两次不同ENSO背景下云南冬季极端冷事件的成因分析

2008年初和2016年初分别经历了一次中等强度以上的La Niña和El Niño事件,在不同的厄尔尼诺-南方涛动(El Niño/Southern Oscillation,ENSO)背景下,云南均发生了低温雨雪冰冻天气。本文利用大气环流、海表温度、云南124个观测站逐月温度等资料,通过多种统计方法探讨了不同ENSO背景下极端冷事件发生的原因。结果表明:1)2008年初和2016年初云南冬季极端冷事件在2月表现更明显。2)不同ENSO背景下,2月大气环流和云南气温变化差异较大。La Niña(El Niño)年西伯利亚高压加强(减弱),位势高度场北(西)高南(东)低,西太平洋副高偏弱(强),菲律宾异常(反)气旋西北侧异常北(南)风加强,东亚冬季风偏强(弱),云南东部气温偏低(高)。3)2008年和2016年的东北太平洋大气环流异常对赤道中东太平洋海温异常均有响应,同时2008年赤道中东太平洋冷海温作用激发的菲律宾气旋西部偏北气流对东亚冬季风的加强和向南活动有重要影响,而2016年赤道中东太平洋暖海温对菲律宾地区环流变化的影响并不显著。4)北极涛动(Arctic Oscillation,AO)和北极海冰变化对2008年2月和2016年2月西伯利亚高压的加强的影响表现出一定的差异特征,2月AO负位相变化对2008年西伯利亚高压的加强影响较大,而2月北极海冰偏少对2016年西伯利亚高压加强的影响显著。     

近50年热带印度洋海温距平场的时空特征分析

选取印度洋48年的海表温度距平资料,采用经验正交函数法,对热带印度洋的年季平均海表温度距平场的时空分布特征进行了研究。结果表明,印度洋海表温度多年的年季平均距平的空间分布主要表现为三种定常类型：（1）全区一致型;（2）东西差异型;（3）南北差异型。研究还表明,印度洋48年的海表温度变化相对于较大时间尺度的演变来说,主要特征是由冷到暖的年代际变化,50～60年代为偏冷期,70年代为冷暖交替的过渡期,80～90年代为偏暖期;次主要特征反映了印度洋海温东西热力场的异常年际变化,平均海温距平场第二特征向量的时间系数变化同ENSO有较密切的关系,大（小）的时间系数对应LaNina（ElNina）事件。     

西伯利亚高压与冬季欧亚大陆热力变化的关系

主要应用EOF方法和相关、合成、小波等分析方法,初步分析了冬季欧亚大陆北部区域地面热力变化特征和西伯利亚高压(SH)的相互联系,结果表明:冬季欧亚大陆北部与南部不同区域间存在反向的热力差异,其中北部区域变化最为强烈,其地面气温存在2～4a为周期的年际振荡和准10 a为周期的年代际变化特征.SH与欧亚大陆北部区域热力变化有着紧密联系,当SH位置偏南(北),则该区域地面温度偏高(低),即SH平均纬度位置南北移动1.0°时,该区域的平均气温就变化0.65℃.进一步分析表明欧亚大陆北部区域热力异常和SH中心纬度位置的南北摆动与中高纬度环流经向度异常所激发的冷、暖平流的活动有密切联系.     

中国西南区域雨季开始和结束日期划分标准的研究

为了更好地开展区域关键期气候监测业务,满足国家级气象服务的需求,本文从区域角度出发,利用1961～2011年西南地区92个气象观测站的逐日雨量资料和1981～2010年美国国家环境预报中心和国家大气研究中心(NCEP/NCAR)逐日的高低层大气环流再分析资料,研究了西南区域雨季开始和结束日期定义的标准问题。结果表明西南区域多年平均雨季开始日期在5月3候(27候),结束日期在10月3候(57候),季节转换期间高低层环流的突变特征进一步表明了该结论的合理性。并通过对多种雨季开始和结束日期判断标准的对比分析,最终提出了西南雨季开始和结束日期的划分标准。同时,对影响西南地区雨季开始和结束日期变化的机理也进行了初步的讨论。     

NUMERICAL SIMULATION OF INFLUENCE OF INDIAN OCEAN SSTA ON WEATHER AND CLIMATE IN ASIAN MONSOON REGION

Sea surface temperature anomaly (SSTA) exerts great influence on the generation of global weather and climate. Much progress has been made with respect to SSTA in the Pacific Ocean region in contrast to the Indian Ocean. The IAP9L model, which is developed at the Institute of Atmospheric Physics of the Chinese Academy of Science, is used to simulate the influence of the Indian Ocean SSTA on the general circulation and weather/climate anomalies in the monsoon region of Asia. It is found that the warm (cool) SSTA in the equatorial low latitudes of the Indian Ocean triggers winter (summer) teleconnection patterns in middle and higher latitudes of the Northern Hemisphere that are similar to PNA or EAP. They play a very important role in the anomaly of circulation or weather and climate in the middle and lower latitudes of the Asian summer monsoon region. With the warm (cool) SSTA forcing in the Indian Ocean, the Asian summer monsoon sets up at a late (early) date and withdraws at a early (late) date, lasting for a short (long) duration at a weak (strong) intensity. The Indian Ocean SSTA is shown to be an indicator for precipitation variation in China.     

初夏孟加拉湾风暴与前期印度洋海温的关系研究

利用美国联合台风警报中心JTWC发布的自1972年以来的北印度洋风暴数据,美国国家环境预测中心和国家大气研究中心NCEP/NCAR逐月再分析资料和日本气象厅JMA月平均海表面温度SST资料,分析了初夏4、5月孟加拉湾风暴活动与前期印度洋海温的关系。结果表明:4、5月孟加拉湾TS活动与前期1—3月澳大利亚以西海域海温呈显著的负相关,即冬末春初海温偏高时,4、5月孟加拉湾(简称孟湾,下同)TS爆发偏少、爆发时间偏晚或者不发生;而关键区海温偏低时,如果30°S以北的印度洋海温稍偏冷(暖),而西南印度洋和东南印度洋海温则稍偏暖(冷),则初夏孟湾TS不爆发(多发、早发)。进一步分析显示由东南印度洋海温偏高(低),引起的局地环流变化导致了马斯克林高压偏弱(强),从而引起东半球越赤道气流偏弱(强),是初夏孟湾TS爆发晚(早)、不(多)发生的可能的主要原因。而且,当索马里越赤道气流和新几内亚越赤道气流存在弱的反位相协同变化时,对孟湾TS有较好的指示意义。     

热带海温变化对云南初夏干湿转换季节雨量的影响

通过相关分析、诊断分析以及数值模拟试验来研究热带海温异常对云南初夏干温转换季节雨量变化的影响，研究表明前期热带海温异常对云南初夏干湿转换季节雨量有明显的影响，海温与雨量的显著关相关区与Walker环流的上升下沉支相对应。提前的时间尺度越长，海温所提供的可预报信息越少；时间尺度越短，提供的可预报信息越大。诊断分析及 数值模拟研究还表明在赤道中东太平洋的暖位相期，孟加拉湾地区的季风低压和初夏索马里附近的越赤道气流及印度洋西南季风减弱，反之则加强。海温变化通过海气相互作用影响到季风活动，从而对云南初夏干湿转换季节雨量产生影响。     

印度洋地区异常海温的偶极振荡与中国降水及温度的关系

利用1951-1997年近47年的印度洋海温距平场资料以及相应中国160站降水资料，通过相关普查得出，印度洋地区东西海温的偶极振荡与中国6-8月汛期的降水有较好的相关关系，特别是前期3-5月份的印度洋地区东西海温的偶极指数与中国6-8月降水的相关较好。分析1958-1995年NCEP 500hPa北半球高度场资料发现，印度洋偶极指数与欧亚中高纬度地区的高度场异常有密切的联系，其中印度洋偶极指数IODI负位相年有明显的PJ波列存在，印度洋偶极海湿异常很可能是通过PJ波列来影响中国的降水。同时，对印度洋地区海温偶极指数和中国地区温度的相关分析表明，印度洋地区海温偶极指数与冬季中国南部地区的温度也有较好的相关关系。     

中国汛期降水的印度洋SSTA信号特征分析

用ＥＯＦ和ＣＣＡ方法研究了印度洋洋海表温度距平场与中国汛期降水场的遥相关分布特征，结果表明，印度洋ＳＳＴＡ场与中国汛期降水相关明显，海温场异常分布对中国汛期南北经向雨带的变化及中国西北，西南和长江黄河下游地区汛期旱涝的影响明显，揭示了中国汛期旱涝异常分布的印度洋海温变化的强信号现象，说明特定的印度洋海温分布可以作为中国汛期旱涝预报的强信号因子。     

影响东亚夏季风降水异常的前期海温信号

采用NCEP/NCAR大气再分析资料、HadISST海温数据以及中国东亚季风区的实测降水资料,探讨前期冬季海温与东亚夏季风之间的关系。研究表明,影响东亚夏季风异常的海温变化存在2个关键区,分别位于南印度洋中部和北太平洋东部,关键区的海温与东亚季风区的降水在长江中游有显著正相关,与东亚夏季风指数有显著负相关。基于此,定义了印-太海温指数。强海温指数年的南亚高压、索马里越赤道气流、西太平洋副高偏强,有利于东亚夏季风北进,中国大部降水偏多;弱海温指数年则相反。