西太平洋副热带高压不同特征指数与贵州夏季降水的关系

利用贵州85个气象观测站1979—2015年6—8月逐月降水资料、2011—2015逐日降水资料、国家气候中心副高指数及NCEP第二套再分析资料对西太平洋副热带高压与贵州夏季降水的关系进行了分析,并对副高位置发生变化时贵州暴雨带的变化进行了对比,结果表明:(1)贵州夏季大部分区域的降水与副高面积指数、强度指数为正相关,与脊线位置、西伸脊点为负相关;当副高面积增大或强度增强时,对应贵州夏季降水偏多;降水偏多时,6—8月副高的位置偏西或接近平均年份;降水偏少年,副高位置偏东或接近平均年份,且无论偏多(少)年均具有逐步北推东退的趋势。(2)面积指数、强度指数与降水在2~4 a较为显著的凝聚共振关系,二者基本为同位相变化;副高脊线位置、西伸脊点与降水具有2 a的凝聚共振关系,二者与降水均呈反位相变化,脊线位置(西伸脊点)的变化明显超前于降水的变化。(3)贵州6—8月出现暴雨天气时,副高脊线的平均位置具有逐步北推的趋势,且贵州暴雨日数先增加后减少,西伸脊点具有逐步西进的趋势,且贵州暴雨日数逐步增加;当脊线位置位于25°—29°N或西伸脊点位于90°—100°E时贵州暴雨日数最多。     

热带西太平洋暖池和副热带高压之间的关系

文中研究了热带西太平洋暖池和西太平洋副热带高压的季节性变化和年际变化关系。结果表明,西太平洋暖池面积和副热带高压面积指数季节变化趋势基本一致,暖池中心的纬向移动与副热带高压西伸脊点相反,而经向移动和５００ｈＰａ副热带高压脊平均位置的南北季节性变化非常一致。西太平洋副热带高压的年际变化落后暖池大约３个月左右,用暖池２８℃或２９℃面积指数可以很好地预测出当年６,７,８三个月西太平洋副热带高压的面积指数。     

近60年气候冷暖波动背景下西太平洋副高特征的变异及其与海温关系的变化

采用国家气候中心的副高特征指数资料,美国NCEP/NCAR再分析资料和NOAA的海温资料,利用高斯滤波、滑动平均及相关、合成分析等方法,研究了气候冷暖波动背景下西太平洋副热带高压特征的变异及可能原因。结果表明,随着近60 a气候冷暖波动,副高最显著的变化特征为面积扩大、强度加强、脊点西伸、南界南扩,各指数的年际波动均有所加大。副高强度和西脊点与北半球温度变化具有较好的一致性,但脊线位置变化则相对独立,副高强度及其年际变率在1980年代末显著加强,西脊点在1990年代初显著西伸,其年际变率在1990年代末显著增强,脊线位置呈现北-南-北的摆动,其年际变率在1990年代末显著增强。随着气候变暖,赤道中东太平洋冬季海温升高与副高强度增强的关系有所减弱,与脊点西伸的关系则有所加强,范围扩大;北太平洋冬季海温降低与脊线位置南移的关系有所减弱,但与脊点西伸的关系则有所加强;热带西太平洋冬季海温降低与强度增强、脊点西伸的关系有所加强。气候偏暖期Hadley环流加强、南移的主导作用,以及Walker环流上升支减弱辅助作用,使夏季副高呈现强度加强、面积增大、南扩的特征。     

21世纪以来西南地区干季降水与西太平洋副热带高压年代际变化的关系

利用1961-2011年观测资料分析了西南地区干季(11月至次年4月)降水的变化特征,发现西南地区干季降水在2000年前后发生了年代际尺度的转折,其前后降水空间分布呈现相反的分布特征,特别是21世纪以来降水显著偏少,干旱加剧,降水量显著减少的区域主要在云南大部及其周边地区。西南干季降水和西太平洋副热带高压的负相关在20世纪90年代后期明显加强,而21世纪以来副热带高压表现出明显的年代际增强,即面积增大、强度增强、西伸脊点位置偏西。西南干季降水与副热带高压关系的增强,以及副热带高压本身的年代际增强,对西南干季降水减少造成显著的影响,是西南干旱加剧的可能原因。     

中国东部地区夏季极端高温的特征分析

利用中国东部地区449个气象站的日最高气温资料,应用趋势分析法等,分析了1960-2012年夏季极端高温日数、持续高温日数的时空变化特征。分析发现:北方地区、华南地区和杭州湾周围地区两个高温指数都呈现增加趋势,长江与黄河之间的中部地区都减小。而在长江下游南部地区极端高温日数显著增加,但持续高温日数却明显减少。从季节特征上看,淮河以北的地区两个高温指数主要集中在6、7月;而以南的区域主要集中在7、8月。各个地区的这两个高温指数与降水日数均呈现显著的负相关,但南北有明显的差异,北方地区负相关的在年际变率以及5 a尺度都很显著,而中部地区则只在年际尺度上显著。杭州湾与华南地区持续高温日数与降水日数的相关体现在5 a尺度上。北方极端高温的显著增加与该地区降水日数与降水量明显减少密切相关。西北太平洋副热带高压显著的西伸,与东南地区的两个高温指数的变化有关。     

太平洋中低纬度海表温差与副热带高压异常的数值模拟

中国夏季天气变化与太平洋副热带高压关系密切,而中低纬度热力差异可能是副热带高压的强度和位置发生变化的莺要原因,文中利用NCAR/NCEP再分析位势高度、垂商速度和海表温度场资料,在对太平洋海表温度合理分区的基础上.根据海表温度EOF分解的第一模态时间系数与副热带高压的相关关系,定义了太平洋中、低纬度海表温差指数,并通过统计分析和数值模拟方法分析了温差的年代际变化特征及其对副热带高压的影响.结果表明:副热带高压的变化分别与中纬度太平洋的(30°-40°N,180°-140°W)和低纬度太平洋的(10°S-10°N,140°～100°W)两块区域海温关系密切,对由此两区域定义的温差指数分析发现,1976年前后温差指数出现一次显著的由弱变强的年代际突变,且温差的年代际变化特征与副热带高压异常有很好的对应关系,温差大值年,副热带高压偏强,面积增大,西伸尤其明显;温差小值年,副热带高压偏弱,面积减小,东撤明显.进一步的统计分析和NCAR/CAM3.0模式数值模拟都发现,夏季中低纬海表温差增大将引起哈得来环流加强,副热带的下沉速度加大,使副热带高压增强;夏季中低纬海表温差减小将引起哈得来环流减弱,副热带的下沉速度减小,使副热带高压减弱.冈此夏季中低纬海表温差的变化是导致副热带高压强度和位置异常的重要原因之一.     

宝鸡夏季高温气候特征及极端高温年环流分析

利用1970—2019年宝鸡11个国家级自动气象站夏季逐日最高气温和逐月NCEP/NCAR再分析资料,统计分析宝鸡夏季高温的气候特征,并对极端高温年的环流形势进行合成分析。结果表明：受地形和海拔高度影响,宝鸡夏季高温日数呈现中部平原多,南北山区少的特点。夏季宝鸡区域高温频次呈增多趋势,气候倾向率为189 站次/10 a;区域高温频次具有明显的年代际变化,2010年代最多,且8月明显偏多,6月明显偏少;高温出现时段差异大,2000—2014年多出现在6—7月,2015年以后多出现在7—8月。极端高温年环流特征为西太平洋副热带高压面积大、强度大、脊线位置偏北、西伸脊点偏西,东亚大槽偏强,西藏高压偏强。在极端高温年,中纬度地区对流层为位势高度正距平,宝鸡在对流层高层受南亚高压控制,中层处于脊前西北气流中,低层为异常反气旋环流;物理量场具有高温低湿的特征,下沉运动较常年明显偏强,下沉增温明显,水汽通量输送较常年偏少。     

全球变暖背景下西太平洋副热带高压变化的探讨

为去除全球变暖等压面抬升的影响、客观地反映西太平洋副热带高压的真实变化,本研究使用了1951~2017年NCEP/NCAR的月平均500hPa高度场再分析资料以及国家气候中心提供6~8月的大气环流指数,基于去除全球变暖影响的西太平洋副热带高压表征线,研究探讨了全球变暖背景下西太平洋副热带高压的变化。研究表明,去除全球变暖影响前(后)西太平洋副热带高压有面积指数增大(减小)、强度指数增强(减弱)和西伸脊点指数西伸(东退)的演变特征。可见,全球变暖可能是西太平洋副热带高压面积、强度和东西位置发生变化的原因之一。     

夏季西太平洋副热带高压的不同类型与中国汛期大尺度旱涝的分布

利用历史数据,研究了西太平洋副热带高压指数的特征,证实脊线指数和西伸脊点指数可以较好地描述西太平洋副热带高压,同时也指出这两个指数的年际和年代际变化及其不同的配置,是造成中国夏季降水时空分布和旱涝异常的复杂性、多变性的主要原因之一。据此,将西太平洋副热带高压西伸脊点指数和脊线指数的距平投影到二维平面上,对西太平洋副热带高压进行了分类,并对其各种类型下中国夏季降水进行了合成分析,发现夏季西太平洋副热带高压西伸脊点和脊线不同配置下中国夏季降水的总体分布具有明显的规律性:在西太平洋副热带高压脊线偏北的情况下,夏季降水总体表现出南北两条雨带;在西太平洋副热带高压脊线正常的情况下,夏季降水总体表现为北多南少,长江以北降水偏多;在西太平洋副热带高压脊线偏南的情况下,夏季降水总体表现为南多北少,长江流域及其以南地区降水偏多;上述3种情况下西伸脊点越偏西,降水范围越大。此外,通过计算1951—2010年各年夏季降水实况与其西太平洋副热带高压所属年份夏季降水合成的距平相关系数,发现同一类型下各年夏季降水与其合成分布总体相似,说明了西太平洋副热带高压位置对中国降水具有明显的影响,同时也说明此种分类具有一定的合理性。最后,通过对9种西太平洋副热带高压类型下北半球夏季500hPa高度场和850hPa风场距平分别进行合成,对不同西太平洋副热带高压类型下中国夏季降水的大尺度环流背景和可能机理进行了分析。     

1961—2018年广东高温的气候变率及其与大气环流和海温异常的关系

利用1961—2018年广东86个国家气象观测站逐日最高气温资料,NCEP/NCAR月尺度再分析大气环流资料、海表温度资料(ERSST V5),国家气候中心大气环流指数资料,采用相关、合成、突变分析等方法分析了广东高温的气候变率及其与大气环流和海温的关系。结果表明,近58年来广东平均高温日数以3.0 d/(10 a)的速率显著上升,并在1998年发生增加的突变。广东高温日数具有显著的年际和年代际变化并且其对应的大气环流和海温的异常特征基本相同,但年际差异比年代际差异更加明显。在6—9月,对流层中高层位势高度正异常是广东高温日数偏多的一个重要原因,同时南亚高压和西太平洋副热带高压偏强、影响华南的偏北气流偏强,大陆高压加强也对应高温日数偏多。在5—8月,热带印度洋、热带西太平洋、南海海温偏高有利于广东高温日数增多。      

克拉玛依市高温日的气候特征及变化

整理了克拉玛依市1960—2009年高温日数资料,用线性趋势分析、最大熵谱等方法,分析克拉玛依市高温日数的气候变化特征。结果表明：克拉玛依市高温日90%以上集中在6—8月,强高温和极端高温日数仅出现在6—8月;持续高温日≥7 d的高温期,平均每年发生一次;年高温初日50a变化呈线性递减趋势,年高温终日50a变化呈线性递增趋势;高温日数的年代际和年际变化都比较大,特别是90年代中后期,克拉玛依市高温日数明显增多,且强度有所增强。     

克拉玛依市高温日的气候特征分析

根据克拉玛依市1960—2009年高温日数资料,用线性趋势分析、最大熵谱等方法,分析高温日数的气候变化特征。结果表明:克拉玛依市高温日90%以上集中在6—8月,强高温和极端高温日数仅出现在6—8月;持续高温日≥7 d的高温期,平均每年发生一次;年高温初日50 a变化呈线性提早趋势,年高温终日50 a变化呈线性推迟趋势;高温日数的年代际和年际变化都比较大,特别是20世纪90年代中后期,克拉玛依市高温日数明显增多,且强度有所增强。     

南亚高压特征参数与我国夏季降水的关系分析

利用1951—2008年NCEP/NCAR再分析资料,结合国家气象中心提供的台站降水资料,分析了近30年夏季南亚高压各特征指数年际和年代际变化及其与我国夏季降水异常的联系。结果表明,除脊线外南亚高压面积、强度、东脊点位置和中心位置都存在显著的年代际变化。偏相关显示,当南亚高压面积不变时,东脊点位置与高压强度之间不存在显著的偏相关性。夏季南亚高压东脊点位置与长江流域中游、江淮流域的夏季降水有显著的正相关,与华南夏季降水有着显著的负相关,较其他各指数而言,南亚高压东脊点位置指数与全国夏季降水相关性更好。滑动相关分析显示,南亚高压东脊点位置与我国江淮流域夏季降水的相关性存在明显的转折,由20世纪70年代以前的负相关转变为70年代以后的正相关。分析表明夏季南亚高压东脊点位置指数为研究和预测江淮地区的降水异常提供了一个有利的信号。     

ECMWF模式副热带高压指数释用产品的应用

应用2006年6—8月欧洲中心数值预报资料,从计算出的副热带高压面积指数、强度指数和西伸脊点、脊线位置及北界位置分析入手,对副热带高压的特征预报进行统计学检验和误差对比分析。结果表明:基于欧洲中心数值预报模式的计算产品对于副热带高压的预报在96 h内误差较小,120—168 h误差较大,副热带高压的预报总体上呈现强度偏强、面积偏大、西脊点偏西和脊线及北界偏北的误差特点。     

海表温度异常对南亚高压年代际变化影响的数值模拟

应用NCAR CAM3全球大气环流模式以及NCEP/NCAR再分析资料,研究了不同海域(全球、热带外、热带、热带印度洋—太平洋、热带印度洋及热带太平洋)的海表温度异常对夏季南压高压年代际变化的影响。结果表明,全球、热带、热带印度洋—太平洋和热带太平洋这些海域的海表温度异常都对南亚高压强度、面积、南界、西伸脊点和东伸脊点的1970s中后期年代际变化有重要影响:热带太平洋是关键海区,其海表温度第三模态(“三明治”式异常分布型)的变化与南亚高压的这些特征指数的年代际变化关系密切;热带印度洋的海表温度异常,主要是其第一模态(热带印度洋全区一致变化型)的变化与南亚高压强度、面积、南界和西伸脊点的年代际变化关系较密切,热带印度洋也是影响南亚高压年代际变化的关键海区;这两个关键海区的海表温度异常对南亚高压年代际变化影响的主要差异在于:热带太平洋海表温度异常能对南亚高压的东伸脊点的年代际变化有重要影响,而热带印度洋的海表温度异常对其影响小;热带太平洋和热带印度洋这两个海区的海表温度异常均可通过影响热带对流层大气温度的变化进而使南亚高压发生变化;热带外的海表温度异常对南亚高压的年代际变化影响小。     

资料

20 0 4年5月50 0hPa环流指数、环流特征量资料　　　　　　　　　国家气候中心气候系统诊断预测室　　环　流　指　数西太平洋副热带高压东亚槽极涡月平均候　平　均12 345 6面积指数强度指数西伸脊点脊线位置北界位置平均位置平均强度中心位置经度纬度强度亚欧地区IZIM1 0 60     

资料

20 0 4年3月50 0hPa环流指数、环流特征量资料　　　　　　　　　国家气候中心气候预测室　　环　流　指　数西太平洋副热带高压东亚槽极涡月平均候　平　均12 345 6面积指数强度指数西伸脊点脊线位置北界位置平均位置平均强度中心位置经度纬度强度亚欧地区IZIM1 180 6 10 6     

月尺度西太平洋副热带高压指数的重建与应用

针对目前国家气候中心业务监测中使用的月时间尺度西太平洋副热带高压指数存在的问题,利用NCEP/NCAR月平均再分析资料,对西太平洋副热带高压面积指数、强度指数、脊线指数和西伸脊点4种指数重新进行定义和计算,重建了1951—2010年逐月历史时间序列。面积指数、强度指数采用真实的面积和体积进行定义和计算,脊线指数则同时利用500 hPa高度场和纬向风切变线进行定义,且不仅仅局限于588 dagpm等值线,充分考虑了西太平洋副热带地区高压系统对我国夏季降水的影响作用。选取其中两个相对独立的指数——脊线指数与西伸脊点,通过对这两个指数的9种组合类型的构建,最大程度上涵盖了我国东部夏季降水各种雨型的分布特征。     

资料

20 0 4年 7月 50 0hPa环流指数、环流特征量资料　　　　　　　　　国家气候中心气候预测室　　环　流　指　数西太平洋副热带高压东亚槽极涡月平均候　平　均12 345 6面积指数强度指数西伸脊点脊线位置北界位置平均位置平均强度中心位置经度纬度强度亚欧地区IZIM0 720 4 50     

资料

20 0 4年 8月 50 0hPa环流指数、环流特征量资料　　　　　　　　　国家气候中心气候预测室　　环　流　指　数西太平洋副热带高压东亚槽极涡月平均候　平　均12 345 6面积指数强度指数西伸脊点脊线位置北界位置平均位置平均强度中心位置经度纬度强度亚欧地区IZIM0 980 4 30