Impact of the Thermal State of the Tropical Western Pacific on Onset Date and Process of the South China Sea Summer Monsoon

Since the early or late onset of the South China Sea summer monsoon （SCSM） has a large impact on summer monsoon rainfall in East Asia, the mechanism and process of early or late onset of the SCSM are an worthy issue to study. In this paper, the results analyzed by using the observed data show that the onset date and process of the SCSM are closely associated with the thermal state of the tropical western Pacific in spring. When the tropical western Pacific is in a warming state in spring, the western Pacific subtropical high shifts eastward, and twin cyclones are early caused over the Bay of Bengal and Sumatra before the SCSM onset. In this case, the cyclonic circulation located over the Bay of Bengal can be early intensified and become into a strong trough. Thus, the westerly flow and convective activity can be intensified over Sumatra, the Indo-China Peninsula and the South China Sea （SCS） in mid-May. This leads to early onset of the SCSM. In contrast, when the tropical western Pacific is in a cooling state, the western Pacific subtropical high anomalously shifts westward, the twin cyclones located over the equatorial eastern Indian Ocean and Sumatra are weakened, and the twin anomaly anticyclones appear over these regions from late April to mid-May. Thus, the westerly flow and convective activity cannot be early intensified over the Indo-China Peninsula and the SCS. Only when the western Pacific subtropical high moves eastward, the weak trough located over the Bay of Bengal can be intensified and become into a strong trough, the strong southwesterly wind and convective activity can be intensified over the Indo-China Peninsula and the SCS in late May. Thus, this leads to late onset of the SCSM. Moreover, in this paper, the influencing mechanism of the thermal state of the tropical western Pacific on the SCSM onset is discussed further from the Walker circulation anomalies in the different thermal states of the tropical western Pacific.     

东亚季风系统的时空变化及其对我国气候异常影响的最近研究进展

本文回顾了关于东亚季风系统的时空变化及其对我国气候异常影响的最近研究进展。许多研究说明,东亚季风系统无论风场的垂直结构、年循环或是水汽输送和降水特征都明显不同于南亚和北澳季风系统,它是亚澳季风系统中一个相对独立的季风系统。并且,研究结果表明了东亚季风系统有明显的时空变化:其中夏季风系统在年际时间尺度上存在着一个准两年周期振荡和具有极向三极子异常的空间分布特征,并从20世纪70年代中后期起至今发生了明显变弱的年代际变化,这个变化在华北尤其显著;而东亚冬季风在年际时间尺度上存在一个准四年周期振荡,从20世纪80年代中后期起也发生了明显变弱的年代际变化,它引起了我国的持续暖冬。进一步的研究还揭示了东亚季风系统的变异是与海–陆–气耦合系统变异及其相互作用密切相关,因而,东亚季风系统可以看成是一个大气–海洋–陆地的耦合气候系统,即称之为东亚季风气候系统。此外,本文还从上述东亚季风气候系统的年际和年代际变异提出了长江流域严重洪涝灾害发生的气候学概念模型和华北持续干旱的气候背景。     

2008年1月我国严重低温雨雪冰冻灾害与东亚季风系统异常的关系

鉴于2008年1月我国低温雨雪冰冻灾害所造成的经济损失的严重性,作者从东亚季风系统有关成员的异常来探讨此灾害的发生成因。分析结果表明,2008年1月在中高纬度乌拉尔地区阻塞高压异常发展和长时间的维持及东亚大槽位置的长时间的稳定,这使得异常强冷空气不断沿蒙古高原东侧南下入侵我国华中、华东和华南地区;而西太平洋副热带高压异常偏北,大量暖湿空气沿副高西侧北上,并与南下冷空气在长江流域相遇,从而导致我国长时间的低温雨雪冰冻天气。进一步的分析结果表明,利用在热带中、东太平洋的LaNi a事件对我国冬季气候异常的影响并不能很好地说明此次灾害的发生,而利用热带西太平洋和西北大西洋海温异常对中高纬度和副热带地区大气环流异常的影响可以较好地说明这次灾害的发生成因。此外,2007年冬季北半球准定常行星波向低纬度地区上空对流层上层传播的加强和平流层极涡的下传也可能是2008年1月我国低温雨雪冰冻灾害的重要原因之一。     

影响首都机场的一次雷暴过程的红外云图的闪电分析

利用卫星云图和闪电资料对１９９４年８月２日影响首都机场的一次雷暴过程进行了详细的分析。结果表明,这次雷暴过程中有３个尺度对流系统的发生和发展,因而对首都机场的影响持续了约５ｈ。闪电资料的分析表明,闪电活动的位置、频率和极性与对流系统的发展阶段有关。因此,除了每小时一次的卫星云图外,即时的闪电观测资料也是预报中尺度对流系统很有用的工具。     

OBSERVATION RESEARCH FOR THE MEASURING RAINFALL CAPACITY OF TRMM/TMI-85.5G BASED ON PRECIPITATION DATA DURING THE HEAVY RAIN EXPERIMENT IN SOUTHERN CHINA

The capacity of Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) Satellite for measuring rainfall was examined by using TMI-85.5 GHz microwave image data and precipitation data during a heavy rainfall experiment in southern China. From comparisons with the distribution of rain amount in an hour with BB T of 85.5 GHz microwave, it is clear that the center of heavy rain corresponds with an area of low BB T value. The location and shape of BB T distribution is similar to that of precipitation, and the larger the rainfall rates, the lower the BB T . A statistic analysis shows that the correlation coefficients between BB T and rain rates is negative and significant. Especially, when the rain rate is over 7 mm/h, the correlation degree between BB T and rain rates is more significant. The results shows that TRMM/TMI-85.5 G has great ability to measure convective heavy rain.     

气候数值模拟研究中初始场衰减理论的理解和应用

根据对大气原始方程的定性理论和相空间的理论研究,初始场对数值模拟的作用会随着时间的增长而逐步衰减.文章分析初始场作用衰减理论的关键问题,通过对大气环流谱模式SAMIL和ECHAM的数值试验,在实际的计算环境中研究其初始场作用的变化情况.研究中使用到对舍入误差干扰的一种集合消减方法(REME),保证了验证试验所受舍入误差的影响小于给定的范围.结果表明有舍入误差存在的计算环境中,当初始差别较大时,其逐步衰减到一个波动值.而对于特别微小的初始场差别,其长期影响也应是衰减的,但由于计算精度有限,可能会出现增大到一个波动值的现象,这些结果与非线性误差理论所描述的误差饱和现象一致.试验得到了具体模式的衰减速率曲线,发现衰减需要的时间范围大约为40-60 d.文中还利用初始场作用衰减的理论探讨了如何解释初始场集合预报(IME)能够减少模拟结果误差的现象.     

中尺度对流系统红外云图云顶黑体温度的分析

采用ＧＭＳ卫星红外云图的云顶黑体温度（ＴＢＢ）等值线分析方法，对１９９２年８月初在中国３个地区，不同环流背景下发生的中尺度对流系统（ＭＣＳ），即西南低涡内、西太平洋副热带高压的西北边缘和副高内部的ＭＣＳ进行了分析。结果表明，ＴＢＢ等值线分析方法能较细致地揭示ＭＣＳ的形成过程。冷云盖周围ＴＢＢ等值线疏密所反映的云顶温度梯度，对ＭＣＳ的发展有很好的指示意义。文中还给出了一个在消散阶段出现涡旋状结构的ＭＣＳ。这种涡旋结构不同与北美发现的中层中尺度气旋，它可能是凝结加热所产生的对流层高层的高压反气旋环流的反映。     

首都机场雾过程的气候特征分析

利用首都机场1998-2005年每小时观测数据和NCEP／NCAR每日4次的再分析资料,分析了首都机场雾发生的日变化、季节变化和年际变化特点;合成分析了首都机场大雾形成、持续和消散阶段天气形势的气候特征。结果表明：首都机场1998-2005年雾的季节变化特征显著。夏季、秋季出现轻雾天气过程多;秋冬季节是首都机场大雾的高发期。首都机场轻雾与大雾的日变化特征有明显差异。轻雾过程的日变化特征明显,在13时（北京时间,下同）达极大值,从20时至次日9时能见度较差。能见度的变化与温度的变化有很好的正相关,而与相对湿度的变化有很好的负相关。大雾过程中各要素日变化不明显。对1998-2005年大雾天气过程合成分析的结果表明,大雾形成、持续和消散阶段的850hPa形势场均是“一槽一脊”型。大雾形成和持续阶段的地面形势场是鞍形场或均压场,大雾消散阶段的地面形势场是完整的高压前部。在形成阶段,北京受弱暖脊控制,无明显冷暖平流,大气层结稳定,有利于辐射降温作用和水汽在近地面层的积聚;在持续阶段,北京区域地面辐合,冷空气在上游堆积,随着850hPa槽脊位置的东移南压,南方暖湿空气输送受阻,高层逐渐转干;在消散阶段,850hPa高空槽过境,完整的高压控制北京区域,强冷空气随北风南下,大雾过程逐渐结束。     

东亚季风系统的动力过程和准定常行星波活动的研究进展

本文系统地回顾了近几年来关于东亚季风系统的动力过程与机理方面的研究,特别是关于东亚季风系统年际和年代际变异与准定常行星波活动关系的研究。最近的许多研究表明东亚夏季风系统变异的动力过程主要与东亚／太平洋型(即EAP型)遥相关有关,利用EAP型遥相关理论不仅可以说明东亚夏季风系统各成员之间内在联系的机理,而且可以揭示热带西太平洋热力和菲律宾周围对流活动影响东亚夏季风系统季节内、年际变化及其异常的经向三极子结构的动力过程;除了EAP型遥相关外,研究还表明北半球夏季从北非到东亚的对流层上层经向风异常存在一个沿急流传播的遥相关型,它对东亚夏季风系统异常的经向三极子型分布也有重要影响。并且,最近关于东亚冬季风变异与行星波活动的关系已做出许多研究,并获得很大进展。这些研究表明:北半球冬季准定常行星波传播波导在年际和年代际变化上存在着反相振荡特征,即若“极地波导”加强,则“低纬波导”将减弱,反之亦然;准定常行星波两支波导的反相振荡与北半球环状模(NAM)的年际和年代际振荡有紧密联系,而NAM的变化通过行星波活动的异常可以导致东亚冬季风的年际和年代际变化;此外,准定常行星波活动的年际变化与东亚冬季风异常之间的关系明显地受热带平流层纬向风准两年周期振荡(QBO)的调制,进一步的研究还提出了可能的机理。最后本文还指出:2005～2007年冬季东亚冬季风的异常不仅与西伯利亚高压和阿留申低压的变异有关,而且与极涡的演变和准定常行星波活动密切相关。