热带地区流场异常与江淮特大暴雨成因的研究

本文通过计算和对比分析，得到１９９１年春、夏江淮地区特大暴雨形成的五个基本特征：西北太平洋上副高显著偏西、偏北；较弱的西南季风与东南气流汇合成强西南气流伸向江淮地区；偏东风与强西南风形成的辐合带在江淮地区维持；江淮地区对流层中下部为强上升运动、上部为辐散；１３０°Ｅ附近南半球向北半球的较强越赤道气流持续。     

热带地区流场异常与江淮行大暴雨成因的研究

本文通过计算和对比分析，得到１９９１年春、夏江淮地区特大暴雨形成的五个基本特征：西北太平洋上副高显著偏西、偏北；较弱的西南季风与东南气流汇合成强西南气流伸向江淮地区；偏东风与强西南风形成的辐合带在江淮地区维持；江淮地区对流层中下部为强上升运动、上部为辐散；１３０°Ｅ附近南半球向北半球的较强越赤道气流持续。     

2018年盛夏副热带高压极端偏北的原因分析

2018年盛夏辽宁的阶段性高温与副热带高压(简称"副高")的极端偏北有关,利用1981—2018年NCEP/NCAR再分析资料、ECMWF再分析资料和中国地面气候资料日值数据集(V3.0),主要以候的时间尺度,从大气环流异常的形成及其原因进行分析,解释了2018年盛夏副高极端偏北的原因及影响机制。结果表明:影响副高位置偏北的因素主要有三方面。一是来自欧洲上空的高压脊发展并东移,与副高断裂开的一支结合,使得副高北移;二是南半球冷空气活动,导致向北的越赤道气流加强,从而造成赤道辐合带(intertropical convergence zone,ITCZ)北移,进一步引起副高北移;三是由于青藏高原东部感热增强,其上升气流经由一候到两候的时间在辽宁和渤海地区下沉。三方面因素的共同影响造成了副高位置的极端偏北。     

澳大利亚冷空气活动对西北太平洋热带辐合带强度的影响

利用1959～2004年纬向风的NCEP/NCAR候平均再分析资料分析和中国科学院大气物理研究所研制的9层大气环流模式(IAP9L-AGCM)数值试验,考察了南半球越赤道气流和澳大利亚冷空气活动对西北太平洋ITCZ和台风的影响。研究发现:100°E～165°E向北越赤道气流与ITCZ的强度增强具有明显的关系;10～15 d前130°E～140°E与150°E～160°E越赤道气流的加强对145°E～170°E位置上ITCZ强度的增加具有指示意义。越赤道气流强度对同期110°E～140°E经度ITCZ位置的变化也有影响。数值试验表明:南半球澳大利亚冷空气的活动是造成越赤道气流加强的重要原因,澳大利亚地区受较强冷空气影响时易造成100°E～160°E经度带越赤道气流的加强,特别是140°E～165°E的越赤道气流有利于ITCZ强度增加,导致西北太平洋热带气旋的发生和加强。     

2019年11月西北太平洋热带气旋生成频数异常偏多的成因分析

基于1979—2019年NCEP-DOE再分析资料、中国气象局发布的热带气旋(TC)最佳路径数据集和HadISST全球海温资料等,研究了2019年11月西北太平洋TC生成频数异常偏多的可能原因。结果表明:2019年11月西太平洋副热带高压(WPSH)强度偏强、脊线偏北,其南侧偏东气流与越赤道气流交汇形成的西北太平洋热带辐合带偏强偏北、向东延伸,为TC生成创造了低层强的辐合、高层强的辐散、小的风速垂直切变以及对流层中层充足的水汽等有利的大尺度环境条件,导致TC生成频次异常偏多、生成位置偏北偏东。采用EOF方法进行分析,发现11月东亚大槽年际变化的第二模态为南北反位相型分布,对应的第二特征向量(PC2)与WPSH脊线指数具有高度一致性,且与同期西北太平洋上空TC生成频数呈显著的正相关关系。即当11月东亚大槽北部加深而南部变浅时,对应WPSH脊线偏北,TC生成频数偏多,表明深秋季节西风带槽脊活动对西北太平洋TC生成有一定的调制作用。进一步的诊断分析揭示了北太平洋海温异常可能是造成东亚大槽经向偶极子型变异的重要因子。     

2008年登陆我国热带气旋异常的成因分析

利用NCEP/NCAR再分析资料和美国NOAA向外长波辐射(OLR)等资料,对2008年登陆我国热带气旋活动具有初台登陆早、秋台集中、登陆热带气旋比例高等特点及其成因进行了初步分析.结果表明,南半球冷高压发展引发的越赤道气流增强,使得赤道西风加强并向东延伸,热带辐合带对流活跃,有利于热带气旋生成;并且,在中纬度地区冷空气活动不频繁、西南季风涌活跃、副高位置偏北偏西等背景条件配合下,登陆热带气旋多而集中.运用大气视热源和全型垂直涡度倾向方程,发现热带辐合带增强北推,使得热带气旋接连产生,强降水产生的非绝热加热异常,促使副高位置发生显著北抬和西伸.当一个时期生成的热带气旋多而集中,副高的这种异常状态就会维持,从而造成这一时期热带气旋西行,频繁登陆我国.     

热带大气环流异常与'98长江流域暴雨

运用常规资料、数值预报产品及ＯＬＲ资料,分析了１９９８年夏季热带大气环流异常特征与长江流域暴雨的形成。结果指出：北半球ＴＵＴＴ偏南偏西,澳洲及其以东冷空气活动弱造成越赤道气流偏弱,导致西北太平洋副高异常强大和位置偏西以及ＩＴＣＺ极弱。南半球印度洋冷空气活跃,越赤道气流强盛,加强了南亚季风,促使低纬度地区的水汽、热量源源不断地输送到副高西侧和北侧的长江流域,并与西北、华北南下弱冷空气汇合形成暴雨。     

南沙海区夏季风期间西南大风的统计分析

通过对南沙永暑礁夏季观测资料的统计分析，发现了南沙海区西南大风产生的基本规律，通过分析南沙西南大风与南海和西太平洋热带气旋、辐合带、赤道高压、西南低压、孟加拉湾季风槽、越赤道气流、东风急流等天气系统的关系，得出了几点结论：( 1 ) 10°N 以北南海有热带气旋活动或南海 ITCZ 上的扰动不断加强，作为西南入流气流的通道，南沙海区一般可出现西南大风；( 2 ) 西太平洋台风西移到 125°E 以西，纬度在 15°N～25°N 之间，继续靠近南海且有台风槽向南海伸展时，南沙海区将出现西南大风；( 3 ) 西南低槽的南压加强再结合赤道高压的加强可使南沙海区产生大风；( 4 ) 孟加拉湾低槽前的西南风向东扩展且纬度较低时，南半球低空越赤道气流逐渐加强时以及南海南部高空东风明显增强时，南海可出现西南大风；( 5 ) 只要有以上 4 种形势中的任一种形势出现，再加上观测到云图上南沙海区附近有明显成片的对流云发展时，即可预报南沙有西南大风，其平均风力一般 6 ～ 7 级，阵风 8 ～ 10 级。     

2017年7-10月西北太平洋TC生成异常特征及成因分析

利用CMA-STI热带气旋最佳路径数据集和NCEP/DOE再分析资料,对2017年7—10月西北太平洋热带气旋(TC)生成异常特征及大尺度环流成因进行了分析。结果表明:(1)2017年7月西北太平洋TC生成个数异常偏多、生成时间集中,7—10月TC生成位置异常偏西;(2)西北太平洋副热带高压7月下旬持续减弱东退和20～60 d季节内振荡异常活跃是该时期西北太平洋TC频繁生成的重要原因;(3)西北太平洋上空大尺度环流异常造成了2017年7—10月西北太平洋TC生成位置偏西。西北太平洋中、东部海域为强盛副高控制,但在南海至菲律宾以东洋面季风槽活跃,该海域对流层低层形成气旋性涡旋、高空散度和低层涡度大、垂直风切变偏小、对流层中层湿度大。而西太平洋越赤道气流与西北太平洋上空大尺度环流一致变化,越赤道气流偏弱,仅有位于105°E的越赤道气流较强,使得西北太平洋上空利于TC生成的环流西移;(4)受La Nina事件发展影响,赤道太平洋出现东风异常以及Walker环流异常偏西,使得与TC生成有关的大尺度辐合中心西移,造成TC生成位置偏西。     

"珍珠"台风强度及路径异常的分析

利用常规观测资料和NCEP 1°×1°格点资料,从能量场、湿度场、辐散场以及西南季风和越赤道气流等多方面对"珍珠"的强度及路径进行分析,发现副高前期在南海的维持以及副高后期环流形势的调整是"珍珠"强度维持和路径突变的关键;南海海域维持高能区、弱水平风垂直切变、对流层上层强大的辐散场、以及充沛的水汽供应、风场动力非对称结构等是"珍珠"强度能维持的重要原因;西南季风、越赤道气流和副高南落而引发的东南风急流形成的季风汇合线是"珍珠"北翘的直接原因.台风风场结构中不对称强风速区的转移对台风路径改变有预示作用.     

强热带风暴"碧利斯"造成异常强降水的气候背景

利用大气环流特征量和NCEP/NCAR再分析资料,分析了强热带风暴"碧利斯"造成异常强降水的气候背景。结果表明,冬春季节西太平洋暖池海温偏高时,夏季副热带高压脊线活动偏北,影响中国的热带气旋个数偏多,2006年冬春季海温分布及夏季副高活动形势有利热带气旋影响中国。强热带风暴"碧利斯"登陆和西行时,大气环流高层辐散、低层辐合和热带辐合带的位置偏北、西南暖湿气流在华南有强的辐合等均有利中国南部地区气流辐合上升,使"碧利斯"登陆后低压环流仍能长时间维持,从而造成异常强降水。     

南沙海区西南大风成因及预报着眼点

本文用东亚低纬地区常规观测资料研究了1988年南沙海区夏季风期间西南大风成因及预报着眼点。结果表明,南沙海区西南大风产生的原因有:1)东亚季风环流的准双周振荡;2)南半球澳大利亚冷高压加强造成赤道105～110°E地区的过赤道气流加强,结果启动东亚季风环流并使其加强;3)北半球ITCZ上热带气旋移近南海时,也可启动季风环流并使其加强。预报着眼点主要是准双周振荡的时间、澳大利亚冷高压的强度和位置、北半球ITCZ上热带气旋的强度和路径、对流层高层北支高空东风急流的厚度变化等。     

影响南沙及其邻近海区的越赤道气流

本文综合分析了,有利于南半球气流越过赤道的天气形势;气流越过赤道后影响南沙及其邻近海区的基本规律;南半球气流与南海及其邻近海区的热带天气系统相互作用的基本特征;受越赤道气流直接影响下,南沙及其邻近海区的环流形势、天气、气候、水文气象特征变化明显。     

北美洲冬季冷空气对南美洲夏季降水异常影响的研究

利用1981—2017年NCEP/NCAR再分析资料和ECMWF再分析资料,研究了北美洲冬季高纬度冷空气对南美洲夏季降水异常的影响。结果表明,北美洲冬季高纬度冷空气通过影响向南越赤道气流的强弱,影响南美洲热带辐合带(intertropical convergence zone,ITCZ)位置和强度的变化,进一步引起南美洲天气的变化。北美洲冬季冷空气的南下过程能够引起80°～70°W的向南越赤道气流明显加强,导致2011年南美洲热带辐合带的位置异常偏南,强度异常偏强,是造成降水异常偏多的重要成因。通过相关分析发现北美洲冬季冷空气对南美洲ITCZ位置的影响更明显。     

夏季影响105°E越赤道气流变化的环流系统

105°E越赤道气流的发展变化与南北半球的大气环流系统发展变化有关,但这些环流系统并非同时起同样重要的作用。作者利用候平均Outgoing Longwave Radiation (简称OLR)资料与850hPa风场资料(1979～1986年)对热带东印度洋—西太平洋海域与(夏季)越赤道气流有关的环流系统做相关分析和越赤道气流偏强类合成分析。结果表明,夏季海洋大陆赤道缓冲区的对流上升运动(90°E～120°E,5°N～5°S)、澳州大陆冷性高压(10°S～30°S,120°E～155°E)的发展,都影响2～3候以后105°E夏季越赤道气流;澳洲大陆北部的冷性高压,西太平洋副热带高压西端位置西伸或东缩造成的东中国海季风区上升运动的变化,又是南北半球环流同时影响CEF变化的具体表现。南半球澳洲冷性高压北部(10°S～25°S,120°E～170°E)的辐散下沉气流对CEF加强起决定作用。     

1982年低空越赤道气流通道与台风发生的初步分析

近年来,在热带大气环流和天气系统的研究中,人们愈来愈注意到两个半球之间的环流相互作用的重要性.研究表明,夏季西南季风主要来自南半球,而且来自南半球的越赤道气流有它相对集中的通道.由于不同作者使用的资料以及研究方法和范围的不同,从印度向东直到中太平洋,低空越赤道气流通道的经度位置和支数,看法还很不一致,从两支到多支[1-8].     

全球越赤道气流基本特征

本文主要利用1973～1989年逐月全球热带200hPa及850hPa层经、纬向格点风及1980年以来1000,850,700,500,200,100,50hPa各层经纬向格点风,确定了热带对流层高、低(200,850hPa)层具有气候意义的越赤道气流通道,并分析了各越赤道气流通道强度的时、空变化特征。指出东半球比西半球越赤道气流强且稳定,季节变化也较明显。文章还指出,低层东半球向夏半球输送,高层夏半球向冬半球输送,且高、低层各相应通道强度变化趋势基本一致。高层与低层相比较,低层通道强且稳定,季节变化规律也较明显。文章还讨论了越赤道气流与大气环流系统的密切关系,指出各通道强度的年际变化是南、北两半球大尺度海-气相互作用的重要组成部分,是全球大气环流异常变化的重要信息。     

台风“巴威”外围致山东半岛西部强降水过程的中尺度特征及环境条件

利用自动气象站观测资料、青岛雷达产品以及“天衍”雷达拼图产品和ERA5再分析资料,对台风“巴威”外围致山东半岛西部强降水过程的中尺度特征及环境条件进行分析。结果表明：1）“巴威”在黄海北上期间,其外围暖湿气流与冷空气在山东半岛西部到鲁东南交汇,对流层中低层形成东北—西南向深厚的切变线,高层处于高空急流入口区右侧,低层辐合、高层辐散有利于产生强降水,强降水位于850 hPa切变线及其右侧偏东风一侧。2）前期降水回波先后表现为两条有组织的线形回波带,其形成、发展和移动与850 hPa切变线密切相关;后期切变线右侧偏东风气流中γ中尺度辐合不断触发单体新生,青岛即墨境内组合反射率因子CR、差分反射率因子ZDR、差分相移率KDP均显著增大,导致即墨南泉连续两个小时雨强大于100 mm•h-1。3）切变线附近垂直上升运动深厚,850 hPa以下水汽通量辐合较强,为中尺度系统提供了触发条件和水汽条件;850 hPa,θse暖舌位置与切变线一致,暖舌中心达352 K,为中尺度系统发生、发展提供了能量条件;对流层中高层弱冷空气对触发强对流天气起到一定作用。4）850 hPa以下水汽通量辐合量值≤-8×10-7 g•cm-2•hPa-1•s-1的区域与暴雨区基本吻合,水汽通量辐合中心及垂直上升运动中心越低越有利于出现强降水。     

埃尔—尼诺年与反埃尔—尼诺年夏季热带平均环流的特征

本文计算和对比分析了1987年埃尔-尼诺年和1988年反埃尔-尼诺年夏季（7～9月）热带地区对流层高、低层平均经向风距平和纬向风距平场、经向风垂直剖面和经向环流圈,揭示了它们与多年平均情况以及它们之间在越赤道气流强弱、赤道东风和西风的位置以及Hadley环流位置移动等方面的重要差别。     

西太平洋暖池海温异常年夏季东亚大气环流特征

利用NCEP/NCAR逐月再分析资料对西太平洋暖池区海表水温冷、暖异常年夏季东亚大气环流作了合成分析,与气候平均比较后发现:夏季暖池区暖异常时,在西太平洋上空的对流层低层产生一个强的反气旋偏差环流,因而不利于南海南部和赤道太平洋地区的西风发展,使热带夏季风强度减弱;在南海西部和中南半岛东部有偏差气流转向大陆,因而增强了偏南风,使副热带夏季风强度增强;在对流层中、下层副高脊线位置偏南,大约以400hPa为分界线,低层副高强度增强,高层副高强度减弱。西太平洋暖池冷异常年夏季东亚大气环流特征大致与上述情况相反,且强度或变化幅度小于暖异常年夏季。另外,与气候平均比较,暖异常年纬向Walker环流上升支大幅西移,而冷异常年该环流上升支则东移。