东亚副热带夏季风建立与中国汛期开始时间

采用谐波等分析方法,讨论了季节转化过程中东亚大陆降水和对流层风场时空分布特征、海-陆热力差异以及大气加热与风场和降水之间的季节变化关系,确定了春季中国江南降水的副热带夏季风性质.分析认为,3月份中国江南春雨是东亚副热带夏季风降水的孕育阶段,4月初东西向海陆热力差异在东亚副热带地区最早完成冬夏的季节性反转,时间早于南海夏季风爆发并对应华南前汛期的开始,标志着东亚副热带夏季风的建立和中国汛期降水的开始.东亚副热带夏季风主要活动在东亚100°E以东、20°N以北地区,春季（3~4月份）中南半岛和江南地区大气加热的持续作用可能导致了东亚东西向海陆热力差异在副热带地区完成反转.其中,江南上空大气热源是导致该地区对流层低层西南风、上升运动和降水增强的主要原因.     

中国夏季降水影响因子的研究回顾

中国夏季降水的时空规律比较复杂,降水的多寡与东亚季风的强弱变化密切相关,是海—陆—气相互作用的结果。从中国夏季降水的特征、降水与季风的关系以及影响因子方面,对前人的研究成果进行了回顾和综述,并提出了值得进一步研究的问题。     

大气季节内振荡的研究进展及其在延伸期预报中的应用

回顾和总结了大气季节内振荡(ISO)的主要研究成果,尤其是新近的研究成果,主要包括大气ISO 的基本特征和活动规律、与ENSO 的相互作用、动力学机制及其对我国天气和气候的影响;重点讨论了季节内振荡在延伸期预报中的可能应用,并从季节内振荡的角度提出了制作延伸期预报的思路和流程.     

副高及其南侧偏东气流输送在福建前汛期降水中的作用

采取相关分析、累积距平等统计方法,分析了西太平洋副高与福建前汛期降水的关系。利用NCEP-NCAR再分析资料及垂直积分的水汽输送通量等资料,对比分析了福建前汛期旱涝年份环流形势及要素场差异。分析结果显示：(1)当副高偏南偏弱时有利于福建前汛期多雨。旱年对副高具有加强作用的西太平洋海温正距平区主要位于日本南面,造成副高偏强偏北。而涝年10-25°N西太平洋海温偏高,造成副高偏南。(2)旱(涝)年华南及福建低层西南暖湿气流输送明显减弱(增强)。不过,福建上空增强的西南水汽输送主要来自副高南侧的偏东气流转向。这一点,在实际的前汛期降水预报中对于孟加拉湾西南暖湿气流的作用将是一个有意义的新认识,值得进一步探讨。     

与不同El Nino相伴的IOD事件的季节演变特征对比

基于1951—2012年逐月海洋和大气多种要素的再分析资料,分析了与两类El Nino相伴的IOD(Indian Ocean Dipole,印度洋偶极子)事件盛期的海洋和大气异常特征,并进一步对比了与不同类型El Nino相伴的IOD事件的季节演变及对应的海气耦合过程。结果表明:两类IOD事件盛期时,暖海温强度和位置有显著差异。发生在东部型El Nino期间的IOD事件(简称EP-IOD)盛期,正(负)SSTA中心出现在热带西北(赤道东南)印度洋,强度相当,对应的热带印度洋—海洋大陆异常Walker环流强度较强、范围较大;与中部型CP El Nino相伴的IOD事件(简称CP-IOD)的正SSTA相对较弱,且偏于南印度洋,异常Walker环流较弱、较窄。在季节演变中,两类IOD事件期间的局地海气过程差异显著,伴随着西印度洋西南季风减弱和东印度洋异常东风加强,EP-IOD事件的发展以西正东负的偶极型异常海温的出现及加强为主要特征;而CP-IOD事件的发生发展则与西北印度洋异常冷海温的生消及南印度洋暖水的堆积相伴,表现为"-+-"三极型SSTA的出现并转为西正东负偶极型的过程,夏季时出现在东印度洋的异常东风以及赤道中印度洋低层负涡度异常水平环流对其发展具有重要作用。     

热带太平洋海洋环流与暖池的结构特征、变异机理和气候效应

热带西太平洋暖池是引发强烈的大气对流、驱动Walker环流和Hadley环流系统的主要热源之一,对全球、尤其是东亚气候有重要影响。针对我国在提升气候预测水平方面的重大和迫切需求,国家重点基础研究发展计划项目"热带太平洋海洋环流与暖池的结构特征、变异机理和气候效应"于2011年7月正式立项。项目拟解决的关键科学问题包括:①调控暖池形成和变异的海洋环流多尺度相互作用过程;②海洋动力过程在暖池热盐结构变异中的作用及其机理;③暖池变异对不同类型El Nio影响机理的异同和对东亚季风变异的调制机理。围绕上述关键科学问题,项目将以暖池变异为中心,关注影响和控制暖池结构与变异的关键海洋过程,以及暖池海气相互作用影响ENSO循环、东亚季风年际变异的过程和机理,重点组织开展以下3个方面有针对性的调查研究:①热带太平洋环流和暖池的结构和变异特征;②热带太平洋环流与暖池相互作用的关键过程和机理;③暖池变异的海洋—大气耦合过程及其气候效应。在此基础上,项目将力争阐明暖池影响东亚季风和我国气候变异的过程、机理与敏感区,改进模式的混合参数化方案,提出有效提高ENSO预报技巧的同化方案,为我国短期气候预测能力的提高提供科学支撑。     

ENSO及其组合模态对中国东部各季节降水的影响

近期的研究发现,热带太平洋低层大气存在两种主要模态,即经向对称ENSO模态和ENSO与海表温度(SST)年循环相互作用产生的经向反对称组合模态。主要探讨了这两种不同ENSO模态对中国东部各季节降水的影响。结果表明,厄尔尼诺年秋季,中国西南、长江及华南大部分区域呈现显著正降水异常;冬季,正降水异常范围扩大,覆盖华南、华东及华北东南部地区。这两个季节的异常降水都主要受ENSO模态的影响。与ENSO模态相关的正异常海温局地强迫导致120°E以西出现反气旋性环流,其西北侧增强的西南暖湿气流使得中国东部地区降水增多。次年春季,从中国华南延伸到东北出现正的异常降水,主要是ENSO组合模态的贡献。因为次年春季热带太平洋地区ENSO模态信号只局限于赤道地区,并没有对中国东部降水有显著的影响,而ENSO与海温年循环相互作用的组合模态使得与ENSO相关的赤道大气异常可以扩展到赤道以外地区。ENSO组合模态对中国降水异常有重要影响,在今后的研究和短期预测中需引起重视。      

The East Asian subtropical summer monsoon: Recent progress

The East Asian subtropical summer monsoon (EASSM) is one component of the East Asian summer monsoon system, and its evolution determines the weather and climate over East China. In the present paper, we firstly demonstrate the formation and advancement of the EASSM rainbelt and its associated circulation and precipitation patterns through reviewing recent studies and our own analysis based on JRA-55 (Japanese 55-yr Reanalysis) data and CMAP (CPC Merged Analysis of Precipitation), GPCP (Global Precipitation Climatology Project), and TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission) precipitation data. The results show that the rainy season of the EASSM starts over the region to the south of the Yangtze River in early April, with the establishment of strong southerly wind in situ. The EASSM rainfall, which is composed of dominant convective and minor stratiform precipitation, is always accompanied by a frontal system and separated from the tropical summer monsoon system. It moves northward following the onset of the South China Sea summer monsoon. Moreover, the role of the land–sea thermal contrast in the formation and maintenance of the EASSM is illustrated, including in particular the effect of the seasonal transition of the zonal land–sea thermal contrast and the influences from the Tibetan Plateau and midlatitudes. In addition, we reveal a possible reason for the subtropical climate difference between East Asia and East America. Finally, the multi-scale variability of the EASSM and its influential factors are summarized to uncover possible reasons for the intraseasonal, interannual, and interdecadal variability of the EASSM and their importance in climate prediction.     

东亚季风环流季节转变与亚太热力场之间的联系及其可能机理

利用NCEP/NCAR再分析数据集,CMAP降水资料及Hadley中心海温,进一步对东亚季风环流季节转变与亚太热力场之间的联系及可能机理进行了研究。首先选用250 hPa两个固定关键区的气温,计算全年逐候的亚太纬向热力差指数,结果表明其与赵平等采用各季不同关键区的APO指数高度一致,但该指数(下称APTD指数)可用于确定热力场季节转变的时间点。发现用APTD指数确定的季节转变时间点能表征东亚大气环流冬季型向夏季型的转变,环流的转变特征为:低层大陆冷高压东移人海,低空偏北风转为偏南风;中层东亚大槽东移减弱,副热带高压单体在菲律宾附近出现,中心显著加强;高层南亚高压从菲律宾以东移到中南半岛西部,西风急流和东风急流发生北跳,高空偏南风转为偏北风。大气环流场的季节转变和热力场联系紧密的可能机理是:在亚太热力场转变的背景下,低空南风的出现,首先改变经向风的垂直切变,触发垂直运动释放潜热,加快冬季加热型向夏季型转变,而夏季加热型又进一步推进环流的调整,促进低空南风高空北风的形成与加强,进而通过热力场和环流场的正反馈过程,最终建立起一个低空南风高空北风的季风经圈环流。最后指出该转变点的早晚与热带中东太平洋的海温异常有显著的正相关,这为短期气候预测提供了依据。     

上海地区不同类型短时强降水的大尺度环流背景特征分析

作为一种强对流天气,短时强降水的监测诊断和预报预警已成为气象预报部门的业务重点,也是当今社会各界的关注重点。为此,以上海短时强降水为例,利用上海地区2004—2012年11个基本气象站的逐时观测资料、NCEP/NCAR第二套逐日再分析资料及实况天气图等资料,基于对所有短时强降水的影响系统进行分类,重点分析了不同影响系统下短时强降水的大尺度环流背景。研究结果表明:1)上海汛期(6—9月)平均每年发生8次短时强降水,其中,8月份发生次数最多,占总次数的近一半。降水强度的空间分布呈现城市雨岛特征,大值区位于中心城区及其下风向的近郊。2)产生短时强降水的主要影响系统有准静止锋、热带气旋、低压倒槽、冷锋及中尺度对流系统。其中,准静止锋导致的短时强降水发生次数最多,发生比例达67%,且多出现在6—8月;热带气旋影响下的短时强降水发生比例占17%,多出现在8—9月;其他影响系统导致的短时强降水发生次数较少。3)各类影响系统为短时强降水提供了不同的大尺度背景及作用:准静止锋类型有利于形成上冷下暖的不稳定层结;热带气旋与高空急流辐散场相配合导致强烈的水汽辐合和垂直上升运动;暖性低压倒槽使地面增湿减压,高空冷平流有利于高空辐散;冷锋有利于形成北侧下沉、南侧上升的经向垂直环流圈;中尺度对流系统则主要与非均匀加热导致的局地垂直环流及其伴随的冷空气卷入相联系。