春季印度洋SSTA对夏季中国西北东部极端降水事件的影响研究

基于近47年来NCAR/NCEP再分析月平均高度场、风场、地面气压,比湿以及NOAA重构的印度洋海表温度资料和中国西北东部97个气象台站逐日降水资料,首先利用百分位法定义了极端降水事件的阈值,运用SVD及合成分析等方法,研究了前期秋季、冬季、春季及同期夏季印度洋海表温度同夏季中国西北东部极端降水事件的关系,结果表明前期春季印度洋海温异常对预测夏季中国西北东部极端降水事件的变化特征具有较明确的指示意义,关键区位于赤道印度洋地区。如果春季赤道印度洋海温异常偏暖,从同期春季到后期夏季,100～110 °E平均经圈环流在赤道附近表现为异常上升气流,对应30 °N附近在对流层中、上层表现为异常的下沉气流,同时来自印度洋的西南季风异常偏弱,使得后期夏季由于没有异常的水汽输送到我国西北东部地区,从而极端降水事件偏少,而偏冷年份正好相反。另外在春季赤道印度洋海温异常暖年,后期夏季南亚高压偏强,且呈西部型;而在异常冷年,南亚高压偏弱,且呈东部型,这可能是引起夏季中国西北东部极端降水事件变化的另一原因。     

太平洋SSTA对中国东部夏季降水的影响Ⅰ--观测分析

采用旋转经验正交函数（REOF）方法对1901～2000年中国东部43个站夏季降水资料进行分析,得到：华南、西南地区和长江中下游地区及华北北部、东北西南部地区是中国东部夏季降水异常三个最主要的区域,对三个主要模态对应的时间系数序列与太平洋SSTA作相关分析,结果表明影响东部夏季降水的关键海区是：前期冬季西北太平洋黑潮海区、前期春季赤道中东太平洋和同期北太平洋中纬中太平洋海区;并对关键海区SSTA与东部120个站夏季降水作SVD分析,进一步证实：这三个关键海区SSTA与东部夏季降水有显著的耦合相关关系。另外,对三个主要降水异常区的夏季降水异常的极端年份500hPa高度场进行合成分析,其结果为数值模拟分析提供依据。     

东部夏季降水变化及其与北太平洋SSTA的联系

采用REOF分析和小波变换方法对1900-1999年中国东部39站夏季降水资料进行分析，结果表明：华南、西南地区和长江中下游地区及华北、东北西南部地区是中国东部夏季降水异常3个最主要的区域，都存在显著的年际变化和年代际变化。分析了这3个区域夏季降水的年际、年代变化与北太平洋冬季海表温度异常的关系。     

太平洋SSTA对中国东部夏季降水的影响II--数值模拟

基于观测分析的结果,采用NCARCCM3模式,设计4组7个数值试验,研究太平洋海表温度异常对中国东部夏季降水影响及其可能的物理过程。结果表明：数值模拟与观测分析所得的结果一致,前期冬季西北太平洋黑潮海区海温异常,引起亚洲中高纬和东亚东部地区大气环流异常,导致长江流域夏季降水异常;前期春季赤道中东太平洋海温异常,西太平洋副热带高压异常;同期夏季北太平洋中纬中太平洋海区海温异常,激发夏季EUP遥相关型,影响东部夏季降水。     

太平洋SSTA对广东前汛期极端降水事件影响的机制分析

利用国家气候中心提供的1960-2004年太平洋SSTA和广东省23个台站逐日降水资料,采用SVD方法对太平洋SSTA和广东省极端降水事件进行了时滞耦合,着重分析了太平洋SSTA对广东前汛期降水的影响机制.结果表明:太平洋SSTA变化与广东前汛期极端降水事件的变化有着显著的相关关系.热带西太平洋是影响广东前汛期极端降水事件的关键区,如果该海域前期秋季SSTA为正异常,次年前汛期高层盛行异常偏南风,而低层盛行异常偏北风,使得前汛期达到广东地区的水汽偏少,造成前汛期极端降水事件偏少,而异常冷年正好相反.赤道中东太平洋也是影响广东前汛期极端降水事件的关键区,该海域前期秋季SSTA处于正异常时,次年前汛期500 hPa高度场表现为WP遥相关型(太平洋西部遥相关型),这样从秋季到次年前汛期西太平洋高压偏强,次年前汛期广东东部及南部地区容易受副高控制,极端降水事件呈偏少趋势,广东偏北区域容易受副高西北侧暖湿气流和北方冷空气交汇影响,极端降水事件有偏多倾向,而异常冷年正好相反.     

我国东部夏季极端降水与北太平洋海温的遥相关研究

采用1951—1998年我国东部(105°E以东)59个站点夏季大雨及以上降水量资料与北太平洋海温场资料,借助于SVD分析方法,逐季分析我国东部极端降水与北太平洋海温及南方涛动指数的遥相关,进而检测影响我国东部地区极端降水空间分布的海温关键区和南方涛动及其显著季节(月份)。结果表明,我国东部夏季极端降水与同期太平洋SST的遥相关主要在太平洋130～170°E,5～25°N之间海域;Ni-no区域SST与次年夏季极端降水的相关主要表现在与华东地区的正相关;黑潮海域及加利福尼亚海流区春季SST与我国东部夏季极端降水呈明显的负相关;冬季太平洋SST与我国东部夏季极端降水的遥相关主要表现在,赤道东太平洋、黑潮海域的冬季海温与华东地区、河套地区降水的正相关;我国东部夏季极端降水与前一年秋季Nino区海温为负相关,与西太平洋海温为正相关。     

西北东部夏季极端干旱事件机理分析

利用国家气候中心提供的1951—2012年逐日降水、温度、综合气象干旱指数、逐月NCEP/NCAR再分析资料等,采用REOF分析、动力诊断、相关分析以及合成分析等方法,从大气环流异常特征、高空急流与季风异常等方面揭示西北东部夏季极端干旱事件的可能机理。研究发现西北东部夏季发生极端干旱时,副热带急流轴"倾斜",且急流与东亚夏季风强度均处于相对偏弱阶段。极端干旱的成因研究表明:急流轴"倾斜"及其强度减弱导致西北东部地区高层大范围的异常辐合;该地区为水汽源区,对流层整层水汽收支显著亏损;此外,该地区低层盛行来自内陆干旱区的异常西南风,东亚夏季风强度偏弱,高低层配置及大尺度环流形势不利于降水产生。     

中国夏季降水与太平洋SSTA年代际变化关系的初步研究

利用1951-2001年逐月NCEP再分析高度场、风场资料，COADS海表温度资料及中国147个台站逐月降水资料，运用SVD分析、SVD与回归分析相结合等方法，研究了太平洋SSTA与中国夏季降水年代际变化的相互关系，发现热带西太平洋是影响中国华南降水年代际变化的关键区，1950年代-1970年代后期，该海域SSTA为正，对应中国长江以南地区的夏季降水偏多，而长江以北则偏少；1970年代以后反之；影响中国长江中下游地区及其两侧降水年代际变化的关键区在中纬中部北太平洋，1970年代后期-1990年代前期，该海域SSTA为负，对应长江中下游夏季降水偏多，其两侧降水偏少；影响中国东北降水年代际变化的关键区是低纬中太平洋，1970年代-1980年代前期，低纬中太平洋SSTA为负，与之对应，中国东北夏季降水偏少；1950年代～1960年代中期、1990年代前、中期则反之。进一步对太平洋SSTA年代际变化影响中国夏季降水年代际变化的可能机制作了初步的研究。     

1992年副高与西北区东部降水的关系

西北区东部强降水多出现在副高脊线第二次和第三次北跃期间。副高瞬变对应西北区东部不同性质的降水,正负值分别对应多雨和少雨时段。     

1961—2014年中国东部地区夏季极端降水事件时空变化特征

基于我国东部地区438站1961—2014年逐日降水资料,选取世界气象组织定义的最大1日降水量RX1day、最大5日降水量RX5day、持续降水日数CWD和日降水强度SDII 4个极端降水指标,采用面积加权法对中国东部地区的极端降水事件进行了季节尺度的时空变化特征的研究。结果表明：夏季极端降水指数的长期变化趋势显示,除CWD整体呈减少趋势外,RX1day,RX5day和SDII在我国黄河以南均呈现增加的趋势,而在北部以减少趋势为主。夏季极端降水指数随时间的变化表明,RX1day,RX5day和SDII整体呈现出增长的趋势,CWD则表现为减小的趋势。     

西北地区东部夏季极端降水量非均匀性特征

利用极端降水量集中度和集中期讨论西北地区东部夏季极端降水量的非均匀性分布特征。结果表明:西北地区东部夏季极端降水量集中度与集中期的空间差异并不大; 西北地区东部夏季极端降水量的季节内分配状况同夏季极端降水量存在较好的相关性, 极端降水量越集中、集中期越早, 则极端降水量越少, 反之亦然; 东亚夏季风同西北地区东部夏季极端降水量、极端降水量集中期存在负相关, 与极端降水量集中度存在正相关。     

淮河流域夏季降水异常与北太平洋海温异常的关系

研究淮河流域降水异常与北太平洋海温异常的相关关系,初步探讨北太平洋海温异常对淮河流域降水的可能影响机制。结果表明:淮河流域夏季降水与上年8-10月北太平洋中部关键海区(162．5~177．5°W,36．5~41．5°N)的SSTA存在持续高的正相关关系;淮河流域夏季降水异常对应着一种大范围的海温异常分布型,而关键海区正好位子其相关最显著地区;正是由于北太平洋大范围持续的海温异常引起了次年夏季大气环流的异常,导致了淮河流域夏季降水异常,这也正是海温与降水具有很好相关的内在原因。     

夏季热带中太平洋SST异常型与中国东部夏季气候异常的关系

热带中太平洋海温异常型是近年发现的赤道太平洋海温异常分布的新特征,主要表现在热带太平洋海温异常为纬向＂三极型＂分布,其与ENSO的＂偶极型＂分布显著不同。利用1955—2005年HadISST月平均海温资料和中国160站月降水和温度资料,确定了中太平洋海温异常型并研究了这种海温异常型与中国东部同期夏季降水的关系。结果表明,当中太平洋海温为正异常时,我国江淮流域、西南地区的东部整层水汽含量偏少并处于水汽通量辐散区,不利于降水的形成,同时该地区上空垂直温度平流为正异常,利于异常高温的形成;我国华南、西南地区的南部为整层水汽通量辐合区,水汽丰沛,且整层垂直温度平流为负异常,易发生低温多雨的天气气候。     

西北区东部一次雷暴天气过程的诊断分析

利用实况观测资料对出现在陕西地区2006年8月14日的一次雷暴过程进行诊断分析,结果表明:(1)此次雷暴过程的发生与500 hPa短波槽的东移发展以及副热带高压迅速南退有密切关系,同时对流层低层鞍型风场的存在有利于强对流云的发生发展;(2)雷暴过程前干暖盖的存在和维持有利于不稳定能量的聚积同时也抑制了水汽的垂直输送,不稳定层结的存在为雷暴的发展提供了重要机制.(3)动力学诊断分析显示,强PV中心的东移发展与此次雷暴过程密切相关,高空的强辐散和低空的强辐合是此次雷暴过程非常重要的动力学机制;(4)临近预报可分析临近站点温、压、湿风的垂直层结特征,参考上游站点的天气演变,密切监视雷达探测到的雷暴对流系统的移向、移速以及强度的变化做出合理预报.     

A Study on the Effect of Spring Indian Ocean SSTA on Summer Extreme Precipitation Events Over the Eastern NW China

Based on monthly mean wind, geopotential height, specific humidity, and surface pressure of NCAR/NCEP reanalysis, NOAA-reconstructed sea surface temperature (SST) of the Indian Ocean, and daily precipitation data at 97 meteorological stations over the eastern NW China in the past 47 years, the threshold values for extreme precipitation events (EPE) are defined using the percentile method. Singular Value Decomposition and synthetic analysis methods are used to analyze the relationship between summer EPE in the eastern NW China and SSTA in the preceding fall, winter, spring, and the concurrent summer. The result shows that preceding spring SST anomalies (SSTA) in the Indian Ocean are clear indicators for the forecast of summer EPE in the eastern NW China, and a key area of impact is located in the equatorial Indian Ocean. When spring SST is anomalously high in the equatorial Indian Ocean, the meridional circulation averaged over 100°E–110°E will be anomalously ascending near the equator but anomalously descending near 30°N in the middle and upper troposphere from the concurrent to the subsequent summer. In the meantime, the Southwest Monsoon from the Indian Ocean will be anomalously weak and there will be no anomalous water vapor transport to the eastern NW China, resulting in a lack of EPE in the subsequent summer, and vice versa. In addition, in response to anomalously high SST in the equatorial Indian Ocean in spring, the South Asia high pressure tends to be strong in the subsequent summer and more to the west. In the anomalously low SST year, however, the South Asia high tends to be weak in the subsequent summer and more to the east. This is another possible cause of the variation of summer EPE in the eastern NW China.     

青藏高原地面感热异常对西北地区东部夏季降水的影响

本文利用1961~2012年夏季西北地区东部(32~40°N,100~110°E)156个站点逐日降水资料,以及1982~2012年青藏高原70个站点的地面感热观测资料,采用EOF、相关分析等方法分析了西北地区东部夏季降水、青藏高原冬末春初(2~4月)地面感热的时空变化特征,讨论了西北地区东部夏季降水对于青藏高原冬末春初地面感热异常的响应,通过环流场分析高原感热异常对西北东部夏季降水的影响成因。结果表明:高原东部冬末春初地面感热偏强时,西北东部地区北部降水偏少,东南部和西南部降水偏多;反之,西北东部北部降水偏多,东南部和西南部降水偏少。     

华北地区夏季降水与全球海温异常的关系

利用华北17个站1951—2000年的逐月降水资料,与前一年1月到当年12月全球逐月海温距平(1950—1998年)求相关,得到了全球海温影响华北夏季降水的关键影响区为21°~27°N,175°E~175°W,对应的关键影响时段为当年1~3月。然后用SVD方法证实了当年1~3月是与华北夏季降水相关最显著的时段;而所选关键区正是处于一种范围更大的海温分布型的关键部位,而华北地区是所选海温关键区在当年1~3月影响中国东部降水的相关最显著的区域之一。     

西北地区春季和夏季降水异常特征分析

用EOF分析方法选取西北地区29个代表站,分别对其春季和夏季近50a降水进行年际变化和年代际变化时空特征分析,发现西北地区近50a降水时空趋势变化以103°E为基准线,以西为正,以东为负,并有准3a的振荡周期;20世纪80年代中期西北地区春季降水出现了气候突变,西北地区多、少雨与500hPa高度场和副热带高压的位置和强弱密切相关。