长江中下游梅雨与北太平洋OLR关系的诊断分析

利用长江中下游流域25站1954年-2001年共48年逐日梅雨量资料和美国NCEP／NCAR同期逐月降水量资料和射出长波辐射（outgoing longwave radiation,简称OLR）资料,采用EOF分解、Z指数、合成分析和点相关分析等多种现代诊断分析方法,详细讨论了长江中下游梅雨与北太平洋OLR的关系。结果表明：长江中下游梅雨量与西太平洋暖池区及东太平洋漂流区OLR呈显著正相关,说明西太平洋暖池区及东太平洋漂流区OLR异常增强（减弱）,长江中下游梅雨异常偏多（偏少）。长江中下游梅雨量与西太平洋至东海、黄海一带OLR呈显著负相关,说明当西太平洋至东海、黄海一带OLR异常增强（减弱）时,长江中下游梅雨量异常偏少（偏多）。合成分析和点相关分析的结果完全一致,并且通过信度0．05的显著性水平检验。     

青藏高原大气热源与江淮梅雨异常的关系

利用江淮流域1954\_2001年梅雨量资料和同期内美国NCEP/NCAR 逐日高度场、 风场、 比湿场和地面气压场再分析资料, 网格距为2.5°×2.5°。采用模糊聚类、 EOF分解、 合成分析、 SVD分解等方法, 详细讨论了青藏高原大气热源与江淮梅雨的关系。结果表明： 梅雨量区域指数能很好地揭示江淮流域梅雨量的丰枯, 高原大气热源大致以90°E为界, 可分为高原东部型和西部型; 高原大气热源与梅雨量存在显著相关关系, 高原大气热源东部型与江淮梅雨量呈显著正相关关系, 西部型与梅雨量呈显著负相关关系、说明高原大气热源东部型增强, 西部型减弱, 江淮梅雨量异常偏多。高原大气热源东部型减弱, 西部型增强, 江淮梅雨量异常偏少; 反之亦然、SVD分解结果与合成分析的结果完全一致。     

江淮梅雨特征及其与北太平洋海温的SVD分析

利用江淮地区1954～2001年48年梅雨量资料,采用谐波分析、EOF、合成分析和SVD分解等方法讨论了江淮梅雨的时空变化特征以及与北太平洋海温的关系.结果表明:江淮梅雨量时空分布不均,存在显著的年际和年代际变化特征.影响江淮梅雨的海温关键区是北太平洋西风飘流区,关键影响时段是当年的1～3月;当年1～3月北太平洋西风飘流区海温异常偏高,同年江淮大部地区梅雨量异常偏多,反之亦然.SVD分解结果与合成分析的结果相吻合,通过0.05的Monte-Carlo显著性检验.     

海温分布型对长江中下游旱涝的影响

采用经验正交函数 (EOF) 分解、奇异值分解 (SVD) 及相关、合成分析等方法, 分析了太平洋海温异常分布与东亚大气环流及长江中下游降水的关系.结果表明:涝、旱年太平洋海温差值场从前一年秋季至当年夏季一直维持由西北向东南“+ - + -”分布特征, 这种太平洋海温分布型与东亚-太平洋遥相关型 (EAP) 密切相关.旱涝年前期太平洋海温异常分布使得低纬度对流活动有明显差异, 而对流活动的异常分布又导致西太平洋副高及东亚大气环流的异常, 从而影响长江中下游降水.数值试验进一步表明:长江中下游旱涝不仅与热带, 同时也与中高纬太平洋的海温异常有关.     

江淮梅雨与冬季西太平洋海温的SVD分析

利用江淮流域1954—2001年48年梅雨量资料和美国NCEP/NCAR1953—2001全球逐月海温再分析格点资料,网格距为2°×2°,采用EOF、合成分析和SVD分解等方法讨论了江淮梅雨与西太平洋海温的关系。结果表明:影响江淮梅雨的海温关键区是西太平洋暖池区,关键影响时段是前1年的12月至当年的2月(以下简称冬季);当年冬季西太平洋暖池区海温异常偏高,同年江淮大部地区梅雨量异常偏多,反之亦然。SVD分解结果与合成分析的结果相吻合,通过信度0.05的Monte-Carlo显著性检验。     

长江中下游严重旱涝时期大气环流以及热源和水汽汇的异常

利用 1980-1997年 6-8月 NECP／NCAR月平均资料，计算了大气热源和水汽汇，研究了我国长江中下游夏季严重旱涝时期大气环流以及大气热源和水汽汇的异常特征，主要结果如下： 在对流层中下层，来自于孟加拉湾和南海的南风异常和长江流域以北的北风异常在长江中下游辐合。这两股异常气流分别与西太平洋上反气旋异常系统（中心位于22°N，140°E）和气旋异常系统（中心位于日本海）有关。在对流层高层，反气旋异常系统中心位于23°N，105°E，气旋异常系统中心位于朝鲜，两异常系统之间的西北异常气流在长江中下游辐散。而在印度西南季风区为偏东风异常，表示西南季风的减弱； 长江中下游严重干旱时，在对流层中下层，长江以北南风异常和长江以南北风异常从长江流域辐散，在以东的洋面上形成东风异常气流。这两股异常气流分别与酉太平洋上气旋异常系统（中心位于23°N，135°E）和西北太平洋上反气旋异常系统有关。在对流层高层，气旋异常系统中心位于南海，反气旋异常系统中心位于日本海，两异常系统之间的偏东异常气流在长江中下游辐合。 热源异常的最主要特征是长江中下游严重洪涝时从西太平洋到南海热源异常为负，表示热源偏弱；正热源异常位于长江流域。而长江中下游严重干旱时热源异常正好相反。垂直     

春季中国东海黑潮区大气热源异常对中国东部降水的影响

采用ERA-interim逐日再分析数据集与中国东部389个站逐日降水资料,通过相关和合成分析讨论了不同时间尺度上,春季中国东海黑潮区上空大气热源异常对东亚大气环流和中国东部降水的影响。观测分析表明,春季中国东海黑潮区上空为一显著的大气热源,大气对该热源的响应在不同时间尺度上表现出不同的形式。在较长时间的季节和年际尺度上,春季中国东海黑潮区大气热源增强时,可在大气对流层低层强迫出偏南气流,同期春季及后期夏季西太平洋副热带高压增强并西伸,相比于热源低值年西北太平洋副热带地区为一反气旋式异常环流所控制,中国长江中下游以南地区降水增多;反之亦然。与年际和季节时间尺度不同,在较短的天气时间尺度上,中国东海黑潮区上空大气热源增强可在其下方强迫出气旋式异常环流。大气热源的增强与中国东部对流层低层气旋式异常环流的东移有关,相应地在中国东部地区出现了显著的降水增多。     

影响高原大气热源的海温强信号及其相关大气结构

利用1951—2007年NCEP/NCAR逐月再分析资料和NOAA扩展重建海表温度ERSST.v3b数据,通过分析春季地气温差和大气热源显著性分布及变化特征,选定了东亚(以青藏高原为主)区域为研究对象,运用标准化指数计算、异常年合成,相关性比较等方法,分析并探讨了影响高原春季热源的前期冬季海温特征及时空分布关系。分析发现在冬季北太平洋海面存在着两个海温与春季高原视热源相关性较显著的区域,位于北太平洋东部海域A区及位于北太平洋西部海域B区,前者呈正相关关系,后者呈反相关关系。以3月高原热源为出发点,进一步分析了前期海温场对青藏高原视热源影响"强信号"区持续性,以印证冬季海温对春季视热源影响具有持续性的前兆性意义。通过异常年分析,揭示出对应于前期冬季海温强信号区异常年的高原大气视热源与风场垂直结构异常特征;通过前冬海温强信号区与夏季东亚相关环流型和水汽输送结构的相关矢综合分析,进一步揭示出夏季长江中下游多雨年的前冬海温强信号区域与后期夏季500hPa高度场相关型及其整层水汽输送相关矢特征。     

西北区东部夏季极端降水事件同太平洋SSTA的遥相关

利用近50年月平均NCEP再分析高度场、风场、NOAA重构海表温度以及中国西北区东部38个台站逐日降水资料,运用SVD及合成分析等方法,研究了太平洋SSTA对我国西北区东部夏季极端降水事件的可能影响。结果表明,冬季太平洋海表温度对后期西北区东部夏季极端降水事件的影响最显著,并且赤道中东太平洋是影响西北区东部夏季极端降水事件的关键区,当赤道中东太平洋海表温度发生异常时,首先引起纬向和经向垂直环流圈发生异常,进而强迫大气环流发生调整,先后通过PNA和WP遥相关使得西太平洋副热带高压发生异常,最终使得西北区东部夏季极端降水事件发生异常。     

长江中下游夏季降水及其与全球热通量的关系

统计分析了1951-2002年52 a长江中下游夏季降水的年际和年代际变化特征.结果显示:长江中下游夏季降水在20世纪60、70年代处于少雨期,80年代旱涝相间,90年代处于多雨期,而且年际异常和年代际异常的配置决定了旱涝的强弱.在此基础上,分析了长江中下游夏季旱涝年的前期潜热和感热通量在年际和年代际尺度上的异常合成场,以及夏季旱涝年同期大气环流场及风场的异常合成场.结果表明:中北太平洋西部(T区)和日本以东洋面(R区)当年春季热通量的异常分布形势是长江中下游夏季旱涝的一个前期讯号.     

近50年长江中下游春季和梅雨期降水变化特征

利用1961—2009年长江中下游地区52个气象站逐日降水资料,研究了该地区春季降水与梅雨期降水的连续变化特征,划分了连续旱、连续涝、先旱后涝和先涝后旱4类连续性事件,并探讨其成因。结果表明:长江中下游地区春季降水量年际和年代际变化较为显著,其中连续旱和连续涝事件发生较多。前冬Ni?o3区的海温与春季和梅雨期降水量相关性超过0.05显著性水平,前冬青藏高原积雪深度与6月西太平洋季风指数与梅雨期降水量相关性均达到0.05显著性水平。当春季水汽丰富,同时春季与6月副热带高压中心位置持续偏西可能导致春季和梅雨期降水持续偏多;春季水汽丰富,但春季至6月副热带高压中心位置由偏西向偏东转变,可能造成先涝后旱;春季水汽偏少,且春季与6月副热带高压中心位置持续异常偏东,易造成持续干旱。2011年水汽突变可能是导致旱涝急转的直接原因,前冬的La Ni?a事件不利于春季降水而6月副热带高压位置异常西伸, 则容易引发旱涝急转。     

CHARACTERISTICS OF MEI-YU PRECIPITATION AND SVD ANALYSIS OF PRECIPITATION OVER THE YANGTZE-HUAIHE RIVERS VALLEYS AND THE SEA SURFACE TEMPERATURE IN THE NORTHERN PACIFIC OCEAN

Based on the precipitation data of Meiyu at 37 stations in the valleys of Yangtze and Huaihe Rivers from 1954 to 2001, the temporal-spatial characteristics of Meiyu precipitation and their relationships with the sea surface temperature in northern Pacific are investigated using such methods as harmonic analysis, empirical orthogonal function (EOF), composite analysis and singular value decomposition (SVD). The results show that the temporal evolution and spatial distribution of Meiyu precipitation are not homogeneous in the Yangtze-Huaihe Rivers basins but with prominent inter-annual and inter-decadal variabilities. The key region between the anomalies of Meiyu precipitation and the monthly sea surface temperature anomalies (SSTA) lies in the west wind drift of North Pacific, which influences the precipitation anomaly of Meiyu precipitation over a key period of time from January to March in the same year. When the SST in the North Pacific west wind drift is warmer (colder) than average during these months, Meiyu precipitation anomalously increases (decreases) in the concurrent year. Results of SVD are consistent with those of composite analysis which pass the significance test of Monte-Carlo at 0.05.     

我国东部梅雨期降水的年际和年代际变化特征及其与大气环流和海温的关系

基于我国160站59年(1951～2009年)的月降水观测资料、美国气象环境预报中心和国家大气研究中心(NCEP/NCAR)提供的再分析资料和Hadley中心的海表温度(Sea Surface Temperature,简称SST)资料,对我国东部(100°E以东,15°N～40°N)梅雨期(6月和7月)降水的时空变化特...     

Physical Mechanism of Phased Variation of 2020 Extremely Heavy Meiyu in Middle and Lower Reaches of Yangtze River

The extremely heavy Meiyu in the middle and lower reaches of the Yangtze River in 2020 features early beginning, extremely late retreat, long duration, and a dramatic north-south swing rain belt. It can be divided into three phases. The key point of the extremely heavy Meiyu is the long duration of precipitation. The physical mechanism of the phased variation is researched here by analyzing the phased evolution of atmospheric circulation, the thermal effect of Tibetan Plateau, the sea surface temperature anomalies (SSTA), and tropical convection. The results show that: (1) Throughout the whole Meiyu season, the western Pacific subtropical high (WPSH) is stronger and westward, the South Asian high (SAH) is stronger and eastward, and blocking highs are very active with different patterns at different stages; they all form flat mid-latitude westerlies with fluctuation interacting with WPSH and SAH, causing their ridges and the rain belt to swing drastically from north to south or vice versa. (2) The higher temperatures in the upper and middle atmosphere in the eastern and southern Tibetan Plateau and the middle and lower reaches of the Yangtze River, which are produced by the warm advection transport, the heat sources in Tibetan Plateau, and the latent heat of condensation of Meiyu, contribute greatly to the stronger and westward WPSH and the stronger and eastward SAH. The dry-cold air brought by the fluctuating westerlies converges with the warm-humid air over Tibetan Plateau, resulting in precipitation, which in turn enhances the heat source of Tibetan Plateau and regulates the swings of WPSH and SAH. (3) Different from climatological analysis, real-time SSTA in the Indian Ocean has no obviously direct effect on WPSH and Meiyu. The anomalous distribution and phased evolution process of real-time SSTA in South China Sea and the tropical western Pacific affect WPSH and Meiyu significantly through tropical convection and heat sources. The maintenance of strong positive SSTA in the western equatorial Pacific is a critical reason for the prolonged Meiyu season. Both the onset and the retreat of Meiyu in 2020 are closely related to the intensified positive SSTA and corresponding typhoons on the ocean east of the Philippines.     

Changes of Frequency of Summer Precipitation Extremes over the Yangtze River in Association with Large-scale Oceanic-atmospheric Conditions

Changes of the frequency of precipitation extremes (the number of days with daily precipitation exceeding the 90th percentile of a daily climatology,referred to as R90N) in summer (June-August) over the mid-lower reaches of the Yangtze River are analyzed based on daily observations during 1961-2007.The first singular value decomposition (SVD) mode of R90N is linked to an ENSO-like mode of the sea surface temperature anomalies (SSTA) in the previous winter.Responses of different grades of precipitation events to the climatic mode are compared.It is notable that the frequency of summer precipitation extremes is significantly related with the SSTA in the Pacific,while those of light and moderate precipitation are not.It is suggested that the previously well-recognized impact of ENSO on summer rainfall along the Yangtze River is essentially due to a response in summer precipitation extremes in the region,in association with the East Asia-Pacific (EAP) teleconnection pattern.A negative relationship is found between the East Asian Summer Monsoon (EASM) and precipitation extremes over the mid-lower reaches of the Yangtze River.In contrast,light rainfall processes are independent from the SST and EASM variations.     

影响中国夏季降水的前冬北半球中高纬大气环流年际变异主模态

本文利用观测和再分析资料,通过奇异值分解(Singular Value Decomposition, SVD)分析,发现北极涛动(Arctic Oscillation, AO)是显著影响中国夏季降水年际异常的前冬中高纬大气环流变异的主模态。AO在冬季发展成熟,在春季衰亡,在夏季发生位相反转。AO会导致华北、东北、长江中下游和华南夏季降水异常呈现三极型分布。伴随正位相的AO,在黄海至日本海上空的异常低压伴随的东北风异常引起华北和东北水汽通量异常辐散及降水减少,而西北太平洋的异常高压不仅增强其北侧的西南风水汽输送,和北部异常低压共同作用导致长江中下游水汽通量异常辐合及降水增加,而且使得华南水汽通量异常辐散,降水减少。因此,本文发现的前冬AO模态与我国夏季三极型异常降水分布的关系可为我国夏季旱涝预测提供一个重要的中高纬前期因子。     

传统梅雨区西北部梅雨期降水特征研究

本文从气候平均角度及年际时间尺度对传统梅雨区(28°~34°N,110°~123°E)的西北部(NW区)梅雨期降水及其与大气环流和海温的关系进行了研究,重点比较其与典型梅雨区梅雨期降水的异同。结果表明:(1)气候平均而言,850 hPa层次上大于40 g·m·kg^-1·s^-1的水汽输送带无法覆盖NW区,导致该地区在35~37候没有类似于江南地区、长江中下游地区和江淮地区梅汛期集中性降水的特征。(2)1979—2017年共39 a中,NW区有24 a出现了梅雨现象,有15 a为空梅,平均入梅日期为6月27日,比长江流域偏晚13 d,平均出梅日期为7月13日,与长江流域相近,梅雨期平均日降水量与长江流域相当。(3)NW区梅雨期时,雨量偏多的地区在我国黄淮地区,此时江南地区雨量偏少。东亚夏季风系统成员,如南亚高压、西太平洋副热带高压、青藏高原南部梅雨锚槽、低层西北太平洋反气旋等都比长江流域梅雨时偏北。(4)与典型梅雨区不同,NW区的入梅时间与赤道印度洋、赤道中东太平洋等关键区海温没有显著关联。     

我国南方地区初秋气温的年际变化特征及影响因子分析

利用1979–2021年NCEP2.5°×2.5°、MOHC1°×1°海洋等资料,通过经验正交函数（EOF）分解、合成分析和相关分析等方法,分析了我国南方地区初秋气温的年际变化特征及其相关的大气和海洋异常。结果表明：（1）我国南方地区初秋气温主要表现为一致变化型和经向偶极变化型两种模态。（2）一致变化空间型主要受到高纬度西伯利亚高压和东亚大槽以及中低纬度地区的副热带高压和近地面风的共同影响,而经向偶极变化型则主要受到我国东北地区与我国长江下游流域对流层位势高度反位相变化的影响。（3）一致变化空间型与前期冬季我国邻近海域以及赤道印度洋和东太平洋地区海温异常、鄂霍茨克海和拉布拉多海海冰异常有关,经向偶极变化型则与前期冬季赤道中东太平洋的海温异常、鄂霍茨克海和巴伦支海海冰异常有关。