东亚夏季风年代际变化研究进展

简要回顾了东亚地区气候以及夏季风主要环流系统成员年代际变化的观测特征、数值模拟及其可能机理等方面的研究进展,并提出了东亚夏季风年代际变化数值模拟研究需进一步探讨的问题。     

Spatial patterns of Tropospheric Biennial Oscillation and its numerical simulation

In order to investigate the spatial patterns of the Tropospheric Biennial Oscillation （TBO） on the global scale, the Climate Prediction Center （CPC） Merged Analysis of Precipitation （CMAP） monthly averaged precipitation and the Climate Diagnostics Center （CDC） monthly outgoing long-wave radiation （OLR） and SST are used in conjunction with TBO bandpass-filtering. The results indicate active biennial variability in the tropical eastern-central Pacific regions. It is evident that observations reflect the biennial component of the ENSO rather than the TBO itself. Since some studies have pointed out that the TBO is a broad-scale phenomenon differing from the ENSO, to investigate the pure TBO the ENSO signal must be excluded. The Scale Interaction Experiment-FRCGC （SINTEX-F） coupled general circulation model （CGCM） developed at Japan Frontier Research Center for Global Change （FRCGC） can capture both the ENSO and the biennial signals. Air-sea interactions in the tropical eastern-central Pacific are decoupled to eliminate the effects of ENSO in a experiment by SINTEX-F and the results show that biennial variability still exists even without ENSO. It seems to mean that the TBO and ENSO are independent from each other. Furthermore, the model results indicate that the two key regions are southwest Sumatra and the tropical western Pacific for the TBO cycle.     

热带海气相互作用对大气BSISO年际振荡的影响

利用卫星观测OLR资料以及海气耦合数值模拟试验结果,从每年波-频分析结果提取了各种传播模态的强度指数序列,分析了热带北半球夏季季节内振荡(BSISO)各种传播模态的年际变化谱特征,探讨了热带各海区海气相互作用对其影响。主要结果如下:赤道外西传波和印度洋北传波以准2 a为显著振荡周期,赤道东传波、南海北传波和西太平洋北传波则都包含准2 a和准5 a两种周期,南海北传波是5种指数中惟一以准5 a为最主要周期振荡的模态。热带印度洋、西太平洋、东太平洋各海区海气相互作用对各指数准2 a振荡、准5 a振荡既有加强作用,也有削弱作用。各海区比较而言,对赤道东传波准2 a和准5 a振荡、南海北传波准2 a和准5 a振荡起最大加强作用的是西太平洋海区海气相互作用;对赤道外西传波准2 a振荡、西太平洋北传波准2 a和准5 a振荡起最大加强作用的是印度洋海区海气相互作用。     

集成物理统计模型在南海夏季风预测中的应用

利用影响南海夏季风年际变化的主要气候现象厄尔尼诺-南方涛动（El Ni?o-Southern Oscillation,ENSO）和对流层准两年振荡（Tropospheric Biennial Oscillation,TBO）相关的气候因子,提出了以过程判别函数确定物理过程的持续性,建立年际尺度的集成物理统计预测模型,而非年际尺度变率由经验统计模型预测,二者相结合,发展了集成物理-经验统计预测模型。经验模型在拟合时段的回报结果很好,但在独立样本预测时效果明显降低,其中预测评分（PS）降低了23%,距平相关系数（ACC）降低了63%;相比之下,集成物理-经验统计预测模型在独立样本预测时比经验模型有更好的预测结果（PS评分提高了9.5%,ACC提高了75%）,且预测结果相对稳定。此外,集成物理-经验统计预测模型对南海夏季风降水的空间分布也有一定预测能力。     

近50年南海热带气旋时空分布特征及其海洋影响因子

用中国气象局组织整编的《台风年鉴》资料和全球近表层简易海洋数据同化(SODA)资料,研究了近50年南海海域生成和经过的热带气旋位置点频数的时空分布特征及其海洋影响因子。结果表明,6～10月的热带气旋位置点频数表现出明显的地理分布集聚性特征,主要分布在南海15～22°N海域,并有明显的年代际变化特征。在1975年以前,海洋因子对南海海域生成和经过的热带气旋位置点频数的影响主要以La Nia和类La Nia事件为主,1975年之后以El Nio和类El Nio事件为主。     

近百年广州汛期降水变化特征及其影响因子

利用1908～2000年广州市逐月降水资料、Hadisst海温资料和NCEP再分析资料,讨论了广州前汛期(4～6月)和后汛期(7～9月)降水的旱涝等级分布特征、长期变化趋势以及影响因子.结果表明,近百年来广州前汛期旱涝事件出现的连续性和间歇性比后汛期明显.前、后汛期降水分别经历4个偏湿时期、3个偏干时期和2个偏湿时期、2个偏干时期变化.前汛期年降水量呈上升趋势,后汛期年降水量呈下降趋势,但两者均没有达到0.1显著性检验标准,所以年降水量仍处在自然振动变化范围之内.机制分析表明,前期春季(3～5月)西太平洋暖池海温异常通过海气相互作用影响后期(4～6月)的大气环流,导致广州前汛期的降水异常.南海夏季风则通过与北半球500hPa位势高度场的遥相关来影响广州后汛期的降水异常.     

COMPARISON STUDY ON THE INTRASEASONAL VARIATIONS IN CIRCULATIONS AND PRECIPITATION MODULATED BY THE TROPICAL CYCLOGENESIS OVER SOUTH CHINA SEA–WESTERN PACIFIC DURING GUANGDONG FLOODING PERIOD

Based on tropical cyclone datasets from Shanghai Typhoon Institute of China Meteorological Administration, the National Centers for Environmental Prediction (NCEP, USA) reanalysis data and the rainfall records from 743 stations in China, the impacts of cyclogenesis number over the South China Sea and the western Pacific are studied on the 30-60-day oscillations in the precipitation of Guangdong during the flooding period. The year with more-than-normal (less-than-normal) tropical cyclogenesis is defined as a ‘high year’ (‘low year’). In light of the irregular periodic oscillations, the method used to construct the composite life cycle is based on nine consecutive phases in each of the cycles. Phases 1, 3, 5, and 7 correspond to, respectively, the time when precipitation anomalies reach the minimum, a positive transition (negative-turning-to-positive) phase, the maximum, and a negative transition phase. The results showed that the precipitation of the 30-60-day oscillations is associated with the interaction between a well-organized eastward propagation system from the Arabian Sea/Bay of Bengal and a westward-propagating system (with cyclonic and anticyclonic anomalies in the northwest-southeast direction) from the South China Sea to western Pacific during the high years, whereas the precipitation is affected during a low year by the circulation over the South China Sea and western Pacific (with cyclonic and anticyclonic anomalies in the northeast-southwest direction). During the high year, the warm and wet air mass from the ocean to the west and south are transported to Guangdong by westerly anomalies and an enclosed latitudinal cell, which ascends in the Northern Hemisphere low latitudes and descends in the Southern Hemisphere low latitudes. During the low year, the warm and wet air mass from the ocean to the south is transported to Guangdong by southwesterly wind anomalies and local ascending movements. Because the kinetic energy, westerly, easterly shift, vertical velocity and vapor transportation averaged over (109–119° E, 10–20° N) is stronger in high years than those in low years, the precipitation of the 30-60-day oscillations in Guangdong is higher in high years than that in low years.     

2007 年南海夏季风季节内振荡的北传及影响因子

利用2007年全球降水气候计划GPCP(the Global Precipitation Climatology Project)卫星红外窗口导出的全球降水指数GPI(the Global Precipitation Index)的日降水资料及频率-波数分析方法,分析2007年南海夏季风季节内振荡(Intraseasonal Oscillation,ISO)的传播特征,并使用美国国家环境预报中心(NCEP)/美国大气研究中心(NCAR)再分析的逐日资料,探讨影响其传播的主要因子.结果表明,南海夏季风ISO有明显的北传趋势,并且明显比南传分量占优.影响南海夏季风ISO北传的主要因子是平均纬向风垂直切变和平均经向风对异常水汽的输送.之所以异常经向风对平均水汽的输送及海-气相可作用的影响在南海地区不重要,而在印度季风区有一定的贡献,是因为平均水汽和纬向风分布在两个地区的差异.     

华南降水季节演变的年代际变化

利用中国测站的逐日降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了近35年华南降水季节演变的年代际变化特征及其相关的大气环流异常特征。华南地区降水季节分布型在1990年代初期发生了年代际转变,其中,华南西部降水在1990年之前为双峰型分布,1990年之后变为以6月为峰值的单峰型分布;华南东部降水在1990年之前是以5月、8月为峰值的弱双峰型分布,1990年之后变为以6月、8月为峰值的显著双峰型分布。华南东、西部降水季节分布的年代际变化分别与华南全区6月降水量的年代际增加以及8月华南东、西部降水显著反相的年代际变化（东多西少）密切相关。1990年之后,大雨及以上强降水事件发生频率的增强是导致上述年代际变化的主要原因。华南6月降水年代际的增强与南海区域的西北太平洋副热带高压（简称西太副高）脊线位置的年代际异常偏南密切相关。7月华南地区降水的年代际增加与西太副高年代际东撤及影响华南地区的热带气旋频数年代际增多有关。8月华南东、西部降水显著反相的年代际变化（东多西少）,一方面受印度洋及南海上空夏季风年代际减弱的影响,使得输送到华南西部的水汽减少,另一方面西太副高的年代际增强并西伸,使得源自副高西南侧的水汽更直接输送至华南东部地区有关;同时也与登陆和影响华南东、西部的热带气旋的年代际增多和减少有关。      

热带西北太平洋10~30 d振荡对南海夏季风影响

采用1958—2011年NCEP/NCAR再分析资料以及ERSST海温资料,分析热带西太平洋夏季对流10~30 d振荡对南海夏季风的影响。在年际变化尺度上,热带西北太平洋夏季10~30 d振荡强度指数 (TWPI) 与南海夏季风强度有很好的正相关关系。在TWPI增强年份,海温主要呈El Ni?o分布,南海周边区域增强的异常西风产生强的正涡度切变,导致异常气旋性环流,为季风槽的增强提供了热量和水汽,从而增强南海夏季风强度。反之,在TWPI减弱年份,海温主要呈La Ni?a分布,南海夏季风强度减弱。在不同的年代际背景下,垂直切变和水汽-对流的总体变化是影响TWPI总体变化的重要因子,但不能影响南海夏季风强度的总体变化。海陆热力对比的总体变化是导致南海夏季风强度总体变化的主要影响因素。