亚洲夏季风季节与季节内平均水汽输送的分析

本文运用欧洲中期预报中心的1980～1986年5～9月的850hPa上的u、v、r、T逐日资料,对比分析了亚洲夏季风活动区季节平均、准40天振荡、准双周振荡和准一周振荡在水汽输送中的基本特征.季节平均的水汽输送对亚洲季风区的水汽通量起决定作用,表明了亚洲季风系统的整体性.热带准40天振荡、准双周振荡和准一周振荡的水汽输送在亚洲夏季风时期具有同等的重要性,表现形式上存在着差异,在南亚季风系统和东亚季风系统中表现出显着的相对独立性.季风内振荡的水汽输送在赤道上表现很微弱,南北半球的相互影响小.     

印度洋-太平洋海表温度年际变化的联合模态

利用1870～2004年的HadiSST的月平均海表面温度(SST)资料,对去除了全球增暖趋势的印度洋-太平洋海表温度异常(SSTA)作季节经验正交函数(Season-reliant Empirical Orthogonal Function, S-EOF)分解,得到了印度洋-太平洋海表温度年际变化的2个联合模态,并且分析了与之相对应的大气环流特征.结果表明:低频的厄尔尼诺/南方涛动(ENSO)是控制印度洋-太平洋的主导模态,能使赤道印度洋维持一异常反气旋性环流,削弱印度洋夏季风的作用并且将东印度洋暖池的暖水输送到西印度洋,印度洋SSTA在一年四季中都出现全海盆同号变化,因此,第一主模态是ENSO的低频模与印度洋海盆一致模的联合模态;第二模态表现为太平洋上准2 a的ENSO位相转换模与印度洋偶极子模的联合模态,ENSO的位相转换发生于春季,与季风的异常转换有关,印度洋上出现异常的气旋性环流,叠加在印度洋夏季风上,增大东西印度洋的温差,在秋季出现西低东高的偶极子型海温分布,印度洋夏季风和这个模态的产生发展有很大的联系.     

用南海西沙站观测资料诊断研究南海季风季节内振荡

应用Lanczos滤波和小波变换方法,对1958~2000年南海北部西沙站降水和1980~2001年850hPa风场观测资料进行分析,发现西沙站每日降水和850hPa风场都存在谱长度10~50d左右其峰值为10~20,30~50d的季节内振荡,降水和850hPa风场的季节内振荡都有明显的年变化.降水季节内振荡开始于5月中旬结束于10月中旬,与南海夏季风的爆发时间和终止时间一致.850hPa风场谱长度10~50d左右其峰值为10~20,30~50d的季节内振荡在一年中的大部分时间都存在.降水和850hPa风场季节内振荡的强弱年与南海夏季风的强弱年并不一致.研究表明南海夏季风存在季节内振荡,而南海夏季风与季节内振荡的关系比较复杂.     

1998年南海夏季风环流与动能 收支的多尺度特征

利用1998年NCEP/NCAR日平均资料研究南海夏季风环流及动能收支的多尺度变化。 结果表明1998年南海夏季风环流在对流层高层以季节变化为主，在低空以季节内变化为主；但在整个对流层，动能收支各项的变化均表现为短周期变化过程较强，而季节变化则较弱。在夏季风爆发前后，动能收支主要取决于120d和30～60d变化，爆发阶段突出了准两周与天气尺度变化的重要作用。     

1990s年代际转型前后南海季风系统的季节变化

利用多变最经验正交分解(MV-EOF)等方法,研究了在季节变化尺度上南海季风系统的时空分布特征.结果表明:南海夏季风的爆发时间在1993-1994年前后存在显著的年代际转型,由爆发偏晚转变成爆发偏早.第一模态表现为冬夏反位相的年周期变化,但爆发早年夏季风持续时间略长于爆发晚年,空间上都反映了南海中央海盆区的夏季强降水和850 hPa上南海北部的气旋性环流异常,但夏季风爆发早年中国华南沿海降水加强而南海南部降水偏少.相应的大范围环流场上主要反映了南海夏季风爆发后进人盛夏时节亚太地区大范围的环流特征,南海夏季风爆发偏早年索马里越赤道气流偏强,东亚季风槽位置偏北,爆发偏晚年则相反.第二模态反映了南海季风系统春秋反位相的季节变化,且秋季的振幅更强,空间降水场上对应着秋季华南沿海和南海北部与南海中南部北旱南涝的跷跷板式分布,850 hPa风场上则主要表现为异常的东北季风,该模态时空特征表明南海夏季风爆发偏早年的秋季,冬季风建立也偏早,越南及周边地区的降水偏多.相应的大范嗣环流场上则主要反映了冬季风的环流特征,在南海夏季风爆发偏早年的秋季,菲律宾以东的热带对流减弱,PJ波列增强,爆发晚年则相反.     

El Ni?o衰退年印度洋海盆模态对印度夏季季风降水的影响

采用全印度陆地降水资料、NCEP/NCAR大气资料以及Had ISST资料集的SST资料,使用经验正交函数分解(Empirical Orthogonal Function,EOF)和相关分析回归分析等统计方法,在前人的基础上,系统研究了厄尔尼诺-南方涛动(El Nino-Southern Oscillation,ENSO)及印度洋海盆模态(Indian Ocean Basin mode,IOB)对印度夏季季风降水的影响,指出厄尔尼诺衰退年印度夏季降水在反对称模态和北印度洋二次增暖共同的作用下表现出初夏减少晚夏增加的特点。通过观测分析发现,厄尔尼诺在其发展年和衰退年对印度夏季季风降水的影响截然不同。在发展年,中东太平洋的异常增暖引起Walker环流的改变,印度洋区域的下沉气流抑制印度大陆降水。在衰退年,厄尔尼诺对印度洋进行"充电",产生印度洋海盆增暖模态。在这个过程中,局地海气相互作用引起衰退年的印度降水有初夏减少晚夏增加的特点。其中春季印度洋的反对称风场(赤道以北为东北风异常,赤道以南为西北风异常)对印度夏季风有一定的减弱作用,这种异常环流减弱了初夏印度降水。同时反对称风场会造成在夏季北印度洋的二次增暖,又会促进了晚夏降水的异常增加。通过水汽输运通量的诊断分析进一步验证了上述海盆模态对印度夏季降水的作用。     

亚洲夏季风环流及雨季进退的非同步性

亚洲季风区雨季及高低空夏季风环流在建立、维持及撤退上存在着显著的时间差异,这种差异被称为"非同步性"。通过对1979～2006年CMAP降水资料及NCEP/NCAR再分析风场资料的分析,本文发现:(1)对于夏季风的建立,孟加拉湾中部至菲律宾海,低空850 hPa夏季西南风的建立日期明显要晚于雨季的开始,而阿拉伯海和印度地区雨季的开始则晚于夏季风的建立;对于200 hPa的高空环流,这种风雨非同步的关系与低空季风环流与降水建立的关系基本一致,但西北太平洋热带地区正好相反。(2)对于夏季风的撤退,低空850 hPa上,从75°E～125°E,夏季风的结束在雨季结束之前,其中孟加拉湾中部及南海中西部较为显著,而阿拉伯海中部以及菲律宾东南海域,雨季的结束远远早于(4～5个月)夏季风的撤退;对于200 hPa的高空环流,整个亚洲季风区夏到冬季型风场的转变要晚于雨季的撤退,但在15°N附近的印度半岛和中南半岛东部沿岸地区典型的春秋雨季转换区域,高空环流场的转换略早于雨季的终止。(3)南海北部地区,高空200 hPa环流表现出较为显著的冬夏季节翻转,与南海雨季的爆发联系紧密;印度地区雨季的开始与该处高低空异常Hadley环流的建立以及阿拉伯海上空夏季风的建立有密切联系,而与当地低空环流的季节性反转联系不大。     

亚洲夏季风对偶极子型人为气溶胶排放变化的响应特征与机理

利用第六次国际耦合模式比较计划（Coupled Model Intercomparison Project Phase 6, CMIP6）中的两组子试验,结合线性斜压模式模拟的结果,研究了近年来亚洲内部出现的东亚减少、南亚增加的偶极子型人为气溶胶排放变化调控亚洲夏季风响应的特征及物理机制。对东亚夏季风而言,在考虑海洋-大气耦合作用的气候系统总响应中,东亚夏季风环流和降水显著地加强;在不考虑海洋调控作用的大气直接响应过程中,东亚人为气溶胶排放减少导致的陆地升温使得海陆温差增大,进而通过引起东亚陆地上的气旋式环流异常加强东亚夏季风环流和降水。对南亚夏季风而言,其在偶极子型人为气溶胶强迫下呈现出更为复杂的变化特征。在大气直接响应过程中,人为气溶胶强迫引起的海陆热力差异变化导致南亚夏季风环流减弱、降水减少。在考虑海洋-大气耦合过程的总响应中,南亚夏季风环流表现出微弱增强,同时印度次大陆的南亚夏季风降水也出现增多的异常变化。这表明,局地和海洋-大气动力耦合过程在区域气候对人为气溶胶强迫的响应中扮演着非常重要的角色。此外,通过线性斜压模式发现,东亚和南亚局地的人为气溶胶强迫导致的大气加热场异常不仅能影响局地的夏季风环流,还可以通过引起大范围的表面气压异常进而调控整个亚洲夏季风环流的变化。     

孟加拉湾夏季季节内振荡的湿静力能分析

夏季期间大气季节内振荡(ISO)活跃于孟加拉湾区域,并存在显著的向北传播。采用1979-2016年ERA-Interim大气再分析资料,通过对典型ISO事件进行位相合成,揭示了夏季期间孟加拉湾湿静力能季节内变化的演变特征和控制机理。结果表明,ISO大气对流在向北传播期间伴随着显著的湿静力能累积(充电)和释放(放电)过程。其中,水汽主导的湿静力能水平平流是充电和放电的关键控制因素。水汽水平平流在对流层中高层和对流层低层的变异机理存在一定差异,在中高层主要取决于ISO扰动纬向风对低频水汽的纬向输送,在低层则主要取决于低频经向风对ISO扰动水汽的经向输送。     

赤道新加坡地区潜热能相当温度的低频振荡

本文用最大熵谱分析法,研究了1984年1月～1988年12月5年新加坡地区潜热能相当温度的低频振荡特征.主要结果如下:(1)赤道新加坡地区潜热能相当温度谱与云量谱很相似,它可以反映大气中的低频振荡特征.(2)潜热能相当温度具有203、47～52、24～28、15～18和8～11天、的周期性振荡.(3)1986～1987埃尔尼诺对潜热能相当温度的振荡周期没有影响.(4)东北冬季风和西南夏季风期,潜热能相当温度的振荡周期都一样,不受季节变化的影响.本文所得到的初步结果可能有助于新加坡地区的中期天气预报.     

南沙海域风的特征研究

根据南沙海洋站2006年6月-2011年5月的海面实测风资料,对南沙海域风的特征作了统计分析处理。结果表明南沙海域是典型的热带季风区,11月至翌年5月盛行冬季风（偏北风～东风）6-9月盛行热带夏季风（偏南风～西风）,10月是热带夏季风向冬季风转换的过渡季节。冬季风强于夏季风,冬-夏季风相互转换的过渡季节短,且风向多变,风速较小。冬季风盛行期间6级风的频率达50％以上,夏季风盛行期间≥6级风的频率在20％以上。     

夏季亚洲地区热带环流的中期振荡

不少学者对亚洲地区夏季热带大气环流的中期振荡作过研究[1-3]。总的说来,发现了4-5天,14天左右和40-50天三种周期的振荡。     

南海夏季风建立特征及模拟

利用NCEP再分析资料分析了2004、2005年南海夏季风建立的大尺度环流特征.采用GRAPES对2a南海夏季风爆发过程进行了模拟.结果表明：GRAPES成功的模拟了南海夏季风建立期间南海地区低层东风转向和副高迅速东撤的过程,通过数值模拟,揭示了南海夏季风建立过程中存在着的中低纬相互作用.     

西北太平洋表面风应力分布和周期特征分析

根据GSSTF资料给出的日平均风应力资料（1991年1月～2000年12月）,分析了西北太平洋12月份月平均风应力场的分布,然后对四个时期,即冬季季风时期,冬夏季风过渡时期,夏季季风时期,夏冬季风过渡时期的风应力场的特征作了研究,结果发现西北太平洋风应力分布有明显的地域性,即地域不同,则风应力分布不同,风应力的变化亦不同.然后用小波分析方法对所取区域的风应力进行了分析,结果表明：西北太平洋风应力存在非常明显的年周期和天气尺度周期;它的中高纬地区和副热带地区纬向风应力均存在明显的半年周期.大气低频振荡在西北太平洋风应力中也很显著.该地区季节内振荡（30～60d）主要是由东亚季风引起的,准两周振荡（10～20d）同纬向西风有密切联系,所以风应力季节内振荡在纬向或经向的表现因地域而异,准两周振荡则一致地首先体现在纬向上;大洋信风区和中部微风区并不存在明显的准两周振荡;中高纬度地区的风应力季节内振荡和准两周振荡都有极明显的年变化特征,冬季振荡较强,而夏季振荡较弱;在西北太平洋副热带海区,风应力低频振荡也有较明显的年变化,但没有中高纬那么显著;El Nino会对西北太平洋西部副热带海域经向风应力的季节内振荡产生影响,使之强度增强.西北太平洋强度最强的季节振荡存在于中纬西风带洋区;低纬信风带洋区则具有最明显的年际振荡,周期为2～3年和5～7年;中纬西风带洋区纬向风应力也存在明显的年际振荡.     

亚洲夏季风系统准40天振荡与中国南方降水的联系

本文选取了1983年4月1日到9月30日的ECMWF的2.5°×2.5°网格点资料,采用了1000、850、500、200hPa等层的范围为30°-160°E,35°S-40°N的u、v、z三个要素,引用了T.Murakami等人的方法,将各要素场消除季节变化趋势后,对所选定的各等压面上季风系统特征区的要素场进行了谱分析,从而得到了1983年亚洲夏季风系统的风场和气压场普遍存在着的准40天、准两周和准一周的振荡.在低层850hPa上,经向风40天周期振荡在东亚季风区,位相有从南向北传播的特征,赤道对于南北半球的40天振荡的传播具有陷波现象.纬向风40天振荡的位相传播,西太平洋到南海是向西传播的,其传播速度为7-10个经度/天;印度到南海是向东传播,其传播速度为5-8个经度/天.而中国南方各特征区降水和其南侧经向风的40天振荡却有很好的位相关系,一般滞后4-8天.     

1990s年代际转型前后南海季风系统的季节变化

利用多变量经验正交分解(MV-EOF)等方法,研究了在季节变化尺度上南海季风系统的时空分布特征。结果表明:南海夏季风的爆发时间在1993—1994年前后存在显著的年代际转型,由爆发偏晚转变成爆发偏早。第一模态表现为冬夏反位相的年周期变化,但爆发早年夏季风持续时间略长于爆发晚年,空间上都反映了南海中央海盆区的夏季强降水和850 hPa上南海北部的气旋性环流异常,但夏季风爆发早年中国华南沿海降水加强而南海南部降水偏少。相应的大范围环流场上主要反映了南海夏季风爆发后进入盛夏时节亚太地区大范围的环流特征,南海夏季风爆发偏早年索马里越赤道气流偏强,东亚季风槽位置偏北,爆发偏晚年则相反。第二模态反映了南海季风系统春秋反位相的季节变化,且秋季的振幅更强,空间降水场上对应着秋季华南沿海和南海北部与南海中南部北旱南涝的跷跷板式分布,850 hPa风场上则主要表现为异常的东北季风,该模态时空特征表明南海夏季风爆发偏早年的秋季,冬季风建立也偏早,越南及周边地区的降水偏多。相应的大范围环流场上则主要反映了冬季风的环流特征,在南海夏季风爆发偏早年的秋季,菲律宾以东的热带对流减弱,PJ波列增强,爆发晚年则相反。     

南海及邻近海域异常海温影响局域大气环流的初步试验

南海及邻近海域表层海温（SST）异常的气候意义可以通过IAP－AGCM的数值模拟得到反映。数值试验表明，东亚大气环流对这种SST异常的响应具有时变性（或称季节性），在空间上维持一定的经向结构和纬向结构。确切地说，南海冷水年份，即南海和孟加拉湾负距平、西太平洋正距平的年份，2，3月份南海有东北风异常；夏季菲律宾附近维持一个反气旋式的差值环流，它的低频活动造成了这个地区九水场的低频振荡；与环流较一致的是夏季西太平洋副热带高压活动有所减弱、东移，造成了水汽经向输送的异常分布。     

南海夏季风暴发过程的低频特征

应用1979～1996年共18a的NOAA卫星OLR资料及NCEP/NCAR再分析850hPa风场资料,分析了夏季南海地区及南海季风暴发过程的某些低频特征。认为北半球夏季南海地区的低频活动较活跃,并且具有明显的年际变化,这种年际变化同南海季风的暴发时间有联系。南海地区的低频振荡在南海季风暴发后增强。通过对18a 及K*的时段叠加合成图的分析,发现南海夏季风的暴发同赤道印度洋低频振荡的东传及西太平洋低频扰动西传有密切联系,南海夏季风暴发期间南海地区将印度洋与西太平洋之间的低频活动联系在一起。     

南极威德尔海区域海冰异常对初夏东亚大气环流和天气影响的数值研究

利用经过改变用于长期数值预报的CCM1(R15L7)模式以1975年1月16日00Z模式适应场为初始场积分5个月,研究南极威德尔海附近(60°W～30°E)海冰的面积异常对东亚初夏环流转换季节的影响.发现当南极海冰偏多时,在亚洲北部冷空气活动在初夏仍然很多,势力还很强,东亚南北两支急流分支仍很明显,各种环流特征更偏向于冬季型,不利于东亚初夏的环流季节转换.海冰异常偏少时则相反,亚洲北部的冷空气活动明显减弱,南方暖气流势力明显加强北移,东亚的两支急流也趋于合并北抬,环流形势更接近于夏季型,海冰的减少促进了东亚初夏的环流季节转换过程.     

南沙海域风的特征研究

根据南沙海洋站2006年6月—2011年5月的海面实测风资料,对南沙海域风的特征作了统计分析处理。结果表明南沙海域是典型的热带季风区,11月至翌年5月盛行冬季风(偏北风~东风)6—9月盛行热带夏季风(偏南风~西风),10月是热带夏季风向冬季风转换的过渡季节。冬季风强于夏季风,冬—夏季风相互转换的过渡季节短,且风向多变,风速较小。冬季风盛行期间6级风的频率达50%以上,夏季风盛行期间≥6级风的频率在20%以上。