西太平洋副热带高压不同特征指数与贵州夏季降水的关系

利用贵州85个气象观测站1979—2015年6—8月逐月降水资料、2011—2015逐日降水资料、国家气候中心副高指数及NCEP第二套再分析资料对西太平洋副热带高压与贵州夏季降水的关系进行了分析,并对副高位置发生变化时贵州暴雨带的变化进行了对比,结果表明:(1)贵州夏季大部分区域的降水与副高面积指数、强度指数为正相关,与脊线位置、西伸脊点为负相关;当副高面积增大或强度增强时,对应贵州夏季降水偏多;降水偏多时,6—8月副高的位置偏西或接近平均年份;降水偏少年,副高位置偏东或接近平均年份,且无论偏多(少)年均具有逐步北推东退的趋势。(2)面积指数、强度指数与降水在2~4 a较为显著的凝聚共振关系,二者基本为同位相变化;副高脊线位置、西伸脊点与降水具有2 a的凝聚共振关系,二者与降水均呈反位相变化,脊线位置(西伸脊点)的变化明显超前于降水的变化。(3)贵州6—8月出现暴雨天气时,副高脊线的平均位置具有逐步北推的趋势,且贵州暴雨日数先增加后减少,西伸脊点具有逐步西进的趋势,且贵州暴雨日数逐步增加;当脊线位置位于25°—29°N或西伸脊点位于90°—100°E时贵州暴雨日数最多。     

1998年夏季西太副高活动与凝结潜热加热的关系

利用1998年南海季风试验逐日再分析资料,分析了1998年夏季梅雨期内凝结潜热加热对西太平洋副热带高压(下称西太副高)中短期活动的影响。结果表明,不同位置的凝结潜热加热对西太副高的作用是不同的:当西太副高西侧的降水在它的边缘发生时,释放的凝结潜热加热可能迫使西太副高东退,离它较远处的降水则可能诱使西太副高西伸;西太副高北侧降水释放的凝结潜热加热将阻止它北进;南侧降水则有推动西太副高北进的作用。当南北两侧的凝结潜热加热等强度时,它原地不动,但强度增强,达到一定强度时西伸;若某一侧加热强度减弱,西太副高则有向该侧移动的趋势。     

东亚夏季风指数的分类及物理特征分析

利用1961—2010年NCEP再分析资料,分析了较有代表性的16个东亚夏季风指数,讨论了不同季风指数反映的环流及降水之间的异同,探讨了不同季风指数与东亚夏季风不同空间模态之间的可能关联。结果表明,东亚夏季风指数大致分为两类:1)第一类季风指数存在明显的年代际变化,反映了东亚夏季风强弱的整体一致型变化,与东亚夏季风环流第一模态具有很好的对应关系。高指数年,整个东亚区域夏季风活动整体偏强;贝加尔湖地区为深厚气旋性环流控制,副高位置略偏北;华北、东北地区降水显著偏多,长江流域及其以南降水偏少,降水异常型与我国夏季偶极型季风降水相似,这类指数对我国华北地区降水有较好的指示作用。2)第二类季风指数具有明显的年际变化特征,反映的是东亚夏季风强弱的南北反相变化,与东亚夏季风环流第二模态相对应。高指数年,我国东南地区夏季风偏弱,东北部夏季风偏强;西北太平洋为深厚的气旋性距平环流控制,副高偏北,该分布型与东亚—太平洋(EAP)遥相关十分相似;我国东北、内蒙古地区,华南地区降水增多,长江流域降水显著减少,降水异常型与我国夏季三极型季风降水异常型相似,这类指数对我国长江流域降水有较好的指示作用。     

淮河夏季降水与赤道东太平洋海温对应关系的年代际变化

基于我国台站降水观测资料、NCEP/NCAR再分析资料和NOAA的ERSST资料讨论了淮河夏季降水与赤道东太平洋海表温度对应关系的年代际变化。结果表明:淮河夏季降水在20世纪70年代中期发生了一次明显的突变, 在突变之前, 其降水呈线性减少趋势, 而在其后降水呈线性增加趋势; 同时, 淮河夏季降水与前期ENSO的对应关系在突变前后有明显的差异, 在突变前, 降水与赤道东太平洋的海温为显著的负相关, 而在突变后, 相关值转为弱的正相关。滑动相关结果显示:近20年是整个研究时段中二者对应关系最弱的时期。进一步研究发现:淮河降水与西太平洋副热带高压位置和强度的对应关系也在20世纪70年代中期前后经历了一个年代际变化, 在突变前, 淮河夏季降水与副高强度呈正相关, 突变后则为负相关。其中淮河8月降水在突变前主要受副高脊线位置和副高北界影响, 突变后则主要受副高面积和强度影响。即ENSO对淮河夏季降水预测的参考意义正在减弱, 同时副高对降水的作用方式正在转变。     

Combined impact of in-phase and out-of-phase variation between the northern East Asian low and western North Pacific subtropical high on East Asian summer rainfall

东亚夏季降水受到对流层低层的东北亚陆地低压和西北太平洋副热带高压(西太副高)的影响。本文采用NCEP/NCAR再分析资料,考察了东北亚低压和西太副高同位相变化及反位相变化对东亚夏季降水的影响。研究发现与环流系统同位相和反位相对应,东亚夏季降水呈现不同的变化特征。当东北亚低压和西太副高同位相变化时,东亚地区降水异常为偶极子型,表现为长江南北降水变化相反;而当两环流系统处于反位相变化时,降水异常主要集中在长江流域。     

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。     

我国华东地区气候变化与副高指数的小波分析

根据1951～2007年华东地区逐月平均气温和降水资料,在利用连续小波变换对华东地区的降水、气温与副高指数的时频变化特征进行分析的基础上,采用交叉小波变换方法分析了华东地区近57年的气候变化与副高之间的相关关系.结果表明,华东地区气候要素与副高指数距平序列都存在着不同时间尺度的周期分量,并且各周期分量的强度是不同的.其中以2～8年尺度的年际振荡较为明显,10年以上的年代际变化以1980年为突变点.     

夏季东亚大气遥相关型变化特征及其与长江中下游旱涝的关系

用 ５００ ｈ Ｐａ 高度场资料及中国 １６０ 个站的月平均降水资料,采用 Ｅ Ｏ Ｆ、合成分析和奇异谱分析等方法,分析了长江中下游旱涝年夏季降水与同期东亚大气环流的关系,结果表明长江中下游旱涝与 ５００ ｈ Ｐａ 高度场东亚太平洋遥相关型（ Ｅ Ａ Ｐ）关系密切, Ｅ Ａ Ｐ指数能较好地反映夏季 ５００ ｈ Ｐａ 高度场的配置及长江中下游降水。文中重点讨论了 Ｅ Ａ Ｐ指数的振荡周期及高低指数年西太平洋副高的变化特征。 Ｅ Ａ Ｐ指数 ３～６ 年、准两年及年代际变化反映了长江中下游旱涝的年际变化及年代际变化趋势。 Ｅ Ａ Ｐ高指数年（对应涝年）,西太平洋副热带高压为纬向型,随季节南北移动较缓慢,副高位置偏南偏西,并且强度偏强;而 Ｅ Ａ Ｐ低指数年（对应旱年）,西太平洋副高呈经向型,随季节由西南向东北移动较迅速,副高偏东偏北,并且强度偏弱。     

福建夏季降水异常与ENSO循环及东亚季风的关系

利用NCEP/NCAR发布的500hPa高度和OLR场以及福建38个站降水资料,分析了福建夏季降水异常与ENSO及东亚夏季风、西太平洋副高的关系.结果表明,西太平洋副高南北进退的异常及位于我国东南沿海的热带季风环流的异常变化,直接影响夏季降水的异常副高脊线位置由春入夏北进的急缓,可能是夏季旱涝前期征兆;ENSO发展不同阶段,西太平洋副高脊线位置年变程存在较大的差异,夏季旱涝在较大程度上依赖ENSO循环的不同阶段.与ENSO循环有关的东亚太平洋地区EPA遥相关距平波列,严重地影响西太平洋副高南北位置及东亚夏季风强弱变化,是导致福建降水异常的一个重要途径.     

夏季南亚高压和西太副高活动特征指数与中国东部降水分布的联系

为了进一步研究夏季南亚高压（South Asia High,SAH）与西太平洋副热带高压（West Pacific Subtropical High,WPSH）活动特征指数变化及其互动作用对我国东部降水的影响,利用2001-2020年高分辨率ERA5再分析资料分析了南亚高压和西太副高的夏季逐候强度指数、面积指数、脊线位置和东西伸脊点的演变特征,并针对两者同强同弱和经纬向位置远近情形下对比分析了两者互动作用对我国东部降水的影响。结果表明：（1）南亚高压和西太副高的强度指数与面积指数变化均呈较明显的正相关,特别是南亚高压的脊线位置、强度指数和面积指数的变化有较好的一致性,即：南亚高压脊线越偏北（南）,其强度和面积指数均越大（小）。（2）夏季南亚高压东伸脊点和西太副高西伸脊点的逐候平均位置变化具有“相向而行、相背而去”的互动趋势,南亚高压纬向位置的突变晚于经向位置的突变,间隔时间约4候。（3）两者同强同弱年与我国东部降水有较好的相关性,即当两者同时偏强（弱）时,长江中下游地区降水偏多（少）,华南地区降水偏少（多）。两者经纬向相对位置的异常对我国东部降水有一定的影响,即：当两者经纬向异常靠近时...     

Atmospheric Circulation Patterns over East Asia and Their Connection with Summer Precipitation and Surface Air Temperature in Eastern China during 1961–2013

Based on the NCEP/NCAR reanalysis data and Chinese observational data during 1961–2013, atmospheric circulation patterns over East Asia in summer and their connection with precipitation and surface air temperature in eastern China as well as associated external forcing are investigated. Three patterns of the atmospheric circulation are identified, all with quasi-barotropic structures: (1) the East Asia/Pacific (EAP) pattern, (2) the Baikal Lake/Okhotsk Sea (BLOS) pattern, and (3) the eastern China/northern Okhotsk Sea (ECNOS) pattern. The positive EAP pattern significantly increases precipitation over the Yangtze River valley and favors cooling north of the Yangtze River and warming south of the Yangtze River in summer. The warm sea surface temperature anomalies over the tropical Indian Ocean suppress convection over the northwestern subtropical Pacific through the Ekman divergence induced by a Kelvin wave and excite the EAP pattern. The positive BLOS pattern is associated with below-average precipitation south of the Yangtze River and robust cooling over northeastern China. This pattern is triggered by anomalous spring sea ice concentration in the northern Barents Sea. The anomalous sea ice concentration contributes to a Rossby wave activity flux originating from the Greenland Sea, which propagates eastward to North Pacific. The positive ECNOS pattern leads to below-average precipitation and significant warming over northeastern China in summer. The reduced soil moisture associated with the earlier spring snowmelt enhances surface warming over Mongolia and northeastern China and the later spring snowmelt leads to surface cooling over Far East in summer, both of which are responsible for the formation of the ECNOS pattern.     

A Mechanism for the Interannual Variation of the Early Summer East Asia-Pacific Teleconnection Wave Train

Based on the 500-hPa geopotential height, surface air temperature, and China summer rain-belt type data from 1978 to 2002, the spatial spectrum function sets which well represent the variation of large scale atmospheric circulations were obtained using the least square method. A mechanism for the interannual variation of the East Asia-Pacific teleconnection (EAP) wave train in early summer was identified with the low-order spectral method and the hypothesis-test method. The results indicate that, when nonlinear wave-wave and wave-flow interactions on large scale are stronger in the inner dynamic process of the atmosphere,there are obvious nonlinear features in the evolution of the atmospheric circulation, and the EAP exhibits a negative-positive-negative ("- + -") spatial distribution in low to high latitudes in early summer. The corresponding EAP index is positive, which leads to a northward shift of the western Pacific subtropical high (WPSH) and the China rain-belt is located in the Huaihe River valley and its north in summer. On the contrary,when nonlinear wave-wave and wave-flow interactions on large scale are weaker, there appears a linear feature in the evolution of the atmospheric circulation, and the EAP shows a positive-negative-positive("+ - +") spatial distribution in low to high latitudes. The corresponding EAP index is negative, which inhibits the WPSH against moving northward, and the China rain-belt is located in the Huaihe and Yangtze River valleys and their south.     

春季华南土壤湿度异常与中国夏季降水的可能联系

基于ERA40（ECMWF）1958—2001年土壤湿度再分析资料和中国541站降水资料,通过观测分析揭示了华南春季土壤湿度异常与中国夏季降水的联系及其可能的物理过程。结果表明,春季华南土壤湿度与夏季华南（长江流域及其以北地区）降水呈正（负）相关;春季华南土壤湿度负（正）异常,夏季华南降水异常偏少（多）,而长江以北地区降水则偏多（少）。通过对春季华南土壤湿度异常年份对应的环流异常特征的诊断分析发现：土壤湿度负异常年,西太平洋副高位置明显偏西,华南地区对应异常的下沉运动和水汽辐散,导致该地区降水偏少;而长江中下游地区对应异常的上升运动和水汽通量的辐合,降水偏多;土壤湿度正异常年的情况大致相反。进一步的分析表明,春季华南土壤湿度与同期长江中下游及以北地区土壤湿度存在明显的负相关关系。春季华南土壤湿度负（正）异常年的同期华北到长江中下游区域土壤湿度为正（负）异常,将导致南部区域的地表温度异常升高（降低）,北部地表温度异常偏低（偏高）,并通过改变地表对大气的加热,引起夏季大气环流的异常,最终造成夏季降水异常。     

Subseasonal Zonal Oscillation of the Western Pacific Subtropical High during Early Summer

This study examines the features and dynamical processes of subseasonal zonal oscillation of the western Pacific subtropical high (WPSH) during early summer, by performing a multivariate empirical orthogonal function (MVEOF) analysis on daily winds and a diagnosis on potential vorticity (PV) at 500 hPa for the period 1979–2016. The first MV-EOF mode is characterized by an anticyclonic anomaly occupying southeastern China to subtropical western North Pacific regions. It has a period of 10–25 days and represents zonal shift of the WPSH. When the WPSH stretches more westward, the South Asian high (SAH) extends more eastward. Above-normal precipitation is observed over the Yangtze–Huaihe River (YHR) basin. Suppressed convection with anomalous descending motion is located over the subtropical western North Pacific. The relative zonal movement of the SAH and the WPSH helps to establish an anomalous local vertical circulation of ascending motion with upper-level divergence over the YHR basin and descending motion with upper-level convergence over the subtropical western Pacific. The above local vertical circulation provides a dynamic condition for persistent rainfall over the YHR basin. An enhanced southwest flow over the WPSH’s western edge transports more moisture to eastern China, providing a necessary water vapor condition for the persistent rainfall over the YHR basin. A potential vorticity diagnosis reveals that anomalous diabatic heating is a main source for PV generation. The anomalous cooling over the subtropical western Pacific produces a local negative PV center at 500 hPa. The anomalous heating over the YHR basin generates a local positive PV center. The above south–north dipolar structure of PV anomaly along with the climatological southerly flow leads to northward advection of negative PV. These two processes are conducive to the WPSH’s westward extension. The vertical advection process is unfavorable to the westward extension but contributes to the eastward retreat of the WPSH.     

THE POSITION VARIATION OF THE WEST PACIFIC SUBTROPICAL HIGH AND ITS POSSIBLE MECHANISM

Using NCEP/NCAR daily reanalysis data and SCSMEX data, an investigation is carried out of the relationship between the position variation of the west Pacific subtropical high (WPSH) and the apparent heating in June 1998 based on the complete vertical vorticity equation. It is found that the non-adiabatic heating plays an important role in the position variation of WPSH. In comparison with climatic mean status, the vertical change of non-adiabatic heating is stronger in the north side of WPSH in June 1998, but weaker in the south side of WPSH. The anomalous non-uniform heating induces anomalous cyclonic vorticity in South China, areas to the south of the Yangtze and its mid-lower valleys, but anomalous anticyclonic vorticity in the Indo-China Peninsula and South China Sea areas lead to the more southward position of WPSH than the mean.     

2012年我国夏季降水预测与异常成因分析

本文对2012年我国夏季降水的实况和预测进行简要回顾,发现2012年夏季降水大体呈北方涝、长江旱的分布,主雨带位于黄河流域及其以北,降水异常偏多的区域主要位于西北大部、内蒙古和环渤海湾,黄淮与江淮地区降水偏少,江汉至淮河上游一带干旱严重;预测的主雨带位于华北南部至淮河,较实况偏南。对我国北方降水异常偏多的成因分析表明:2012年夏季欧亚中高纬地区阻塞高压（简称阻高）强盛,同时东北冷涡活动频繁,中高纬500 hPa高度场从西至东呈“+-+”的分布,这种环流形势没有造成长江洪涝是因为东亚夏季风异常偏强,同时西太平洋副热带高压（副高）偏北,冷暖空气对峙于我国北方地区,导致北方降水异常偏多。分析还表明阻高、东北冷涡、东亚夏季风和副高这四个系统的不同配置影响着冷暖气流的对峙位置,进而形成我国夏季的主雨带。最后通过定量和定性判断相结合的方法,选取了2012年夏季降水的最佳相似年和最佳相反年,对比分析了2012年夏季降水与其最佳相似年和最佳相反年的海温演变与东亚夏季风环流系统主要成员的差异:1959年夏季降水作为2012年夏季降水的最佳相似年,虽然海温及东亚夏季风系统关键成员异常不明显,但是和2012年也呈近似相反的特征;而1980年夏季降水作为2012年夏季降水的最佳相反年,海温及东亚夏季风环流系统关键成员和2012年呈显著的反向特征,这些观测事实反映了我国夏季降水与海温及东亚夏季风环流系统关键成员这些主要影响因子之间关系的年代际变化。     

2016年我国梅雨异常特征及成因分析

利用国家气候中心梅雨监测资料和NCEP再分析资料,对2016年我国梅雨异常特征及其大尺度环流成因进行了分析。结果表明:（1）2016年我国梅雨有明显的区域特征,其中江南区入梅偏早14天,与1995年并列成为1951年以来入梅最早的年份,出梅偏晚11天,梅雨期（量）偏长（多）,但梅雨期日平均降水量偏少;长江区入梅和出梅均偏晚,梅雨期接近常年,但梅雨量偏多一倍以上,梅雨量和梅雨期日平均降水量分别为1951年以来历史同期第三和第二高值;江淮区入梅、出梅及梅雨期接近常年,但梅雨量偏多。（2）对流层高、中、低层环流系统冬夏季节性调整和转变显著提前的共同作用,导致了2016年江南区入梅显著偏早;东亚副热带西风急流、西太平洋副热带高压（副高）和东亚夏季风涌在7月中旬阶段性地南落导致了江南区和长江区出梅偏晚。（3）受到前冬超强厄尔尼诺衰减和春、夏季热带印度洋全区一致海温模态偏暖的影响,梅雨期副高异常偏强,副高西南侧转向的水汽输送异常偏强,并在长江区和江淮区与北方弱冷空气辐合,造成梅雨量异常偏多。     

Tropical convective activities related to summer rainfall anomaly in China

1.IntroductionTropicsservesasthepredominantzoneofthermalsourcefordrivingatmosphericcirculationsthatislinkedtolatentheatreleasedbytheconvection.TheanomalyoftropicalairrseainteractionrepresentedbyENSOissuchastocausesevereabnormalityofconvectiontherein,whichwillaffectatmosphericcirculationsandclimateonaglobalbasis(Bjerknes,1969).Therefore,theair--seainteractionanomaly,andespeciallytheENSO--associatedglobalclimateanomalyhavebeenasubjectofmuchinterest.Chinesemeteorologistshavemadeenormouseffort…     

2003年7月西太平洋副热带高压变异及中国南方高温形成机理研究

运用全型垂直涡度倾向方程理论, 研究了空间非绝热加热在垂直方向的变化对2003年7月副高强度和位置变异的影响.结果表明: 副热带地区的非绝热加热对副高的强度和位置的变化有极其重要的影响.与气候平均状况相比较, 2003年7月副高北侧、西侧非绝热加热的垂直变化异常偏强, 而南侧、东侧较常年异常偏弱.这种异常的非绝热加热状况导致我国江南到副热带西太平洋地区呈现带状的异常反气旋性涡度制造, 使得7月副高偏强偏西.     

Synergistic contribution of precipitation anomalies over northwestern India and the South China Sea to high temperature over the Yangtze River Valley

This study explores the characteristics of high temperature anomalies over eastern China and associated influencing factors using observations and model outputs. Results show that more long-duration (over 8 days) high temperature events occur over the middle and lower reaches of the Yangtze River Valley (YRV) than over the surrounding regions, and control most of the interannual variation of summer mean temperature in situ. The synergistic effect of summer precipitation over the South China Sea (SCS) region (18°-27°N, 115°-124°E) and the northwestern India and Arabian Sea (IAS) region (18°-27°N, 60°-80°E) contributes more significantly to the variation of summer YRV temperature, relative to the respective SCS or IAS precipitation anomaly. More precipitation (enhanced condensational heating) over the SCS region strengthens the western Pacific subtropical high (WPSH) and simultaneously weakens the westerly trough over the east coast of Asia, and accordingly results in associated high temperature anomalies over the YRV region through stimulating an East Asia-Pacific (EAP) pattern. More precipitation over the IAS region further adjusts the variations of the WPSH and westerly trough, and eventually reinforces high temperature anomalies over the YRV region. Furthermore, the condensational heating related to more IAS precipitation can adjust upper-tropospheric easterly anomalies over the YRV region by exciting a circumglobal teleconnection, inducing cold horizontal temperature advection and related anomalous descent, which is also conducive to the YRV high temperature anomalies. The reproduction of the above association in the model results indicates that the above results can be explained both statistically and dynamically.