副热带东南太平洋海温对东北夏季降水的影响及可能机制

诊断分析表明,前期副热带东南太平洋海温尤其是前春海温与东北夏季降水存在持续稳定的负相关关系。无论是在年际时间尺度还是年代际尺度上,冬、春、夏季海温演变趋势与降水均呈反位相。尺度分离结果显示,关键区海温与降水的显著负相关主要依赖于其年代际分量,但年际分量也起到较重要贡献。相关分析和合成分析结果都发现,当副热带东南太平洋海温偏低时,其上空可激发出反气旋式距平风场,而在关键区海域西北部激发出气旋式距平环流。同时在所罗门群岛和菲律宾南部分别出现反气旋式和气旋式距平环流。西太平洋副热带高压(副高)位置较常年偏西,副高区为反气旋式距平环流。在东北地区西侧则为气旋式距平环流。在这样的环流背景下,副高西侧的南风加强了源自南海和西太平洋的暖湿气流和北方冷空气在东北地区的交汇,从而使东北夏季多雨。反之,当东南太平洋海温偏高时,其激发的气旋及反气旋距平中心和偏低年刚好相反,副高位置偏东,其西侧的南方水汽输送偏弱,同时东北冷涡也偏弱,冷暖空气汇合形成的低空辐合弱,东北降水因此偏少。这表明,副热带东南太平洋海温异常时确实能激发出一个从关键海区到东北地区的跨越南北半球的气旋-反气旋交替波列,引发北半球中高纬度大气环流异常,从而影响东北夏季降水。     

2011/2012年冬季中国气温异常的成因及前兆信号

采用国家气候中心整理的全国160站月平均气温资料、NCEP/NCAR再分析资料及NOAA全球海温资料,在探讨1986年以来中国冬季气温异常机理基础上,对2011/2012年冬季气温异常特征及其前兆信号进行分析。结果表明:地面西伯利亚高压、东亚冬季风及500 hPa乌拉尔山与贝加尔湖南侧的异常环流等系统是影响中国冬季气温的主要中高纬环流系统,而中低纬环流系统主要包括西太平洋副高环流和印缅槽。前期热带印度洋和中东太平洋关键区海温异常与后期冬季气温关联的环流系统有密切的关系:前期夏季7、8月西印度洋海温偏高时,冬季西伯利亚高压将偏强,有利于冬季风偏强和中国冬季气温偏低;而当8—10月中东太平洋海温偏高时,西太平洋副高将偏强偏大偏西,北界位置偏北,印缅槽偏强,中国气温容易偏高,反之亦然。两者对后期环流的影响存在一定的独立性,中国冬季地面气温异常是它们共同作用的结果。     

热带太平洋-印度洋海温异常综合模对南亚高压的影响

从综合考虑热带太平洋和印度洋海温异常特征出发,研究了热带太平洋-印度洋海温异常综合模对南亚高压的影响.当热带太平洋-印度洋海温异常综合模为正位相(西印度洋和东太平洋海温距平为正,东印度洋-西太平洋海温距平为负),南亚高压偏弱,位置偏东偏南;当热带太平洋-印度洋海温异常综合模为负位相(西印度洋和东太平洋海温距平为负,东印度洋-西太平洋海温距平为正),南亚高压偏强,位置偏西偏北.热带太平洋-印度洋海温异常综合模影响南亚高压主要通过三种机制:一是通过影响亚洲季风从而影响了降水潜热形成的大气加热场分布,在正(负)位相年,青藏高原大气热源为负(正)异常,因此青藏高原上空空气上升减弱(加强),南亚高压偏弱(偏强);南海季风和热带辐合带加强(减弱),菲律宾附近的大气热源加强(减弱),有利于上空青藏高原东南侧反气旋(气旋)式的距平环流,因此南亚高压偏东偏南(偏西偏北).二是热带太平洋-印度洋海温的纬向热力对比引起赤道纬向垂直(Walker)环流异常,必将引起高空纬向风异常,在正(负)位相年,南亚高压南部的印度洋高空会出现西(东)风异常,导致南亚高压偏弱(偏强).三是综合模的正(负)异常加强(减小)西印度洋经度范围的区域Hadley环流,其北侧伊朗高原上的异常下沉(上升)支,造成南亚高压偏弱(偏强),位置偏东偏南(偏西偏北).     

西太平洋副高的东西进退与东亚夏季风系统的相互影响与关联

利用1980-2010年NCEP/NCAR再分析资料和美国NOAA向外长波辐射（outgoing longwave radiation,OLR）资料,根据关键区500 hPa位势高度的变化定义了西太平洋副高东西位置指标,利用该指标围绕东亚夏季风系统开展分析,详细对比了夏季6月、7月副高东西向活动异常时,季风区相应的环流及对流活动差异.结果表明：副高东西位置的年际变化反映了亚洲夏季风的强弱变化,副高偏西（东）年,南海夏季风偏弱（强）,副热带夏季风偏强（弱）;副高的东西进退与东亚夏季风系统成员之间相互影响、相互制约;副高偏西年,南亚高压偏东、偏强,季风槽不发展、强度偏弱,西风带长波槽发展加深,南半球马斯克林高压和澳大利亚高压减弱,越赤道气流减弱,而副高偏东年情况则反之.     

多因子协同作用对1992年和1998年黄淮地区夏季降水异常的影响

1991年5月和1997年4月赤道中东太平洋均发生了El Ni?o事件,但是1992年夏季黄淮地区降水异常偏少,而1998年夏季却异常偏多。分析结果显示,1992年夏季西北太平洋副热带高压（以下简称副高）偏东,中高纬阻塞高压偏弱,黄淮地区降水异常偏少;而1998年夏季,副高偏西,中高纬阻塞高压活动频繁,黄淮地区降水异常偏多。对海温外强迫信号的诊断和数值模式试验显示:当西太平洋对流活动偏弱时,有利于副高西伸;鄂霍茨克海及以东海温偏高时,其上空的阻塞高压增强;北大西洋中纬度地区海温偏高时,有利于后期乌拉尔山高压脊明显增强。即在赤道中东太平洋发生El Ni?o事件的背景下,西太平洋对流、鄂霍茨克海附近亲潮区域和北大西洋中纬度区域海温异常可能是导致黄淮区域1992年夏季和1998年夏季降水差异大的主要原因。该工作显示仅根据El Ni?o事件的发生时间和强度无法完全预测黄淮地区夏季降水变化,需要综合考虑西太平洋对流、鄂霍茨克海附近海域和北大西洋中纬度区域海温异常对季风环流的影响,从多因子协同作用的角度诊断和预测黄淮地区夏季降水异常趋势,提高预测能力。     

西北太平洋副高东西变动与西南地区降水的关系

西北太平洋副热带高压（简称副高）位置的异常变动对东亚和中国气候有十分重要的影响。为进一步认识副高东西变动对中国西南地区降水的影响,根据东亚—西北太平洋地区高低层大气环流的季节特征,选取700 hPa不同关键区区域平均相对涡度定义了一个新的表征副高位置东西变动的VORT指数。分析发现:该指数不仅能客观定性地表征副高反气旋环流位置的东西变动,而且能反映副高与东亚经向环流变化的关系,副高偏东（西）时,东亚呈负-正-负（正-负-正）经向异常波列。与其他副高指数相比,该指数能较好地反映夏季中国东部雨带位置的季节性移动,并与西南地区降水呈显著相关,对西南地区降水变化有指示意义。其中,6月和7月的相关非常显著,副高偏西时,6月四川西部和南部、云南中北部地区降水偏少,贵州大部降水偏多;7月四川北部和东部、贵州东北部降水偏多,而云南中部和西北部降水偏少,反之亦然。进一步分析还发现,副高与海温的关系与副高活动的位置有关,副高越偏北,与海温的关系就越弱。     

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．     

山西夏季降水年代际变化特征及其与印度洋海温和大气环流的关系

利用山西省65个气象站1960—2011年逐月降水资料、NCEP/NCAR再分析资料和NOAA月平均海表温度资料等,应用谐波分析、EOF、SVD、Monte Carlo统计检验和合成分析等方法,探讨了山西夏季降水年代际变化特征,以及其与大气环流场、印度洋海温场异常的关系。结果表明,近52 a来,山西夏季降水总体呈现减少趋势,并有明显年代际变化特征:20世纪60年代初至80年代前期是降水偏多期,80年代中期至2011年则是降水偏少期,空间分布主要包括全省一致偏多(少)型和南多北少(南少北多)型。同时,山西夏季降水与印度洋关键区海温变化具有明显的负相关,当上年秋季、上年冬季、当年春季和当年夏季关键区海温异常偏高时,当年夏季山西降水呈现减少趋势,反之亦然。在1982年之前,关键区海温偏低,山西夏季降水偏多,同期500 hPa高度层上的乌拉尔山、青藏高原北部高空槽和东北冷涡发展深厚,活动频繁,西太平洋副热带高压强度偏弱、位置偏东,850 hPa高度层上的印度季风低纬度偏西风和中纬度西南风异常强盛,贝加尔湖南侧低涡活跃;1982年之后,关键区海温偏高,山西夏季降水随之减少,同期500 hPa高度层上的贝加尔湖至青藏高原北部地区受高压控制,西太平洋副热带高压强度偏强、位置偏西,850 hPa高度层上的印度季风中纬度西南风异常偏弱。     

西太平洋暖池海温异常与中国夏季降水的关系

利用1951—2007年NOAA延长重构的海温资料、NCEP/NCAR再分析资料和中国160站降水资料,研究了夏季西太平洋暖池海温的年际变化特征及其与中国夏季降水的关系。结果表明,夏季西太平洋暖池海温异常具有明显的年际变化特征;夏季西太平洋暖池海温异常偏高(低)时,亚洲热低压减弱(加强),西太平洋副热带高压加强(减弱)、位置偏西(偏东),850 hPa风场上中国东部地区为偏北(南)风距平,使得东亚夏季风减弱(增强),导致长江中下游地区夏季降水偏多(少)。     

热带副热带高度异常对长江流域和华北旱涝影响的数值模拟与分析

前期南亚高压的异常增强或者减弱,热带、副热带地区100 hPa高度的异常增高或者降低,热带西风的异常增强或者减弱,对长江流域和华北地区夏季的降水异常具有预示作用。文中设计了一系列的数值试验进行模拟研究,包括控制试验、敏感试验和4组合成试验。合成试验模拟结果表明,前期热带、副热带高度异常分布,能够再现长江流域、华北旱涝情况。前期南亚高压、热带、副热带高度、风异常对长江流域和华北地区夏季降水的异常均有预示作用。100 hPa叠加高度、风异常的敏感试验结果表明:前期南亚高压、热带与副热带地区100 hPa高度场和环流场的异常不仅可以预示、事实上能够引起长江流域和华北夏季降水的异常———前期南亚高压异常增强、热带、副热带地区100 hPa高度场异常增高、西风异常增强,易引起长江流域降水偏多、华北降水偏少;反之,则容易引起长江流域降水偏少、华北降水偏多。     

河南夏季高温气候特征及500 hPa环流型

对河南省40个代表站1961～2005年45年夏季大于等于35℃高温日数进行经验正交函数(EOF)展开分析。方差累积贡献率和空间分布特征显示,前3个典型场基本能反映河南夏季高温日数分布的主要特征,前3个模态的累积方差贡献率达85%,据此得出河南夏季大于等于35℃高温日数的时空分布类型:全省一致型、西北—东南差异型和西南—东北差异型。第1模态对应的时间系数序列的变化幅度最大,第2模态对应的时间系数序列的变化幅度比前一个时间序列要小,第1模态的时间系数演变显示,河南夏季高温日数平均呈减少的趋势,且存在2～4年、8～14年的周期变化,目前河南夏季高温日数正处于偏多的时段。应用逐日20:00500hPa ECMWF北半球格点资料,对1991～2005年15年河南典型的大面积持续高温下的环流形势进行普查、分类,分别求各种类型下的环流平均场,从而得到河南省高温的两种环流型,即贝加尔湖高压型和副热带高压型。     

2004年6月江西降水异常偏少成因初探

通过分析2004年6月副高、阻高系统的特征,并将其与历史少雨年和多雨年差值场做对比得出：2004年6月西太平洋副高偏东偏北、鄂霍次克海阻高偏弱是江西降雨偏少的重要原因;6月500hPa高度距平场沿东亚沿岸呈“- ＋ -”分布有利江西少雨.利用OLR资料分析ITCZ与江西6月降水以及与副高的关系得出：ITCZ偏强有利江西少雨和有利副高脊线偏北.     

北京夏季持续高温过程特征分析

应用1996～2000年NCEP逐日再分析资料,对北京地区近5年夏季出现的11个连续性高温天气过程进行了合成分析,总结了高温过程天气系统的共同特征,探讨了河套高压的形成机理及其与北京高温天气的联系。最后,给出了北京夏季高温天气的一个可能的概念模型。     

2022年夏季四川持续高温干旱特征及初步分析

利用1961—2022年四川155个国家气象站逐日气温、降水资料和NCEP/NCAR再分析资料等，对2022年四川持续高温干旱事件特征及成因进行分析。结果表明：2022年夏季四川出现极端高温干旱天气，全省平均气温、最高气温、高温日数均突破历史同期极值，73%的站点出现重旱及以上旱情，为1961年以来最严重高温伏旱天气气候事件。南压高压北跳东进，异常偏强偏北，500 hPa青藏高压发展东移，或西太平洋副高加强西伸北抬，与南压高压叠加，形成稳定正压结构控制四川，是造成高温干旱主要原因。亚洲中纬度地区盛行纬向环流，伊朗高压、青藏高压和西太平洋副高打通形成高压带，盛行下沉辐散气流，阻挡中高纬冷空气南下和低纬暖湿气流北上，导致四川地区降水异常偏少是高温干旱间接原因。     

东亚夏季一个与鄂霍次克海阻高建立及副高北上相关的遥相关类型(英)

研究了鄂霍次克海阻高及西太平洋副热带高压的关系,解释了当鄂霍次克海阻高活跃时副热带高压北上缓慢的原因。具体如下(1)通过对鄂霍次克海阻高指数和500 hPa高度的相关分析发现,夏季东亚附近容易出现一个类似偶极子的遥相关类型;(2)这个遥相关类型与鄂霍次克海阻高发展时产生的从鄂霍次克海经日本东部海面到副热带方面传播的波列紧密相关;(3)伴随鄂霍次克海高压的发展,此波列的传播形成一个以日本东部海面为中心的气旋式环流,起着削弱副高北缘的重要作用。这个作用可以部分解释为什么1998年夏季副高会非常偏南。     

东亚夏季一个与鄂霍次克海阻高建立及副高北上相关的遥相关类型

研究了鄂霍次克海阻高及西太平洋副热带高压的关系，解释了当鄂霍次克海阻高活跃时副热带高压北上缓慢的原因。具体如下(1)通过对鄂霍次克海阻高指数和500hPa高度的相关分析发现，夏季东亚附近容易出现一个类似偶板子的遥相关类型；(2)这个遥相关类型与鄂霍次克海阻高发展时产生的从鄂霍次克海经日本东部海面到副热带方面传播的波列紧密相关；(3)伴随鄂霍次克海高压的发展，此波列的传播形成一个以日本东部海面为中心的气旋式环流，起着削弱副高北缘的重要作用。这个作用可以部分解释为什么1998年夏季副高会非常偏南。     

热带海表温度持续异常对东亚初夏大气环流的影响

利用NCEP/NCAR月平均海表温度及北半球大气环流分析资料,系统研究了热带海洋表面温度持续异常状况下东亚初夏（5、6月份）大气环流的异常特征.研究发现,暖海温年,南亚高压、西太平洋副热带高压明显偏强,冷海温年明显偏弱;暖海温年,欧亚大陆南支西风急流明显减弱北移,东亚大陆对流层低层温度偏高或接近常年,青藏高原近地面温度偏高,而冷海温年,东亚大陆对流层低层温度偏低,5月份青藏高原近地面温度偏低.研究表明,海表温度的持续异常对东亚初夏大气环流的季节转换有重要影响.     

张家口市一次持续高温天气成因分析

利用天气图资料、NCEP 1°×1°再分析资料和地面观测资料以及热流量方程,从天气学角度分析了2010年7月下旬张家口地区高温天气产生的主要原因。结果指出:高温是在大陆高压持续稳定控制的天气形势背景下产生的,然而在这种情况下,温度平流因子对高温所起的作用不是最主要的,非绝热条件才是高温日出现的关键;地面温度较高且持续时间较长,也为7月29日最高气温创下历史新极值做出了一定贡献;对高温日最高气温与当日14:00 850hPa温度做了对比分析,认为二者相差9℃可以作为高温日最高气温预报的参考。     

济南市近50a高温天气的气候特征

利用济南市1951—2005年5-9月日极端最高气温资料，统计分析了济南市极端最高气温与高温天气的分布特征，同时分析了影响济南高温天气形成的主要环流特征。结果表明：济南市高温天气主要出现在6—7月，1951年以来济南市高温天气的时空分布具有明显的周期性。济南市夏季酷热与极端最高气温高、持续高温天气出现次数多的年份，集中在20世纪50年代中后期至60年代末期以及90年代后期至今的两个时间段内。     

济南市近50a高温天气的气候特征

利用济南市1951-2005年5-9月日极端最高气温资料,统计分析了济南市极端最高气温与高温天气的分布特征,同时分析了影响济南高温天气形成的主要环流特征。结果表明:济南市高温天气主要出现在6-7月,1951年以来济南市高温天气的时空分布具有明显的周期性。济南市夏季酷热与极端最高气温高、持续高温天气出现次数多的年份,集中在20世纪50年代中后期至60年代末期以及90年代后期至今的两个时间段内。