2005年夏季的主要天气及其环流分析

简要讨论了2005年夏季的主要天气过程和形势。2005年夏季全国大部分地区降雨量接近常年同期或偏多,特别是新疆地区降雨异常偏多,华南地区出现严重洪涝,而长江流域出现了空梅。造成6月华南地区强降雨的影响天气系统为切变线和地面静止锋,主要为从东北和西北来的冷空气与暖湿气流交汇于华南地区而形成。2005年与1994、1998年环流的对比表明,1998年西南季风强度比1994、2005年都要弱,但2005年梅雨期东阻位置在贝加尔湖东侧,比1998年的鄂霍次克阻高偏西,中纬度地区多小槽活动,贝加尔湖地区没有长波槽建立,中高层西风急流带偏北大约10个纬度,低层西南风急流也偏北,有利于北方降水的发生。2005年夏季登陆我国的台风偏多,强度较强,这是又一特点。华北地区的暴雨过程多与登陆或西太平洋上活动的台风有关;东北地区多低涡活动。与2004年对比,2005年华北地区的高温日数偏多,而且出现持续闷热天气,江南部分地区的高温天数也偏多。     

2004年夏季的天气及预测试验

简要介绍了2004年夏季的主要天气过程和中国科学院大气物理研究所2004年汛期预测的结果.总体上看,2004年夏季江淮流域的降雨分布较均匀,没有造成大江大河及大范围的洪涝,中高纬度典型的梅雨环流形势没有完全建立,西风槽活动频繁.夏季最强的一次降雨过程(7月15～20日)是高空低压槽前的持续性暴雨.2004年夏季华北大部分地区降雨偏多,多为低槽冷锋造成;影响我国的热带气旋明显偏多,8月登陆浙江、福建的2个台风破坏力较大;江南和西北都出现了较强的高温天气,江南和新疆的高温分别为副高和大陆高压造成;9月2～5日川东和重庆的降雨与低涡在该地区的稳定维持有关.从汛期实时降水预测结果看,预测系统对6～8月江淮雨带及其暴雨中心的预测较为准确,对大范围的雨带无漏报和空报.而对华北地区降雨而言,预测评分要低于江淮梅雨,这可能是因为模式中的物理过程,特别是降水的物理过程未能完全准确反映华北地区的情况.要提高华北地区降雨的预测水平,今后应继续开展深入的研究.     

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。     

2012年秋季我国气候异常及成因分析

2012年秋季我国气候异常特征总体表现为:气温偏低,降水明显偏多,其中东北、华北以及江南地区降水异常偏多。分析我国气候异常成因表明,我国东北、华北降水偏多主要与西北太平洋中高纬度地区异常的东南风水汽输送有关;而我国江南及华南地区的降水偏多则主要与西太平洋副热带高压西侧的西南暖湿水汽输送密切相关。进一步研究表明,海温异常是影响2012年秋季我国气候异常的最主要的外强迫因子,其中西北太平洋中高纬度地区海温异常偏暖主要影响东北和华北地区的降水,而热带印度洋海温偶极子的正位相分布及赤道中东太平洋地区较弱的暖海温异常分布则主要影响江南及华南地区的降水。     

华北地区夏季持续性高温事件的时空变化特征

利用1961年-2009年华北地区94站逐日最高气温观测资料及NCEP／NCAR再分析资料及海温资料讨论了华北地区夏季持续性异常高温事件发生频次的气候特征。结果表明：华北地区夏季持续性异常高温事件发生频次有明显的年际、年代际变化特征。上世纪80年代之前持续性高温事件发生频次主要呈年际振荡,80年代至90年代中期为显著减少期,而1997年以后出现了明显的跃升;华北地区的西部及京、津、冀大部和山西的南部是持续性高温事件的频发区;华北地区发生持续性高温事件的环流背景为：500hPa位势高度场上,乌拉尔山以东地区为位势高度负异常,贝加尔湖地区为显著的位势高度场正异常。夏季蒙古东部到我国东北一带500hPa高度场偏强时,华北地区持续性异常高温事件偏多。西太平洋副高偏北时华北地区持续性异常高温事件偏多,西太平洋副高偏南时华北地区持续性异常高温事件偏少。海气异常对华北地区夏季持续性异常高温事件有较大的影响,在赤道中、东太平洋由前期的冷位相转为暖位相时华北地区易出现持续性异常高温事件,E1Nino年,华北地区夏季易出现持续性异常高温事件。对典型个例的分析表明,持续性高温事件易发生在南压高压和副热带高压相向而行,华北地区流层上下层被稳定的高压所控制阶段。     

2016年7月大气环流和天气分析

2016年7月大气环流特征为,极涡呈偏心型分布,主体强度较常年偏强;中高纬环流呈4波型分布,北半球副热带高压强度偏强,西太平洋副热带高压整体位置偏南,脊线南北振荡。7月我国平均气温为22.6℃,较常年同期（21.9℃）偏高0.7℃。全国平均降水量131.8 mm,较常年同期（120.6 mm）偏多9.3%,华北、江淮和江南等地偏多显著。强降水天气主要出现在华北地区和南方,7月我国出现8次区域性暴雨天气过程,7月18—22日降水过程多方面突破历史极值。7月西北太平洋地区有4个台风生成,3个台风活跃,2个台风登陆我国,数量较历史同期明显偏少。第一号台风是1949年以来生成时间第二晚的首个台风。内蒙古东北部出现气象干旱。中东部地区和新疆持续高温天气,最长持续天数为11 d,最大影响1075个站点;高温极值为46.8℃,发生在吐鲁番站。     

太平洋年代际振荡与中国气候变率的联系

利用 195 1～ 1998年的太平洋年代际振荡 (PDO)指数、全球海洋和大气分析资料及中国降水和气温站点观测资料 ,分析了太平洋年代际振荡在海洋中的特征及其与东亚大气环流和中国气候变率的联系。结果表明 ,PDO与东亚大气环流及中国气候年代际变化关系密切。对应于PDO暖位相期 (即中纬度北太平洋异常冷、热带中东太平洋异常暖 ) ,冬季 ,阿留申低压增强 ,蒙古高压也增强 (但东西伯利亚高压减弱 ) ,中国东北、华北、江淮以及长江流域大部分地区降水偏少 ,东北、华北和西北地区气温异常显著偏高 ,而西南和华南地区气温偏低 ;夏季 ,海平面气压在北太平洋的负异常较弱 ,而在东亚大陆的正异常较强 ,东亚夏季风偏弱 ,西太平洋副热带高压偏南 ,热带太平洋信风减弱 ,赤道西风增强 ,此时华北地区降水异常偏少而长江中下游、华南南部、东北和西北地区降水异常偏多 ,东北、华北及华南地区气温异常偏高 ,而西北、西南和长江中下游地区气温异常偏低。对应于PDO冷位相期 ,上述形势相反。结果还表明 ,处于不同阶段的ENSO事件对中国夏季气候异常的影响明显受到PDO的调制。在PDO冷位相期 ,当ENSO事件处于发展阶段 ,华南地区夏季降水偏少 ,东北地区夏季多低温 ,在其衰减阶段 ,华北地区和长江流域降水偏多 ,淮河地区降水偏少 ;     

ENSO与中国夏季年际气候异常关系的年代际变化

利用热带太平洋海表温度和中国降水和气温站点观测资料,通过滑动相关分析,揭示了ENSO与中国夏季年际气候异常关系的年代际变化事实。结果表明:ENSO与中国夏季年际气候异常的关系既有稳定的方面,又存在年代际变化特征。稳定的关系表现在:处于发展阶段的ENSO事件往往造成华北夏季降水偏少;处于衰减阶段的ENSO事件则易引起长江流域及江南地区夏季降水偏多。而二者关系的年代际变化表现在:1970年代中后期,处于发展阶段的ENSO事件引起的夏季降水异常在华南地区由偏少变为偏多,东北地区则由偏多变为偏少,而江淮地区偏多的现象不再明显,华北和东北夏季气温异常也由偏冷转变为偏暖,而华南则有偏冷趋势;处于衰减阶段的ENSO事件引起的夏季降水异常在华北地区由偏多变为偏少,江淮地区降水由偏少变为正常甚至偏多,华北夏季气温异常则由偏冷变为偏暖,长江流域和华南也有偏暖趋势。利用NCEP/NCAR再分析资料合成分析表明,在不同的年代际背景下ENSO引起的东亚中高纬度大气环流异常型发生了明显改变是ENSO和降水气温关系发生年代际变化的原因。     

2023年8月大气环流和天气分析

2023年8月大气环流的主要特征是:北半球极涡强度略偏强,500 hPa上亚洲中高纬地区环流形势为“两槽一脊”,影响我国东北、华北地区的高空槽偏强,西太平洋副热带高压西段脊线的平均位置较历史同期偏南。8月,全国平均气温为21.9℃,较常年同期(21.1℃)偏高0.8℃,全国平均降水量为110.9 mm,较常年同期(107.1 mm)偏多3.5%。月内,高温日数较常年同期偏多,区域高温过程持续影响我国,西北、东北等地气象干旱持续发展;我国出现6次暴雨过程。8月共有6个台风在南海和西北太平洋活动,生成个数较常年偏多,登陆个数较常年偏少。强对流天气多发,局地受灾严重,江苏盐城大丰区出现龙卷风。     

北方大部降雨偏少 三个台风登陆广东

月内,北方大部地区降雨偏少,部分地区出现了程度不同的旱情;南方大部地区降雨偏多。本月有3个台风在广东登陆。 1 天气概况 本月我国北方大部地区降雨偏少(图1)。上旬东北平原、下旬华北南部和黄淮地区滴雨未下,这两旬新疆南部、内蒙西部、甘肃     

再论夏季西太平洋副热带高压的西伸北跳

利用NCEP/NCAR再分析资料, 选择了1998年、2003年和2005年夏季我国东部雨带位置变化过程进行诊断分析。研究表明:夏季我国东部暴雨带位置的变动, 受西太平洋副热带高压西伸北跳 (南撤东退) 的调节。当副热带高压西伸北跳 (南撤东退) 时, 暴雨带向北 (向南) 移动。在副热带高压西伸北跳持续时期, 长江流域中下游地区出现高温酷暑天气。副热带高压西伸北跳是由于欧亚大陆上空存在静止Rossby波列, 波的能量沿着高空副热带急流向东传播到我国沿海海岸 (115°~130°E) 时, 在该地区激发出一个长波脊。这个长波脊的建立, 使得副热带高压和对流层上部的青藏高压都朝长波脊方向伸展, 表现为“相向”而行。而当在沿海海岸上空激发出一个长波槽时, 副热带高压南撤东退而青藏高压退回到高原上空。当夏季沿海海岸上空的长波脊持续维持时, 长江中下游会出现持久的高温酷暑天气。根据夏季天气预报的经验, 欧洲中期数值预报中心发布的预报对副热带高压的西伸北跳有较好的可预报性。     

形成2015年浙江省梅汛期暴雨的控制环流及梅雨锋结构

本文利用NCEP/NCAR全球再分析逐日资料、地面观测资料和自动站降水资料,在分析了2015年浙江省梅汛期强降水特征、水汽输送和局地环流的基础上,从西南季风进退、副热带高压、南亚高压及西风带波动等方面对2015年形成梅汛期暴雨的控制环流进行了分析。结果表明：2015年整个浙江省梅汛期降水量较常年显著偏多,浙江中部地区降水量比历史同期偏多接近一倍。丰沛的水汽从孟加拉湾经中南半岛向东输送,与西太平洋副热带高压西侧的西南气流相合并,在梅雨锋南侧形成异常辐合,为强降水提供了水汽条件。这次持续强降水由三次强降水过程构成并由西风辐合型锋生引起。第二次强降水过程中大气强对流性不稳定利于梅雨锋上中尺度对流系统发展,导致强降水呈现明显的局地性。而第一次和第三次过程中梅雨带附近大气基本处于对流稳定或中性,以斜压性降水为主。在对流层低层,副高较常年偏东偏南,其西北侧西南暖湿气流与北侧冷空气交汇于浙江省,利于梅汛期强降水集中期的出现。在对流层上层的南亚高压较常年位置偏东,其北侧的西风急流强度偏强,东亚急流核入口区右侧的强辐散利于造成强烈的上升运动。在对流层中层,贝加尔湖阻高的东侧有明显的波动能量向东向南传播并在长江中下游积聚,利于浙江地区扰动的维持,形成持续稳定的梅雨锋和中低空切变线,造成梅雨强降水过程的持续。2015年春夏季热带中东太平洋海温正异常分布有利于梅汛期降水偏多的异常环流的形成。     

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。     

春季青藏高原感热对中国东部夏季降水的影响和预测作用

利用1980-2012年青藏高原中、东部71个站点观测资料、全中国756站的月降水资料、哈得来中心提供的HadISST v1.1海温资料以及ERA-Interim再分析资料,综合青藏高原的感热加热以及全球海温,研究了春季青藏高原感热对中国东部夏季降水的影响,并建立预报方程,探讨了青藏高原春季感热对中国降水的预报作用。结果表明,青藏高原春季感热与中国东部降水关系密切,青藏高原春季感热异常增强伴随着长江流域中下游同期降水增多,后期夏季长江流域整流域降水也持续偏多,华南东部降水偏少。春季青藏高原感热的增强与环北半球中高纬度的罗斯贝波列密切相关,扰动在北太平洋形成的反气旋环流向西南方向延伸至西北太平洋,为长江流域输送大量的水汽,有利于降水的发生。夏季,伴随着前期青藏高原感热的增强,南亚高压位置偏东,西北太平洋副热带高压（西太副高）位置偏西偏南,西太副高北侧为气旋式环流异常。在西太副高的控制下,华南东部降水减少;西太副高西侧的偏南气流为长江流域带来大量水汽,并与来自北部气旋式环流异常西侧的偏北风发生辐合,降水增多。青藏高原春季感热异常是华南和长江流域夏季降水异常的重要前兆信号。加入青藏高原春季感热后,利用海温预报的华南、长江流域夏季降水量与观测值的相关系数有所提高,预报方程对区域降水的解释方差提高约15%。      

2018年我国梅雨特征及梅雨期降水异常成因分析

2018年我国梅雨特征及梅雨期降水异常成因分析     

Characteristics of Subtropical Monsoon and Rainfall over Eastern China and Western North Pacific

Using the NCAR/NCEP (National Center for Atmospheric Research/National Centers for Environmental Prediction) reanalysis and the NOAA Climate Prediction Center's merged analysis of precipitation (CMAP)during 1981-2000, we investigated the seasonal evolution of the southwesterly wind and associated precipitation over the eastern China-subtropical western North Pacific area and its relationship with the tropical monsoon and rainfall, and analyzed the reasons responsible for the onset and development of the wind. It was found that the persistent southwesterly wind appears over southern China and the subtropical western Pacific the earliest in early spring, and then expands southwards to the tropics and advances northward to the midlatitudes. From winter to summer, the seasonal variation of surface heating over western China and the subtropical western Pacific may result in an earlier reversal of the westward tropospheric temperature gradient over the subtropics relative to the tropics, which may contribute to the earliest beginning of the subtropical southwesterly wind. Additionally, the strengthening and eastward expanding of the trough near the eastern Tibetan Plateau as well as the strengthening and westward moving of the western Pacific subtropical high also exert positive influences on the beginning and development of the subtropical southwesterly wind.In early summer,the northward expansion of the southwesterly wind over southern China is associated with a northward shift of the subtropical high, while the southward stretch of the southwesterly wind is associated with a southward stretch of the trough in the eastern side of the plateau. With the beginning and northward expansion of the subtropical southwesterly wind (namely southwest monsoon), convergences of the low-level air and water vapor and associated upward motion in front of the strongest southwesterly wind core also strengthen and move northward, leading to an increase in rainfall intensity and a northward shift of the rain belt. Accordingly, the subtropical rainy season occurs the earliest over southern China in spring, moves northward to the Yangtze-Huaihe River valley in early summer, and arrives in North China in mid summer.Compared with the subtropical rainy season, the tropical rainy season begins later and stays mainly over the tropics, not pronouncedly moving into the subtropics. Clearly, the Meiyu rainfall over the Yangtze-Huaihe River valley in early summer results from a northward shift of the spring rain belt over southern China,instead of a northward shift of the tropical monsoon rain belt. Before the onset of the tropical monsoon,water vapor over the subtropical monsoon region comes mainly from the coasts of the northern Indo-China Peninsula and southern China. After the onset, one branch of the water vapor flow comes from the Bay of Bengal, entering into eastern China and the subtropical western Pacific via southwestern China and the South China Sea, and another branch comes from the tropical western North Pacific, moving northwestward along the west edge of the western Pacific subtropical high and entering into the subtropics.     

热带气旋及相关天气系统对上海强梅雨的影响分析

通过对1996年和1999年上海强梅雨的分析,发现在强梅雨年的梅雨期内140°E以西的西北太平洋上无热带气旋(以下简称TC)活动,使副高脊线和梅雨锋得以持久稳定,造成长江中下游地区的长时间强(多)梅雨。研究还表明,强梅雨年的副高脊线比常年偏北1～4个纬距,梅雨量的多少与副高、西风带系统的强弱、系统稳定控制的时间长短及其系统相互作用的位置有关。     

亚洲中高纬度地区春夏季节转换早晚与梅雨期中国东部降水异常的联系

6月初,亚洲中高纬地区的气温迅速增暖后趋于稳定,大气环流由冬季环流转变为夏季环流。根据1951~2017年间各年亚洲中高纬地区春夏季节转换（以下简称季节转换）的时间,基于NCEP再分析资料和中国地区的观测资料,研究了季节转换发生早晚对梅雨期中国地区降水及环流的影响。在季节转换偏早（晚）年的梅雨期,对流层中层（500 hPa）高度距平场从东北亚中高纬、中国东北和日本以南地区出现“+ ? +”（“? + ?”）的经向波状结构。在850 hPa距平风场上,也有相近的波状结构。当东北亚脊偏强（弱）时,东北地区为气旋式（反气旋式）环流距平,西太平洋副热带为反气旋式（气旋式）距平。环流异常导致东北地区降水异常偏多（少）,长江流域降水偏少（多）。本文还初步探讨了亚洲中高纬地区入夏时间的早晚如何影响梅雨期大气环流和中国东部降水异常的途径。在季节转换偏早（晚）年,东北亚高压脊建立较早（晚）,强度偏强（弱）,而且对应的东北亚脊异常往往可持续到梅雨期结束,从而有利于东亚沿岸 “+ ? +”（“? + ?”）经向波状环流及相应雨带的形成。     

A Case Study on a Quasi-Stationary Meiyu Front Bringing About Continuous Rainstorms with Piecewise Potential Vorticity Inversion

A 4-day persistent rainstorm resulting in serious flooding disasters occurred in the north of Fujian Province under the influences of a quasi-stationary Meiyu front during 5-8 June 2006. With 1°× 1° latitude and longitude NCEP reanalysis data and the ground surface rainfall, using the potential vorticity （PV） analysis and PV inversion method, the evolution of main synoptic systems, and the corresponding PV and PV perturbation （or PV anomalies） and their relationship with heavy rainfall along the Meiyu front are analyzed in order to investigate the physical mechanism of the formation, development, and maintenance of the Meiyu front. Furthermore, the PV perturbations related to different physics are separated to investigate their different roles in the formation and development of the Meiyu front. The results show： the formation and persistence of the Meiyu front in a quasi-WE orientation are mainly due to the maintenance of the high-pressure systems in its south/north sides （the West Pacific subtropical high/ the high pressure band extending from the Korean Peninsula to east of North China）. The Meiyu front is closely associated with the PV in the lower troposphere. The location of the positive PV perturbation on the Meiyu front matches well with the main heavy rainfall area along the Meiyu front. The PV inversion reveals that the balanced winds satisfying the nonlinear balanced assumption represent to a large extent the real atmospheric flow and its evolution basically reflects the variation of stream flow associated with the Meiyu front. The unbalanced flow forms the convergence band of the Meiyu front and it mainly comes from the high-pressure system in the north side of the Meiyu front. The positive PV perturbation related to latent heat release in the middle-lower troposphere is one of the main factors influencing the formation and development of the Meiyu front. The positive vorticity band from the total balanced winds is in accordance with the Meiyu front band and the magnitude of the posit