近70 a北太平洋夏季SST及其与西太副高变化特征的相关

基于1948—2018年美国国家海洋和大气管理局(NOAA)重建海面温度(ERSSTv5)资料集,采用经验正交函数(EOF)分解和交叉小波分析等统计学方法,对北太平洋地区近70 a海表温度(SST)、西太平洋副热带高压(WPSH)的变化特征及其相关性进行分析。第一模态体现了SST显著的年际变化厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)现象和显著的年代际变化北太平洋年代际振荡(PDO)现象。将WPSH强度距平指数和面积距平指数的均值定义为WPSH综合指数。WPSH综合指数总体呈上升趋势;1977年之前,WPSH强度逐渐减小且振幅较小;1977年之后,WPSH强度逐渐增大且振幅强度较大。通过合成分析发现,WPSH异常偏强年份对应西北太平洋大部分地区的SST显著偏暖,WPSH异常偏弱年份对应西北太平洋大部分地区的SST显著偏冷。将其与NOAA的月气候指标的Ni?o3.4和PDO指数分别进行交叉小波谱分析,得出:北太平洋SST的年际信号、年代际信号均与WPSH的变化有很明显的相关,WPSH强度和太平洋中部SST存在显著的4～5 a的年际正相关,且随着时间的后移,SST的变化超前于WPSH的变化。     

1998年7月南亚高压影响西太平洋副热带高压短期变异的过程和机制

利用逐日NCEP/NCAR再分析资料,对1998年7月二度梅期间南亚高压影响西太平洋副热带高压短期变异的过程和作用机制进行了诊断.结果发现,梅雨间歇期副高单体异常向西、向北发展期间,高层南亚高压曾离开高原上空东移(伸)至120°E以东;南亚高压返回高原上空时,中层副热带高压减弱南落,两者有相向然后相背移动的趋势.进一步研究这两个高压系统密切关联的原因又发现,南亚高压通过两种作用机制影响中层副高的短期变异南亚高压在东移过程中,高空负涡度平流动力强迫的下沉运动在中层副高区域产生辐散,从动力上影响副高内的负涡度发展;另一方面,强烈下沉运动伴随的绝热加热效应又有利于纬向温度梯度维持,有利于南北风发展,从热力上间接影响西太副高的发展.最后,利用R42L9/LASG大气环流模式进行敏感性数值试验,通过改变高空南亚高压东移产生的负涡度效应,发现中层副热带高压区确有强迫产生的动力辐散和绝热加热出现,并对应副高的异常加强,成功地验证了诊断所揭示的1998年夏季副高短期变异过程的两种机制.     

近160年西北太平洋副高的年代际变化及其对台风年际变化的影响

研究着眼于上百年尺度西太副高及台风活动变化特征,通过统计分析的方法对百年来台风活动特性及其与西太副高的相关性进行分析。结果表明：（1） 近160 a副热带高压的范围增大、强度增强,在1980年前后,副高平均北界明显北抬,西脊点明显西伸,这种变化与经向环流（Hadley环流）和纬向环流（Walker环流）的变化相关,Hadley环流下沉支（wh）对西太副高关键区的副高强度（h）存在正影响,Walker环流上升支（ww）则存在负影响;（2） 各区域1930年后台风影响时长和年频数均增加。而1975—2020年时段西北太平洋台风年平均影响时长与1930—1975年时段相比有所下降,但发生年频率无明显变化;华南地区的年影响时长与年频数没有明显变化,但我国华东沿海地区台风的年影响平均时长与年频数均显著增加。Hadley环流下沉支、Walker环流上升支、副高强度与西北太平洋台风活动范围向西向北伸展及各区域发生频率显著相关,具有一定的指示意义。     

热带西太平洋海表温度长期变化的特殊性

揭示了５０年代以来热带三大洋海表温度（ＳＳＴ）长期变化的两个基本构成（线性增温及Ｅｌ Ｎｉｎｏ－Ｌａ Ｎｉｎａ振荡）,并比较了它们在三大洋中的典型程度。在此基础上重点分析了热带太平洋西、中、东部ＳＳＴ长期变化的差异,指出热带西太平洋ＳＳＴ长期变化中Ｅｌ Ｎｉｎｏ－Ｌａ Ｎｉｎａ振荡相对较弱,线性增温趋势被年代际强弱振荡代替。     

SEASONAL PERSISTENCE OF THE WEST PACIFIC SUBTROPICAL HIGH AND ITS RELATIONSHIP WITH THE SURFACE HEAT FLUX ANOMALY

This paper investigates the interannual variation of the West Pacific Subtropical High (WPSH) intensity based on the data compiled by the Chinese National Climate Center. Monthly reanalysis data from National Centers for Environmental Prediction and National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) are also used to study the lead-lag relationship between WPSH intensity and surface heat flux anomalies. The three major findings are as follows: First, WPSH intensity presents good seasonal persistence, especially from winter to the ensuing summer. Persistence is more significant after 1977, especially from spring to summer, and from summer to autumn; persistence of anticyclonic anomalies are significantly better than cyclonic anomalies. Second, surface heat flux tends to present opposite anomalous patterns between the strong and weak years of the WPSH intensity, which is especially valid at the latent heat flux over the ocean. Simultaneous correlations between surface heat flux and WPSH intensity in each of the seasons are marked by similar key areas. Finally, surface heat flux from the preceding winter of a strong summer WPSH is quite similar to strong spring WPSH, but the positive anomalies over the northwest Pacific and south of Japan are notably stronger. The situations in the weak years are similar except for those over the northwest Pacific: winter surface heat flux shows negative anomalies for a weak spring WPSH, but positive anomalies for a weak summer WPSH. It is suggested that surface heat flux in the previous winter plays an important role in maintaining the WPSH intensity in the ensuing spring and summer.     

夏季副高与海温的相互关系及副高预测

通过分析夏季西太平洋副高与前期12月至后期11月的赤道太平洋和北太平洋海温的相关系数分布图,综合比较副高面积指数、西伸脊点和脊线位置与海温的相关关系,讨论副高对海温的反馈作用以及海温与夏季副高的物理联系模型,为副高预测提供依据.     

前期太平洋海温与6～8月西太平洋副高指数的关系

使用相关分析和因子分析等方法,探讨了前期太平洋海温对主汛期副高指数的影响.相关分析发现:海温对副高各指数的影响存在季节和区域上的变化,海温变化主要影响副高的面积和强度指数,对西伸脊点的影响次之,对脊线位置的影响比对北界位置显著.从各季节海温对副高5个指数(脊线位置、北界位置、西伸脊点、面积、强度)集合整体的线性拟合能力上看,秋、冬季海温较春季效果稍好,赤道中东太平洋及北美西海岸海温对副高指数的影响较西北太平洋显著.因子分析结果发现:前期各季节海温第1公共因子主要反映了赤道中东太平洋与西太平洋海温的反相变化关系,该公共因子与主汛期副高指数相关最显著,且较好地反映海温与副高各指数的相关特点,其它公共因子与副高指数相关性均较弱.年代际变化分析表明:1970年代末以前,海温变化使La Ni?a事件易为出现、夏季副高偏弱偏东、面积偏小、位置偏北,1980年代以后则相反.     

近百年四季西太平洋副热带高压的变化

文中设计了一种根据网格点高度值拟合副热带高压强度、西界、北界 3种指数的方法。根据这个方法 ,利用重建的 1880～ 195 0年 5 0 0hPa月平均高度序列 ,计算了 195 1年之前 70a的副热带高压指数 ,与 195 1～ 1999年的实测指数合成一个 12 0a的序列 ,研究了西太平洋副热带高压的年际与年代际变率。     

THE RELATIONSHIP BETWEEN TROPICAL PACIFIC SEA SURFACE TEMPERATURE AND SUMMER RAINFALL OVER NORTHWEST CHINA

In this paper,the data of summer precipitation in Northwest China were expanded by means of EOF.According tomajor eigenvectors in expansion the area of Northwest China was divided into four natural rainfall regions.Amongthem the region of greatest precipitation variability is found over the East Qinghai-North Shaanxi region,includingEast Qinghai,Central and East Gansu,Ningxia and North Shaanxi.There is apparent teleconnection between the firstand second time-dependent coefficients in EOF expansion and the tropical Pacific SST in the corresponding period andearlier months.The variation of the east tropical Pacific SST in winter and spring is able to predict precipitation trend ofNorthwest China next summer.Moreover,in the El Nino years precipitation trend is opposite to the following year,andthe region from East Qinghai to North Shaanxi is most sensitive.     

NUMERICAL EXPERIMENTS FOR CLIMATE VARIABILITY OF MONSOON UNDER THE UNITED EFFECTS OF ANTARCTIC ICE COVER AND SEA SURFACE TEMPERATURE

In order to study the mechanisms of climate natural variability under the united effects of antarc-tic ice cover(AIC)and sea surface temperature(SST),we have done a series of numerical experi-ments for the climate variability of the period from January 1981 to December 1983 by using a three-level atmospheric general circulation model(AGCM).Firstly we conduct climate integration for sixyears,then 3 years'control integration from January 16 of the seventh year.Moreover,we do threesensitivity experiments,which are the sensitivity experiments forced by observed SST and AIC.ob-served SST and climatic AIC,observed AIC and climatic SST respectively,to study the climate vari-ability and its mechanisms affected by SST and AIC.We put emphasis on the variability of East Asiamonsoon and the Southern Hemisphere(SH)circulation.In this paper,introduction is made to theresults of control test and the sensitivity experiment forced by observed SST and AIC,and the pre-dictability of the monsoon climate variability is discussed.     

中国西北春季降水与太平洋海温相关特征的研究

应用奇异值分解对中国西北3-5月的降水资料与太平洋海温进行了相关分析。结果表明：北太平洋与中国西北春季降水有较好的相关,在太平洋海温3-5月呈El Nino峰值位相时,除青海高原外,中国西北地区降水偏水;而当12-2月的海温呈El Nino成熟位相型时,次年西北地区3-5月的降水偏多;而当北太平洋海温12-2月呈La Nina型时,次年青海高原区3-5月的降水偏少。太平洋海温的西风漂流区、黑潮区、加利福尼亚海流区和北赤道海流区的海温的变化与中国西北地区3-5月的降水之间有明显的相关关系。其中黑潮区12-2月的海温与新疆北部的降水呈反相变化,即当黑潮区的海温低时,西北地区的新疆北部降水偏多。中国西北地区3-5月的降水对太平洋温变化的响应区主要的新疆北部、青海高原及其东北侧、沙漠盆地、河西西部等地。     

广西前汛期降水变化特征及其与东南太平洋海温变化的因果联系

利用1979—2019年全国160站逐月降水资料、国家气候中心的西太平洋副热带高压特征指数逐月资料、英国Hadley中心逐月海表面温度资料以及NCEP/NCAR逐月再分析资料,结合小波分析、相关分析、信息流以及合成分析方法,分析了广西前汛期降水的变化特征及其与东南太平洋海温变化的因果联系。结果表明：近40 a来广西前汛期降水呈弱增多趋势,在1980年代末至21世纪初存在显著的3～5 a周期。在1980年代至1990年代初为少雨期,而在20世纪末至21世纪初期转为多雨期。东南太平洋是海温影响广西前汛期降水的关键区,同年春季以及同期该区域海温变化是造成广西前汛期降水变化的原因之一,海温升高（降低）能够部分导致降水的减少（增多）。同年春季海温偏冷年,关键区西侧为对流抑制,南太平洋出现异常反气旋环流响应,通过垂直环流引起澳大利亚西北侧上升运动异常,减弱了局地Hadley环流。该异常通过大气桥一方面使得副高增强增大,位置偏西偏南,有利于副高西侧的西南气流向广西输送水汽;另一方面使得广西地区上空局地Hadley下沉支减弱,受异常上升运动控制,对流增强,导致降水正异常。反之亦然。     

VARIATIONS OF SEA SURFACE TEMPERATURE AND SEA LEVEL PRESSURE OVER PACIFIC AND INDIAN OCEANS AND THEIR INFLUENCE ON COLD SUMMER IN EAST ASIA

An EOF analysis was performed to investigate the variations of sea surface temperature (SST) of Pacific and Indian Oceans.Result shows that the distribution of SST anomaly exhibits a distinct anticorrelation pattern between Northwest and Southeast Pacific,as well as between Northwest Pacific and the Arabian Sea.It also shows that the sea level pressure (SLP) anomaly between North Pacific and North Indian Oceans is of a seesaw pattern,which we named the North Paci-fic and North Indian Ocean Oscillation (PIO).Such a phenomenon is closely correlated with the cold summer in East Asia.     

西太平洋副热带高压西伸过程的合成特征及其可能机理

利用1970~2000年6月NCEP/NCAR逐日再分析资料,根据(20~30°N,115~125°E)区域内500 hPa的涡度变化选取了12次西太平洋副热带高压西伸过程,合成了西太平洋副热带高压西伸过程中对流层高层和低层的环流演变特征。结果表明,(20~30°N,115~125°E)区域内500 hPa负涡度的增加对应着西太平洋副热带高压的西伸过程。在副热带高压西伸过程中,对流层高层南亚高压的中心位置虽然稳定少动,但是由于日本东南部反气旋的西移,使得南亚高压东侧的脊明显地加强东伸,这可能对对流层中层副热带高压的西伸具有重要作用。在对流层低层,源于澳大利亚北侧的气流越过赤道向北传播,经由南海季风槽后到达我国江淮流域,从而影响副热带高压西侧的偏南气流。     

THE CORRELATION BETWEEN THE PACIFIC SEA SURFACE TEMPERATURE (SST) and PRECIPITATION OVER NW CHINA

1INTRODUCTIONFormorethanadecade,theair-seainteractionshavebecomeawell-knowncoresubjectofclimateresearch.Largeamountoffactsandtheoreticresearchhaveshownthattheoceanisplayinganessentialroleinclimatechangesonvirtuallyalltimescales[1,2].Tropicaloceansaremajorsuppliersofenergyforglobalatmosphericmotion.Theareaofoceantakesupmorethan70%oftheEarth抯surfaceandvariationsofthetropicaloceancontributemuchtotheinterannualvariationofthegeneralcirculationandclimate[3].Ithasbeenacknowledgedthattheanomaly…     

SPATIAL VARIATION OF WINTER SEA SURFACE TEMPERATURE IN NORTH PACIFIC AND ITS RELATION TO ATMOSPHERIC OSCILLATION MODES

The spatial variation of sea surface temperature anomalies(SSTA) in the North Pacific Ocean during winter is investigated using the EOF decomposition method.The first two main modes of SSTA are associated with Pacific Decadal Oscillation(PDO) mode and North Pacific Gyre Oscillation(NPGO) mode,respectively.Moreover,the first mode(PDO) is switched to the second mode(NPGO),a dominant mode after mid-1980.The mechanism of the modes’ transition is analyzed.As the two oceanic modes are forced by the Aleutian Low(AL) and North Pacific Oscillation(NPO) modes,the AR-1 model is further used to examine the possible effect and mechanism of AL and NPO in generating the PDO and NPGO.The results show that compared to the NPO,the AL plays a more important role in generating the NPGO mode since the 1970s.Likewise,both the AL and NPO affect the PDO mode since the 1980s.     

晚春初夏西太平洋副高突变特征及其年际变化

根据热带印度洋和热带太平洋(22.5 S～22.5 N,42.5 E～77.5 W )1951～1995年逐月5 ×5 的海面温度距平资料,首先进行了海面温度距平的平均功率谱分析,获取赤道印度洋和赤道太平洋海面平均温度距平存在准12年和准4年的周期变化;然后,利用多维时间序列的交叉谱分析,进一步分别分析了赤道印度洋和赤道太平洋各格点上海面温度距平在准12年和准4年演变周期各格点之间的演变位相及演变落后时间,获得一些有意义的结论。     

影响我国热带气旋活动的气候特征及其与太平洋海温的关系

利用1956~2000年的热带气旋(简称TC,下同)资料对影响我国TC活动的气候特征进行了初步的统计分析,结果发现影响我国的TC活动具有明显的阶段性特征,1960年代影响我国的TC数明显偏少,而后进入偏多期,1990年代又相对偏少。影响我国的TC强度多集中于980~999 hPa,华东的闽、浙一带TC登陆比华南晚,但强度较大。在此基础上通过对影响我国的TC年个数与太平洋海温场进行相关分析,发现两个相关较密切的区域: 西太平洋暖池(120~150 E, 10~20 N)正相关区、赤道中东太平洋(180 ~90 W, 10 S~5 N)负相关区,这两个相关区具有较好的持续性。进一步分析影响我国的TC在El Ni駉年与La Ni馻年的气候特征发现,El Ni駉年影响我国的TC数较少,但强度较大,La Ni馻年则相反,影响我国TC多年和少年对应的太平洋海温距平分布形势分别与La Nia年和El Nio年的海温距平分布形势类似。     

西太平洋副热带高压异常及其与1998年长江流域洪涝过程关系的研究

文中结合 1 998年长江流域的洪涝过程研究了太平洋的活动特征 ,探讨了副热带高压活动与海温的关系 ,以及视热源、水汽汇的特征与副高活动的关系等。首先描述了 1 998年太平洋副热带高压的基本特征 ,给出了它异常的季节位置、强度和形态 ,及其与长江流域降水异常的关系。SVD分析表明 ,1 997至 1 998年的 El Nino过程的演变特征所对应的太平洋副热带高压的最佳耦合模态是 :主体强而位置偏南 ,特别是其西部。赤道辐合带也偏弱 ;1 998年夏季副热带高压的基本特征正符合该模态的特征。热带地区东西向的垂直环流明显地出现东太平洋的异常上升气流与西太平洋的下沉距平气流。视热源、水汽汇的分布能很好地描写副热带高压区的季节位置和强度。副热带高压区为明显的 Q1<0的辐射冷却区和 Q2 <0的变干区。这种特征也有助于副热带高压区的维持。同样 ,视热源、水汽汇的分布也能很好地解释副热带高压区的季节内异常活动。在长江流域持续暴雨期和间隙期 ,Q1,Q2 所指示的副热带高压与雨带的相对位置有很大的差异。不同的热力结构能较好地解释副热带高压区的迅速南落 ,由此造成长江流域的二度梅     

夏季赤道太平洋,北极及高原地区热状况对西北太平洋副高及我国降水的影响

本文利用一个全球大气环流说模式，对七月份赤道太平洋海温异常，北极海冰异常及高原积雪对西北太平洋副高和我国降水的影响进行数值试验，得出一些有铁结果。例如，当赤道东或西太平洋海表温度出现负距平时，副高较趋近负ＳＳＴＡ区，当出现正距平时，副高则远离正ＳＳＴＡ区；北区海冰覆盖面积较大时副高位置偏南，覆盖面积较小时副高位置偏北等等。