西北太平洋低空环流与海温异常关系的季节性差异

通过资料分析与数值模拟研究了西北太平洋低空环流特征及其与海面温度(SST)异常关系的季节性差异,得到如下结论:1)西北太平洋低空环流的空间尺度和位置在春季和夏季存在明显差异,从春季到夏季,异常环流范围缩小且中心位置向西北偏移; 2)西北太平洋低空环流与西北太平洋局地海温的相互作用存在季节差异,春季西北太平洋冷海温与上空反气旋异常之间存在相互作用,而夏季则以大气影响海洋为主,异常的反气旋/气旋可以加热/冷却其下垫面的海温,大气超前3～4 d影响海洋; 3)夏季异常反气旋环流(WNPAC)的维持主要来自非局地海温异常(北印度洋暖海温与中太平洋冷海温异常)的强迫,这两个海区对WNPAC的影响也存在季节性差异,北印度洋的影响主要体现在晚春至盛夏,而中太平洋则主要在晚夏发挥作用。     

1997年西北太平洋热带风暴台风和厄尔尼诺

本文通过对１９９７年西北太平洋热带风暴、台风的分析,得出了该年西北太平洋上热带风暴、台风具有上半年生成个数偏多,登陆我国沿海个数较常年明显偏少且登陆初台偏晚、终台偏早、登陆时段集中以及生成地理位置偏东偏南,北上、北上转向、转向路径偏多等特征。并对西太平洋副热带高压（简称副高,以下同）特征量的演变进行了分析,６～１０月份各月副高特征进行了描述。本文还对赤道太平洋海温场、低纬度风场等的演变进行了分析,指出目前的厄尔尼诺过程已达鼎盛期,随着风场的转变,异常减弱的瓦克环流开始增强,赤道太平洋海温将缓慢回落     

山东5月降水异常环流型及其与海温异常的联系

利用 1981—2019 年 NCEP/NCAR再分析资料和观测降水资料,对山东5月降水多（少）雨年环流特征进行分型,分析前期海温影响大气环流进而影响降水的过程。结果表明：典型多（少）雨年,亚洲中高纬环流呈“－、＋”（“＋、－” ）距平分布,盛行纬（经）向环流,东亚大槽偏弱（强）。前期冬春季黑潮区和热带印度洋海温是影响山东5月降水的关键外强迫因子,黑潮区海温偏暖（冷）时,其上空500 hPa高度场为明显正（负）距平,低层风场呈现异常反气旋（气旋）,山东受异常东南风（偏西风）控制,加强（削弱）了水汽输送, 利于降水偏多（少）。热带印度洋偏暖年,山东地区 500 hPa高度场上表现为西低东高,低层处于异常反气旋后部的东南气流中,这与典型多雨年的环流特征基本一致,印度洋偏冷年对应环流特征与偏暖年大致相反。     

2021年9月长江以南地区高温异常及其和南印度洋海面温度异常的联系

利用1979—2021年格点化数据集CN05.1月平均气温资料、欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)ERA5(ECMWF Reanalysis v5)大气再分析资料和全球范围扩展重建海面温度资料第5版本(Extended Reconstructed Sea Surface Temperature version 5,ERSSTv5)月平均海面温度(以下简称“海温”)资料,对2021年9月长江以南地区高温异常及其和同期南印度洋海温异常的联系进行了分析。研究结果如下:2021年9月,中国东部长江以南地区出现高温异常事件,高温异常值约为3.33 ℃,去除长期趋势后高温异常值约为2.46 ℃,是近40 a来9月最高值。进一步研究表明,长江以南地区温度异常和南印度洋海温异常存在联系。2021年9月南印度洋大部分区域冷海温异常,对流层低层辐散异常、高层辐合异常,海洋性大陆(Maritime Continent,MC)区域低层辐合异常、高层辐散异常,受异常上升运动控制,上述环流异常引起东亚地区局地哈得来环流增强,长江以南地区受异常下沉气流控制,高温异常。另一方面,热带东南印度洋暖海温异常,通过Matsuno-Gill响应,引起MC至热带西太平洋对流层低层东风异常,使得西北太平洋副热带高压强度偏强且范围偏西,有利于维持长江以南的异常下沉运动。非绝热加热异常的诊断结果亦显示,南印度洋的冷海温异常可通过调节MC区域的非绝热加热异常使长江以南地区的非绝热加热负异常,长江以南地区下沉运动所引起的垂直温度平流正异常对该地区高温异常作出了贡献。     

台风“山竹”(1822)引发华南暴雨过程机制分析

利用NCEP/NCAR 1°×1°的FNL再分析资料、CMORPH(CPC MORPHing technique)卫星-地面自动站融合降水数据以及FY-2G卫星反演的TBB(black-body temperature,云顶亮温)对1822号台风"山竹"在华南造成强降水过程进行了分析。结果表明:西北太平洋副热带高压和南亚高压的稳定维持有利于台风残涡持续影响华南地区;低层来自孟加拉湾的低空急流与西北太平洋副热带高压南侧偏东风汇合后建立起一条连接华南的水汽通道;在登陆台风影响下,大气视热源和视水汽汇主要来自于垂直运动释放的凝结潜热;湿位涡诊断分析表明强的水平风垂直切变导致低层大气斜压性增强,出现显著的对流不稳定。     

副热带东北太平洋海表温度异常的传递及与ENSO的联系

厄尔尼诺-南方涛动(El Ni?o-Southern Oscillation, ENSO)现象是地球气候系统中最主要的年际变化信号之一,对其形成机制和预报的研究具有重要的理论和现实意义。本文基于ERSST v4海表面温度资料与NCEP/NCAR Reanalysis大气再分析资料,通过回归分析与合成分析等方法,研究了副热带东北太平洋海区海表面温度(sea surface temperature, SST)异常信号的传递机制及其与ENSO现象的联系。诊断结果表明,副热带东北太平洋SST异常与ENSO指数有很好的正相关关系。副热带东北太平洋SST异常的暖信号超前于ENSO指数约半年时间,通过风-蒸发-海温的反馈机制,沿东北-西南方向向赤道中太平洋缓慢传递。更进一步的数值实验显示,副热带东北太平洋的正SST异常信号的确可以影响大气环流场,使其西南方向的海面风速减弱,蒸发潜热通量减少,从而使信号向西南方向传递。     

南印度洋副热带偶极子型海温异常与全球环流和我国降水变化的关系

用1951~2001年观测资料,研究了南印度洋副热带偶极子型(IOSD)海温异常对全球500hPa环流和我国降水的影响.结果表明,冬季IOSD激发出极显著的南北半球环绕太平洋的波列结构(CP),其年际变化周期是2.0和6.5 a,与赤道中东太平洋海温也有密切联系.北半球冬季异常峰值后的第二年春季欧亚中高纬度地区500 hPa环流出现显著的EUP型低频流型持续异常,同时中太平洋和北美地区出现CPNP流型和澳大利亚南部的南半球中高纬地区呈现极显著的西南太平洋遥相关型(SWP).当冬季赤道南印度洋副热带呈极显著的西负东正海温距平分布时,后期春季欧亚中高纬地区负EUP型遥相关波列持续偏强,导致东亚大槽明显偏弱,长江以北地区(特别是黄河中上游地区)多雨.反之,春季东亚大槽加强且稳定,我国东部地区大范围少雨.它反映了南印度洋地区海气系统相互作用与东亚热带内外环流低频变化的联系.因此,上一年冬季南印度洋副热带偶极子型(IOSD)海温异常强度是预测春季华北地区旱涝变化的重要因子之一.     

华北5月降水年代际变化

针对华北5月降水的年代际变化特征和成因,用华北5月降水资料、NCEP大气环流资料以及海表温度（SST）资料,采用EOF分析、相关分析、合成分析等方法研究了华北5月降水以及相关海区SST的年代际变化;结果表明从60年代中期至90年代初期华北5月降水存在明显的年代际变化,1965～1981年华北5月降水偏少,1982～1992年华北5月降水偏多;西太平洋暖池相比热带中东太平洋、热带印度洋对华北5月降水年代际变化有更明显的影响;当西太平洋暖池异常发展,热带中东太平洋、热带印度洋海温年代际变化处于暖位相,东亚上空为反气旋性环流异常场,东亚大槽较弱,副热带高压偏强偏西时,华北5月降水偏多;反之,副热带高压偏弱偏东时,华北5月降水偏少.     

西北太平洋8月热带气旋频数异常特征分析

利用1949—2014年的美国国家环境预报中心2.5°×2.5°的月平均资料和上海台风研究所提供的台风年鉴,对西北太平洋8月热带气旋频数异常进行了统计相关和合成分析,并通过对台风异常偏少的2014年进行诊断分析,使相关和合成结果得到验证。主要结论有:(1)西北太平洋8月台风频数和赤道、副热带区域500 h Pa位势高度、当年4—7月该区域的异常位势高度均有显著负相关;与孟加拉湾北部SST、赤道中东太平洋850 h Pa纬向风场和印缅地区地面低压系统也有显著关联;(2)台风少年孟加拉湾北部SST偏高,极涡中心值偏低,副高强度强,北半球位势高度梯度小,东亚大槽浅,而多年则相反;(3)8月台风偏多(少)年低频能量的位相分布完全相反,传播特征明显不同。偏多年在6月中旬和8月上旬为正位相,偏少年相反;多年表现为系统西传,少年为东传;(4)2014年8月台风异常偏少的原因有:西太平洋副高位置偏南;赤道中太平洋SST异常增暖造成沃克环流发生异常;季风槽位置较常年明显偏西强度显著偏弱;(5)2014年的环流形势属于典型的台风偏少型,验证了历史相关统计和合成结果。     

太平洋SSTA同中国东部夏季极端降水事件变化关系的研究

基于中国东部1955—2004年233个台站逐日降水和NCEP/NCAR再分析高度场、风场、比湿、地面气压以及NOAA海表温度资料,运用SVD、合成分析等方法研究了太平洋SSTA同中国东部夏季极端降水事件之间的相互关系,结果表明:前期冬季太平洋SSTA同我国东部夏季极端降水事件的关系比较显著;前冬赤道中东太平洋是影响我国华北地区夏季极端降水事件的关键区,若前冬该海域海温发生异常,从冬到夏大气环流先后通过PNA(反PNA)和WP(反WP)遥相关型使得西太平洋副热带高压发生异常,进而使得华北夏季极端降水事件发生异常;前冬热带西太平洋是影响我国东北南部及江南地区夏季极端降水事件的关键区,若前冬该海域海温发生异常,从冬到夏105°~135°E的平均经向垂直环流圈发生异常,使得夏季东北南部与江南地区垂直运动发生异常,进而使得东北南部和江南夏季极端降水事件发生异常。     

北太平洋海温分布与7月副高的遥相关分析

选取1952-2005年共54 a北太平洋月平均海表温度(SST)资料,奇异值分解结果表明,6月日界线附近西风漂流区的SST包含了北太平洋SST场的主要信息,西风漂流区与赤道冷水区的SST存在遥相关振荡,并且在6月振幅达全年最高值,11月其振幅出现次高值。分析结果表明,6月西风漂流区的SST可视为来年7月西太平洋副高强弱变化的信号:6月西风漂流区的SST偏低,则来年7月西太平洋副高偏强;反之,来年7月西太平洋副高偏弱。     

LARGE-SCALE CIRCULATION CONDITIONS AFFECTINGTHE TYPHOON FORMATION OVER THENORTHWEST PACIFIC

A contrasting study of the large-scale circulation features responsible for months with many typhoons and months with tew typhoons has revealed that the frequency of typhoon formation over the Northwest Pacific is related to the following conditions:Over the Northwest Pacific, a well-defined ITCZ (Intertropical Convergence Zone) extending eastward to 160°E was displaced to 20°N. At 200 mb, an extensive anomalous anticyclonic circulation prevails over the western and central Pacific. The condition characteristic of a break in the monsoon prevailed in India. The monsoon trough at 500 mb and at the surface over the Indian Peninsula was relatively weak and was accompanied by higher-than-normal rainfall in the northern part of India and lower-than-normal rainfall over the peninsula. In addition, the polar vortex tends to be weak and move to the side of the Northern Hemisphere, opposite to the North Pacific. Finally, abnormally warm water was observed over the Central and Eastern Pacific and abnormally cold     

热带印度洋SST海盆模态的“充电/放电”作用——对夏季南亚高压的影响

根据观测资料和海气耦合模式初值试验结果,通过比较分析热带太平洋SST主模态(ENSO模)和热带印度洋SST主模态(海盆模)对夏季南亚高压的影响,揭示了印度洋海盆模的"充电/放电"作用:赤道中东太平洋海温异常首先对印度洋进行"充电",形成热带印度洋SST对太平洋EN-SO的响应模态——海盆模。该模态在ENSO发生翌年春季达到峰值位相,而且有很好的持续性,可以从春季持续到夏季,该暖(冷)模态可以引起大气的"Matsuno-Gillpattern"响应,并通过亚洲夏季平均西南季风的异常水汽输送等使得夏季南亚高压偏强(弱),即为"放电"过程。而赤道中东太平洋海温异常对夏季南亚高压的直接影响并不显著,并指出了夏季南亚高压和超前3~12个月Nio3指数之间高的显著正相关关系只是一个表象,并不是太平洋海温异常对南亚高压的直接影响结果,而是通过印度洋海盆模态的"充电/放电"作用引起的。     

北半球热带中太平洋与印度洋海表温度梯度对夏季西北太平洋热带气旋生成频数变化的影响

基于1951—2018年哈德里中心海温资料、美国气象环境预报中心和美国国家大气研究中心再分析资料和第四代欧洲中心汉堡模式, 针对1994年、2018年等西北太平洋热带气旋(TC)生成异常多的年份, 研究了引起TC增加的海表温度异常(SSTA)模态及其影响机制。结果表明, 北半球热带中太平洋增暖与印度洋变冷是夏季西北太平洋TC生成频数增加的主要原因, 北大西洋负三极型式SSTA促使TC生成的进一步增加。热带中太平洋增暖与印度洋冷却在菲律宾以东激发出西风异常和气旋性环流异常。北大西洋负三极型式SSTA在我国南海、菲律宾至东南沿岸激发出气旋性环流异常。前者在西北太平洋中部, 后者在南海产生有利于TC生成的局地环境。1994年和2018年夏季热带中太平洋出现暖SSTA、印度洋为冷SSTA、北大西洋呈现负三极型式SSTA, 西北太平洋TC生成频数极端增多。近30年来, 当出现热带中太平洋增暖和印度洋冷却时, 北大西洋表现出比1989年以前更强的负三极型式SSTA, 使西北太平洋TC生成频数和北半球热带印度洋-太平洋SSTA梯度的线性相关更显著。     

The Indian Ocean’s asymmetric effect on the coupling of the Northwest Pacific SST and anticyclone anomalies during its spring–summer transition after El Niño

By comparing different climatologies in El Niño decaying summer with regard to the presence of Indian Ocean Basin (IOB) warming, we studied the effect of IOB warming on the Northwest Pacific sea surface temperature (SST) anomalies and the coupling process with the surface wind. Zonal asymmetric coupling feedback in the west and east of the Northwest Pacific were caused by the asymmetric spring–summer transition of the background tropical atmospheric circulation. Although the westward wind anomaly caused by the remote effect of IOB warming is found in the whole Northwest Pacific, reversal of the mean background surface winds in the western part leads to negative wind-evaporation SST (WES), whereas sustained trade winds lead to positive WES in the eastern part. The east–west SST gradient resulting from this zonal asymmetric evolution of SST sets off more positive feedback that strengthens the local anticyclone easterly anomalies.     

春季北大西洋涛动与夏季西北太平洋热带气旋生成频数关系的年代际变化

The present study reveals the fact that the relationship between the spring(April–May) North Atlantic Oscillation(NAO) and the following summer(June–September) tropical cyclone(TC) genesis frequency over the western North Pacific(WNP) during the period of 1950–2018 was not stationary. It is shown that the relationship between the two has experienced a pronounced interdecadal shift, being weak and insignificant before yet strong and statistically significant after the early 1980 s. Next we compare the spring NAO associated dynamic and thermodynamic conditions, sea surface temperature(SST) anomalies, and atmospheric circulation processes between the two subperiods of 1954–1976 and 1996–2018, so as to illucidate the possible mechanism for this interdecadal variation in the NAO-TC connection. During the latter epoch, when the spring NAO was positive,enhanced low-level vorticity, reduced vertical zonal wind shear, intensified vertical velocity and increased middle-level relative humidity were present over the WNP in the summer, which is conducive to the genesis of WNP TCs. When the spring NAO is negative, the dynamic and thermodynamic factors are disadvantageous for the summertime TC formation and development over the WNP. The results of further analysis indicate that the persistence of North Atlantic tri-pole SST anomalies from spring to the subsequent summer induced by the spring NAO plays a fundamental role in the linkage between the spring NAO and summer atmospheric circulation.During the period of 1996–2018, a remarkable eastward propagating wave-train occurred across the northern Eurasian continent, forced by the anomalous SST tri-pole in the North Atlantic. The East Asian jet flow became greatly intensified, and the deep convection in the tropics was further enhanced via the changes of the local Hadley circulation, corresponding to a positive spring NAO. During the former epoch, the spring NAO-induced tri-pole SST anomalies in the North Atlantic were non-existent, and the related atmospheric circulation anomalies were extremely weak, thereby leading to the linkage between spring NAO and WNP TC genesis frequency in the following summer being insignificant.     

晚春北极涛动对夏季西北太平洋热带气旋生成频数的影响

利用美国气象环境预报中心和美国国家大气研究中心 (NCEP/NCAR)再分析资料以及中国气象局发布的热带气旋(TC)最佳路径数据集,本文探讨了1950–2018年期间晚春(5月)北极涛动(AO)与随后夏季(6–9月)西北太平洋上空热带气旋生成频数的关系。研究表明,晚春AO对夏季西北太平洋TC生成有明显的预报指示意义,二者之间存在显著的正相关关系。对应晚春AO指数偏高年,夏季西太平洋副热带高压主体位置偏东偏北、强度偏弱,西北太平洋上空大气低层有较强的辐合、高层辐散增强、中层水汽充足、垂直风切较弱,这些大尺度环境因子均有利于TC的生成。而在晚春AO指数偏低年,西北太平洋上空的大气环流特征与上述特征相反,造成TC生成频数偏少。进一步的分析揭示:与AO变化密切相关的北太平洋风暴轴位置的南北移动,在晚春AO与夏季西北太平洋TC生成频数二者关系中起到了关键作用。AO正位相(负位相)年,北太平洋风暴轴向北(向南)偏移,通过天气尺度波动和平均流之间的相互作用,造成后期夏季西北太平洋上空低层形成气旋性(反气旋性)涡度异常,在局地经向环流的调整作用下,西北太平洋副热带高压的位置及强度发生改变,对西北太平洋TC的形成起到了促进(抑制)作用。     

华北地区夏季降雨量与南海海温长期变化的关系

比较了华北地区7个站与17个站1951-1997年夏季（6，7，8月）降雨量与气候随时间的变化特征，并对其成因作了探讨。结果表明，用北京、天津、邢台、烟台、郑州、太原和济南等7个站可代表该地区夏季降雨量与气候的多尺度变化特征，过去47a该地区依次经历了湿凉、湿热、湿凉、干热、湿热几个时期，降雨量的长期变化与南海前冬（1-2月）海温成负相关。前冬南海海温偏高，意味着初夏南海地区大气对流低频振动偏弱，南海夏季风爆发较晚，西南季风较弱，夏季西太平洋副高位置偏南，华北地区大气低层北风加强，华北地区夏季少雨，前冬南海海温偏低时情况则相反，考虑冬季（1-2月）南海南温和7-8月西太平洋副高脊线位置（纬度）的影响用均生函数建模，试验结果与用子波变换重构方法考虑华北地区夏季降雨量的变化趋势比较，二者相吻合，预测试验结果与过去3a的实况基本一致。     

北太平洋副热带海洋环流强度异常对长江中下游夏季降水的影响

利用SODA资料和ECCO资料计算得到的北太平洋副热带海洋环流强度,和国家气候中心整编的中国160站逐月降水资料,结合NCEP/NCAR再分析资料和Hadley中心海表面温度资料,分析了1970－2007年海洋环流强度异常同期的大尺度大气环流异常特征及对中国东部夏季降水的影响。结果表明:海洋环流强度变化与长江中下游地区降水存在密切的反相关。环流强度异常可以通过影响西太平洋副热带高压的南北位置异常进而影响长江中下游降水。海洋环流偏弱时,副高位置偏南,长江中下游地区受气旋性环流异常影响,来自副高西北侧的强西南水汽输送至此,在该地区形成强水汽辐合中心,同时伴随上升运动加强和对流的加强,进一步导致该地区降水偏多;当海洋环流偏强时,西太平洋副高位置偏北,长江中下游地区受反气旋性环流异常影响,伴随辐散下沉及水汽辐散,导致该地区降水偏少;海洋环流强度异常导致的中纬度海区海表面温度异常,可能是导致副高南北位置异常的主要原因。     

亚印太交汇区海表温度的分布和变化特征及其对中国降水的影响

利用1967-2009年的逐月海表温度(Sea Surface Temperature,SST)资料和降水资料,以及经验正交函数(Empirical Orthogonal Function,EOF)和相关分析方法,探讨了亚印太交汇区(Joining Area of Asia and Indian-Pacific Oce...