东北夏季降水异常的年代际、年际构成及成因分析

利用NCEE／NCAR再分析月平均海平面气压资料、中国160站月降水资料、英国气象局和英国大气资料中心月平均海表温度资料，使用周期分析、奇异值分解和旋转EOF分析方法，分析了东北夏季降水异常的年代际、年际构成及成因。结果表明：(1)东北夏季降水异常构成中年代际、年际变化相对均衡，在局地年际变率中，东、南部年代际变化略强于西、北部。(2)在年代际、年际尺度上，东亚夏季风增强(减弱)，则东北降水偏多(偏少)。(3)E1 Nino事件与东北区夏季风异常无直接联系．故与东北夏季降水关系不密切。     

影响江南春雨年际变化的前期海洋信号及可能机理

利用1980—2017年华南地区303个国家级地面气象站逐小时降水数据、ERA-Interim再分析资料,分析华南前汛期（4—6月）降水统计特征,定义站点上短时（1—6 h）、中等时长（7—12 h）和长时（>12 h）降水事件,对比降水量、频次和强度在南海季风爆发前后的变化,以及所定义的西部内陆、东部内陆、沿海地区的异同。结果表明：（1）南海季风爆发后,研究区域平均而言,三类降水事件的降水量增多、小时降水强度增强,短时、长时降水事件发生频次增多,而中等时长降水事件发生频次有所减少。（2）从空间分布来看,南海季风爆发后,小时降水强度在整个华南地区均增强,西部内陆时长大于6 h的降水事件尤为明显;降水事件的发生频次在西部内陆和沿海地区升高,而东部内陆时长大于6 h的降水事件发生频次降低,因此,季风爆发后西部内陆和沿海地区的总降水量均显著增大,而东部内陆的总降水量变化不大。（3）西部内陆降水事件主要在夜间开始发生,持续时间越长的事件越早开始,且由西向东逐渐推迟;东部内陆短时降水事件主要在14时（北京时,下同）左右开始,季风爆发后更为明显,而时长大于6 h的降水事件的开始时间和峰值时间无明显的分布规律;沿海地区短时降水事件在季风爆发前主要于05—08时开始,季风爆发后,在海岸线约50 km以内仍然如此,而较远离海岸线的短时降水事件主要于14时开始,沿海地区长时降水事件在季风爆发前、后都倾向于在夜间开始,并在日间出现峰值。

     

东亚夏季风降水年代际变异模态及其与太平洋年代际振荡的关系

利用全球陆地月平均降水资料、英国气象局哈德莱中心的月平均海表温度距平(SSTA)资料及NCEP/NCAR再分析大气环流资料,探讨东亚夏季风降水年代际变率及其与太平洋年代际振荡(PDO)的联系。研究指出:东亚夏季风降水年代际变异模态以及PDO均在1976年前后呈现显著的年代际转折,并且东亚夏季风降水与PDO在年代际尺度上具有较好的相关关系。PDO能够在对流层低层激发出与年代际东亚夏季风环流较为相似的大气环流异常特征,表明东亚夏季风环流的年代际变化可能受大气外强迫因子PDO在对流层低层的外源强迫作用影响,最终导致东亚夏季风降水发生年代际变化。     

亚洲夏季风爆发前后西北太平洋和孟加拉湾热带气旋活动统计特征

亚洲夏季风爆发始于孟加拉湾,然后向中国南海和印度次大陆扩展,其过程约持续1个月。各地区夏季风爆发时间呈明显的年际变化。利用热带气旋资料和气象再分析资料,统计了1951-2010年孟加拉湾和中国南海夏季风爆发前后西北太平洋热带气旋、孟加拉湾气旋风暴活动和夏季风爆发的关系。结果表明,在孟加拉湾夏季风爆发过程中,共有36 a出现孟加拉湾气旋风暴,并且夏季风爆发偏早年出现风暴的几率最高,为80%。在孟加拉湾夏季风爆发偏早、正常和偏晚3种类型中,孟加拉湾风暴活动频率高峰期多出现在夏季风爆发前后几天内。并且在孟加拉湾风暴活动频率高峰出现前期,西北太平洋热带气旋最先出现活动频率高峰。孟加拉湾夏季风爆发前有40%-50%的年份西北太平洋出现热带气旋活动,其中,夏季风爆发偏早年,爆发前西北太平洋热带气旋活跃的时间偏早（4月第2候）,且多活动在中国南海和菲律宾附近;爆发正常年,西北太平洋热带气旋活跃的时间为4月第4候,多活动在略偏东的海域;爆发偏晚年,西北太平洋热带气旋活跃的时间为5月初,活动区域最偏东。中国南海夏季风爆发过程中,60 a中共有29 a西北太平出现热带气旋,其中爆发偏早和正常年出现热带气旋的频率较高,并且热带气旋多出现在爆发当日和爆发后一段时间。整体来看,亚洲夏季风爆发前,西北太平洋热带气旋活动频率最先开始增强,然后孟加拉湾风暴开始活跃并伴随着孟加拉湾夏季风爆发,夏季风爆发偏早和正常年,孟加拉湾夏季风爆发后,西北太平洋热带气旋再次增强,中国南海夏季风爆发。      

1958-2012年来河北汛期暴雨气候变化特征分析

应用1958-2012年河北21个基准站和基本站逐日降水观测资料,分析了河北汛期暴雨的气候分布特征、年际、年代际变化以及趋势变化特征。结果表明,汛期暴雨分布呈现东部、南部多,向西北部递减的特征。最大暴雨量中心在河北东部、燕山南麓的唐山、秦皇岛地区。从年际和年代际尺度分析,暴雨量、频次、强度都存在2-3 a的年际变化周期信号,暴雨量和频次在20世纪80年代以后存在15-20 a的年代际周期信号。汛期暴雨量、暴雨频次时间序列整体呈现下降趋势,特别是21世纪以来,河北暴雨量和暴雨频次下降趋势更为明显,暴雨强度在近50 a变化幅度不大。在空间分布上,暴雨量、暴雨频次和暴雨强度三个特征量在年代际变化中整体都呈现东退南缩的特征。从趋势分析看来,大部分站点汛期暴雨量、频次、强度都呈现下降趋势。     

高原夏季风指数的定义及其特征分析

基于1958~2002年ECMWF再分析资料,我国160个台站降水和气温资料,从夏季高原季风环流系统特点出发,定义了能较好表征高原夏季风环流变化的特征指数,分析了高原夏季风年际、年代际变化特征,并揭示了高原夏季风强弱异常时的环流特征及其与中国夏季降水和气温的关系,主要结论为:(1)用6~8月600hPa(27.5~30°N,80~100°E)范围内平均的西风分量距平与(35~37.5°N,80~100°E)范围内平均的东风分量距平差定义了高原夏季风指数(PM I)。该指数计算简单,意义清楚,代表性好。(2)1958~2002年高原夏季风整体呈增强趋势,在20世纪60年代中期之前是高原夏季风的强盛期,之后是高原夏季风弱期,在80年代以后又转为季风强期。(3)高原夏季风与中国夏季降水和气温相关很好。将该指数与之前汤懋苍定义的指数进行性能综合比较后,发现该指数对川渝地区的夏季降水及气温有更好的指示意义。     

夏季长江中下游地区降水持续性年(代)际变异及其与环流和Rossby波活动的联系

旱涝异常不仅与降水的频次和强度有关,在多种时间尺度上,其与降水的持续性亦存在较好的对应关系。基于1979～2013年6～7月中国东部249站点逐日降水资料及ERA-interim逐月再分析资料,研究了长江中下游地区近35年降水持续性的长期变化及其相联系的大尺度环流型和Rossby波能量频散特征。结果表明:近35年长江中下游地区降水时段平均持续时间变短而无雨时段变长,体现出了降水持续性的减弱趋势。进一步研究发现,该趋势变化与长江中下游地区在1980和1990年代持续性降水事件偏多,而在2000年以后偏少的年代际变化有关。在年代际和年际尺度上,与长江中下游地区降水持续特征变异相联系的异常环流型在我国东南部及南海地区分布较为类似,而在偏高纬度和偏低纬度地区存在较大差异。相似之处在于:在两个时间尺度上,在对流层中高层均存在显著的反气旋性环流控制我国东南部地区,而在中低层均存在由海洋向长江中下游地区的气流辐合,并在高层由长江中下游地区向海洋辐合。不同之处是:年代际尺度上,自对流层低层到高层在乌拉尔山以东及蒙古地区分别存在反气旋性环流和气旋性环流,且赤道印度洋地区的对流层中低层存在显著的气旋性环流;而在年际尺度上,由低层到高层位于贝加尔湖东、西侧均为反气旋性环流异常,但海洋性大陆的东北部,低层出现向长江中下游地区辐合的气流的源,高层则为由长江中下游地区向低纬度地区辐合的气流的汇。Rossby波扰动能量频散特征在年代际和年际尺度上亦呈现出明显的差异。年代际尺度上,中纬度地区自大西洋至蒙古地区存在一个正—负—正—负的Rossby波列,波能东传,对长江中下游地区产生影响,而在中低层,自低纬地区向长江中下游地区的波能传播相对较弱;在年际尺度上,影响长江中下游地区降水的Rossby波活动的局地性特征更为明显。在低层,波扰能量经由南海向长江中下游地区传播更明显,而在对流层高层源于贝加尔湖西侧的波扰能量传播相对较强。这些结果有助于深刻认识长江中下游地区降水的异常持续及与之相联系的洪涝灾害的形成机理。     

冬季热带印度洋上层流场异常模态分析

利用复经验正交函数(CEOF)分解对冬季热带印度洋海洋上层流场异常做了模态分析和结果讨论,得到以下主要结果:该流场异常前两个模态均呈现赤道俘获波形式,其异常在赤道上最大,向南北两侧迅速衰减,呈现纬向流的形态;第一、二模态的性质分别是大洋赤道波动的半波和1波形态,这表明此时赤道波动异常在大洋流场异常中占有重要地位。冬季第一模态大洋垂直运动所导致的近表层海温异常与春、秋季不同,此时在赤道印度洋呈现正—负—正的经向分布态势,这与印度洋耦极子(Indian Ocean Dipole,IOD)的不同,并是IOD在冬季衰亡的直接原因。第二模态相应的海温异常则在赤道东印度洋呈现北负南正的分布态势。第一模态与南亚冬季风异常密切有关,为印度洋冬季风环流模态。第一、二模态都有明显的年际变化和年代际变化,年际变化均为3~5年,主要的年代际变化则分别为约18、22年,此外两者还均有约13年的年代际变化。本文第一、二模态年代际变化的主周期也是冬季北太平洋和冬季热带太平洋流场异常第二、一模态的主周期。     

近45a黄冈市气温和降水的变化与异常特征分析

利用线性倾向率、滑动平均、小波分析、异常分析等方法,对黄冈市45a来（1961～2005年）气温和降水变化事实进行诊断分析,着重分析气温和降水的年际变化、年代际变化等基本气候特征。结果表明,黄冈市年平均气温呈上升趋势,特别是自1980年代后期上升尤为明显,冬、春季增温对该市年平均气温贡献最大;平均气温变化阶段性明显;气温周期性变化明显,平均气温主要有4a和6a年际周期、13a和20a年代际周期;45a中没有出现异常偏冷年,异常偏暖年出现过1次（1998年）;年最高气温呈弱上升趋势,阶段性明显,冷暖交替变化;年最低气温呈明显上升趋势;年降水量呈增多趋势,1980年代为降水峰值期;降水量周期性变化明显,主要有6～7a年际周期、13a年代际周期;45a中降水异常偏多和异常偏少均未出现。     

春季北太平洋风暴轴的年际与年代际变化特征及其与太平洋海温异常的关系

利用20世纪大气再分析资料和欧洲中心海温资料研究了春季西北太平洋风暴轴的年（代）际变化特征以及在不同年代际背景下风暴轴与太平洋海温关系的转变。结果表明,春季西北太平洋风暴轴主要存在两种空间变化模态,即反映其强度变化的第1模态和反映其南北位置变化的第2模态。年代际及以上时间尺度上,风暴轴强度、位置与太平洋海温的关系主要表现为大气对海洋的强迫作用。在不同年代际背景下,风暴轴与太平洋海温的关系则存在明显的年代际转变：1977年以后,风暴轴强度与太平洋海温的关系主要表现为大气对海洋的强迫作用,而在1977年之前则主要表现为海洋对大气的强迫作用,特别是同期冬季日本以东黑潮和黑潮延伸区海温异常的强迫作用;风暴轴南北位置与太平洋海温异常的关系,在1977年以后表现为大气对海洋的强迫作用,主要表现为对北太平洋中部海温的影响,但在1977年以前表现为海洋和大气的共同作用,风暴轴南北位置的变化还与同期的赤道中东太平洋海温异常有关,表明ENSO可能对风暴轴的位置变化存在影响。     

春季一次特殊的暴雨天气过程分析

对2000年春季一次高空槽快速移动影响的暴雨天气过程发生的特殊性进行分析,寻找这次暴雨过程发生的前期特征.     

海温对辽宁省主汛期降水异常影响的统计分析

在对辽宁省主汛期降水异常的时变特征进行分析的基础上，研究了前期海温场对辽宁主汛期(7—8月)降水影响的统计特征。结果表明：1)辽宁省汛期降水异常有明显的年际、年代际变化特征，近44a降水呈减少趋势。小波分析表明存在3～5a的年际周期和10～12a的年代际周期。2)存在2个影响辽宁汛期降水异常的海温关键区及相应的关键时段，它们分别是南大西洋(1—5月)和西太平洋(3—4月)，综合考虑2个关键区可更好地预示辽宁汛期降水的异常。     

郑州市年降水的奇异谱分析

运用奇异谱分析方法对郑州市1951 2006年的年降水资料进行分析,结果表明:郑州市近56 a来的年降水趋势变化不太显著,主要以波动变化为主,存在9、7、5、3 a的振荡周期,各振荡周期存在年代际变化,不同阶段各周期强弱表现不同。     

冬/夏季热带太平洋与印度洋海表温度年际异常关系的年代际变化

利用NCEP/NCAR再分析资料、全球海温海冰GISST 2.3b资料, 用EOF技术分析了热带太平洋海表温度的年际异常 (SSTA) 变化特征表明:可用Ni?o3指数表示热带太平洋SSTA, 并用该指数来讨论热带太平洋、热带印度洋SSTA间的关系。分季节分析表明:冬季Ni?o3指数与热带印度洋SSTA间的关系表现为热带印度洋整体相关系数为正的单极形态, 且1976年以后两者的关系减弱, 其原因是冬季为ENSO事件的盛期, 另外, 冬季西太平洋暖水区东移导致太平洋Walker环流上升支强盛处的东移, 造成两洋的垂直纬向环流耦合减弱。夏季两者关系表现为偶极形态 (热带西印度洋与Ni?o3指数同相变化, 热带东印度洋则相反), 但1976年以后两者的关系有所加强, 是因为夏季为偶极子盛期, 也是ENSO事件的发展期, 同时夏季西太平洋暖水区东移并未引起太平洋Walker环流上升支强盛处的明显东移, 且印度洋季风环流、太平洋Walker环流的上升支强盛处的强度增大了, 造成两洋的垂直纬向环流耦合更强烈。即1976年以后, 冬季热带两洋SSTA间的关系减弱了, 而夏季两者关系则变得更密切。     

郑州市年降水的奇异谱分析

运用奇异谱分析方法对郑州市19512006年的年降水资料进行分析,结果表明:郑州市近56 a来的年降水趋势变化不太显著,主要以波动变化为主,存在9、7、5、3 a的振荡周期,各振荡周期存在年代际变化,不同阶段各周期强弱表现不同.     

东亚季风研究的进展

中国气象科学研究院曾长期组织和从事东亚季风及其对中国天气和旱涝影响的研究。该文对中国气象科学研究院在东亚季风研究方面取得成果进行综述, 并回顾了20世纪50年代以来国内有关季风的研究活动, 也回顾了影响我国天气气候、东亚季风环流系统的提出及其后续的有关东亚和印度季风系统的相互作用, 引发中国大陆暴雨生成的水汽输送, 表达中国大陆季风活动的季风指数设计等研究结果。综述了南海夏季风爆发、梅雨开始、中国雨季开始及传播等有关研究成果; 东亚季风系统中副热带地区低频振荡纬向和经向传播特征及与赤道地区不同之处, 东亚低频振荡对El Ni?o形成及夏季东亚热带和副热带季风爆发的可能影响, 东亚热带和副热带季风低频振荡对中国天气气候的影响等有关成果; 亚洲地区大气热源的计算及其分布, 青藏高原夏季热源对东亚夏季风及降水的可能影响, 青藏高原冬季冷源对El Ni?o生成的可能影响等有关成果; 东亚季风及降水的年际变化特征, 准4年年际振荡的分析及与ENSO形成间的相互作用, 极地对东亚夏季降水的影响及东亚季风年代际变化特征等成果。综述东亚季风系统形成的可能机制, 特别是亚洲大陆—西太平洋海陆热力差异及非洲、印度半岛、中南半岛及澳大利亚陆地与周围海洋对冬夏季风形成、印度和东亚季风系统形成、南海夏季风形成作用的结果。     

热带西北太平洋10~30 d振荡对南海夏季风影响

采用1958—2011年NCEP/NCAR再分析资料以及ERSST海温资料,分析热带西太平洋夏季对流10~30 d振荡对南海夏季风的影响。在年际变化尺度上,热带西北太平洋夏季10~30 d振荡强度指数 (TWPI) 与南海夏季风强度有很好的正相关关系。在TWPI增强年份,海温主要呈El Ni?o分布,南海周边区域增强的异常西风产生强的正涡度切变,导致异常气旋性环流,为季风槽的增强提供了热量和水汽,从而增强南海夏季风强度。反之,在TWPI减弱年份,海温主要呈La Ni?a分布,南海夏季风强度减弱。在不同的年代际背景下,垂直切变和水汽-对流的总体变化是影响TWPI总体变化的重要因子,但不能影响南海夏季风强度的总体变化。海陆热力对比的总体变化是导致南海夏季风强度总体变化的主要影响因素。     

1951-2010年大连市雷暴气候统计特征

利用1951-2010年大连雷暴资料,通过数理统计、Mann-Kendall和Morlet小波分析等方法研究大连市雷暴的气候特征。结果表明：近60 a年大连市年平均雷暴日较多,年际和年代际变化较大,年雷暴日呈增加趋势,每10 a雷暴日增加0.5 d。初雷日明显提前,终雷日明显推迟。雷暴有很强的季节性特点,集中出现在5-9月,而6-8月占近6成;夏季多于秋季,冬季最少。逐月平均雷暴分布与月平均气温、月降水量呈同相单峰形,7月雷暴出现高峰值,10月雷暴锐减。雷暴出现频率以02-06时为最高,16-20时为最低。雷暴日数的年际和年代际变化存在不显著的2-4 a和14-16 a振荡周期,并且在1972年发生突变。     

The influence of El Niño on the Indian summer monsoon rainfall anomaly: a diagnostic study of the 1982/83 and 1997/98 events

The Indian summer monsoon of 1982 and 1997 depicts disparities, however, maximum sea surface temperature anomaly over Niño 3 region is observed in the following winter of both the years. The inter-annual variation of sea surface temperature anomaly shows maximum peak during 1982/83 and 1997/98 El Niño events. The inter-annual variation of multivariate ENSO index also supports the above observation. The analyses of the entire tropical Pacific basin including the equatorial region reveal an anomalous behavior of the mean sea level pressure (MSLP) and the convective activities. The observations further reveal that the negative anomaly in monsoon rainfall over India prevails throughout the monsoon season except for the month of August in 1982, while in the year 1997 the monsoon rainfall anomaly shows random variations. The comparison between the summer monsoon rainfall of 1982 and 1997 depicts that the magnitude of the positive anomaly is same in the month of August. The condition over tropical Pacific during 1982/83 and 1997/98 has been investigated through the variation of outgoing long wave radiation (OLR), MSLP and pressure vertical velocity. The time–longitude plots of OLR and MSLP reveal the changes in pressure distribution and convective pattern over the tropical equatorial Pacific. The zonal and meridional cross section of pressure vertical velocity over the tropical Pacific and tropical Indian Ocean facilitates to understand the strength of the vertical motion during the monsoons of 1982 and 1997.     

热带气旋“碧利斯”与南海季风相互作用的强水汽特征数值研究

强热带风暴碧利斯(0604)登陆后其低压环流较长时间地维持,并与南海季风相互作用,造成湖南省东南部发生历史罕见的特大致洪暴雨。文中应用多种常规、非常规细网格观测资料及NECP再分析资料,结合暴雨中尺度数值预报模式AREM对该暴雨过程的强水汽场特征进行了数值模拟和诊断分析,并设计水汽敏感性试验,进一步揭示造成湘东南特大暴雨的水汽通道和水汽来源。结果表明:碧利斯低压环流南侧的西南气流对湘东南暴雨区起到了主要水汽输送作用,且随着碧利斯逆时针旋转,水汽沿着环流中心东侧的强风速带夹卷到环流北侧,并通过增强的东北风源源不断地输送至湘东南。这南北两支主要水汽通道在湘东南长时间交汇,形成了湘东南暴雨区深厚的湿层和强水汽辐合,对碧利斯低压环流较长时间的维持及对湘东南特大暴雨的形成和发展有重要的作用。