南海夏季风爆发的数值预报模拟实验

1998年5月21日00时（UTC）,对流层上部200hPa的南亚反气旋中心位于（16oN,94oE）附近,850hPa南海的中南部仍为副热带反气旋控制;到21日12时,200hPa的南亚反气旋中心迅速移到（21oN,94oE）附近,同时850hPa的南海副热带反气旋减弱东撤,南海的中南部由东南风转变为西南风,南海夏季风爆发。本文利用美国国家大气研究中心和宾西法尼亚州大学联合研制的中尺度模式（MM5V2）模拟预报这一过程,同时通过敏感性实验研究了区域边界条件和水平分辨率对季风预报模拟实验的影响。     

黑潮地区海温影响南海夏季风爆发日期的数值试验

采用合成分析和相关分析等方法讨论了季节转换时期（４～６月）黑潮地区海温异常同海夏季风爆发时间和西太平洋副高位置与强度的影响。教值模拟结果进一步表明,该地区海温正针导致西太平洋副高位置偏南,强度偏强,南海夏季风建立较晚,弱度偏北 ,江淮流流域偏涝;反之亦然。     

南海夏季风爆发的数值预报试验

分析了1986年南海夏季风爆发的环流演变特征,由经向风速剖面图看出,南风首先在中南半岛迅速加强,然后向南海发展,南海夏季风爆发同孟加拉湾低压的发展密切相关。通过地形和非绝热单因子敏感性数值预报试验表明,地形作用和凝结潜热等非绝热作用对南海夏季风的爆发都是很重要的,包含有这两种作用在内的控制试验成功地预报出了南海夏季风爆发的中期演变过程,单独的地形作用或非绝热作用都不能预报出南海夏季风的爆发。     

南海海温异常影响南海夏季风的数值模拟研究

采用p－σ九层区域气候模式(p－σRCM9）模拟并研究了南海海温异常对南海夏季风的影响, 数值模拟结果表明, 5月份的南海海温对南海夏季风的爆发日期起关键作用: 5月份南海海温持续增温 (降温）, 南海夏季风爆发日期偏早 (偏晚）。南海夏季风爆发后, 南海异常增温, 同期的南海夏季风增强, 而后期的南海夏季风减弱; 南海异常降温, 则与之相反。机制分析表明, 南海海温正(负)异常增强(减弱)了海面与行星边界层之间的能量交换, 主要是潜热通量的输送, 并在大气中通过积云对流加热率的变化来影响对流层热量的分布, 进而引起对流层中低层辐合和高层辐散的变化, 然后使得环流场和风场作出相应地调整, 环流场和风场又会反过来影响积云对流加热率的变化, 这是一个正反馈过程。在5月份南海增温(降温)强迫下, 5月份南海地区的对流活动加强(减弱）, 使得对流层低层副热带高压提前(延后)撤出南海, 从而有利于南海夏季风爆发偏早(晚）。在南海海温异常强迫下, 中国东南部和南海地区的降水率异常主要是由积云对流所产生的降水率异常引起。     

中国东部城市群发展对南海夏季风爆发影响的模拟研究

本文利用NCAR开发的CAM5.1(Community Atmosphere Model Version 5.1)模式,针对我国东部大规模城市下垫面发展对南海夏季风爆发的影响进行了数值模拟研究。结果表明我国东部大规模城市群发展可能使得南海夏季风提前1候爆发;机理分析表明:在南海夏季风爆发之前,中国东部城市群发展引起的陆面增温,使得南海及其附近地区南北温差提前逆转、中国东部区域海平面气压降低,导致中南半岛到南海地区西南气流加强,中南半岛到南海地区降水增加,而凝结潜热垂直变化强迫出的异常环流,促进了南亚高压的加强及提前北跳,相伴随的高层抽吸作用有助于季风对流的建立和西太平洋副高的减弱东撤,从而形成了有利于南海夏季风爆发的高低层环流条件,导致南海夏季风提前爆发。另外,观测结果表明1993年之后南海夏季风爆发的日期相对上一个年代明显提前约2候,城市化快速发展阶段与南海夏季风爆发的年代际变化存在时间段的吻合,表明城市下垫面发展可能是南海夏季风提前爆发的原因之一。     

2011年南海夏季风爆发期间大气污染物特征的数值模拟

利用2006年Global emissions data和2011年NCEP Final Analysis资料作为WRF-chem3.0模式的初、边值条件,模拟了2011年4月25日—5月25日南海夏季风爆发前后一个月,区域为70～160 °E,0～40 °N范围内的季风区海盐、PM10、COx、SO2、NOx及O3等各种大气化学污染物的三维空间基本分布情况, 结果发现在近地面950 hPa和400 hPa高度附近,由季风爆发引起的南海地区偏西和偏南风分量加强等风场形势的改变,导致了相应各种污染物浓度在分布上的较大变化,尤其在南海地区,由于出现较强风场辐合导致该地区的污染物浓度明显高于其它区域。还发现在垂直方向上,各种污染物的分布都分别受到了由季风爆发期间引起的偏西和偏南风分量变化的影响较明显。同时,季风爆发前陆地上的污染物浓度明显大于海洋上的污染物浓度,而随着季风爆发,大部分污染物的这种海陆浓度差异会大幅减小。      

模式顶选取对南海季风爆发过程模拟的影响

本文利用MM5(V3)中尺度模式系统以1998年5月南海季风爆发过程为例，试验了模式顶层气压选取对南海季风爆发过程模拟结果的影响。共做了2个数值试验，分别将模式项选在100hPa和50hPa。试验表明，模式顶选取更高将使得和南海季风爆发过程相对应的东亚高空急流强度和位置模拟与观测更趋一致，并且南海北部地区季风爆发后强降水发生的时间及降水强度的模拟也得到明显改善。     

1994年南海夏季风爆发的数值模拟和分析研究

1994年南海夏季风建立于5月第一候,利用MM5成功地模拟了这一过程,并通过敏感性试验,讨论了中纬度系统和中南半岛及其附近地区的积云对流对夏季风环流建立的影响,结果表明:(1)南下接近副热带一定强度的中纬度槽-锋系统的强迫,可引起南海地区副热带高压脊的减弱东撤,因而有利于南海夏季风的建立;(2)东移的中纬度高压脊与南亚高压的同相叠加是触发夏季风建立的重要因子之一,它引起南亚高压中心迅速北移至中南半岛的北部;(3)中南半岛及其附近地区的积云对流加热,对南海地区夏季风环流的建立也有重要的影响.     

南海夏季风爆发的EOF分析

本文利用1983～1992年的NCEP资料．对南海夏季风爆发做经验正交函数分解，分析了主要模态的时空变换特征。结果表明：太阳辐射北移，是南海夏季风爆发的最重要的因素。南海夏季风爆发前后，在典型季风区850hPa上东西风有一次重大调整。南半球中高纬西风带槽脊振幅的增强和北半球副热带系统经向环流的加大是南海夏季风爆发的重要原因。西太平洋副高的迅速减弱东撤，导致南海夏季风的爆发。     

南海夏季风爆发机制的数值实验研究

通过3个数值实验和对1998年及1996年南海夏季风爆发的对比分析以及多年资料统计研究发现,南海夏季风何时爆发与南海局部地区的海温高低和南海经度上南北海温差异的大小关系不密切,主要决定于南海及其周围大范围地区的环流形势。南海季风爆发前10天内,其环流特征是低层850hPa上,西太平洋副热带高压脊经菲律宾西伸控制南海,南亚至东南亚为宽广的低槽区所控制,高空200hPa上,南亚高压位于阿拉伯海至南海一带,中心位于孟加拉湾东侧和中南半岛西侧的低纬地区,广大北方为西风气流所控制。     

Predictability of South China Sea Summer Monsoon Onset

Predicting monsoon onset is crucial for agriculture and socioeconomic planning in countries where millions rely on the timely arrival of monsoon rains for their livelihoods. In this study we demonstrate useful skill in predicting year-to-year variations in South China Sea summer monsoon onset at up to a three-month lead time using the GloSea5 seasonal forecasting system. The main source of predictability comes from skillful prediction of Pacific sea surface temperatures associated with El NiÑo and La NiÑa. The South China Sea summer monsoon onset is a known indicator of the broadscale seasonal transition that represents the first stage of the onset of the Asian summer monsoon as a whole. Subsequent development of rainfall across East Asia is influenced by subseasonal variability and synoptic events that reduce predictability, but interannual variability in the broadscale monsoon onset for East Asian summer monsoon still provides potentially useful information for users about possible delays or early occurrence of the onset of rainfall over East Asia.     

2021年南海夏季风爆发偏迟原因分析

通常La Ni?a年南海夏季风爆发偏早,但是2021年La Ni?a背景下南海夏季风于5月第6候爆发,较常年偏迟。利用NCEP/NCAR再分析资料,从热带海温异常(SSTA)和季节内振荡(ISO)北传的角度来分析2021年南海夏季风爆发偏迟的原因。结果表明La Ni?a确实使春季的西太平洋副热带高压(以下简称西太副高)减弱,特别是4月之前;但是由于热带印度洋海温在冬春季持续偏暖的背景下抵消了La Ni?a的影响,特别是在5月,La Ni?a的影响小于热带印度洋的作用,导致5月西太副高偏强,南海夏季风爆发偏迟。此外,受La Ni?a影响,4月西太副高偏弱,南海地区背景正压南风偏弱,不利于南海地区赤道ISO的北传,这与气候态正好相反;随着热带印度洋SSTA的影响越来越显著,西太副高逐渐加强,直到5月下旬,背景正压经向南风才扩展到10°N以南地区,导致2021年南海地区赤道ISO北传偏迟,这也是2021年南海夏季风爆发偏迟的一个重要原因。热带印度洋和太平洋SSTA通过“竞争”共同对南海夏季风爆发产生影响,因此关注二者在冬春季的发展非常重要。     

Influences of MJO-induced Tropical Cyclones on the Circulation-Convection Inconsistency for the 2021 South China Sea Summer Monsoon Onset

The South China Sea Summer Monsoon(SCSSM) onset is characterized by an apparent seasonal conversion of circulation and convection. Accordingly, various indices have been introduced to identify the SCSSM onset date. However,the onset dates as determined by various indices can be very inconsistent. It not only limits the determination of onset dates but also misleads the assessment of prediction skills. In 2021, the onset time as identified by the circulation criteria was 20May, which is 12 days e...     

The Weakening Relationship between ENSO and the South China Sea Summer Monsoon Onset in Recent Decades

The El Ni?o-Southern Oscillation(ENSO) is traditionally regarded as the most important factor modulating the interannual variation of the South China Sea summer monsoon(SCSSM) onset. A preceding El Ni?o(La Ni?a) usually tends to be followed by a delayed(an advanced) monsoon onset. However, the close relationship between ENSO and SCSSM onset breaks down after the early-2000 s, making seasonal prediction very difficult in recent years. Three possible perspectives have been proposed to explain the weakening linkage between ENSO and SCSSM onset, including interdecadal change of the ENSO teleconnection(i.e., the Walker circulation), interferences of other interannual variability(i.e., the Victoria mode), and disturbances on intraseasonal time scales(i.e., the quasi-biweekly oscillation). By comparing the epochs of 1979–2001 and 2002–19, it is found that the anomalous tropical Walker circulation generated by ENSO is much weaker in the latter epoch and thus cannot deliver the ENSO signal to the SCSSM onset. Besides, in recent years, the SCSSM onset is more closely linked to extratropical factors like the Victoria mode, and thus its linkage with ENSO becomes weaker. In addition to these interannual variabilities, the intraseasonal oscillations like the quasi-biweekly oscillation can disrupt the slow-varying seasonal march modulated by ENSO. Thus, the amplified quasi-biweekly oscillation may also contribute to the weakening relationship after the early-2000 s. Given the broken relationship between ENSO and SCSSM onset, the extratropical factors should be considered in order to make skillful seasonal predictions of SCSSM onset, and more attention should be paid to the extended-range forecast based on intraseasonal oscillations.     

伴随南海夏季风爆发的大尺度大气环流演变

主要基于美国NCEP和NCAR的再分析资料（1980～1996年），针对南海夏季风爆发日期进行合成分析，研究了伴随南海夏季风爆发的大尺度大气环流演变。其结果清楚地表明伴随南海夏季风爆发，南亚和东南亚地区的对流层低层风场、对流层高层位势高度场以及大气湿度场和垂直运动场都有极显著的变化。南亚和东南亚850 hPa上涡旋对的发展和活动以及500 hPa副高从南海地区的东撤对南海季风爆发起着重要作用。伴随南海夏季风的爆发，在孟加拉湾到南中国海一带整层湿度和500 hPa垂直上升运动都出现了极明显的增加。对流层高层和对流层低层环流演变的特征也清楚表明，南海夏季风爆发既是全球环流冬夏演变的一个部分，又有显著的区域性特征。本文还指出南海夏季风在北部比中部和南部早建立的结论依据不足，进而补充给出了亚洲季风爆发日期示意图。     

1998年南海夏季风爆发前后区域动能收支研究

利用1998年南海季风试验(SCSMEX)资料和区域动能收支方程，对南海南部和北部两个区域该年夏季风爆发前后的区域总动能和区域扰动动能收支进行了诊断分析。结果表明，南海北区夏季风爆发前后动能主要在高层制造，大部分动能被摩擦消耗，南区夏季风爆发前后动能主要在高层被破坏，摩擦项充当动能源。扰动动能主要在高层和部分在低层制造。在此期间，南海地区一直向邻近区域输出动能。     

影响1991年和1994年南海夏季风爆发迟早的物理因子探讨

通过使用美国NCEP/NCAR再分析资料,利用纬向平均的局地经向环流模式成功地模拟了1991年(爆发晚年)和1994年(爆发早年)南海夏季风的建立过程,经过分析发现,虽然南海夏季风爆发时近地面南风均含有由气压梯度力驱动的地转成分和由除了气压梯度力外的所有动力和热力驱动的非地转成分,且与三维温度梯度有关的温度平流和对流均有正贡献作用,但各因子在(这两年对南海夏季风环流建立时起正贡献的)排序上有明显的差异,主要的差异为:对1991年6月7日00UTC而言,引起地转风的气压梯度力和引起非地转风的热力及动力的合力作用相当.在引起地转偏差的因子中,起正贡献作用的主要因子是潜热加热.而对1994年5月2日00UTC而言,气压梯度力作用相对较小,在引起地转偏差的因子中,起正贡献作用的最大因子是平均纬向温度平流.另外,边界效应独自对模拟的南海近地面最大南风的贡献占42%.引起南海近地层非地转南风的热力和动力因子(稳定度)在1994年5月2日00UTC(早年)均比1991年6月7日00UTC(晚年)大(小).     

Low-Frequency Vortex Pair over the Tropical Eastern Indian Ocean and the South China Sea Summer Monsoon Onset

In this paper,the relationship between a pair of low-frequency vortexes over the equatorial Indian Ocean and the South China Sea(SCS) summer monsoon onset is studied based on a multi-year(1980-2003) analysis.A pair of vortexes symmetric about the equator is an important feature prior to the SCS summer monsoon onset.A composite analysis shows that the life cycle of the pair of vortexes is closely associated with the SCS summer monsoon onset.The westerly between the twin cyclones is an important factor to the SCS summer monsoon onset process.