试论厄尔尼诺对广西气候异常影响的物理机制

通过对瓦克环流、哈德莱环流、副热带高压、台风等的分析 ,结合广西降水和气温异常状况 ,认为厄尔尼诺现象发生时 ,赤道东太平洋海温异常升高 ,使瓦克环流和哈得莱环流发生变化 ,引起副热带高压增强 ,台风生成数减少 ,从而产生广西前汛期偏涝 ,后汛期偏旱 ,全年气温偏暖的结果     

2009年广东省汛期降水空间分布不均的气候成因

2009年广东省汛期(4～9月)降水呈现出空间分布不一致性,采用统计方法分析引起这种现象的成因:直接原因是大气环流异常导致了季风爆发偏晚和冷空气偏弱,从而前汛期降水大部分地区偏少;而后汛期期间西太平洋副热带高压偏西偏强,导致热带气旋主要登陆及影响珠江口和粤西地区,从而后汛期降水雨带主要位于粤西南。因而,2009年汛期多种环流因素的共同作用,导致了珠江口及其以西降水偏多,其余地区降水偏少。     

近10年海南岛后汛期特大暴雨环流配置及其异常特征

通过对2000年10月11—14日、2008年10月12—14日和2010年10月1—8日3次持续性特大暴雨典型个例的对比分析,总结了近10年来后汛期特大暴雨的环流配置和异常特征。研究结果表明,近10年后汛期特大暴雨个例的天气系统配置都具有非常相似的特征：在对流层上层,南亚高压位于南海北部上空,高层存在稳定的辐散区。在对流层中、低层,热带低值系统、中纬槽后冷高压和副热带高压三者之间的相互作用,使得南海北部地区南北向和东北—西南向气压梯度加大,海南岛上空锋区结构建立,涡旋增强和维持,同时诱发偏东低空急流;南海北部存在强盛的偏东风低空急流是后汛期特大暴雨的天气学特征中最显著的强信号,其由热带低值系统东北侧的东南风,冷高压前缘的东北风和副热带高压南缘的偏东风汇合而成。最强降水发生前急流核的变化呈现出自东向西移动,高度逐日上升,风速脉动剧烈三个明显的特征。后汛期特大暴雨过程中大尺度环流相对气候同期平均态的异常特征也很显著：北半球亚洲区内热带辐合带(ITCZ)异常活跃,南海季风槽和印度季风槽南撤速度缓慢,比常年平均异常偏北偏强。南亚高压的位置比常年同期明显偏东偏南,东亚中纬槽,副热带高压的强度也比常年明显偏强。异常偏强的天气系统配置为强天气的发生提供了有利的环流背景;造成暴雨增幅的水汽主要来自大陆冷高压东南侧的东北气流和副热带高压南侧的偏东气流。     

云贵高原东部两次典型气象干旱年汛期环流特征对比

利用云贵高原东部84个地面气象观测站2011年和2013年4-9月逐日降水和温度资料、NCEP/NCAR再分析资料以及积温干燥度公式和视水汽汇公式,对2011年(拉尼娜年)汛期(4-9月)和2013年(中性年)汛期(4-9月)云贵高原东部干旱天气的基本特征和环流异常进行分析。结果表明,2011年汛期平均降水量比2013年汛期少,但均具有时空分布不均的特点;2011年汛期降水量偏少,主要是4-5月和7-9月的降水贡献大,2013年汛期降水量偏少,主要是7-8月的降水贡献大,且积温干燥度指数较好地反映了2011年和2013年汛期的干旱程度。2011年、2013年汛期的南亚高压均偏强、面积均偏大、东侧脊点位置均偏东,但2011年汛期的西太平洋副热带高压的强度、面积均比2013年汛期的偏强、偏大,是2011年汛期干旱天气比2013年汛期偏重的重要原因。孟加拉湾、南海以及西太平洋中低层的水汽输送偏弱是云贵高原东部2011年和2013年汛期降水少的主要原因,且云贵高原东部上空的水汽辐散中心与其降水量有较好的对应关系;700 hPa的水汽输送异常减少对2011年和2013年汛期干旱的发生起决定性作用,云贵高原东部2011年汛期700 hPa层上的水汽辐散比2013年汛期的强,导致其降水量比2013年汛期的少。视水汽汇揭示了2011年汛期干旱程度比2013年更严重的事实。500 hPa环流场、700 hPa水汽输送场对于云贵高原东部较长时间的旱涝预报具有一定的参考价值。     

试论厄尔尼诺对广西气候异常影响的物理机制

通过对瓦克环流，哈德莱环流，副热带高压，台风等的分析，结合广西降水和气温异常状况，认为厄尔尼诺现象发生时，赤道东太平洋海温异常升高，使瓦克环流和哈得莱环流发生变化，引起副热带高压增强，台风生成数减少，从而产生广西前汛期偏涝，后汛期偏旱，全年气温偏暖的结果。     

夏季黄河流域降水气候特征及其与大气环流的关系

本文基于1958—2015年夏季黄河流域55个观测站降水量和NCEP/NCAR再分析1高度场等资料,使用MannKendall突变检验、合成分析和Monte Carlo检验等气候统计方法,分析了黄河流域58年夏季降水量的气候变化特征,以及导致其变化的大气环流成因。58年期间,黄河流域夏季降水量总体呈减少趋势,尤其在河套北部有显著性减少趋势,其主要原因是欧亚中高纬度等压面升高、西风带减弱所致;1975年和1996年是黄河流域夏季降水的两个明显年代际气候变化转折点,在1958—1975年期间,黄河流域夏季降水量年际变化大,异常偏多和偏少年出现频次较高,期间欧亚中高纬度及其以南包括黄河流域地区高度场偏低,主要受高空低压系统和较强冷空气影响;在1976—1995年期间,黄河流域大部降水偏多,其主要环流成因为乌拉尔山阻塞高压发展、贝加尔湖到东北亚一带受负高度距平控制高空槽加深,同时,来自南方的暖湿气流输送增强;到1996—2015年最近20年间,乌拉尔山北部环流高度场偏低、里海至贝加尔湖再到东北亚一带高度场一致偏高,黄河流域一带西风带强度和冷空气势力均较弱,流域受高压影响导致大部区域降水偏少。不同时期黄河各流域段降水量与中高纬度阻塞高压以及与西北太平洋副热带高压的相关关系分析进一步说明了上述结论。     

梅州汛期暴雨频次异常与大气环流的关系

采用1961—2014年梅县气象站降水及NCEP再分析资料,应用统计学方法,探析梅州汛期暴雨频次异常与大气环流关系。结果表明:近54年来梅州汛期可分为2个多暴雨期和2个少暴雨期,2007年出现了汛期暴雨频次的突变。前汛期暴雨异常偏多年,200 h Pa南亚高压异常偏弱,500h Pa高纬地区高压脊偏强,南支槽活跃;850 h Pa西南风偏强,水汽充沛;南海及菲律宾以东洋面海温偏高,黑潮区海温偏低。后汛期暴雨异常偏多年,200 h Pa南亚高压偏强;500 h Pa华南处在偏强副高的南侧;850 h Pa南海上空为两股异常气流的切变区域,有利于南海季风槽的发展和维持;海温场与La Ni1a年的海温分布型相似,有利于影响梅州的热带气旋偏多。而前后汛期暴雨异常偏少年的各层形势均不利于强降水的发生。     

2007年我国北方秋季连阴雨的天气学成因分析

利用数值预报模式客观分析资料,分析了2007年秋季连阴雨时期大气环流特征、影响系统和物理要素的平均场,结果表明:该次连阴雨的主要成因是大气环流异常且稳定维持,乌拉尔山高压脊偏强,西太平洋副热带高压比常年偏强,脊线偏北;稳定的环流背景下,副高西侧盛行的偏南气流及700 hPa西风带短波槽沿副高西北缘东移,是造成长期降水的主要影响系统;动力条件、热力条件、水汽输送条件均有利于黄河流域形成降水.     

青藏高原冬季积雪与华南前汛期降水年际变率的联系

利用1979—2018年青藏高原(简称高原,下同)卫星积雪数据集、华南地区261站逐日降水及ERA5再分析资料,探讨了高原冬季积雪与华南前汛期降水的联系。结果表明：1)高原西部积雪与华南前汛期降水的正相关关系最为稳定,其主要影响前汛期的锋面降水,对夏季风降水的影响较小;2)华南前汛期在高原西部积雪偏多年比偏少年偏早20 d,使得前汛期降雨日数偏多,持续时间偏长,总降水量偏多,而降水强度受积雪的影响较小;3)高原积雪偏多年,积雪的冷却作用形成了低层异常反气旋环流,而东亚沿岸为“+-+”的位势高度异常,中纬度“西高东低”的环流配置有利于中高纬冷空气南侵,使得华南上空温度偏低,同时偏强偏南的西太平洋副热带高压加强了低纬地区偏南气流和水汽输送。3—4月锋面在华南北部南北摆动,4月初偏北干冷空气南侵和偏南暖湿气流的持续北推使得锋面加强,触发了前汛期的较早建立;积雪偏少年冷空气和偏南暖湿气流均较弱,华南北部锋面在4月初中断,4月中下旬华南北部锋面在偏北弱冷空气和偏南暖湿气流的共同作用下重新建立,从而华南前汛期开始偏晚。     

2007年我国北方秋季连阴雨的天气学成因分析

利用数值预报模式客观分析资料,分析了2007年秋季连阴雨时期大气环流特征、影响系统和物理要素的平均场,揭示了该次连阴雨的天气学成因。结果表明：该次连阴雨的主要成因是大气环流异常且稳定维持,乌拉尔山高压脊偏强,西太平洋副热带高压比常年偏强,脊线偏北;稳定的环流背景下,副高西侧盛行的偏南气流及700hPa西风带短波槽沿副高西北缘东移,是造成连续降水的主要影响系统;动力条件、热力条件、水汽输送条件均有利于黄河流域形成降水。     

青岛市汛期降水阶段划分及其环流背景特征

应用1961年1月到2011年12月的中国722站降水、NCEP/NCAR再分析和青岛市辖7站降水等逐日资料,分析青岛汛期降水阶段及对应的环流气候背景。结果表明:青岛市汛期有5个降水阶段,分别是主汛期开始阶段(6月29日至7月3日),黄淮雨期阶段(7月9—25日),华北雨季阶段(7月27日至8月6日),热带低压阶段(8月11-20日)和主汛期结束阶段(8月29日至9月4日)。其中主雨季(7—8月)呈明显的双峰分布,分别是黄淮雨期阶段和热带低压阶段两个主要降水阶段。副热带高压的季节性移动及其高低空的配置是形成青岛汛期降水阶段的主要成因,各降水阶段对应着相对稳定的天气气候阶段,各降水阶段间的大气环流有明显的突变现象,该研究为细化青岛汛期降水气候预测提供了理论支持。     

江淮流域夏季严重旱涝与大气季节内振荡

利用NCEP/NCAR的再分析资料和中国气象局国家气象中心提供的中国台站降水资料,分析研究了江淮流域大范围严重旱涝的20-70天大气季节内振荡(ISO)特征。结果表明,对应江淮流域严重涝年,200hPa青藏高原北部存在ISO气旋性环流,青藏高原南部存在ISO反气旋性环流;大气ISO流型在对流层中低层850hPa主要是我国长江以南、南海和西太平洋地区为大气ISO反气旋性环流,我国长江以北到日本地区的大气ISO气旋性环流,我国江淮流域位于这两个ISO涡旋西侧偏南气流和偏北气流的交汇处;旱年反之。利用向量经验正交展开方法得到,上述大气ISO环流型分别是旱涝年大气ISO流型的第一模态,并且涝年大气ISO流型的振幅强,旱年振幅弱。进一步分析揭示,严重洪涝(干旱)年分别对应对流层中上层江淮流域及其以北的中高纬度地区有强(弱)的大气ISO活动。中高纬度地区的大气ISO在严重洪涝年向南传播,与低纬度向北传播的大气ISO在江淮流域汇合;而在严重干旱年,虽然大气ISO可向北传播,但向南的传播却很不明显。     

华北夏季降水减少与北半球大气环流异常的关系

利用华北地区20站夏季降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,采用趋势分析、合成分析等方法,对华北夏季降水减少与北半球大气环流异常进行对比分析。结果表明,华北夏季降水量1951—2008年呈显著减少趋势,平均每10 a减少13.4 mm,1965年发生了气候突变,之后降水量减少更加明显。北半球大气环流在1965年前后有明显不同：1）1951—1965年夏季500 hPa高度场欧洲大槽、贝加尔湖槽较深,乌拉尔山高压脊较强,经向环流表现突出;而1966—2008年夏季欧洲大槽、贝加尔湖槽较浅,乌拉尔山高压脊较弱,纬向环流表现突出。2）1951—1965年夏季500 hPa蒙古冷槽位置偏北偏西,冷空气活动经常影响华北地区;而1966—2008年夏季蒙古冷槽位置东移南压到河套附近,冷空气经常影响华北以南以东地区。3）1951—1965年夏季海平面气压场蒙古低压异常强大,而1966—2008年蒙古低压明显减弱。4）1951—1965年夏季850 hPa东亚夏季风一直伸展到华北、东北地区,蒙古地区存在明显的气旋性环流,在河套附近产生风向辐合;而1966—2008年东亚夏季风在到达30°N附近风速显著减小,很少越过长江到达华北地区,在长江流域形成了风速辐合,同时蒙古地区的气旋性环流消失,河套附近的风向辐合变的很弱。1951—1965年华北多雨是由于东亚夏季风水汽的有效输送和河套附近的风向辐合造成的,而1966—2008年长江流域多雨是由于东亚夏季风在这里产生了风速辐合造成的。华北夏季降水减少与北半球大气环流异常有很好的联系。     

青岛汛期降水量与太平洋年代际振荡的关系

基于太平洋海面温度（SST）、大气环流及青岛降水量资料,分析并发现了青岛汛期（6—9月）降水量与太平洋年代际振荡（PDO）指数存在重要联系。当PDO处于冷位相时,西北太平洋区SST偏高,北美沿岸以及热带中东太平洋区SST偏低,西太平洋副热带高压偏弱偏东,脊线偏北,东亚夏季风偏强,青岛汛期降水量偏多,反之偏少。定义了一个新的太平洋SST距平指数SSTI,该指数包含了西北太平洋与热带中东太平洋SST距平反相变化的协同影响,也包含了PDO与ENSO的协同影响。与PDO指数、西北太平洋及热带中东太平洋SST相比,该指数与青岛汛期降水量相关性更好,通常SSTI正指数对应着汛期西太平洋副热带高压脊线偏北,面积偏小、强度偏弱,东亚夏季风偏强,有利于青岛汛期降水量偏多,反之偏少。SSTI指数可作为青岛汛期降水量预测的指示因子。     

2018年汛期我国东部雨季天气特征分析

2018年主汛期我国平均降水量为652.0 mm，较常年同期偏少95.0 mm。空间分布上呈现出北方降水偏多，南方降水偏少的总体特征。其中华南地区前汛期降水量较常年偏少5—8成, 江淮地区梅雨季降水量较常年偏少4—8成，华北地区降水量较常年偏多2—8成，局地偏多2倍以上。除华北雨季开始时间较常年偏早外，华南前汛期、江淮梅雨期开始时间均较常年偏晚。2018年主汛期全国平均降水日数71.29d，较常年偏少12.67d。共出现暴雨5229 站日，较常年偏少280站日。华南前汛期降水阶段性明显，中前期冷空气较弱，副高异常偏强是降水偏少的重要原因，后期南海季风爆发，水汽条件明显改善，中高纬度环流经向度增大，降水明显增强；江淮梅雨期间，长江中下游地区高层辐散抽吸的动力条件以及低层水汽辐合均较常年同期偏弱，是梅雨期降雨强度整体偏弱、梅期偏短的重要原因。华北雨季期间，东北亚稳定维持着一个异常反气旋环流，在中纬度地区形成东高西低的环流形势，是华北地区出现强降水的重要原因之一。2018年汛期全国共出现34次区域性暴雨过程，区域性暴雨过程的次数与常年同期基本持平或略偏少，全国暴雨站日也较常年同期略偏少。     

2023年夏季我国气候异常特征及成因分析

2023年夏季,我国气候特征整体表现为“温高雨少”,区域性、阶段性高温、旱涝等气象灾害明显。降水的空间分布差异显著,主要多雨区位于我国北方,松花江、海河流域出现严重汛情。生成和登陆台风频数均较常年同期偏少,但北上台风却对京津冀等地造成极其严重的雨涝灾害。2023年夏季我国气温为1961年以来历史次高,北方地区暖异常明显,华北、西北等地区阶段性高温热浪尤为突出。华北、东北地区降水偏多是由不同环流系统造成的。其中,华北南部降水异常偏多主要由7月底至8月初一次极为罕见的天气尺度持续性极端降水过程所致,台风杜苏芮和卡努外围环流与异常偏西、偏北的西太平洋副热带高压相配合,再加上太行山东麓的地形效应是其主要原因。盛夏东北东部异常偏南风引导的水汽输送在整个对流层都异常偏强,造成东北北部和东部降水明显偏多,这一异常环流与初夏巴伦支海海冰密集度减小及盛夏西北太平洋海温异常偏暖均有一定关联。     

不同纬度天气尺度扰动影响2020年夏季梅汛期降水的数值模拟

利用观测资料和区域气候模式RegCM4.6,研究了高纬和低纬天气尺度扰动对2020年梅雨期降水的可能影响。观测分析表明:2020年6月、7月长江中下游降水在周期上表现为10 d以下的天气尺度扰动,在降水过程中存在多次中高纬度天气尺度扰动的南传与低纬扰动的北传。在此基础上,设计改变不同纬度天气尺度扰动(10 d)输入的侧边界敏感性试验。数值模拟结果表明:从平均环流来看,当中高纬西北侧边界的天气尺度扰动减弱时,大气平均环流动能向天气尺度扰动动能转换的位置发生北移,影响副高北侧纬向西风带北移,使得梅雨期降水中心从长江中下游地区北移到淮河流域;从时间演变来看,当去除中高纬西北侧边界的天气尺度扰动时,850 hPa上E矢量散度南传减弱,低纬纬向风异常能够向北传播。纬向风异常产生的涡度变化有利于副热带高压北抬,使得雨带可以较早北抬到34°N以北,标志江淮地区出梅。低纬南侧边界的天气尺度扰动减弱时,梅雨期降水略有增强,但对雨带的进退影响较小。因此,观测和数值模拟结果表明,2020年夏季梅雨期降水强度和雨带的维持主要与中高纬度天气尺度扰动异常密切相关,中国北部尤其中国西北部到巴尔喀什湖地区天气尺度扰动偏强且南传是此次梅雨强度偏强和雨带维持的重要原因。     

长江流域梅雨期大范围持续性强降水事件的自维持机制:2020年一次暴雨过程的个例分析

长江流域梅雨期降水强度大、范围广、持续时间长,经常导致大范围严重洪涝灾害。该类强降水事件的内动力学过程值得深入讨论。本文以2020年7月5～9日长江流域一次大范围持续性降水为例,通过WRF数值试验分析了降水过程中的凝结潜热与环流系统的相互作用过程。结果表明:在此次大范围持续性强降水事件中,由于凝结潜热的释放,在高层形成高压异常,有利于南亚高压（SAH）加强东伸,SAH东伸的同时与西太平洋副热带高压（WPSH）相互作用,加强WPSH西伸。在潜热释放中心的中低层形成低压异常,有助于阻挡WPSH北上,从而形成稳定的WPSH,有利于降雨系统在长江流域的维持。东亚夏季风演变表现为明显的停滞与北跳特征,其中WPSH的活动是季风雨带演变的核心。本文研究表明,大尺度凝结潜热释放可以通过调节天气系统形成稳定的环流系统,从而有利于雨带加强和维持。这种大尺度雨带凝结潜热释放与环流的相互作用机制可能是夏季风雨带停滞的重要过程。     

A regional climate model simulation of summer monsoon over east asia: a case study of 1991 flood in yangtze-huai river valley

Ｉ．ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＥａｓｔＡｓｉａｉｓｓｉｔｕａｔｅｄｉｎｔｈｅｅａｓｔｅｒｎｐａｒｔｏｆｔｈｅＥｕｒａｓｉａｎｃｏｎｔｉｎｅｎｔｗｈｅｒｅｔｈｅｈｕｇｅＴｉｂｅｔａｎＰｌａｔｅａｕｅｘｉｓｔｓ．Ｆａｃｉｎｇｅａｓｔａｎｄｓｏｕｔｈｅａｓｔ...     

1999、1998年长江流域暴雨成因对比分析

运用GMSTBB资料对比分析了1999年1998年夏季长江流域暴雨的成因，其中，重点探讨了南海季风云涌与副主的相互作用同南方强降水过程表成的关系，认为，南海季风涌爆发射副高比推或者保使长江中下游地区高压形成，张降雨出现在华南，相反，季风云涌间歇期西北太平国高西伸占据南海和华南，长江中下游地区出现强降水。