春季南支槽的年代际变化及其与降水、大气环流的关系

由于春季青藏高原动力作用在其南侧形成南支槽,南支槽年代际变化的异常,可能与中国降水异常有密切的关系。利用NCEP/NCAR月平均再分析资料和中国596个测站月降水资料,采用突变检验、合成分析等方法,分析了1950 2014年春季南支槽的强度和东、西位置的年代际变化特征,探讨了两者与同期中国降水年代际异常及环流背景场的关系。结果表明:春季南支槽的强度和位置都具有显著的年代际变化特征,南支槽强度在20世纪70年代末期有一次强弱突变过程,位置在90年代初期发生了明显的由东向西移动的转折,分别选取强度和位置突变前后的时间段进行分析,得到春季南支槽强度突变前(后),南支槽越强(弱),位置突变前(后),南支槽越偏东(西),会出现黄河流域、长江中下游及其以北和以南的大部分地区降水偏多(少),而青藏高原及其周围地区降水偏少(多)的现象,从两者突变前后与大气环流、垂直运动和水汽条件的显著关系能够合理地解释突变前后降水差异的原因。在此基础上,总结了春季南支槽年代际尺度与中国降水、大气环流的概念模型,可为中国春季的气候变化和气候预测提供更多的科学依据。     

大气环流指数和海温对呼伦贝尔地区年降水预测的指示意义

文章对近50a（1961—2010年）内蒙古呼伦贝尔地区的年、汛期和冬春季降水量和降水距平百分率（R%）作了统计,发现年R%和冬春季R%呈上升趋势,汛期R%略呈下降趋势;通过对年R%与大气环流指数、海温的相关分析发现：前期副热带高压（副高）、北半球极涡、大西洋欧洲环流C型、西藏高原位势高度和印缅槽（南支槽）强度指数等均与年R%密切相关,当北半球极涡收缩、强度减弱,副高扩张、强度加强,西藏高原位势高度偏高,南支槽减弱时,有利于来年呼伦贝尔地区降水,否则,相反。此外,前一年夏季北印度洋海域和赤道东太平洋海域海温对呼伦贝尔地区来年降水有显著影响,这两块海区的海温和上述环流指数可考虑作为呼伦贝尔地区年降水的预测信号使用。     

春季Hadley环流强度与我国东部地区夏季降水的联系

该文利用1983--2012年ERA—INTERIM风场的月平均资料以及中国160站月降水资料（1983-2012年）,研究Hadley环流的季节和年际变化特征,我国东部地区夏季降水分布及北半球春季Hadley环流强度与我国东部地区夏季降水的关系。结果表明：Hadley环流存在明显的季节变化特征,北半球环流强度在冬季最强,夏季时最弱,并且环流强度越强时,范围就越大;Hadley环流强度各季节年际变化较明显,而年代际变化秋季较明显。春季HMley环流强度与我国华南地区、长江流域地区和华北地区夏季降水呈“负正负”的相关关系。利用合成分析的得到的结果与其相一致。     

渭河流域土壤湿度异常特征与我国若干气候背景的联系

利用中国1981—2007年土壤湿度资料、地面气象观测旬资料及东亚夏季风强度指数、NCEPⅡ再分析资料,通过诊断分析探讨了土壤湿度变化的敏感区——渭河流域土壤湿度异常与我国若干气候背景的联系。合成分析显示,渭河流域土壤湿度异常干年,中国北方中东部大部分地区土壤偏干,降水量偏少,蒸发皿蒸发偏强,空气相对湿度偏小,湿年反之;大气环流也呈完全相反的形势,干年亚洲中高纬位势高度距平分布西正东负,湿年反之。滞后相关分析表明,土壤湿度的变化可引起500 h Pa大气高度场的变化,从而使定常波的位置和强度发生变化,进而导致降水场的变化;渭河流域13—16旬土壤湿度与17—20旬500 h Pa大气环流表现出欧亚—太平洋遥相关(EUP)型,表明土壤湿度对大气的影响可通过大气遥相关的作用传播到其他区域;土壤湿度蒸发对低层大气水汽通量有正贡献,但这种贡献对产生降水所需的水汽而言是次要的,在我国中东部,前期土壤湿度对夏季降水的影响小,对秋季降水则有明显影响;渭河流域前一年秋季和当年春季土壤湿度与东亚夏季风强度指数显著正相关,表明秋季和春季陆面土壤湿度状况对东亚夏季风的强弱有正反馈的作用。     

长江中下游梅雨与春季南半球年际模态(SAM)的关系分析

利用1951～2000年中国160站梅汛期（6～7月）月平均降水资料和南半球月平均海平面气压资料，对全国梅汛期降水与其前期春季（4～5月）南半球年际模态进行了统计分析，结果表明：长江中下游梅雨与春季SAM指数存在显著的正相关，东亚梅汛期大尺度大气环流异常同样与春季SAM指数有着紧密的联系，强SAM春季对应着后期弱东亚夏季风，西太平洋副高加强西伸，以及长江中下游地区垂直上升速度的增加，这些为长江中下游梅雨的增加提供了有利的大气环流和水汽条件，而弱SAM春季情况则正好相反。春季南半球年际模态的异常为长江中下游梅雨的预测提供了有参考价值的前兆信号。     

近55年东北冷涡与辽西地区降水关系分析

利用1961—2015年辽宁省西部地区18个测站月降水量资料和东北地区209个测站1961—2015年月平均气温资料、NOAA重建的月平均海表温度资料以及88项大气环流指数、26项海温指数资料定义了适用于辽西地区的夏季标准化东北冷涡强度指数(NECVI)和冷涡降水预报因子,并对东北冷涡和辽西冷涡降水进行详细分析,结果表明:近55年,辽西地区冷涡降水夏季和年贡献率整体趋势较稳定,无明显变化,表现出18年左右的显著振荡周期。东北冷涡偏强年,NECVI指数偏大,标准化降水指数(SPI)偏高,对应辽西地区降水偏多;反之,东北冷涡偏弱年,NECVI指数偏小,SPI指数偏低,对应辽西地区降水偏少。前期3月Nino 3区海表温度距平指数、5月黑潮区海温指数、3月西太平洋副高强度指数均与辽西冷涡降水显著相关,具有较好的指示意义,可作为冷涡降水的预报因子,为辽西夏季气候预测和人工影响天气工作的开展提供参考。     

春季南半球环状模与长江流域夏季降水的关系：Ⅰ 基本事实

利用统计方法对春季(4~5月)南半球环状模(SAM)与夏季(6~8月)中国降水的关系作了分析,发现春季南半球环状模指数(SAMI)与夏季长江中下游降水之间存在显著的正相关关系。春季SAM偏强的同期对流层下层在欧亚大陆存在一以蒙古高原和天山山脉为中心的异常反气旋对,从中国东北到华南中纬度地区均为异常的偏北气流控制。这种环流异常形式可以持续到夏季并加强,致使东亚夏季风减弱;春季SAM偏强,夏季西太平洋副热带高压西部脊强度加强,位置偏西,这些异常环流都有利于长江中下游地区降水偏多。另外,春季SAM偏强,夏季长江中下游地区水汽含量增大,向上的垂直运动得到加强,为该地区降水偏多提供了基本的水汽条件。春季SAM偏弱时,夏季东亚大气环流和水汽条件相反。因此,春季SAM为夏季长江中下游汛期降水提供了一有用的前期信号。     

印缅槽和高原指数与春季降水的短期气候预测

利用毕节市8县区51 a春季(3-5月)降水资料,与大气环流指数进行统计分析,找出冬季印缅槽指数和青藏高原指数与毕节市春季降水有较好的相关关系,并利用回归分析研究,建立春季降水预测预报方法,其历史预报拟合率达到68.6%,通过对2012年进行试报,预报与实况一致,效果较好。该预报方法对提前作出春季降水总趋势有较好的指导作用。     

高原夏季风与南海夏季风关系及其影响

利用1983-2012年NCEP/NCAR、NCEP/DOE、ECMWF再分析月平均资料,及中国160站月平均气温和降水量资料,利用统计学方法从大气环流、降水及温度等方面对高原夏季风与南海夏季风的关系进行了探讨。结果表明:高原夏季风与南海夏季风呈负相关关系,且大气环流及对流活动存在显著性差异。高原夏季风偏强(弱)同时南海夏季风偏弱(强)时,同期中国大部分地区的500hPa高度场偏低(高),南海地区500hPa高度场偏高(低);欧亚大陆低纬地区大部为偏东(西)风,南海地区处于反气旋(气旋)环流中。青藏高原主体地区上升运动较弱(强),南海中心区域上升运动均较弱(强),长江中下游地区降水增加(减少),华南降水减少(增加)。中国大部分地区气温较低(高),华南地区气温较高(低)。     

西南地区秋季干旱的年代际转折及其可能原因分析

采用1961~2012年中国气象局753站降水和温度资料、NCEP/NCAR全球大气再分析资料、NOAA海表温度资料等,应用观测统计分析和全球大气环流模式NCAR CAM5.1数值模拟,基于标准化降水蒸散指数(SPEI),对我国西南秋季干旱的年代际转折及其可能原因进行了分析。观测分析结果表明:(1)西南秋季干旱的主要分布型为全区一致型;西南秋季SPEI在1994年发生年代际突变,突变后(前)为偏旱(涝)期。(2)西南秋季偏旱期的主要环流特征是,西太平洋副热带高压位置偏西、面积偏大、强度偏强,南支槽偏弱,西南地区存在下沉运动。(3)热带东印度洋-西太平洋的海表温度年代际升高对西南秋季SPEI在1994年发生年代际突变有重要作用,该关键海区海表温度异常升高,一是会使秋季西南地区500 hPa高度场偏高,南支槽减弱;二是产生偏强的Hadley环流,使得我国西南地区存在下沉运动;三是会在西太平洋激发气旋性环流,使我国西南地区被偏北气流控制,削弱了向我国西南地区的水汽输送,容易造成该地区的秋季干旱。应用NCAR CAM5.1全球大气环流模式进行了关键海区海表温度年代际变化的敏感性试验,验证了观测分析结果,即秋季关键海区海表温度年代际升高对西南秋季年代际变旱有重要作用。     

马斯克林高压对江淮地区梅汛期降水的影响

利用1951-2002年NCEP/NCAR再分析资料和中国160站月降水资料,分析了马斯克林高压对江淮梅雨期降水的影响.结果表明:当年4-5月马斯克林高压对6-7月江淮梅汛期降水的影响最大,江淮地区梅雨与前期春季马斯克林高压存在显著正相关关系,梅汛期的大气环流与春季马斯克林高压联系紧密,春季马斯克林高压偏强,则东亚夏季风偏强、副热带高压偏强、副高西脊点偏西、副高北界偏南,有利于江淮地区梅汛期降水增加;反之亦然.研究还表明,马斯克林高压对江淮南部地区梅汛期降水影响较大,对江淮北部不明显.     

毕节地区6月份降水特征及典型异常年大气环流分析

利用毕节市1980—2016年月降水资料,分析毕节6月降水特征、周期性、降水与环流指数的相关性以及异常年份大气环流特征,得出结果:近37a中毕节6月降水量出现8次异常,其中6月降水在1993年和2003年出现两次降水突变,小波分析发现降水序列存在2—3a,6—7a的周期变化,在2002年左右振荡幅度最为明显;降水异常年西太副高特征指数的副高北界指数及副高脊线指数和降水有显著相关性,其余特征指数相关性差;降水偏多年南亚高压位置偏西,500hPa上高纬地区冷空气较强,经向环流明显,有利于南北空气交汇,在贵州西北部多切变辐合;降水偏少年南亚高压位置偏东,强度强,经向环流弱,副热带高压较平均场偏弱明显。     

夏季北极涡与副热带高压的联系及对华北降水的影响

由于北极涡与副热带高压是两个影响我国天气气候变化的主要大气环流实体,两者紧密相联,且均对华北夏季降水有明显作用,本文使用NCEP/NCAR再分析资料、国家气候中心提供的74个大气环流因子及中国160 站月降水资料,利用合成分析、相关分析及SVD等方法讨论了夏季北极涡与北半球大气环流及副热带高压的相互关系,分析了夏季北极涡及副高对华北降水的共同作用.结果表明:(1) 北极涡的变化不仅与高纬高度场密切相关,而且与中、低纬度环流紧密联系,当极涡异常偏大偏强,中、低纬地区位势高度均明显偏低,北半球副高的面积和强度易偏小,北界位置易偏南,其中副高强度的变化最大.(2) 各分区极涡因子与副高因子之间基本呈显著的负相关,而与西太平洋和南海副高的北界、脊线位置呈正相关.(3) 极涡指数、副高脊线及北界指数与华北降水之间以正相关为主,副高面积、强度指数与华北降水基本呈负相关.当亚洲和欧洲区极涡异常南扩,北非、大西洋、北美副高显著收缩减弱,西太平洋和南海副高明显北抬时,华北降水易增加.     

春季格陵兰海冰与夏季中国气温和降水的关系

采用英国Hadley中心的GISST海冰面积资料、NCEP/NCAR再分析资料以及中国160站气温和降水资料,分析了春季格陵兰海冰面积与夏季中国区域气温和降水的关系.初步研究表明,春季格陵兰海冰面积变化和随后夏季我国黄河长江中下游之间地区气温以及8月份华北和西南地区降水呈明显正相关,而和6月黄河中上游地区降水则具有明显的负相关.同时,春季格陵兰海冰异常时期对应着北半球大气环流的明显变化,表明海冰与我国气温及降水之间的联系具有一定的环流背景.     

孟加拉湾热源对亚洲夏季风环流系统的影响

利用 1951—2000年NCEP/NCAR再分析逐日及月平均资料和我国 160个测站 1951—2000年月降水量资料,计算了夏季大气热源气候分布,分析了夏季孟加拉湾地区热源年际异常及亚洲季风环流系统的响应,以及夏季孟加拉湾地区热源与中国夏季降水的年际关系。结果表明:夏季亚洲季风区最强的热源中心位于孟加拉湾东北部一带。当孟加拉湾热源异常强 (弱 )时,南亚高压偏西 (东 ),西太平洋副热带高压位置偏东(西);印度夏季风偏强 (弱),东亚热带季风偏弱 (强 )。孟加拉湾热源异常对南亚高压、南亚季风、副热带高压的影响显著,对东亚热带季风的影响不显著。夏季孟加拉湾热源与同期长江以南、华南东部部分地区降水呈明显负相关,而与西南到华南西部地区降水呈明显正相关。     

江西春季降水异常的环流特征及其对ENSO事件的响应

利用江西省83个气象观测站1961—2018年春季(3—5月)逐日降水资料和NCEP/NCAR逐日再分析资料,对江西春季降水异常的大气环流特征及其对ENSO事件的响应进行了研究。结果表明:江西春季降水异常偏多年,中层500 hPa中高纬地区受欧亚型环流(EU型)影响,乌拉尔山附近阻塞高压系统活动频繁,贝加尔湖地区低槽偏强,西太平洋副热带高压(简称西太副高,下同)偏强,有利于北方冷空气南下并与偏南暖湿气流在江西上空交汇;低层850 hPa菲律宾以东西太平洋地区为异常反气旋环流控制,造成南海水汽向江西地区输送加强。而江西春季降水异常偏少年,其环流特征表现则与之相反。ENSO是影响江西春季降水的重要强迫信号,厄尔尼诺(拉尼娜)衰减年,春季东亚地区低层850 hPa西太副高偏强(弱),有(不)利南海上空水汽向江西地区输送,低层辐合(辐散)和高层200 hPa辐散(辐合)形成的动力抬升条件是造成江西地区降水偏多(少)的主要原因。     

冬半年青藏高原绕流与中国降水和气温的关系

冬半年中纬度西风带在青藏高原地区产生南北两支绕流,即动力性的南支槽和北支脊,这样的绕流对其周边及下游天气气候有重要影响。本文先分别用600 hPa动力性的南支槽和北支脊各自所在的关键区域的平均涡度与多年平均涡度的差异,表示南支槽和北支脊的强度,然后直观地将南支槽和北支脊强度之差定义为高原绕流强度指数,利用相关分析和合成分析等方法,讨论高原绕流在冬半年平均（10月至次年4月）、秋季、冬季和春季的演变与中国降水和气温的关系。结果表明：高原绕流在冬半年10月至次年4月期间定常的存在,年际变化明显,冬季最强。全球变暖背景下,各时间段绕流强度的变化与中国西北、西南和华南部分地区的降水和气温的关系明显,特别是在冬季。降水关联性最好的是中国西南地区和华南地区,与西北、西南和东北地区的气温变化关系明显。探讨各时间段各层的大尺度大气环流和水汽通量散度、垂直速度等物理量的异常场,亚洲大部分地区自下而上的正压性特征显著,可以很好地解释各时间段高原绕流的异常与中国降水和气温关系。绕流的异常也可能是引发中国冬半年期间高影响天气的原因之一。     

内蒙古夏季降水与亚洲纬向环流的联系

利用1980—2015年内蒙古地区116站逐月降水数据、NCEP/NCAR再分析资料及亚洲经、纬向环流指数资料等,分析内蒙古夏季降水与中高纬环流因子的关系。结果表明:近36 a内蒙古夏季降水呈显著减少趋势,且具有显著的年代际变化特征,在1999年发生显著突变。内蒙古夏季降水与亚洲纬向环流存在负相关关系,尤其是内蒙古东部显著相关。通过环流场合成分析发现,在亚洲纬向环流指数高(低)值年,500 hPa位势高度距平场上,欧亚上空呈现出"+、-、+"("-、+、-")的环流形势,使得乌拉尔山高压脊减弱(增强),贝加尔湖高空槽变浅(加深),南北冷暖空气交换减弱(增强);850 hPa风场上,亚洲纬向环流指数高(低)值年,中国北方地区上空受反气旋(气旋)性环流控制,对流活动较弱(强),而西太平洋上空为异常气旋(反气旋)性环流,同时副热带高压强度偏弱(强),位置偏南(北)、偏东(西),使得输送到内蒙古地区的水汽较少(多),造成内蒙古东部夏季降水偏少(多)。进一步分析发现,亚洲纬向环流指数高、低值年,200 h Pa纬向风距平场呈现相反的分布形势,在高(低)值年,西风急流轴位置偏西(东),强度偏弱(强),不利于(利于)内蒙古东部夏季降水偏多。     

新的高原季风指数与四川盆地夏季降水的关系

用NCEP/NCAR逐月再分析资料和中国560站月降水资料,定义了一个高原季风指数IPM2。结果表明:与原有高原季风指数相比,该指数与四川盆地夏季降水的相关性更好,能够较好地反映四川盆地夏季降水的异常变化。当高原夏季风偏弱时,巴尔喀什湖至贝加尔湖低压槽、亚洲东岸高压脊、印度低压均加强,同时西太平洋副热带高压偏北,来自孟加拉湾的西南风水汽输送和源于西太平洋的偏南风水汽输送均加强,这种环流形式有利于四川盆地西(东)部夏季降水偏多(少);当高原夏季风偏强时,情况相反。IPM2弱(强)大(小)年与四川盆地西(东)部涝年环流背景相似,表明IPM2能够很好反映四川盆地夏季降水异常的环流场特征。     

2010年4月大气环流和天气分析

2010年4月大气环流主要特征如下:北半球极涡分布成偶极型,中高纬地区大气环流呈四波型分布,四个大槽的强度偏弱,南支槽接近多年平均位置,但强度偏弱。西太平洋副热带高压明显偏弱于常年。4月全国平均气温为9.1℃,较常年同期偏低1.2℃。全国平均降水量为56.1 mm,较常年同期偏多12.3 mm。月内,西南旱区多次出现降水过程,大部地区旱情缓解;此外我国共出现5次沙尘天气过程;部分省(市、区)遭受强对流天气袭击。