对流层上部热状况异常对湖北省旱涝影响及环流预报模型在IBM机上的自动识别

通过对对流层上半部平均温度场上冷暖中心变化的分析发现:由冬到夏过渡季节内,冷中心沿经向的偏态,与长江流域及湖北省旱涝的关系甚为密切。由此建立了以极地冷涡和副热带暖中心及副热带高压为作用背景的湖北省汛期旱涝预报概念模型。其模型简单概括是“北强南强”要防涝,“北强南弱”要防旱,冷中心不发生沿经向的偏态,全省气候正常。     

江淮梅雨异常空间分布型对比分析

利用国家气候中心整编的中国160个测站的月降水资料,提取1951—2012年江淮流域26站6、7月份的梅雨量距平场资料进行EOF分析,将梅雨雨型分为北涝南旱型和南涝北旱型。利用NCAR/NCEP再分析资料对两种空间分布的典型年大气环流背景特征进行合成分析,结果表明:北涝南旱年,高纬度鄂霍次克海高压阻塞形势偏强,极涡偏弱,西太平洋副热带高压和南亚高压位置偏北,东亚副热带夏季风偏强,水汽辐合中心偏北;南涝北旱年情形基本相反,高纬度鄂霍次克海高压阻塞形势和极涡偏强,西太平洋副热带高压和200 hPa南亚高压位置偏南,东亚副热带夏季风偏弱,水汽辐合中心偏南。     

基于TIGGE资料的台风“鲇鱼”路径北翘成因分析

利用欧洲中期天气预报中心（ECMWF）集合预报资料,对比分析了成功预报“鲇鱼”北翘路径的成员（北翘组）和没有预报“鲇鱼”北翘路径的成员（西行组）的环境场及台风环流特点。结果显示:从环境场来看,在预报前期北翘组在“鲇鱼”北侧的副热带高压偏弱,副热带高压断裂东退发生的时间比西行组早,而在预报后期,北翘组西风槽比西行组强;而从“鲇鱼”环流来看,初始时刻北翘组和西行组存在明显不同的非对称结构,在后期预报中,北翘组“鲇鱼”环流范围明显比西行组大。北翘组“鲇鱼”环流初始时刻的非对称结构以及其南侧偏弱的低压环流使得“鲇鱼”环流后期偏大、东南侧及东侧偏南气流偏强,这有利于“鲇鱼”北侧副热带高压断裂东退和西风槽发展南移。      

2001年北半球大气环流特征及其对中国气候异常的影响

2001年受前期赤道东太平洋海温长期冷水位相的影响，北半球大气环流的主要特征表现为：500hPa西太平洋副热带高压冬春季偏强，夏季秋偏弱；欧亚地区夏季500hPa位势高度距平场上中高纬从西到东呈现为“－＋－”分布形式，贝加尔湖地区为正距平中心；东亚冬、夏季风偏弱；7月赤道辐合带异常偏强、偏北等。在上述大气环流的影响下，我国的天气气候发生了异常。     

南岳雨凇分析

分析了南岳雨凇与冷冬及西太平洋副热带高压的关系。结果表明,在冷冬年份,南岳雨凇日数偏多;在暖冬年份,南岳雨凇日数偏少。西太平洋副热带高压与南岳冬季气温密切相关。副热带高压偏弱时,南岳冬季偏冷;副热带高压偏强时,南岳冬季偏暖。副热带高压的588线北界偏北时,南岳冬季偏暖,反之偏冷。副热带高压的西伸脊点偏东时,南岳雨凇日数偏多,反之偏少,而且西太平洋副热带高压的变化超前于冷暖冬的变化。     

2002年北半球大气环流特征及其对中国气候异常的影响

2002年春末夏初一次新的厄尔尼诺事件形成；1～12月北半球大气环流的主要特征表现为：中纬度地区纬向环流盛行，西太平洋副热带高压持续偏强偏西，我国大部地区气温偏高，降水呈南多北少分布；欧亚地区夏季500hPa位势高度距平场上，中高纬从西到东呈现为“ - ”分布形式，贝加尔湖地区为正距平中心，7月在贝加尔湖地区出现典型阻高；东亚夏季风偏强，南亚夏季风及热带对流指数偏弱；夏季赤道辐合带偏弱等。在上述大气环流的影响下，我国的天气气候发生了异常。     

2019年浙江省梅雨异常特征及成因分析

利用NCEP/NCAR再分析资料、浙江省常规气象资料及梅雨特征指数等资料,对2019年浙江省梅雨异常特征及成因进行了分析。结果表明：(1)2019年浙江省入梅和出梅均偏晚7天,暴雨过程频繁,短时雨强强,降水量异常偏多,比常年同期偏多115%,“冷黄梅”特征明显,气温为近20年同期最低。(2)对流层高层西风急流北跳偏晚、中层副热带高压北跳偏晚、低层夏季风加强北涌偏晚,导致2019年浙江省入梅偏晚;7月上旬西风急流的减弱南退,副热带高压和夏季风的阶段性南落,导致浙江省出梅偏晚。(3)梅汛期期间,南亚高压和西太平洋副热带高压的异常偏强、高低空急流的有利耦合、强劲的西南季风带来的充足水汽、中高纬“两槽一脊”形势的维持,导致冷暖空气长时间在浙江省上空汇合,造成2019年浙江省梅汛期降水异常偏多。(4)高空冷涡活动频繁,有利于冷空气不断南下;浙江省梅汛期期间降水异常偏多,上空对流活动多,云系多,晴天少,是造成浙江省“冷黄梅”现象出现的关键原因。     

冬季热带西太平洋对流活动异常的年际变化及其对北太平洋风暴轴的影响

通过诊断分析指出，80年代菲律宾周围的对流活动2～4年周期振荡比较明显；北太平洋风暴轴中心有线性增强、偏北、偏东的趋势，2～4年周期振荡也比较明显；在2～4年时间尺度上，菲律宾周围对流活动的变化与北太平洋风暴轴的变化有密切联系:当菲律宾周围对流活动强（弱）时，北太平洋风暴轴中心偏强（弱）、偏东（西）、偏北（南）。诊断分析和数值模拟表明，产生这种联系的物理机制是，当菲律宾周围对流活动强（弱）时，在东亚-北太平洋-北美地区产生一个距平波列（ANA），位于美国西海岸的正（负）距平及其北侧的负（正）距平，使气压梯度增大（减小），北太平洋急流和风暴轴中心强度增强（减弱）、北抬（南退）、东伸（西退）。     

2014年夏季我国气候异常及成因简析

2014年夏季,全国平均气温为21．1℃,较常年同期偏高0．2℃。全国平均降水量为320．1 mm,较常年同期偏少1．6％,空间分布呈现北少南多的显著特征,其中黄淮地区平均降水量与1999年并列历史同期最少。进一步对2014年夏季我国降水异常成因分析表明,东亚夏季风偏弱及西北太平洋副热带高压偏强、偏南是造成我国夏季降水北少南多的直接原因;印度洋海温偏暖和厄尔尼诺状态共同作用导致副热带高压持续偏强偏南;两者是造成降水异常的重要外强迫条件。     

2014年海洋和大气环流异常及对中国气候的影响

本文基于实时、历史观测资料和再分析资料,综合分析2014年海洋和大气环流异常特征,并讨论这些异常特征对中国气候的主要影响。分析表明：2013/2014年冬季,极涡偏向西半球,东亚冬季风和西伯利亚高压均偏弱,导致我国冬季气温总体偏高。受冬季风强度季节内变化影响,前冬暖、后冬冷。2014年赤道中东太平洋形成一次厄尔尼诺事件,4月以来热带印度洋全区一致海温模态正位相维持发展,受暖海温外强迫影响,夏、秋季西太平洋副热带高压强度偏强、位置偏南,主汛期我国东部降水呈“北少南多”型异常分布。2014年南海夏季风爆发异常偏晚,强度偏弱。东亚夏季风强度偏弱,有利于我国东部主汛期雨带偏南,江南梅雨区和长江中下游梅雨区梅雨量偏多,北方大部夏季降水偏少。     

夏季北太平洋副热带高压系统的活动

文中根据 NCEP/NCAR再分析资料 ,分析了北太平洋副热带高压系统的变化。 5～ 9月由于亚洲夏季风的建立及活动 ,北半球副热带高压系统在 6 0～ 1 2 0°E出现断裂 ,夏季西太平洋副热带高压脊点平均伸展到 1 2 0°E,其年际变化反映了亚洲夏季风的强弱。强夏季风年 5 0 0h Pa西太平洋副热带高压脊线位于 3 0°N以北 ,并分裂成两个中心 ,印度低压强 ;弱夏季风年西太平洋副热带高压脊线位于 3 0°N以南 ,表现为北太平洋高压中心向西伸展的高压脊 ,印度低压弱。夏季西太平洋副热带高压的季内活动有两种模态 :第 1种表现为副热带高压系统以 2 0～ 3 0 d的周期从北太平洋中部的副热带高压中心一次次地向西扩张到 1 2 0°E以西 ,这类过程大多出现在亚洲夏季风强度偏弱年 ;第 2种模态表现为副热带高压系统以 2 0～ 3 0 d的周期一次次地由东向西扩充时 ,在 1 2 5～ 1 5 5°E停滞 ,这类过程大多出现在亚洲夏季风强度偏强年。江淮流域梅雨的中断和结束与北太平洋副热带高压系统 2 0～ 3 0 d季内振荡有关。西太平洋副热带高压 5～ 1 0 d的短期活动受 3 5～ 45°N西风带活动的影响 ,当西风槽在中国沿海和西太平洋地区向南伸展到 3 0°N以南后 ,西太平洋副热带高压有一次加强活动     

重庆地区冬季冷暖变化及其异常成因分析

利用1961—2018年重庆地区34个国家气象站冬季逐月平均气温资料,NCEP/NCAR再分析资料及大气环流指数和海温等资料,分析重庆冬季冷暖变化的时间演变特征及冷冬、暖冬年的异常环流形势。结果表明,近58 a重庆冬季平均气温整体呈增加趋势(约增加0.7℃),且变暖趋势通过α=0.05的显著性检验,增暖突变从1993年开始。重庆冷冬年和暖冬年的环流形势存在明显差异:前期夏、秋季的热带海温场偏冷(暖),冬季海平面气压场上西伯利亚高压偏强(弱),500 hPa高度距平场上欧亚大陆呈明显北高(低)南低(高)分布形势,乌拉尔山高压脊和东亚大槽偏强(弱);同时,西太平洋副热带高压和高原冷高压偏弱(强),印缅槽偏强(弱),导致东亚冬季风偏强(弱),有(不)利于冷空气南下影响重庆地区;印缅槽偏强(弱)导致槽前偏南风偏强(弱),有(不)利于槽前暖湿空气输送和重庆地区降水,这种环流配置导致重庆地区易出现冷(暖)冬。热带印度洋、西北太平洋和南半球赤道中太平洋是影响重庆冬季冷暖的关键海温区,对重庆冬季气温预测具有一定的指示意义。     

来自印度季风区的水汽输送与东亚上空水汽输送和中国夏季降水的关系

诊断分析了北半球夏季来自印度季风的水汽输送与东亚上空水汽输送的关系，发现二者之间具有反相变化的特征。印度季风水汽输送偏强（偏弱）时，东亚上空的水汽输送偏弱（偏强），长江中下游降水偏少（偏多）。印度夏季风水汽输送与西太平洋副热带高压强度有显著的相关关系，印度季风水汽输送偏强（偏弱）时，西太平洋副热带高压强度偏弱（偏强），由此导致副高西侧东亚上空向北的水汽输送减弱（增强），使得长江中下游降水偏少（偏多）。对反映热带对流活动的外逸长波辐射（OLR）的分析表明，印度洋上空的对流加热异常不仅能够显著地影响印度季风，也可能对东亚季风产生直接的影响。     

贵州多雨、少雨年高度距平场环流特征分析

为了解贵州夏季降水异常与同期高、中、低层环流系统的异常有何关系，在1958-1997年贵州夏季降水中选出6个多、少雨年，与同期环流距平场进行合成分析，结果表明：在多、少雨年环境距平场具有明显不同的特征。贵州多雨年南亚高压较常年偏弱，西太平洋副热带高压较常年偏南偏强。在贵州少雨年，南压高压呈西弱东强的特征，西太平洋副热带高压较常年偏北偏强。     

亚洲急流与冬季风的关系及其对中国气候的影响

利用NCEP\NCAR逐月再分析资料和中国台站逐日观测数据,采用奇异值分解(SVD)、相关分析和合成分析等方法,研究冬季亚洲高空急流的配置与冬季风的关系及其对地面气候的影响.结果表明,青藏高原至亚洲东部沿海的副热带急流强(弱),高纬的温带急流弱(强)时,中国中、东部大范围地区气温偏低(高);中东急流强(弱),东亚副热带急流偏南(北),温带急流东南部较弱(强)时,西南气温偏低(高),东北气温偏高(低),中、东部地区冬季降水偏多(少).结合水平风场的变化,副热带地区出现西风异常弱,温带出现东风异常时,有利于东亚大槽加深并向南扩张,低层偏北风加强,东亚冬季风增强,而青藏高原反气旋环流被削弱,冷高压减弱,相应的高原季风减弱.高、低纬急流区纬向风的差异较大时,加强了急流对低层冷、暖空气交绥的引导和汇聚的作用.东亚季风指数(EAMI)与高原季风指数(PMI)在冬季多呈负相关.冬季风异常期间,若副热带急流偏强,温带急流偏弱,高纬的干冷空气受南侧急流的汇聚作用而南侵,有利于中国大部分地区降温,降水减少;反之,低纬的暖湿气流受到北侧急流引导而向北输送,导致中国大部分地区升温,降水偏多.     

北太平洋海温与次年盛夏副热带高压的遥相关响应

选取1952-2005年北太平洋月平均海表温度（SST）资料，经过奇异值分解分析表明：6月份日界线附近西风漂流区的海温集中了北太平洋海温场的主要信息，西风漂流区与赤道冷水区的海温存在遥相关震荡，并且在6月份达到全年的最高值，11月份其振幅出现次高值。6月西风漂流区的海温（SST）可视为来年盛夏（7-8月）西太平洋副热带高压的强弱变化的信号：当6月份西风漂流区的海温（SST）偏低，则来年盛夏西太平洋副热带高压偏强；反之，则来年盛夏西太平洋副热带高压偏弱。     

东亚夏季风强弱年大气环流和热源异常对比分析

根据黄刚等定义的东亚夏季风指数, 对强、弱东亚夏季风年大气环流、大气热源和外强迫源SST的差异进行分析, 结果表明:强 (弱) 东亚夏季风年前期冬季到夏季, 太平洋SSTA为La Ni?a (El Ni?o) 型分布, 西太平洋暖池SST暖 (冷), 使得暖池附近对流活动较强 (较弱)。与此同时, 南亚大陆从印度半岛、青藏高原南部、中南半岛至华南大气异常加热 (变冷), 并且海陆热力对比加强 (减弱), 有利于出现强 (弱) 的东亚夏季风。此外, 由于暖池附近对流活动强 (弱), 该地区上升气流较强 (弱), Walker环流增强 (减弱), 当强 (弱) 的东亚夏季风向北推进时, 副热带西风急流北撤位置偏北 (南), 副热带高压位置也偏北 (南), 7月至8月华北 (江淮流域) 位于副热带西风急流南侧, 降水偏多, 江淮流域 (华北) 降水偏少。并给出与东亚夏季风年际变异有关的大气环流和SST异常的物理图像。     

1999年黄河流域夏旱的天气成因分析

1999年黄河流域夏旱的天气成因 ,主要由于北太平洋区经向环流稳定 ,副热带高压在日本附近长时间盘踞 ,朝鲜至我国华北、华东沿海一带常有冷涡、冷槽停滞 ,致使副高西伸的活动异常偏弱 ,台风、低空急流深入内陆的次数也显著偏少 ,加之冷空气活动偏北 ,大陆高压活动强 ,从而导致中低纬度天气系统在黄河流域的相互作用较往年明显偏弱 ,区域性暴雨次数显著减少 ,流域大部 7、8月份降雨及径流量均较往年同期显著偏少 ,花园口站年最大洪峰流量为 32 60 m3/ s,为历史实测记录的次小值。沿黄不少地区发生严重干旱     

波包传播特征与西太平洋副热带高压移动的关系

利用波包传播诊断方法,研究高频波波包传播特征与瞬变波和副热带高压北进南退的关系。波包传播的初步特征为冬季波包传播生命史长,一般为7—10 d,传播速度为2—10 m/s,中心强度可超过0.4,在中高纬度地区传播路径一般为先向东南移,后向东北移;夏季比冬季的生命史短,中心强度也弱,传播路径与冬季相同。热带地区的波包传播路径先向西南,后向北移。一般波包强中心增强时,有利于槽发展,当强中心明显减弱时,有利于槽的衰减。当波包强中心持续地叠加在脊上时,脊将减弱。副热带高压的明显北跳常与南海特征区(0°—20°N,100°—120°E)持续5 d及以上的无波包强中心活动有关,并且在2次季节性北跳之后,又持续5 d以上出现波包强中心;副热带高压南移过程都与持续5 d及以上的南亚区域波包强中心、台风强中心或温带波包强中心活动有关。     

冬季北极涛动的影响分析

采用美国NCEP/NCAR月平均再分析资料、中国气象局160站地面月资料以及美国国家海洋和大气局月平均北极涛动（AO）指数,研究了1979～2008年12～2月AO与该时期北半球大气环流和我国气候的关系。发现当AO异常时,西风带和副热带的环流有很大的差别。当AO异常强时,北太平洋是一对偶极性异常环流：中高纬度为反气旋异常环流,副热带为气旋异常环流。这种形势越到高层越明显,范围也越大。对流层中高层中高纬度的反气旋异常环流西扩到贝加尔湖以东,副热带的气旋异常环流西扩到中印半岛。由于这种异常分布,西太平洋副热带高压偏弱,东亚高空西风急流偏弱,东亚大槽偏弱。乌拉尔山附近是负距平,不利于乌拉尔山高压脊发展。在海平面气压场上,北太平洋为正距平,而在西伯利亚为负距平,阿留申低压和西伯利亚高压偏弱,因此东亚冬季风偏弱。由于冬季风偏弱,导致我国东部、东北、新疆和内蒙古温度偏高。AO异常弱时,环流形势正好相反,冬季风偏强,我国温度偏低。AO的异常也影响我国降水,AO异常强时,除内蒙古、新疆降水偏少外,大部分地区降水偏多,异常降水中心在华南沿海;而当它异常弱时,江南、华南、内蒙古和新疆降水偏多,其他地区降水偏少,异常降水中心位于江南。2008年1月AO活跃,与AO强时平均情况一致,两者在中纬度的东亚有非常好的相似性,都为正距平,表示东亚大槽偏弱;北太平洋的偶极性异常环流对在对流层中、上层也是明显的。最主要的差异在乌拉尔山和西太平洋地区,由于造成2008年1月我国南方持续雨雪冰冻天气重要因素的西太平洋副热带高压、乌拉尔山阻塞高压和冬季风与AO偏强的平均情况相反,因此AO不是造成持续雨雪冰冻天气的原因。