了分析。1998年夏季长江及江南地区的异常强降水对应着该地区强的ISO活动。利用位相合成方法,对长江流域两个典型的季节内循环周期的ISO降水、850 hPa水平风场以及水汽和垂直速度等循环过程的时空分布特征进行了诊断分析。在低频环流场上,对流层低层的低频气旋和反气旋环流表现出交替在热带西北太平洋增强并向西偏北方向移动发展的特征,当异常气旋环流移动到长江流域上空时,长江流域正好位于气旋环流西南侧的东北风异常和西北太平洋上向西移动的反气旋环流西北侧的西南风异常环流汇合处的下方,引起该地区强降水的发生。在强降水阶段的ISO的垂直结构上,上升运动和水汽表现出从华南到长江流域自南向北移动的特征,强烈的垂直上升运动以及来自南方充足的水汽为增强长江流域地区的降水起到了重要作用。     

西北太平洋SST季内振荡及其与中国东部夏季降水季内振荡的关系

利用NOAA逐日海表面温度(sea surface temperature,SST)资料、NCEP/NCAR逐日风场和比湿资料以及中国国家气象信息中心提供的逐日降水资料,研究了西北太平洋气候SST的低频周期,进一步分析了夏季西北太平洋SST季节内振荡与中国东部同期降水异常的关系。结果表明:夏季西北太平洋季节内SST异常影响中国东部同期季节内降水最显著的三个区域为:长江中游及华南沿海;江淮流域;华北大部。其影响途径主要是通过西北太平洋季节内海温与850 h Pa环流场之间相互作用,在东亚沿岸自南向北逐渐形成气旋—反气旋—气旋(反气旋—气旋—反气旋)的波列结构,引起东亚沿海局地水汽的辐合辐散,使得中国东部夏季季节内雨带从江淮流域向华北推进(从华北南撤到长江中游及华南沿海地区)。     

热带对流季内振荡强度异常特征及其与海表温度的关系

利用外逸长波辐射 (outgoing longwave radiation, OLR) 资料分析了热带对流季内振荡 (ISO) 强度的季节变化及年际异常特征, 重点研究其与海表温度的关系。结果表明:最强的OLR季内振荡主要位于高海表温度 (SST) 区, 即热带印度洋和热带西太平洋区域, 终年存在, 冬、春季最强, 振荡中心偏于夏半球。OLR季内振荡强度年际异常显著区域是热带中东太平洋区域、西北太平洋区域和西南太平洋区域, 它与SST年际异常存在局地正相关关系, 伴随环流的辐合辐散, 并与ENSO事件关系密切。另外, El Ni?o事件发生之前, 热带印度洋和热带西太平区域OLR季内振荡增强, 其中心随事件的发展逐渐东移, 事件发生后这两个区域ISO减弱, 这与OLR季内振荡强度年际异常显著的区域具有内在连贯性。海表温度是决定OLR季内振荡强度季节变化、年际异常的一个关键因子。     

热带对流和环流季内振荡强度与海表温度关系对比研究

利用外逸长波辐射(OLR）、风场和海表温度(SST)资料, 研究了热带大气季节内振荡(ISO)强度的季节变化特征, 发现热带印度洋和热带西太平洋区域是OLR和风场季内振荡最主要的共同活跃区。对比分析了OLR和风场季内振荡强度与海表温度异常之间的年际异常关系, 发现OLR季内振荡强度异常与海表温度异常之间存在显著局地正相关关系, 即在热带中东太平洋区域、热带西北太平洋区域和热带西南太平洋区域, 当海表温度正(负)异常时, OLR季内振荡增强(减弱),特别在冬春季节这一关系更清楚。除个别区域外, 风场季内振荡强度异常与海表温度异常不存在类似OLR的局地关系。OLR和风场季内振荡强度异常与海表温度异常之间局地和非局地关系的差异, 体现了两种要素特性的本质差异。但两种要素季内振荡强度在El Niño事件发展过程中的变化基本一致, 即在气候场中季内振荡活跃的区域, 事件发生之前季内振荡会增强, 并逐渐向东传播, 事件发生之后这些区域振荡减弱。     

南海—热带西北太平洋地区季节内尺度海气变化关系

本文系统地回顾了作者近年来关于南海-热带西北太平洋地区大气和海洋季节内尺度变化关系方面的主要研究成果。文中对10~20天和30~60天两种季节内振荡海气变化关系的不同以及冬、夏季间的差异进行了系统地比较。相比较而言,大气中10~20天振荡所占比例大于30~60天振荡,海表温度30~60天的振荡在南海和西北太平洋副热带地区比10~20天振荡的贡献大,而在低纬度西太平洋地区10~20天振荡与30~60天振荡贡献相近或稍大。在北半球夏季,10~20天低频振荡的分布呈西南—东北走向,由赤道西太平洋地区向西北偏西方向传播,而30~60天低频振荡则以东西向分布为主,表现为由南向北的传播特征。在北半球冬季,10~20天和30~60天两种低频振荡的水平结构类似,均表现为西南—东北走向;同时,南海地区季节内变化信号表现出明显的向南传播的独特特征,并与东亚冬季风的季节内变化密切相关。北半球夏季,南海—菲律宾海地区10~20天低频振荡强度在厄尔尼诺发展年得到加强,而30~60天低频振荡强度则在拉尼娜衰减年得以加强。分析还指出,热带西北太平洋地区夏季热带辐合带附近的季节内变化,尤其是10~20天尺度变化,对季节平均海表温度异常有显著的反馈作用。     

El Nino事件对其衰减阶段夏季中国降水季节内演变的影响及其机理

利用1979—2007年NOAA重建海温逐月资料和中国160站夏季降水资料,使用扩展奇异值分解（extended singular value decomposition,ESVD）方法,研究了冬季热带太平洋海温异常与次年夏季中国降水异常季节内演变型之间的关系,指出前冬El Nino事件是与次年夏季中国降水季节内变化相联系的最重要的热带太平洋海温异常模态。相应的降水异常季节内变化情况为：6月在长江以南为正异常,江淮流域有负异常;7月在华南沿海有负降水异常,而正异常北进到长江流域,华北地区也出现正降水异常;8月在长江南北分别为少雨和多雨。进一步研究前冬El Nino事件与次年春夏印度洋、太平洋海温异常、对流层低层风场异常以及副热带高压等的联系,结果表明：El Nio事件发生的次年春夏,热带西太平洋周边存在东负西正的海温异常分布;西太平洋反气旋异常较强;副高在6月、7月偏西偏北,但在8月迅速南退。虽然与El Nino事件相联系的6月与7月、8月的降水型不同,但是西太平洋反气旋异常带来的充沛水汽造成7月长江流域雨季多雨,8月副高迅速南退带来的又一次长江流域降水,造成了El Nino事件发生次年夏季长江流域涝而华南沿海旱的夏季平均降水异常型。     

An analysis of extreme intraseasonal rainfall events during January–March 2010 over eastern China

The precipitation over eastern China during January–March 2010 exhibited a marked intraseasonal oscillation (ISO) and a dominant period of 10-60 days. There were two active intraseasonal rainfall periods. The physical mechanisms responsible for the onset of the two rainfall events were investigated using ERA-interim data. In the first ISO event, anomalous ascending motion was triggered by vertically integrated (1000–300 hPa) warm temperature advection. In addition to southerly anomalies on the intraseasonal (10–60-day) timescale, synoptic-scale southeasterly winds helped advect warm air from the South China Sea and western Pacific into the rainfall region. In the second ISO event, anomalous convection was triggered by a convectively unstable stratification, which was caused primarily by anomalous moisture advection in the lower troposphere (1000–850 hPa) from the Bay of Bengal and the Indo-China Peninsula. Both the intraseasonal and the synoptic winds contributed to the anomalous moisture advection. Therefore, the winter intraseasonal rainfall events over East Asia in winter could be affected not only by intraseasonal activities but also by higher frequency disturbances.     

Interannual Variation of Multiple Tropical Cyclone Events in the Western North Pacific

The interannual variability of occurrence of multiple tropical cyclone(MTC) events during June-October in the western North Pacific(WNP) was examined for the period 1979-2006.The number of the MTC events ranged from 2 to 9 per year,exhibiting a remarkable year-to-year variation.Seven active and seven inactive MTC years were identified.Compared to the inactive years,tropical cyclone genesis locations extended farther to the east and in the meridional direction during the active MTC years.A composite analysis shows that inactive MTC years were often associated with the El Nin o decaying phase,as warm SST anomalies in the equatorial eastern-central Pacific in the preceding winter transitioned into cold sea surface temperature(SST) anomalies in the concurrent summer.Associated with the SST evolution were suppressed low-level cyclonic vorticity and weakened convection in the WNP monsoon region.In addition to the mean flow difference,significant differences between active and inactive MTC years were also found in the strength of the atmospheric intraseasonal oscillation(ISO).Compared with inactive MTC years,ISO activity was much stronger along the equator and in the WNP region during active MTC years.Both westward-and northward-propagating ISO spectrums strengthened during active MTC years compared to inactive years.The combined mean state and ISO activity changes may set up a favorable environment for the generation of MTC events.     

太平洋区域季内振荡的一种负反馈过程

利用1981—2002年美国国家气象中心（National Meteorological Center,NMC）逐日海表温度（sea surface temperature,SST）、10 m高处风场（V）及逐月混合层厚度（mixed layer depth,mld）资料,研究了太平洋区域海表温度季内振荡的气候及异常特征,重点探讨了北太平洋区域海表温度季内振荡的维持机制。研究发现,太平洋区域海表温度存在3个季内振荡强度气候高值区,即热带东太平洋（终年存在）、西北太平洋（北半球春、夏、秋存在）、西南太平洋（南半球夏季前后存在）,它们出现在气候混合层厚度最小的区域和季节。海表温度季内振荡强度年际异常与混合层厚度年际异常存在显著负相关,在物理上,这种关系比它与海表温度异常的关系更直接。北太平洋区域5—9月地面风场与海表温度季节内振荡的基本耦合模态揭示出以漂流和感热输送为动力的一个负反馈过程,它存在于薄混合层海区,这是该海区强海表温度季内振荡的维持机制。     

环境场季节内振荡对中国东南部热带气旋降水的调制作用

利用1985—2015年6—8月登陆中国东南部(福建和浙江)的35个西北行热带气旋(TC)和站点观测的日降水量,根据区域TC过程降水量,分为强降水、适量降水和弱降水TC,分析影响各级TC降水的环境场异常特征及其季节内振荡(ISO)的调制作用。(1)对流层低层850 hPa表现为中心位于福建东部强的气旋异常,来自孟加拉湾和南海强水汽输送在中国东南部产生强的水汽辐合促使TC强降水的发生,其中10~20天和30~60天ISO的环流和水汽输送都有贡献,但东南部的水汽辐合主要受10~20天ISO的影响;与TC强降水相比,TC弱降水对应的异常气旋和水汽辐合明显减弱。(2)影响TC强降水的10~20天ISO环流异常在TC登陆过程,自菲律宾群岛附近向西北方向传播至中国东南部,30~60天ISO环流异常自南海向东北偏北方向传播至台湾西南部,且环流异常强度不断加强。(3)影响TC弱降水的10~20天ISO环流异常自菲律宾西部向北传播,30~60天ISO环流异常自南海南部向东北方向传播。      

两广地区前、后汛期降水异常反位相现象及可能机理

利用1961—2018年中国地面气象台站2 400站中广东省和广西壮族自治区(两广地区)134站逐日降水资料、英国Hadley中心逐月海表温度资料、NCEP/NCAR逐月再分析资料,筛选了两广地区前汛期降水正(负)异常、后汛期降水负(正)异常的年份,即前、后汛期降水异常反位相年份。结果表明,近60 a来,两广地区前、后汛期降水反位相现象与热带西太平洋海温异常存在密切联系。前汛期期间,当热带西太平洋海温为负异常时,大气对该冷源的Rossby波响应引起西北太平洋反气旋环流异常,且水汽由热带西太平洋向两广地区输送并辐合,同时两广地区为水汽的湿平流区域、风场异常辐合区域,其上空受异常上升运动控制,这样的环流配置有利于两广前汛期期间降水正异常。热带西太平洋海温负异常可持续至后汛期期间,大气的Rossby波响应所致的西太平洋反气旋较前汛期偏西北,两广地区为水汽异常辐散区域,同时水汽干平流且风场异常辐散,受异常下沉运动控制,不利于两广地区降水的产生。反之亦然。     

1991年江淮梅雨与副热带高压的低频振荡

利用NCEP/NCAR再分析资料和观测的台站降水资料研究了1991年梅雨期间江淮洪涝区降水的季节内振荡及其环流特征,着重考察了不同层次副热带高压的低频变化与降水的关系。小波分析表明1991年江淮梅雨期间降水低频振荡的主周期是15~35 d。在低空,15~35 d振荡以异常反气旋(气旋)的形式在中国东南沿海地区交替出现,调控着西太平洋副热带高压进入(退出)南海。低空的这种低频环流型与高空的偶极型涡旋对相耦合,偶极型涡旋对使得南亚高压东伸(西退),形成有利(不利)江淮流域降水的环流形势。江淮流域降水的低频振荡与500hPa北太平洋副热带高压的低频变化及其传播密切相关。当北太平洋西部的位势高度偏高、中部位势高度偏低时,江淮流域降水偏多;反之偏少。这种低频振荡可能起源于北太平洋中部夏威夷群岛附近,然后沿着副热带高压脊线附近向西传播到中国东南沿海。     

Intraseasonal oscillation intensity over the western North Pacific:Projected changes under global warming

本文利用8个CMIP5模式的日资料,预估了RCP4.5和RCP8.5情景下全球增温达1.5℃和2.0℃时西北太平洋夏季30～60天和10～20天季节内振荡(ISO)强度的变化情况.大多数模式都认为,无论增温水平或情景如何,预估结果均显示从中南半岛南部到菲律宾以东的带状区域内ISO强度增加,并且关键气象要素背景的变化会对ISO强度异常的空间分布造成影响.具体表现为,ISO强度增大的区域往往伴随着低层湿度和湿静力能的增加.其中菲律宾东部的湿度变化最为明显,ICP南部的湿静力能变化最为明显,上述区域的ISO强度均增强.相反,印度尼西亚西部和菲律宾东北部有局地下沉运动增强,当地的ISO强度减小.     

阿留申低压次季节尺度异常对北太平洋冬季降水的影响分析

利用1979—2018年的冬季逐日气象数据，研究了北太平洋地区冬季（12月至次年2月）阿留申低压次季节尺度变化特征，分析了次季节尺度阿留申低压异常与降水和极端降水异常之间的联系。选择1979—2018年共40个阿留申低压次季节尺度从异常增强到减弱的完整事件，记录下每个位相具体日期运用于合成分析。通过合成分析的结果可知：次季节尺度阿留申低压异常增强（减弱）时，北太平洋海盆区的降水呈现出明显的东多（少）西少（多），同时副热带西太平洋略偏多（少）的分布型。次季节尺度蒸发异常和整层水汽输送散度异常能够解释以上降水异常的空间分布。在阿留申低压异常偏强时，自北太平洋中部向东北延伸至北美沿岸区域内大气河发生频率增加，使得海盆中部向东和东北汇聚更多的水汽，北美西海岸地区更易发生极端降水事件。     

区域海气耦合模式模拟的2003年东亚夏季风季节内振荡

评估了一个区域海气耦合模式(由区域环境系统集成模式RIEMS和普林斯顿海洋模式POM组成)对2003年东亚夏季风季节内振荡(ISO)的模拟性能。通过与观测海温驱动单独大气模式结果的比较,分析了海气耦合过程对东亚夏季大气ISO模拟性能的影响。结果表明:耦合模式能够模拟出2003年中国东部地区夏季降水的气候态分布,模拟的中国东部尤其是江淮地区大气ISO活动较单独大气模式更为显著。同时,耦合模式能够较好地再现大气ISO经向上北传的传播特征,模拟的江淮流域降水处于活跃和中断期时西北太平洋地区低频降水和环流异常在强度和空间分布上较单独大气模式都更为合理。相比于单独大气模式,耦合模式对大气ISO模拟的改善,一方面与其对气候态西北太平洋副热带高压和相关对流层底层风场模拟的改善有关,另一方面与其包含海气相互作用,因而对低频降水与海温和水汽辐合位相关系模拟的改善有关。     

东亚—西北太平洋地区夏季季节内振荡的年代际变化

本文重点分析对比热带夏季季节内振荡(Boreal Summer Intraseasonal Oscillation,BSISO)1987—1995年(P1),1996—2007年(P2)和2008—2017年(P3)三阶段东亚—西北太平洋地区(East Asian-Western North Pacific,EAWNP)5—9月BSISO年代际变化的季节内差异特征。结果表明,在P1和P3两阶段,5—7月EAWNP BSISO强度几乎相同,但P2中每个月均显著增强,表明5—7月EAWNP BSISO经历了P1—P2增强和P2—P3减弱的年代际变化。8月,EAWNP BSISO强度从P1到P3逐渐增强,P3阶段比P1有显著增强,孟加拉湾和东亚副热带区域的BSISO活动增强。和P1相比,南海地区BSISO活动在P2阶段异常活跃,在5—7月强度增强,并且北传显著。在P2阶段,负位相的太平洋年代际(Interdecadal Pacific Oscillation,IPO)对应的赤道西太平洋和印度洋海温增暖,及Walker环流的增强为5—7月BSISO活动提供了水汽和对流发展的有利条件,而南海地区北传对流的叠加作用以及南海海温增暖进一步加强了BSISO的强度和北传。在P3阶段,8月孟加拉湾BSISO活动增强,除了热带印度洋一致增暖和太平洋ENSO型海温为BSISO活动提供水汽和对流发展的条件外,70°~90°E区域局地Hadley环流引起的上升运动也对BSISO的强度增强和北传有贡献。     

Synoptic climatology of transient tropical intraseasonal convection anomalies: 1975–1985

Summary Pentad mean anomaly maps were used to study the climatology of tropical intraseasonal convection anomaly (TICA) as a dynamic system. One hundred and twenty-two events were identified and classified into three categories: eastward (77), independent northward (27), and westward (18) propagation. The eastward propagation is more active in boreal winter than in summer, while the independent northward propagation, which is not associated with equatorial eastward propagation, occurs in boreal summer from May to October.The eastward moving TICA exhibits three major paths: 1) eastward along the equator from Africa to the mid-Pacific, 2) first eastward along the equator, then either turning north-east to the northwest Pacific or turning southeast to the southwest Pacific at the maritime continent, and 3) the main anomaly moves eastward along the equator with split center(s) moving northward over the Indian and/or western Pacific Oceans. The equatorial Indian Ocean and the western Pacific intertropical convergence zone are preferred geographic locations for their development, while the maritime continent and central Pacific are regions of dissipation.Independent northward propagation is confined to the Indian and western Pacific monsoon regions. Its existence suggests that the mechanism responsible for meridional propagation may differ from that for eastward propagation.The dynamic effect of the equator and the thermodynamic effect of the underlying warm ocean water are basic factors in trapping TICA in the deep tropics, while the annual march of maximum SST (thermal equator) and the monsoon circulation have profound influences on the annual variation and meridional movement of TICA.With 12 FiguresContribution No. 89-11, Department of Meteorology, University of Hawaii.     

2014年秋季我国华西地区降水异常的成因分析

2014年秋季,全国平均降水量较常年同期偏多,其中华西地区降水偏多明显。季内,我国华西地区降水阶段性变化显著。分析表明,秋季华西地区降水偏多可能与热带印度洋海温偏高有关。印度洋海温偏高,一方面有利于西北太平洋地区对流层低层异常反气旋式环流的发展和东南水汽输送的加强,另一方面印度洋海温的偏高有利于印度洋地区对流的活跃和西南水汽输送的加强。在中高纬地区,贝加尔湖地区为异常低槽区,易引导冷空气南下影响我国华西地区。同时,西太平洋副热带高压强度偏强及西伸脊点的偏西,综合导致华西地区秋季降水偏多。而华西地区降水的季内变化与西太平洋副热带高压的异常活动有关。     

夏季热带北大西洋海温异常对西北太平洋热带气旋生成的影响

利用1979—2012年西北太平洋热带气旋最佳路径资料,Hadley中心的海温资料和NCEP/NCAR再分析资料等,研究了夏季(6—10月)热带北大西洋海温异常与西北太平洋热带气旋(Tropical Cyclone,TC)生成的关系及其可能机制。结果表明,夏季热带北大西洋海温异常与同期西北太平洋TC生成频次之间存在显著的负相关关系。热带北大西洋海温的异常增暖可产生一对东—西向分布的偶极型低层异常环流,其中气旋性异常环流位于北大西洋/东太平洋地区,反气旋异常环流位于西北太平洋地区。该反气旋环流异常使得TC主要生成区的对流活动受到抑制、低层涡度正异常、中低层相对湿度负异常、中层下沉气流异常,这些动力/热力条件均不利于TC生成。此外,西北太平洋地区低层涡旋动能负异常,同时来自大尺度环流的涡旋动能的正压转换也受到抑制,不能为TC的生成和发展提供额外能量源。反之亦然。