2013年我国南方持续性高温天气及副热带高压异常维持的成因分析

本文利用NCEP再分析资料和逐日台站观测资料研究了2013年夏季我国南方地区持续高温天气时期内西太平洋副热带高压（以下简称西太副高）的异常特征,指出西太副高西伸、北抬并异常维持是导致南方地区罕见高温天气发生的直接原因,探究了影响其异常的中高纬环流及热带系统的活动,特别是对该年夏季热带环流,包括越赤道气流、赤道辐合带（Intertropical Convergence Zone,简称ITCZ）的异常,以及登陆台风异常集中等情况作了进一步分析,为深入研究持续高温的成因提供了一定的基础。     

2013年夏季西太平洋副高异常特征及其对湖南高温干旱的影响

利用湖南96个测站的逐日降水、日最高气温和NCEP/NCAR再分析资料、海温资料,分析了2013年夏季西太平洋副热带高压异常活动特征、成因及其对湖南高温干旱的影响。结果表明,2013年夏季西太平洋副高异常偏西、偏强,使得湖南一直处在高压下沉气流控制下,形成持续高温干旱天气。造成副高变异的原因主要有:(1)2012年冬季至2013年春季,赤道东太平洋海表温度持续偏低,印度洋—赤道西太平洋海表温度持续偏高,使得Walker环流和Hadley环流的上升和下沉运动得到加强,西太平洋副高西伸、加强;(2)南亚高压一次次东伸,通过强烈高空负涡度平流的动力强迫,造成西太平洋副高区内的下沉运动,导致副高稳定维持,天气晴热高温;(3)西风急流较常年偏北,纬向环流偏强,导致副热带高压在偏北位置稳定维持,200 h Pa高空辐合增强,辐合中心位于30°N以北,造成500 h Pa副高下沉运动区位置偏北、偏强。     

春季赤道东太平洋海温异常对西太平洋副高的影响

首先给出西太平洋副高脊线、面积和西伸指数的定义 ,在此基础上讨论赤道东太平洋海温异常与西太平洋副高的年际变化关系 ,并进一步分析了春季赤道东太平洋海温异常对西太平洋副高季节变化的影响。结果表明 ,春季赤道东太平洋海温异常与夏季副高位置和强度的年际变化及季节变化都有密切关系。从春季到夏季 ,春季海温偏暖年副高偏南、偏强、偏西 ;偏冷年副高偏北、偏弱、偏东 ,冷年 6月副高北跳较暖年显著 ,进入秋季后南撤更为迅速     

春季赤道东太平洋海温异常对西太产副高的影响

首先给出西太平洋副高脊线、面积和西伸指数的定义,在些基础上讨论赤道东太平洋海温异常与西太平洋副高的年际变化关系,并进一步分析了春季赤东太平洋海温异常对西太平洋副高季节变化的影响。结果表明,春季赤道东太平洋海温异常与夏季副高位置和强度的年际变化及季节变化都有密切关系。从春季到夏季,春季海温偏暖年副高偏南、偏强、偏西;偏冷年副高偏北、偏北、偏东,冷年６月副高北跳较暖年显著,进入秋季后南撤更为迅速。     

2003年夏季我国南方大旱天气学背景分析

利用NCEP／NCAR再分析资料和我国南方25个测站逐日降水量资料,分析了2003年我国南方夏季降水异常与春季、夏季高空环流场和温度场异常的关系。结果表明,2003年夏季西太平洋副高异常偏西、偏北,控制了长江以南大部分地区,这是造成夏季少雨的主要原因。夏季南亚高压异常强大东伸,对西太平洋副高的西伸加强起着一个动力引导作用。西太平洋副高与南亚高压重叠区域对应主要干旱区域。此外,我国南方夏季降水与100hPa温度场存在1～2个月滞后相关美系．前期欧亚大陆中高纬地区100hPa温度场异常可以作为长江以南地区旱涝的预报因平．     

厄尔尼诺及海温对江西6月降水的影响

分析得知：厄尔尼诺次年6月西太平洋副高脊线偏南、西伸脊点偏西,从而造成我省6月降水偏多,易发生洪涝;上年夏季至当年春季赤道东太平洋海温偏高,则预示着6月西太平洋副高脊线偏南,西伸脊点偏西,我省6月降水偏多;反之,则6月副高偏北、偏东,我省6月降水偏少。黑潮区海温与我省6月降水为反相关。     

1998年大气环流异常及其对中国气候异常的影响

１９９８年受ＥＮＳＯ事件和青藏高原冬春季积雪多等因素的影响,北半球大气环流的主要特征是：５００ｈＰａ西太平洋副高强大,夏季副高脊线位置偏南;冬、夏季风均较弱;赤道辐合带偏弱,在西太平洋生成和登陆影响我 斩台风和热带风暴异常偏少;夏季亚洲中高纬度经向环流发展,其它季节则以纬向环流为主;环流异常是影响１９９８年中国气候极其异常的主要原因。     

80年代前期我国夏季降水的特点及其成因

80年代前期,我国东部地区夏季降水的主要特点是南北少、中间多。主要雨带基本上徘徊在江淮、汉江和渭水流域一带,少雨区在黄河以北和江南南部。分析发现,80年代前期西太平洋副高处于加强西伸、位置偏南的时期,中高纬度经向环流明显,有利于我国夏季降水的这种分布。分析还发现,这一时期西太平洋副高的加强西伸和位置偏南既有它自身的变化特点,也与太阳活动处于高值时期、赤道太平洋冷水区海温增暖及南方涛动指数持续偏低有关。     

2013年夏季湖南严重高温干旱及其大气环流异常

利用湖南省97个台站降水、气温资料和NECP/NCAR再分析资料以及NOAA卫星观测的OLR场资料,系统分析了2013年6月30日至8月14日湖南持续高温干旱的时空分布及同期大气环流异常特征。结果表明：2013年夏季是湖南1951年以来降水最少、高温干旱程度最严重的一年。西太平洋副热带高压强度偏强、西伸脊点偏西,湖南处在副高控制下,盛行下沉气流是发生持续高温干旱的直接原因;西太平洋副高内增强的下沉气流,致使多数县市高温日数和极端高温突破历史同期最高记录。位于菲律宾附近的OLR低值带中心偏西,致使副热带地区下沉区偏西,进而造成西太平洋副高偏强偏西。此外,湖南地区上空为水汽输送异常辐散中心,这在一定程度上促使了干旱的发生发展。     

澳洲北部强/弱越赤道气流对应的环流配置

采用1980～2004年的NCEP/NCAR再分析资料, 挑选5～8月中澳洲北部越赤道气流的极强和极弱年作为典型样本,探讨了强/弱越赤道气流对应的环流系统的配置特征。结果表明: 强越赤道气流通常对应北半球辐合带维持较强, 或南半球澳高维持较强,亦或澳洲冷空气活动频繁发生的环流形势, 同期西太平洋副高通常偏东或偏北; 弱越赤道气流通常对应西太平洋副高的偏西或偏南, 或者是西太平洋副高－辐合带共同演进过程的多次发生。     

中国南方地区盛夏高温类型及其对应的大尺度环流和海温异常

利用中国2374个站点的日最高气温资料、NCEP/NCAR大气环流资料以及NOAA海表温度资料,分析了中国南方盛夏高温的主要类型,比较了各类型高温对应的大尺度环流以及与海表温度异常信号的联系。结果表明:中国南方地区年高温日数有明显的增多趋势,利用聚类分析将中国南方盛夏高温分为江淮型、华南型和华中型3类。江淮型高温中心区域位于江淮地区,该类型高温空间范围大、发生频次高,典型的环流系统为高、低空呈现异常反气旋,西太平洋副热带高压（西太副高）偏强偏西,南北位置略偏北。该类型高温是西太副高直接控制下的高温类型,与前冬到夏季中部型厄尔尼诺衰减和春季赤道大西洋地区海温偏高有关。华南型高温中心区域在江南南部到华南地区,典型的环流系统是东亚副热带急流的位置偏南,西太副高偏强、偏西和脊线偏南,华南型高温也是西太副高直接控制下的高温,且伴随着西南季风的减弱,干热特征明显,该类型高温与东部型厄尔尼诺衰减及其与之相联系的印度洋“电容器”效应密切相关。华中型高温主要位于湖北和湖南两省,对应的环流型为西太副高偏弱、偏东,在中高纬度与北大西洋-欧亚遥相关型类似,是大陆高压控制下的高温,使得水汽条件比另两类高温好。北大西洋-欧亚遥相关型是华中型高温的可能信号源。      

一次El Niño背景下副高异常事件的基本特征

分析了 2019年一次El Ni?o事件发展的基本特征,并探讨了该次事件背景下副高偏强偏南的原因.研究发现:赤道中东太平洋纬向流反馈偏弱和西太平洋海域区域性的东风异常,都对该次事件表现出向中部型转变的趋势有一定程度的贡献.西太平洋海域上层大气的强烈下沉运动以及对流层低层存在的异常反气旋环流在一定程度上促进了副高的发展,在该次El Ni?o事件发展期间,导致西太平洋副高向南增强,位置偏南;Hadley环流下沉支的异常进一步加强了西太平洋副高的强度.2018年期间,从东太平洋海域西传的冷性Rossby波到达西太平洋海域且维持,产生异常Rossby波响应,同时2019年5月,MJO来到印度洋海域第8位相,西太平洋海域为反气旋性环流异常,二者共同影响,有利于热带西太平洋及我国南海地区出现异常的反气旋环流,进一步促进西太平洋副高加强西伸、强度偏强、位置偏南.     

关键区海温年代际异常对我国东部夏季降水影响

利用1931—2010年UKMO HADISST1全球月海表温度、NOAA再分析资料及我国东部96个站月降水量资料,使用REOF,SVD及合成分析等方法探讨了关键区冬季海表温度 (SST) 年代际异常对我国东部夏季降水的影响。结果表明:当冬季黑潮区SST年代际异常处于正位相时,夏季500 hPa中高纬度地区位势高度呈“+-+”距平分布,西风带经向环流盛行,西太平洋副热带高压加强、西伸;850 hPa风场距平场上,北方地区为反气旋性异常控制,南海上空为异常偏南气流,这样的环流配置有利于我国东部夏季多雨带出现在长江中下游地区;当冬季南印度洋偶极子 (SIOD) 年代际异常处于正位相时,夏季500 hPa中高纬度地区位势高度为正距平,阻塞形势发展,经向环流盛行,有利于冷空气南下,西太平洋副热带高压强度偏强,位置略偏南、偏西;850 hPa风场距平场上,北方地区为一反气旋性异常控制,异常偏北气流延伸至我国南方地区,索马里越赤道气流偏强。这种环流配置使得副热带锋区偏南,夏季多雨带位于华南及东南沿海地区。     

2010年6月玉林降水偏多成因分析

通过分析气候背景,环流形势特征及西太平洋副高特征指数,得到:2010年6月玉林降水偏多的情况是在多雨的小周期中发生的;副高强度偏强、西伸脊点位置偏西、脊线位置偏南是造成玉林6月降水偏多的主要原因,热带地区对流活动异常活跃及南海夏季风爆发偏晚对降水偏多也有重要影响。     

关于西太平洋副热带高压的垂直环流结构和年际变动特征及其机制研究

采用１９９８年南海季风试验期间的高质量高分辨资料和ＮＣＥＰ提供的４０年再分析资料以及相关的海温和副高参数资料，研究了西太平洋副热带高压的垂直环流结构和年际变动特征及其与东亚副热带夏季风和外强迫的关系。发现在月平均图上，西太平洋副高中心（或脊线）附近看不到下沉气流，但在候平均图和日平均图上脊线附近的若干区域下沉气流明显。这表明西太平洋副高的准定常和瞬变部分的环流结构特征有显著不同。在副高北侧东亚副热带季风雨带上有暴雨发生时，其凝结海热激发的经圈环流对相应经度上的副高脊线附近的下沉气流有显著贡献。分析表明，脊线附近高（低）空的下沉气流分别来自副高北（南）侧，表明副高是中高纬和低纬度系统相互联结的纽带。相关统计指出，夏季西太平洋副高的三个参数（面积、强度和脊线纬度）与长江中下游降水存在很高的相关，降水偏多（少），副高面积偏大（小），强度偏强（弱），脊线偏南（北），这说明与降水相应的凝结潜热对副高的年际异常有重要影响。近海海温和东亚海陆热力差指数与夏季长江中下游降水和副高三参数均存在显著的相关，这表明东亚经向和纬向海陆热力差是影响副热带夏季降水和西太平洋副高年际变化的基本因子。数值试验结果指出，近海海温异常所形成的     

2019年7月上半月中国南方降水异常偏多成因分析

7月上半月我国南方地区降水异常对我国双季稻生产和社会经济有着重要影响。利用1981—2010年及2019年7月中国区域约2400个国家地面气象站逐日降水量资料、美国国家环境预报中心和大气研究中心(National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Re⁃search,NCEP/NCAR)提供的分辨率为2.5°×2.5°的逐日及分辨率为1°×1°的逐6 h再分析资料,利用非地转湿Q矢量诊断分析2019年7月上半月我国南方降水异常的成因。结果表明:2019年7月上半月南方地区的异常持续性降水发生在高层南亚高压偏南偏东、中层西太平洋副热带高压偏强偏南偏西、低层江南华南地区位势高度场偏弱(气旋性环流异常)的环境下;用非地转湿Q矢量对上升运动进行诊断发现2019年7月上半月南方地区异常持续性降水对应的上升运动主要由非绝热加热造成,且强盛的非绝热加热又主要由中低层强盛的水汽通量辐合造成;赤道西太平洋较大的海温水平梯度有利于越赤道气流的加强,在赤道以北形成一个类似Walker cell的纬向环流,其下沉支有利于孟加拉湾至菲律宾一带出现反气旋环流异常,增加孟加拉湾和南海向北的水汽输送。对2019年7月上半月我国南方地区异常降水的研究发现,赤道西太平洋的海温水平梯度变化会通过影响越赤道气流来影响我国南方地区风场及水汽通量,进而影响我国南方地区7月上半月的降水。     

关于西太平洋副热带高压的重直环流结构和年际变动特征及其机制研究

本文采用1998年南海季风试验期间的高质量高分辨资料和美国NCEP提供的40年再分析资料以及相关的海温和副高参数资料,研究了西太平洋副热带高压的垂直环流结构和年际变动特征及其与东亚副热带夏季风和外强迫的关系,发现在月平均图上,西太平洋副高中心（或脊线）附近看不到下沉气流,但在侯平均图和日平均图上线附近的若干区域下沉流明显,这表明西太平洋副高的准定常和瞬变部分的环流结构特征有显著不同,在副高北侧东亚副热带季风雨带上有暴雨发生时,其凝结潜热激发的经圈环流对相应经度上的副高脊线附近的下沉气流有显著贡献,分析表明,脊线附近高（低）空的下沉气流分别来自副高北（南侧）,表明副高是中高续和低纬度系统相互连结的纽带,相关统计指出,夏季西太平洋副高的三个参数（面积,强度和脊线纬度）与长江中下游降水存在很高的相关,降水偏多（少）,副高面积偏大（小）,强度偏强（弱）,脊线偏南（北）,这说明与降水相应的凝结潜热对副高的年际异常有重要影响,近海海曙和东亚海陆热力差指数与夏季长江中下游降水和 副高三参数均存在显著的相关,这表明东亚经向和纬向海南热力差是影响副热带夏季降水和西太平副高年际变化的基本因子,数值试验结果指出,近海海温异常所形成的感热加热能在其侧激发一个宾反气施环流,从而影响副高的强度（面积）的南北位置。     

2009年盛夏湖南持续高温干旱及同期大气环流异常分析

利用湖南省97个台站降水、气温资料、NCEP/NCAR再分析资料,分析了2009年8月湖南持续高温干旱的时空分布及同期大气环流的异常特征。结果表明:高温时段从8月中旬初开始一直持续到下旬后期,其中8月中旬到下旬高温范围和持续时间大部分地区为1959年以来最严重的时段。西太平洋副热带高压面积偏大、强度偏强、西伸脊点偏西,湖南地区在副高控制下,盛行下沉气流是引起持续高温干旱的直接原因。从南海到湖南地区存在经向水汽输送的负异常中心,这种水汽输送形势有利于持续高温干旱的发展。     

1980—2019年江淮地区夏季气温变化及其异常年环流特征

利用1980—2019年ERA5月平均2 m气温资料、NCEP/NCAR提供的大气环流资料以及NOAA的海表温度资料,分析了江淮地区夏季气温变化及其异常年环流特征。结果表明：江淮地区夏季气温整体呈波动上升趋势,冷暖交替出现,在2000年发生突变,空间分布上表现出整体一致性;气温变化主要受西太平洋副热带高压（简称西太副高）、东亚夏季风及西伯利亚冷空气的影响;高温年江淮地区为大范围的位势高度正距平控制,西太副高整体偏西偏强,江淮地区处于副高脊线附近,高纬度阻塞高压较强,低温年则反之;高温年赤道中东太平洋及西太平洋海温分布具有拉尼娜事件的特征,而低温年赤道中东太平洋及西太平洋海温分布具有厄尔尼诺事件的特征;赤道中东太平洋海温异常偏高年江淮地区气温整体偏低,偏低年反之。     

西太平洋副热带高压西伸过程的合成特征及其可能机理

利用1970~2000年6月NCEP/NCAR逐日再分析资料,根据(20~30°N,115~125°E)区域内500 hPa的涡度变化选取了12次西太平洋副热带高压西伸过程,合成了西太平洋副热带高压西伸过程中对流层高层和低层的环流演变特征。结果表明,(20~30°N,115~125°E)区域内500 hPa负涡度的增加对应着西太平洋副热带高压的西伸过程。在副热带高压西伸过程中,对流层高层南亚高压的中心位置虽然稳定少动,但是由于日本东南部反气旋的西移,使得南亚高压东侧的脊明显地加强东伸,这可能对对流层中层副热带高压的西伸具有重要作用。在对流层低层,源于澳大利亚北侧的气流越过赤道向北传播,经由南海季风槽后到达我国江淮流域,从而影响副热带高压西侧的偏南气流。