2013年长江中下游夏季高温干旱演变过程及环流异常成因简析

利用改进的CIn指数,结合NCEP/NCAR再分析资料,逐候分析2013年夏季长江中下游地区高温干旱演变过程和高温异常成因。结果表明：改进后的CIn指数能够准确识别此次干旱过程,整体持续时间近一个月。旱情从7月第4候湖南南部开始,8月第3候干旱程度最强,特旱中心位于湖南省中东部,浙江省为高温中心,8月第4候旱情得到缓解。在干旱成因上,极涡位置异常偏西,影响长江中下游地区冷空气偏弱,南亚高压东伸与西太平洋副热带高压西伸明显;鄂霍次克海至菲律宾一带呈较强的EAP遥相关型,其中长江中下游地区位势高度的正异常加强了西太平洋副热带高压的中心强度并使其位置偏西;乌拉尔山地区的阻塞高压与西太平洋副热带高压相对峙,有利于西太平洋副热带高压长期稳定地控制在长江中下游地区;同时欧亚大陆与西太平洋海陆温差增大,东亚夏季风偏强,西太平洋副热带高压异常偏北,长江中下游地区下沉气流强盛,在西太平洋副热带高压和南亚高压共同作用下,造成持续的高温干旱过程。     

2018年夏季东北极端高温事件物理机制分析

基于观测资料和再分析资料,研究分析了2018年夏季中国东北地区持续多日出现高温异常事件的形成机理。首先分析了整个夏季该地区观测台站逐日的温度资料,计算了观测台站的超热因子（Excess Heat Factor,EHF）指数,发现东北地区出现高温异常的时段主要是7月和8月,异常高温的发生区域集中在东北南部。在此期间,东亚大气环流形势的异常主要表现为南亚高压和西太平洋副热带高压强度异常增强,作用相互重叠和位置持续偏北。进一步的分析可以注意到,二者的重叠造成研究区域内有负涡度异常增强,使得南亚高压和西太平洋副热带高压在北推的过程中不断带动东北南部上空负涡度异常增强,并伴随有异常下沉气流,下沉绝热增温与晴空辐射增温,这可能是东北南部地表增温的一个重要原因。相关分析证实,在整个夏季东北南部地表气温与其上空300 hPa至500 hPa涡度异常都有显著的负相关关系。因此,南亚高压和西太平洋副热带高压之间的相互叠加组合是导致东北南部在2018年夏季7、8月份出现高温异常的主要原因。进一步的研究发现,夏季副热带西风急流中准定常Rossby波能量的传播与南亚高压和西太平洋副热带高压异常增强有密切联系,同时夏季西太平洋暖池的显著增暖导致了菲律宾地区异常旺盛的对流活动,进而在500 hPa高度场上激发出PJ（太平洋—日本涛动）波列,从另一个路径上促进了西太平洋副热带高压偏强偏北。     

2013年长江中下游地区夏季高温事件的环流特征及成因

采用ERA-interim和NCEP CFSR逐日再分析资料以及长江中下游29个测站的逐日温度资料,分析了2013年7月23日-8月14日长江中下游地区夏季异常高温的特点、环流特征及成因。研究结果表明,2013年夏季高温期间西太平洋副热带高压较往年异常偏强,西太平洋副热带高压控制区内大范围异常下沉运动产生的大气绝热加热是高温形成的主要原因。同时,与强大西太平洋副热带高压相联系的异常强大反气旋环流使得长江中下游地区上空的水汽向东北方向大量输出,导致了该区域水汽含量的减少,致使到达地面的太阳短波辐射增加,这是高温形成的又一原因。进一步分析表明,2013年夏季海洋性大陆地区大气热源异常偏强,该地区大气热源的异常增强可能是导致2013年夏季西太平洋副热带高压异常偏强的主要原因。     

2003年夏季中国江南异常高温的分析研究

2003年夏季在中国江南出现了大范围异常高温天气,无论其绝对高温值、还是持续时间之长都创下了历史记录,给工农业生产及人民生活造成巨大损失.作者对异常高温发生的直接原因及其可能机制进行了初步分析,发现西太平洋副热带高压的极度持续偏强和西伸是直接原因,而西太平洋副热带高压形势的持续异常是多系统综合作用的结果.初步分析表明,热带太平洋一印度洋海温、中西太平洋跨赤道气流异常、平流层过程以及全球增暖的背景条件是其重要机制.     

莱州35年异常高温天气的统计分析

统计了莱州1971-2005年异常高温天气气候特征，并用1994-2003年相关环流资料进行分析，发现：在莱州异常高温过程期间，副热带高压西伸指数大，极涡指数偏小，西太平洋副热带高压是造成莱州夏季异常高温的主要影响系统。     

2006年川渝地区夏季干旱的成因分析

利用NCEP/NCAR再分析月平均资料、全国160站降水资料、向外长波辐射OLR（outgoinglongwave radiation）资料和所计算的热源资料,分析了2006年夏季东亚大气环流的异常特征,并研究了热力异常与川渝地区夏季降水的关系。结果表明,2006年夏季由南向北的水汽输送较常年偏弱;西太洋副热带高压较常年异常偏强,脊线位置明显偏北,川渝地区受高压系统影响盛行下沉气流,中高纬环流场则表现为乌拉尔山地区和东北亚区域无明显阻塞高压形势,冷空气活动比常年弱;南亚高压比常年偏北偏强,持续控制川渝地区;2006年夏季青藏高原热源偏弱,热带西太平洋暖池区热源偏强,是引起西太平洋副热带高压偏北偏强的重要原因之一。川渝地区夏季降水与西太平洋副热带高压的异常变化有密切关系,川渝地区夏季干旱年,西太平洋副热带高压偏北,并且引起西太平洋副热带高压偏北的原因与2006年类似。     

2021年6-9月广西异常高温成因分析

2021年6-9月广西经历了1951年以来最高的月平均气温,大范围高温天气频发.利用1961-2021年广西国家地面气象观测站日平均气温和日最高气温观测资料、1991-2021年ERA5再分析资料和西太平洋副热带高压指数资料,对此次广西异常高温的特征和成因进行了研究分析.结果 表明,气候变暖是导致此次高温事件的重要气候背景,西太平洋副热带高压异常偏强位置偏西偏北、中纬度西风带扰动影响偏北以及热带气旋影响偏弱是造成广西气温异常偏高的主要原因.     

2013年夏季西太平洋副高异常特征及其对湖南高温干旱的影响

利用湖南96个测站的逐日降水、日最高气温和NCEP/NCAR再分析资料、海温资料,分析了2013年夏季西太平洋副热带高压异常活动特征、成因及其对湖南高温干旱的影响。结果表明,2013年夏季西太平洋副高异常偏西、偏强,使得湖南一直处在高压下沉气流控制下,形成持续高温干旱天气。造成副高变异的原因主要有:(1)2012年冬季至2013年春季,赤道东太平洋海表温度持续偏低,印度洋—赤道西太平洋海表温度持续偏高,使得Walker环流和Hadley环流的上升和下沉运动得到加强,西太平洋副高西伸、加强;(2)南亚高压一次次东伸,通过强烈高空负涡度平流的动力强迫,造成西太平洋副高区内的下沉运动,导致副高稳定维持,天气晴热高温;(3)西风急流较常年偏北,纬向环流偏强,导致副热带高压在偏北位置稳定维持,200 h Pa高空辐合增强,辐合中心位于30°N以北,造成500 h Pa副高下沉运动区位置偏北、偏强。     

2013年夏季湖南严重高温干旱及其大气环流异常

利用湖南省97个台站降水、气温资料和NECP/NCAR再分析资料以及NOAA卫星观测的OLR场资料,系统分析了2013年6月30日至8月14日湖南持续高温干旱的时空分布及同期大气环流异常特征。结果表明：2013年夏季是湖南1951年以来降水最少、高温干旱程度最严重的一年。西太平洋副热带高压强度偏强、西伸脊点偏西,湖南处在副高控制下,盛行下沉气流是发生持续高温干旱的直接原因;西太平洋副高内增强的下沉气流,致使多数县市高温日数和极端高温突破历史同期最高记录。位于菲律宾附近的OLR低值带中心偏西,致使副热带地区下沉区偏西,进而造成西太平洋副高偏强偏西。此外,湖南地区上空为水汽输送异常辐散中心,这在一定程度上促使了干旱的发生发展。     

福建省2007年7月持续高温的环境特征

利用高温天气期间的相关资料,分析了福建2007年7月高温天气过程的时空分布特点、环流背景特征及其形成机制,结果表明:此次异常高温现象的直接成因是西太平洋副热带高压于6月下旬西伸后对福建省全境的持续控制;而这又与南亚伊朗高压东段东进、北翘,极涡活动偏北偏东等因素有关.     

四川地区夏季旱涝与西太平洋副热带高压的关系

利用近46年西太平洋副热带高压特征指数资料、四川地区123个测站的逐日降水资料集及NCEP\NCAR再分析资料,研究了四川地区夏季旱涝事件的空间分布特征及其与西太副高的关系。结果表明,四川盆地东西部经常出现"西旱东涝"或者"西涝东旱"的异常特征。西太平洋副热带高压的脊线、北界位置与四川盆地东(西)部区的旱涝之间存在很高正(负)相关关系。西太平洋副热带高压南北位置的异常变化对应着东亚地区大气环流的异常变化,从而影响四川盆地东部区及四川盆地西部区的旱涝变化。      

西太平洋副热带高压耦合模态对台风生成的影响

西太平洋副热带高压(西太副高)是影响东亚夏季气候的主要环流系统。利用再分析资料和美国联合台风预警中心的热带气旋最佳路径资料,研究了西太副高耦合模态对西北太平洋7—9月的台风生成的影响。结果表明:西太副高耦合模态与西太平洋地区的台风生成有显著抑制作用,且主要发生在西北太平洋北部;当西太副高偏强(弱)时,西北太平洋地区的台风生成频数偏少(多)。进一步研究表明西太副高耦合模态可以通过调节影响台风生成的850hPa涡度、垂直速度、600hPa相对湿度、垂直风切变等关键大尺度环境参数进而影响台风活动。     

2013年夏季浙江省高温干旱环流异常分析

利用浙江省10个站的温度和降水资料、国家气候中心160站的降水资料、NOAA的ERSST和OLR资料及NCEP再分析资料,对2013年7至8月发生在浙江省的持续高温干旱天气过程的基本特征和环流异常进行了分析。结果表明:浙江省各站的高温日数、高温持续日数、持续无降水日数、干旱指数都远超历史同期纪录,降水较常年偏少3成以上。南亚高压强度偏强,面积偏大,东侧脊点位置偏东;西太平洋副高强度偏强,西侧脊点位置偏西;东亚季风异常偏强及其造成的水汽辐合偏弱,是高温干旱天气产生的重要原因。其中7月底西太平洋副高的异常西伸及8月异常持续偏西对浙江8月持续高温干旱的发生起了决定性作用,这与同期热带西太平洋暖池区增暖、菲律宾周围对流活动加强有关,后者通过EAP/PJ遥相关型对前者产生影响。     

青藏高原热力异常与华北汛期降水关系的研究

利用1980～1994年NCEP/NCAR再分析资料,以及我国336个测站1956～1994年月降水量资料,通过诊断分析和数值实验,研究了夏季高原上热力异常与华北汛期降水的关系.结果表明:华北汛期干旱年,青藏高压及西太平洋副热带高压偏南、偏东,华北汛期降水偏多年则相反;华北汛期旱年时,高原上升、高原东侧邻近地区下沉的垂直环流明显加强,而降水偏多年时,垂直环流减弱,华北地区为上升气流控制;夏季高原为热源和水汽汇区,它们的异常对华北地区降水有很大影响,当热源和水汽汇增强(减弱)时,华北地区降水偏少(偏多).数值试验表明,高原上潜热加热异常引起青藏高压、西太平洋副热带高压、亚洲季风以及欧亚中高纬地区环流的变化,进而影响到华北地区的降水.     

2003年夏季我国南方大旱天气学背景分析

利用NCEP／NCAR再分析资料和我国南方25个测站逐日降水量资料,分析了2003年我国南方夏季降水异常与春季、夏季高空环流场和温度场异常的关系。结果表明,2003年夏季西太平洋副高异常偏西、偏北,控制了长江以南大部分地区,这是造成夏季少雨的主要原因。夏季南亚高压异常强大东伸,对西太平洋副高的西伸加强起着一个动力引导作用。西太平洋副高与南亚高压重叠区域对应主要干旱区域。此外,我国南方夏季降水与100hPa温度场存在1～2个月滞后相关美系．前期欧亚大陆中高纬地区100hPa温度场异常可以作为长江以南地区旱涝的预报因平．     

2011/2012年冬季中国气温异常的成因及前兆信号

采用国家气候中心整理的全国160站月平均气温资料、NCEP/NCAR再分析资料及NOAA全球海温资料,在探讨1986年以来中国冬季气温异常机理基础上,对2011/2012年冬季气温异常特征及其前兆信号进行分析。结果表明:地面西伯利亚高压、东亚冬季风及500 hPa乌拉尔山与贝加尔湖南侧的异常环流等系统是影响中国冬季气温的主要中高纬环流系统,而中低纬环流系统主要包括西太平洋副高环流和印缅槽。前期热带印度洋和中东太平洋关键区海温异常与后期冬季气温关联的环流系统有密切的关系:前期夏季7、8月西印度洋海温偏高时,冬季西伯利亚高压将偏强,有利于冬季风偏强和中国冬季气温偏低;而当8—10月中东太平洋海温偏高时,西太平洋副高将偏强偏大偏西,北界位置偏北,印缅槽偏强,中国气温容易偏高,反之亦然。两者对后期环流的影响存在一定的独立性,中国冬季地面气温异常是它们共同作用的结果。     

贵州省2020年5月极端性高温事件研究

2020年5月贵州省出现极端高温天气事件,本文利用贵州省84个气象观测站日平均气温和最高气温资料、美国气象环境预报中心的逐日再分析高度场资料以及美国海洋大气管理局的日平均海表面温度（SST）资料,利用超前滞后相关等方法对贵州省2020年5月“极端性高温事件”进行研究。得出如下结论：（1）2020年5月贵州省约有29%的站点极端日最高气温超过了1981年以来的历史极值,约58%的站点突破1981年以来5月同期历史极值,西太平洋副热带高压显示为异常西扩加强的态势,同时伴随南亚高压东伸增强,两个高压在不同高度上的配合导致深厚高压的异常出现,是此次贵州极端性高温事件发生的重要因素。（2） 2020年5月在欧亚大陆中高纬对流层上层有明显的Rossby波列结构,有利于贵州极端性高温事件出现。（3）热带西大西洋SST在月尺度内异常阶段性增暖,可作为贵州省极端性高温天气发生的重要前期信号,并且增暖过程比高温事件提前约14天,具有一定的前期指示意义。     

利用神经网络计算方法建立太平洋副高活动的预报模型

基于赤道附近海温和副热带高压相关性的观测和研究事实, 利用人工神经网络的BP模型及其优化算法建立了近赤道海温同西太平洋副热带高压面积指数之间的预报模型.该模型可根据月平均的近赤道海温和副高面积指数的前期分布, 预报出其后3个月副高面积指数的基本走向和变化趋势.该模型具有较高的拟合精度, 其预报效果和预报时效具有一定的实用意义.     

湘西州夏季干旱及其成因分析

利用湘西州8个气象台站1960—2013年逐日气温和降水资料计算的夏季干旱指数CI和NCEP/NCAR再分析资料、NOAA海温等分析了该区域夏季干旱的年际变化及可能成因。结果表明,1960—2013年期间,湘西州夏季干旱严重的年份有1961、1972、1981、1994、2009、2013年。湘西州夏季干旱的发生既跟中高纬环流异常有关,又与低纬度到热带的环流相关。其中西太平洋经菲律宾到孟加拉湾附近降水异常对应的热力强迫可引起西太平洋副高南北位置的变化而导致湘西州干旱的发生。即当西太平洋经菲律宾到孟加拉湾附近降水偏多时,西太平洋副高易偏北,该地区多受高压控制,容易发生干旱。