近50年中国干湿气候界线波动及其成因初探

文中在 10a际尺度上详细分析了中国干湿气候界线波动与气候的干湿变化 ,得出 :过去 5 0a中国干湿气候界线波动显著 ,区域差异大 ,呈现出整体移动和东西、南北相异波动的特征。 2 0世纪 6 0～ 70年代中国干湿气候存在一次突变 ,由较湿润变为干旱 ,但各地干旱程度不同。干湿气候界线波动与气候的干湿变化具有显著的年代际特征。在此基础上分析了气候界线波动的可能原因 ,中国干湿气候界线的波动与气候的干湿变化是西太平洋副热带高压强度位置导致的东南季风、孟加拉湾暖流所导致的西南季风以及高原季风、中纬度西风环流等综合作用的结果。中国各地区干湿位相变化不一致 ,区域差异大 ,是不同环流以及环流的不同强弱组合所致。东南季风、西南季风、高原季风、中纬度西风环流、西太平洋副热带高压的年代际变化是过去 5 0a中国干湿气候界线波动与气候干湿变化年代际变化的根本原因。 2 0世纪 6 0～ 70年代的干湿突变 ,是整个北半球大气环流异常的结果     

华南前汛期的锋面降水和夏季风降水Ⅱ.空间分布特征

利用中国730站降水资料和第I部分 (郑彬等, 2006) 得到的华南前汛期锋面降水和季风降水的划分日期, 计算出1958～2000年华南前汛期锋面降水量 (强度) 和季风降水量 (强度) 的序列, 采用EOF和扩展EOF分析方法, 得到华南前汛期降水的几个主要分布型, 并探讨锋面降水与季风降水的可能联系.分析结果表明: 华南前汛期的锋面降水和季风降水分布主要有三种类型--全区旱涝型、西南涝 (旱) 东北旱 (涝) 型、东南涝 (旱) 西北旱 (涝) 型.各分布型的时间系数与850 hPa风场的相关结果表明不同的分布对应着不同的低层环流形势.统计结果显示华南前汛期锋面降水的分布形式与季风降水的分布形式有一定的对应关系.     

季风爆发与梅雨期雨量的关系及其预报

本文主要通过印度西南季风和我国东南季风的建立,讨论高层季风和低层季风与梅雨量的关系,并对东经120度逐日经圈环流进行分析,发现在我国东部夏季存在一个600—1000公里范围的季风垂直环流(方向和哈特莱[Had1ey]环流相反),自南向北移动,它的升支恰好对应一条东西向雨带,初夏移至江淮地区就是梅雨。由于它的空间尺度较小,在较长时间的平均图上不易发现。还通过l965年和1969年的个例分析指出:季风垂直环流强的年份当年梅雨也明显,反之,季风垂直环流弱的年份当年梅雨也不清楚,本文还指出青藏高原前期的热力状况对季风有很大影响,同时发现中纬度冬季西风强度与夏季环流、梅雨期雨量有密切关系。     

1979年印度夏季风活跃、中断和撤退时期欧亚上空风场和温度场的变化

本文对1979年夏季印度西南季风活跃、中断和撤退时欧亚地区大范围环流和温度场进行了分析。结果表明,该年季风活动的变率与欧亚中高纬环流形势的演变有明显关系。季风活跃期,高空西风带显著北移,西藏高原上空有高空反气旋环流建立、发展,苏联西部阻塞高压发展、维持;季风中断期,西藏高原西部有高空槽存在;苏联西部阻塞高压减弱、崩溃或有高空槽发展;季风的撤退也与东亚冷空气活动关系密切。     

印度半岛热力变化对亚洲季风环流异常的影响

海陆热力差异的季节性变化是季风产生的原始驱动力,因此海洋和大陆任何一方的变化必然会影响季风环流出现异常。本文探讨了欧亚大陆高、低层气温、南亚大陆和印度洋之间海陆热力差异的变化特征,发现南亚大陆的印度半岛区域下垫面的季节性增暖出现最早,其增暖从春季就开始出现,比对流层上层增暖偏早约两个月,相应的低层经向海陆温度梯度由冬季型转为夏季型最早的区域出现在80°E附近。进一步分析了印度半岛下垫面热力异常的变化特征及其与季风环流异常的关系,初步揭示了南亚区域高、低层气温变化的相互联系,发现印度半岛下垫面的迅速增温引起了大气的强感热加热,进而影响高、低层季风环流的异常变化。结果表明,春末夏初印度半岛暖下垫面的加热作用有利于亚洲夏季型季风环流建立偏早,同时也有利于亚洲夏季季风环流的加强,而冷下垫面的作用则相反。     

东亚季风指数的定义及其与中国气候的关系

利用NCEP/NCAR 850 hPa月平均风场再分析资料,在客观地选定定义地区范围的基础上;定义了一组新的东亚季风指数:西南季风面积和强度指数,东南季风面积和强度指数,偏北季风面积和强度指数.研究了各季风指数的相互关系、季节变化和年际变异.这6个东亚季风指数突出反映了东亚西南季风、东南季风及偏北季风3支季风气流强度和范围变化的特征.分析表明,它们相互之间既有一定联系,又有独立性.各季风指数存在明显的季节变化和年际变化.另外,分析了各季风指数与中国夏季降水和冬季气温的联系,以考察其解释我国气候异常分布的能力.结果表明,这些指数与我国夏季降水和冬季气温有很好的关系,并各自对应有一定的降水和气温分布.特别是西南季风与东南季风影响我国夏季降水的地区有很大差异.因此,我们指出,研究东亚夏季风时,区别西南季风与东南季风是很有必要的,用单一指数不足以表征它们不同的变化.     

我国南方初夏汛期和东亚夏季风环流

主要根据低层夏季风热力学性质与流场演变特点深入讨论我国南方初夏汛期包括华南前汛期和长江中下游梅雨期同夏季风活动的联系，分析了东亚夏季风环流建立过程的阶段性和类型，指出汛期的开始与结束同夏季风前沿位置变动一致。我国夏季风从开始到发展鼎盛时期低纬大气环流的演变过程各年不完全相同，主要可归纳为４类，每类包括４个或３个不同阶段，从而可认识到东亚夏季风体系结构的非单一性，它可有４种结构模型，即仅是东南季风Ｐ的单气流型、强东南季风Ｐ与弱西南季风Ａ的双气流型、强东南季风Ｐ和弱西南季风Ｍ的双气流型、强东南季风Ｐ和强（或弱）西南季风Ｍ以及弱西南季风Ａ的３气流型。     

华南前汛期的锋面降水和夏季风降水 II. 空间分布特征

利用中国730站降水资料和第I部分(郑彬等,2006)得到的华南前汛期锋面降水和季风降水的划分日期,计算出1958-2000年华南前汛期锋面降水量(强度)和季风降水量(强度)的序列,采用EOF和扩展EOF分析方法,得到华南前汛期降水的几个主要分布型,并探讨锋面降水与季风降水的可能联系。分析结果表明:华南前汛期的锋面降水和季风降水分布主要有三种类型——全区旱涝型、西南涝(旱)东北旱(涝)型、东南涝(旱)西北旱(涝)型。各分布型的时间系数与850 hPa风场的相关结果表明不同的分布对应着不同的低层环流形势。统计结果显示华南前汛期锋面降水的分布形式与季风降水的分布形式有一定的对应关系。     

四川盆地夏季降水区域差异及其与季风的联系初探

基于四川盆地逐日气象观测资料、NCEP/NCAR再分析资料,分析了近46年四川盆地夏季降水变化的区域差异及其与东亚夏季风和高原夏季风的联系。结果表明:盆西和盆东夏季降水序列与全国夏季降水的相关分布分别与我国夏季降水第Ⅰ、Ⅱ类雨型分布相类似。使用一元回归方法,分别得到了与东亚夏季风和高原夏季风相关的环流场,通过对两个环流场季风指数高低值年份的合成分析发现,东亚夏季风的影响主要体现在西北气流和东南气流的辐合带在我国东部地区位置变动以及强度变化;高原夏季风对环流场的影响体现在华北到河套地区一带风向的转换。着重分析了1961和1998年夏季与东亚、高原夏季风相关的环流场,发现东亚夏季风与高原夏季风都对四川盆地夏季降水有重要影响,其中盆西夏季降水主要与高原夏季风有关,盆东夏季降水与东亚夏季风和高原夏季风都有关,但以东亚夏季风为主。     

中国东部夏季暴雨日数的分布特征及其与大气环流和海温的关系

采用1961—2010年NCEP/NCAR再分析资料,NOAA海表温度资料和中国国家气候中心整编的中国东部387站逐日降水资料,分析了中国夏季暴雨日数的分布特征及其与大气环流和海温的可能关系。结果表明:(1)近50年中国东部夏季暴雨日数经历了3次年代际变化,先后发生在20世纪70年代中后期、90年代初以及21世纪初。(2)根据经验正交函数(EOF)分析主模态的空间分布型,结合聚类分析的方法,将中国东部夏季暴雨日数主要分为6种类型:渤海型、北方型、淮河型、长江型、南方型、南方和北方两支型。该分型对实际暴雨日数分布具有较好的代表性。(3)分析中国东部夏季暴雨日数不同分布型的环流场特征,结果表明暴雨日数的分布类型与东亚夏季风密切相关,渤海型和北方型分布对应季风位置偏北,淮河型和长江型分布对应季风位置偏南,南方型分布时季风位置更加偏南,当暴雨日数呈现南方和北方两支型分布时,季风较强,影响中国东部大部分地区。(4)分析中国东部夏季暴雨日数不同分布型的水汽输送特征,结果表明,影响中国东部夏季不同暴雨日数分布型的水汽输送与西太平洋的异常反气旋式环流密切相关,形成暴雨的水汽更多来自于西太平洋。(5)分析中国东部夏季暴雨日数不同分布型的海温场特征,结果表明,渤海型和北方型暴雨日数多发生在拉尼娜发展或者维持时期;淮河型和长江型暴雨日数多发生在厄尔尼诺维持或者衰减时期;南方型暴雨日数多发生在厄尔尼诺发展时期;而当暴雨日数呈现出南方和北方两支型时,整个太平洋和北印度洋大部分地区均呈现出偏冷的状态,海、陆热力差异显著。     

论大气环流的季节划分和季节突变 II. 个别年份的分析

根据本文第一部分提出的概念、理论和方法,利用ECMWF客观分析的几个特定等压面上的位势高度场和东西风场资料,计算和分析了个别年份（1981年）北半球大气环流的季节变化,尤其是对亚洲西太平洋地区季节突变进行了详细的研究。（1）首先给出了1981年大气环流各季的一些基本特征。减去年平均后,发现冬季和夏季环流型相反,而春、秋季环流型则与冬季环流型几乎正交。（2）计算了各候平均场偏差和典型的冬季偏差场F'w的相似性系数Rw(t),分析它们的特征并加以比较,结果是半球尺度的大气环流过渡季节（春、秋）虽然短些,但突变性不很明显。（3）为了研究与行星尺度相联系的南北向季节推移,本文给出了纬圈平均偏差场的Rw(t)分布,发现在大多数纬度中,对流层大气环流的季节变化都有突变性,纬度越低,春季来临越早,秋季来临越迟。（4）为了研究大气中行星波,东西向环流结构的季节变化及调整,本文给出了按经圈平均偏差场的Rw(t)分布,发现在低空和对流层高层及平流层低层季风区内季节突变十分显著,鲜明地反映了季风环流和季节变化的关系。（5）最后,本文计算了北半球各个20o×10o经纬距分区域中的Rw(t)分布,发现在许多分区域中,季节突变都很明显,尤其是在亚洲和西太平洋季风区里,但突变的早晚随高度和区域而变,即有时空四维结构。总之,本文第一部分所提出的参数Rw(t)及其他一些概念和方法确能很好地描述大气环流的季节变化及其突变性。     

1980-2010年西藏高原大到暴雪的时空分布和环流特征北大核心CSCD

利用1980 2010年西藏高原的逐日降水和积雪深度资料分析了该地区大到暴雪的时空分布特征,结果表明:西藏高原大到暴雪发生日数最多的区域为喜马拉雅山南坡的南部边缘地区和那曲中东部与昌都西部的藏北地区;全年都可发生大到暴雪天气,在季节分布上呈双峰特征,峰值出现在3 5月,次峰值出现在10月;近31年西藏高原年降雪频次总体呈减少趋势,减少速率约为每10年3.8站次。利用同期NCEP/NCAR的500 hPa高度场和风场再分析资料对48个西藏高原区域性的大到暴雪天气过程的环流形势进行分析,得到高原区域性强降雪主要环流形势分为5类,即:印度低压型、南北支槽型、巴尔喀什湖低压型、伊朗高压型和高原低涡—切变型;前冬(10 12月)大到暴雪过程主要以印度低压环流型为主,1月以巴尔喀什湖低压型为主,2月以南北支槽型为主,3月以伊朗高压型和南北支槽型为主,4月以高原低涡—切变型为主;在每类环流型中,南支槽都起着重要作用。     

西藏地区OLR分布特征

根据美国NOAA极轨卫星观测得到的射出长波辐射资料(Outgiong Longwave Radiation,简称OLR)分析了西藏高原及其附近地区各月的辐射气候特征,指出:高原冬季OLR为低值区,与降水对应关系较差,主要反映了高原冬季气温低,为冷源;高原夏季为雨季,多阴雨天气,OLR值也较小,且高原夏季降水与OLR存在较好的反相关.OLR的演变特征反映了北半球大气环流调整,同时也反映了高原热力特征的变化.合成分析了西藏高原多雨年和少雨年OLR分布差异,发现夏季旱涝与印度洋东西部对流强弱分布以及印度季风槽、副高等强度和位置变化有密切的关系.     

中国东北地区夏季旱涝的大气环流异常特征

利用东北地区均匀分布的69个测站35年(1961～1995年)夏季月平均降水资料和NCEP/NCAR 1958～1997年月平均再分析资料,对我国东北地区夏季旱涝发生的大气环流异常特征及其差异进行了诊断分析研究.结果表明,东北地区旱涝年夏季,高纬和极区大气环流特征、东北亚异常长波槽脊的分布和活跃程度、东亚大槽和西太平洋副热带高压的位置和强度等均有十分明显的差别.不仅如此,该区域夏季降水异常还显著地受到亚洲季风诸系统的影响,包括南亚季风,也包括南海季风和副热带季风,并且高空西风急流的位置和强度也有明显变化.涡度、散度、垂直速度和水汽含量等物理量特征在旱涝年不仅有截然相反的分布,而且还表现出与低纬地区存在着不同的联系方式.位于菲律宾以东洋面上行星尺度的高层辐散和低层辐合也有一定不同,并且受热带地区大气加热强度变化的影响,东北地区所在经度上的经圈环流在旱涝年也发生了明显变化,从而对该区域降水异常产生影响.     

低纬环流系统对江淮梅雨暴雨影响的数值模拟

利用有限区域细网格模式与Ｔ４２Ｌ９谱模式进行三维嵌套，对１９９１年７月１０－１１日０８时江淮梅雨暴雨过程作了数值模拟，探讨了低纬环流系统和由其形成的水汽输送通道对江淮梅雨的影响。结果表明：孟加拉湾水汽源地及其西南季风水汽输送通道的贡献大于南海水汽源地及其东南季风水汽输送通道；两个水汽源同时存在，对江淮梅雨暴雨引起非线性叠加增强；台风环流和季风低压环流强度的变化对江淮梅雨暴雨有重要作用。     

冬季赤道西太平洋环流状况与后期亚洲季风

基于月平均NCEP再分析资料(1958～1997年)以及中国336个台站月降水总量(195l～1994年),通过合成、相关以及统计显著性检验方法,研究了赤道西太平洋区域冬季环流状况与后期春夏季亚洲(东亚和南亚)季风环流变化的关系.研究结果表明,冬季赤道西太平洋环流状况对后期南亚季风和东亚季风以及我国夏季降水均有显著的滞后影响.冬季赤道西太平洋海域海平面气压偏高(低),对应反气旋(气旋)性环流异常,致使后期东亚和南亚夏季风均偏弱(强)以及我国长江流域夏季降水偏多(少),揭示了实施这种滞后影响的一般特征.     

青藏高原三江源和河湾区夏季降水变化特征及对高原夏季风的响应

本文利用1981～2020年观测数据和ERA5再分析资料,将青藏高原腹地三江源和东南重要水汽通道河湾区作为典型研究区域,分析了降水不同时间尺度变化特征及其典型强弱年对高原季风环流系统的响应,结果表明：（1）三江源和河湾区降水的季节变化均呈双峰型分布,峰值出现在7月初和8月下旬。夏季降水在21世纪初发生年代际转折,尤其是三江源降水量在近20年增加明显。两个高原季风指数DPMI(Dynamic Plateau Monsoon Index)和ZPMI(Zhou Plateau Monsoon Index)的夏季风爆发时间均超前于河湾区和三江源降水的明显增加期。三江源夏季降水年际变化与两个高原夏季风指数有较好的相关性。三江源与河湾区虽然相邻很近,但三江源夏季降水受高原季风影响程度远大于河湾区。当高原夏季风增强（减弱）时,三江源降水量偏多（少）。（2）三江源降水偏多年,南亚高压偏东偏强,低层高原主体低压异常,有利于西南风和东南风在三江源区域交汇,南方暖湿空气能够深入高原腹地导致水汽辐合偏强。河湾区降水偏多年,河湾区及整个高原主体附近高度场并没有明显异常,河湾区的水汽输送主要有两条路径,一条来自孟...     

北半球夏季西北太平洋热带地区西南季风强弱变化与南半球环流型的关系

本文分析了1978年夏季西北太平洋西南季风的强弱变化与南半球500mb环流形势的关系,发现当南半球出现经向环流型时,西南季风相应增强,反之,出现纬向环流型时,西南季风则减弱。 在南半球稳定的经向环流形势控制下,冷空气可以影响到低纬地带,高空长波槽后冷高压北侧的东南大风在其相对固定的通道上形成一股强而持久的越赤道气流,在北半球环流条件有利的情况下,这股越赤道气流可以在西北太平洋上转向成西南气流,导致该地区西南季风增强。由于南半球的长波槽容易在澳洲大陆东西两岸同时停滞加深,因此越赤道气流的路径则相对集中在这两     

湘东南地形对“碧利斯”台风暴雨增幅作用的分析

强热带风暴“碧利斯”(200604)登陆后其低压环流较长时间地维持,并与两南季风相互作用,造成了湖南省东南部历史罕见的特大致洪暴雨.针对该暴雨天气过程,采用天气学分析和数值模拟试验等方法,对湘东南特殊地形对该台风暴雨的影响进行了研究.结果表明:湘东南多山体分布且向北开口的喇叭口特殊地形通过与“碧利斯”低压环流北侧增强的...     

影响福建热带气旋活动特征分析

分析了1960—2005年影响福建热带气旋(简称TC)的活动特征，结果表明：影响TC频数呈减少趋势；7—9月影响频数多，8月为最多；影响频次的空间分布呈东南-西北递减的带状分布；南海是影响TC生成频数最多的集中区域。分析了TC异常活动的环境场，在TC异常偏多年份，低层ITCZ位置偏北，西北太平洋(WNP)生成TC位置也较偏北，同时在中国东南沿海为异常的气旋性距平环流控制，非常有利于TC的生成和发展。对于低压环流影响年份，在WNP区域TC生成频数偏多偏北情况下影响中国东南沿海地区TC较频繁，则影响福建TC数偏多；反之，ITCZ明显偏弱，中国东南沿海为异常的反气旋性距平环流控制时，影响福建TC数偏少。对亚洲地区500 hPa大气环流分析发现，影响福建TC异常偏多(少)年份，副热带高压位置偏北(南)。