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。

     

冬季和春季印度洋海温异常年际变率模态对中国东部夏季降水的可能影响过程

印度洋热力状况是影响全球气候变化和亚洲季风变异的一个重要的因素,但以往研究更多关注热带印度洋海温的变化,对南印度洋中高纬地区海温变化关注不够,由此限制了我们对印度洋的全面认识.本文研究了年际尺度上整个印度洋海温异常主导模态的特征及其对我国东部地区夏季降水的可能影响过程,以期望为气候变异研究及预测提供理论依据.研究结果表明:全印度洋海温异常年际变率的主导模态特征是在南印度洋副热带地区海温异常呈现西南—东北反向变化的偶极子模态,西极子位于马达加斯加以东南洋面,东极子位于澳大利亚以西洋面;同时,热带印度洋海温异常与东极子一致.当西极子为正的海温异常,东极子、热带印度洋为负异常时定义为正的印度洋海温异常年际变率模态;反之,则为负的印度洋海温异常年际变率模态.从冬至春,印度洋海温异常年际变率模态具有较好的季节持续性;与我国长江中游地区夏季降水显著负相关,而与我国华南地区夏季降水显著正相关.其可能的影响过程为:对于正的冬、春季印度洋海温异常年际变率模态事件,印度洋地区异常纬向风的经向大气遥相关使得热带印度洋盛行西风异常,导致春、夏季海洋性大陆对流减弱,使夏季西太平洋副热带高压强度偏弱、位置偏东偏北,造成华南地区夏季降水增多,长江中游地区降水减少;反之亦然.同时,印度洋海温异常年际变率模态可通过改变印度洋和孟加拉湾向长江中游地区的水汽输送而影响其夏季降水.     

影响江南春雨年际变化的前期海洋信号及可能机理

基于诊断,本文计算了1982~2014年江南春雨的开始时间、结束时间和总降水量,分析了江南春雨的气候特征和年际变化,探讨了前冬Nino3.4区域海温异常与江南春雨的联系及可能机理。结果表明,江南春雨的起止时间和总降水量都具有显著的年际变化,前冬赤道东太平洋海温与江南春雨总量存在显著的正相关。前冬Nino3.4指数为正时,一方面通过Walker环流在赤道120°E附近区域激发出异常下沉运动以及低层异常反气旋,增强了南海地区低层西南气流以及水汽输送,另一方面与东太平洋海温变化相联系的印度洋增暖在赤道印度洋引发低层东风和孟加拉湾北部反气旋环流异常,进一步增强了江南地区的水汽输送;高层南亚地区则存在西风异常,对应江南上空辐散和抽吸作用加强,导致上升运动进一步增强,使得江南春雨总量增加;前冬Nino3.4指数为负时则次年春雨偏少;并且前冬El Ni?o事件的强度对春雨异常也有影响,前冬El Ni?o强（弱）的年份,海温异常的信号能（不能）持续到春季,江南春雨总量通常偏多（偏少）。另外,加入了前冬南极涛动指数和印度洋海盆一致模所建立的江南春雨总量的多元线性回归方程,其回归结果比基于单独的Nino3.4指数能更好地反映江南春雨的异常,可用于季节预测。     

月相对全球逐日温度的影响

从卫星逐日蝗对流层下部全球温度距平最新资料集使评估月球位相对全球温度的影响成为可能。其结果揭示了全球在新月和满月之间有统计上显著的０．０２Ｋ的涨落在一个朔 望月周期中，全球日平均最高温度与满月出现的时间对应在。对全球逐日温度记录的谱分析上实其存在的周期性与月球的朔望周期相吻合。由于卫星观测到的全逐日菜足够的精度，可以产月球对短期内的全球温度有可辨识的影响。     

春季青藏高原积雪年际变率的年代际转型对东亚夏季风影响的研究进展

冬春青藏高原积雪异常是东亚夏季风的重要预测因子之一。本文系统回顾了近20年关于青藏高原积雪年际变率的年代际转型影响东亚夏季风的相关研究,主要结论如下：（1）20世纪90年代初春季青藏高原积雪的年际变率从东西偶极型转变为全区一致型,这主要受北太平洋、热带大西洋海温异常变化的影响,也与南极涛动、北极涛动的变化密切相关;（2）春季青藏高原积雪年际变率的年代际转型可通过影响东亚高层的副热带西风急流和低层的水汽输送,进而影响东亚夏季风降水格局变化;（3）青藏高原积雪异常可通过“高原大气河”的机制影响梅雨雨带;（4）大西洋年代际振荡可调节春季青藏高原积雪与梅雨降水关系的年代际变化,当大西洋年代际振荡为正（负）位相时,春季青藏高原积雪与梅雨的关系加强（减弱）。最后,本文对青藏高原积雪异常影响东亚季风变化的关键科学问题进行了讨论与展望。     

MJO对华南前汛期降水的影响及其可能机制

利用站点降水资料、实时多变量MJO(Madden-Julian Oscillation)指数、向外长波辐射(OLR)资料和NCEP/NCAR再分析资料,采用合成分析方法研究了MJO对华南前汛期降水的影响,并讨论其可能机制。结果表明,(1)在MJO不同位相,华南前汛期降水异常有明显的差异,并且这种差异随滞后时长而发生变化。第2~3位相和第6~7位相分别是影响华南前汛期降水的典型"湿位相"和"干位相"。(2)华南前汛期降水对MJO的响应需要一定时间,滞后时长约为1~2候。(3)MJO活跃(受抑)对流可通过激发Rossby波影响华南前汛期降水。当MJO活跃(受抑)对流中心位于赤道印度洋附近时,非绝热加热作用激发的Rossby波到达并影响华南地区,华南地区出现水汽供应的增强(减弱),从而促进(抑制)华南前汛期降水。     

ENSO对中国南方降水低频变率的可能影响

利用1979—2012年Hadley中心海表温度、中国2 474个台站逐日降水和NCEP/NCAR全球再分析资料,分析了不同类型ENSO事件秋冬季和次年春季中国南方地区10~30 d降水低频变率的变化特征。结果表明,中国南方地区10~30 d降水低频变率对不同类型ENSO事件的响应存在显著的季节差异。EP型El Ni1o的冬季和次年春季,低频降水变率显著增强; CP型El Ni1o秋冬季低频降水强度呈现相反的异常,秋季低频降水偏弱,而冬季则偏强; La Ni1a事件期间中国南方低频降水变率的变化较小且不稳定。进一步分析发现,ENSO对南方地区10~30 d低频降水变率的影响与西北太平洋地区季节平均大气环流背景场对ENSO的响应密切相关。相比正常年份,EP型El Ni1o冬春季菲律宾反气旋性异常环流的强度较强且范围较大,其西侧的异常西南风向中国南方地区输送了大量水汽,从而有利于低频降水的增强; CP型El Ni1o年秋季西北太平洋表现为气旋性环流异常,抑制了热带水汽向东亚大陆的输送,而冬季却产生了与EP型El Ni1o年类似的异常反气旋环流,只是强度有所减弱,因此中国南方地区低频降水强度在秋冬季呈相反异常。La Ni1a年菲律宾附近虽然存在气旋性环流异常,但强度较弱,因而我国南方地区低频降水变率的响应也较弱。     

青藏高原西侧地区冬季降水的年际变率及其影响因子

基于全球降水气候中心（GPCC）和全球降水气候计划（GPCP）的降水数据及ERA-interim再分析资料,分析了1979~2012年冬季青藏高原（简称高原）西侧地区降水的基本特征及影响其年际变率的潜在因子。结果表明高原冬季降水主要发生在其西侧地区且为全区变化一致型,降水所需的水汽主要来自上游地区,从该区域的西边界输入。然而,高原西侧地区冬季降水的年际变率主要由水汽输送的动力过程所决定,表现为高原西侧的西南风异常。此外,高原西侧冬季降水的年际变率与其上游典型的大气内部变率北大西洋涛动和北极涛动相关性不强,而与赤道西印度洋和热带中东太平洋的海温显著相关。热带中东太平洋海温异常通过影响大气环流变化,在印度洋北部激发一个反气旋式的环流异常,使得高原西侧地区出现异常西南风,从而加强了水汽通量输送的动力作用。同时在赤道异常东风的作用下,暖水也向印度洋西部输送堆积。赤道中东太平洋海温的异常可进一步导致西风急流发生南北移动,从而也在一定程度上影响了高原西侧冬季水汽输送以及降水的年际变率。     

梅州市近50年的降水特征

利用Morlet小波分析方法,对梅州市1953~2004年年平均雨量与前汛期(4~6月)雨量等气候资料进行分析和计算,得出以下几点结论:梅州市年降水周期在前20年呈现10年的准周期振荡,前汛期降雨量存在准7年的周期振荡;而在后20年,年降水与前汛期降水量的周期都向4年左右转变。     

印度洋海温异常年际变率模态对中国东部地区夏季降水影响机制的数值试验

利用ECHAM5全球大气环流模式研究了印度洋海温异常年际变率模态从冬至夏的演变对我国东部地区夏季降水影响的机制。观测资料研究表明:对于正的印度洋海温异常年际变率模态,春、夏季热带印度洋和澳大利亚以西洋面(东极子)均为水汽的异常源区,向马达加斯加以东南洋面(西极子)及印度洋邻近大陆提供水汽。夏季,印度洋地区南极涛动、马斯克林高压加强;而印度季风低压和南亚高压均减弱,对应于印度夏季风减弱。夏季印度洋地区正压性的纬向风异常经向遥相关使热带印度洋地区出现西风异常,导致海洋性大陆地区对流活动减弱,而菲律宾海地区对流活动加强,进而导致西太平洋副热带高压偏弱、位置偏东北。对于负的印度洋海温异常年际变率模态,则反之。模式结果基本支持了已有的观测资料诊断结果。     

Temporal and Spatial Distributions of the Spring Persistent Rains over Southeastern China

The spring persistent rains (SPR) over southeastern China (SEC) is a synoptic and climatic phenomenon that is unique in East Asia. Su cient evidence proves that it results from the mechanical and thermal effects of the giant Tibetan Plateau (TP), but its temporal span and spatial distribution are not clear at present.A climatological analysis of the NCEP/NCAR circulation and sensible heat data shows that at the 13th pentad of the solar year (1st pentad of March) there are remarkable increases in the sensible heating over the main and southeastern part of the TP, the southwesterly velocity over the southeastern flank of the TP and SEC, and rainfall over SEC, indicating the onset of the SPR.However, after the 27th pentad of the solar year (3rd pentad of May), these variables, except for the sensible heating over the main part of the TP, decrease rapidly. The ridge line of the subtropical high in the mid-low troposphere over the South China Sea (SCS) slopes northward instead of southward as before. The rain belt center over SEC shifts to the SCS and the SCS monsoon breaks out, indicating the end of the SPR. Hence, it is reasonable to define the SPR temporal span from the 13th to 27th pentad of the solar year. Data analysis and numerical sensitivity experiments show that, although the warm and cold airs converge at about 30°N in the SPR period, the distribution and intensity of the SPR rain belt are obviously in influenced by the topography of the Nanling and Wuyi Mountains (NWM). The mountains can block and lift cold and warm airs, strengthening frontogenesis and rainfall. As a result, the axis of the SPR rain belt is superposed over that of the mountain range. Accordingly, the spatial distribution of the SPR extends over most of the SEC, more speci cally, to the south of the middle and lower reaches of the Yangtze River (30°N), and to the east of 110°E.     

春季西太平洋海表面温度对我国江南春雨的影响

利用NCAR提供的第5代全球大气环流模式CAM3.1探讨了春季西太平洋副热带地区海表面温度对我国江南春雨的影响。数值试验结果表明:春季西太平洋副热带地区海表面温度升高可引起同期东亚—西太平洋副热带纬向海陆热力差异减弱,进而引起3—4月青藏高原东南侧的低涡强度减弱,该低涡与西太平洋副热带高压之间的位势梯度减小,中低纬度西太平洋副热带高压强度减弱,其北侧的850 hPa西南风强度相应减弱,因此西南暖湿气流输送也随之减弱,造成江南地区的水汽通量辐合强度明显减弱,这种环流分布状况将不利于出现较强的江南春雨,导致江南春雨强度明显减小。     

Temporal Variations of the Spring Persistent Rains and South China Sea Sub-high and Their Correlations to the Circulation and Precipitation of the East Asian Summer Monsoon

National Meteorological Information Center （NMIC） rainfall data and NCEP/NCAR daily circulation reanalysis data are employed to establish the onset-pentad time index of the spring persistent rains （SPR） and the decay-pentad time index of the South China Sea （SCS） sub-high. These indexes are used to study the relationship between the factors in SPR period and their relations to the circulation and precipitation of the East Asian summer monsoon （EASM）. Results show that, the summer rainfall over southeastern China decreases when SPR onset is late. For then EASM strengthens and the cyclonic circulation around the Tibetan Plateau （TP） strengthens, which makes abnormal anti-cyclonic circulation （cyclonic convergent circulation weakens） appear over southeastern China. When the decay of SCS sub-high delays, abnormal flood prevails over the middle and lower reaches of the Yangtze River （MLYR） and to the south. That is mainly caused by EASM weakening while SCS sub-high strengthening, then the abnormal southwesterly over South China and the abnormal northerlies of anti-cyclonic circulation around the TP converge over the Yangtze Valley. The two indexes have high correlations with multivariate ENSO index （MEI） in March, indicating that the climate abnormity in East Asia is related to global climate abnormity tightly. The two time indexes are independent of each other, which is favorable for the prediction of the anomalies of the circulation and precipitation of EASM. From this point of view, we must take the global climate background into account when we analyze and predict the East Asian summer circulation and precipitation.     

Intraseasonal Oscillation of the South China Sea Summer Monsoon and Its Influence on Regionally Persistent Heavy Rain over Southern China

The intraseasonal oscillation（ISO） in the South China Sea summer monsoon（SCSSM） and its influence on regionally persistent heavy rain（RPHR） over southern China are examined by using satelhte outgoing long wave radiation,NCEP/NCAR reanalysis,and gridded rainfall station data in China from 1981 to 2010.The most important feature of the ISO in SCSSM,contributing to the modulation of RPHR,is found to be the fluctuation in the western Pacific subtropical high（WPSH）,along with a close link to the Madden-Julian oscillation（MJO）.Southern China is divided into three regions by using rotated empirical orthogonal functions（REOFs）for intraseasonal rainfall,where the incidence rate of RPHR is closely linked to the intraseasonal variation in rainfall.It is found that SCSSM ISOs are the key systems controlling the intraseasonal variability in rainfall and can be described by the leading pair of empirical orthogonal functions（EOFs） for the 850-hPa zonal wind over the SCS and southern China.Composite analyses based on the principal components（PCs） of the EOFs indicate that the ISO process in SCSSM exhibits as the east-west oscillation of the WPSH,which is coupled with the northward-propagating MJO,creating alternating dry and wet phases over southern China with a period of 40 days.The wet phases provide stable and lasting circulation conditions that promote RPHR.However,differences in the ISO structures can be found when RPHR occurs in regions where the WPSH assumes different meridional positions.Further examination of the meridional-phase structure suggests an important role of northward-propagating ISO and regional air-sea interaction in the ISO process in SCSSM.     

福建前汛期持续性强降水的大气低频特征分析

本文采用福建1979—2010年66个气象站逐日降水资料和NCEP再分析资料和OLR资料,揭示了福建前汛期降水的低频特征,分析了福建前汛期持续性强降水同期的大气低频特征以及前期低频信号的演变特征,结果表明:(1)福建前汛期降水存在显著的低频周期,出现频率较高的前三个低频周期分别为:10~20、30~60和20~30 d;约63%的年份出现两种以上显著的低频周期;10~90 d低频变化占前汛期降水总方差的20%~30%;(2)前汛期总雨量与降水低频信号的强度呈显著正相关关系,持续性强降水的强度和持续时间与降水的低频特征关系密切,以BWO(ISO)为主的年份,持续性强降水的持续时间较短(长)。(3)福建前汛期持续性强降水期间日本以东、索马里以东和南海三个关键区皆为低频反气旋,日本至渤海湾南下的冷空气与索马里越赤道气流、南海南部越赤道气流在福建上空持续相遇形成低频气旋,导致福建上空低层低频辐合、高层低频辐散,对流活跃。(4)福建前汛期持续性强降水与热带及副热带大气低频变化密切相关,热带MJO的东传以及东亚西北太平洋地区低频信号的北传对福建持续性强降水过程的延伸期预报具有一定的指示意义。     

Influence of Tropical Cyclone Landfalls on Spatiotemporal Variations in Typhoon Season Rainfall over South China

This study examined the impact of tropical cyclone (TC) landfalls on the spatiotemporal variations in the rainfall over South China for the period 1957–2005. The target region was selected to show the noteworthy contribution of TC landfalls to the total rainfall during the typhoon season (July–October). Two prevailing spatial variations in the rainfall were obtained from an EOF analysis. The first EOF mode displays singlesign variability over South China with an explained variance of 23.4%. The associated t...     

2010年我国南方两次持续性强降水的环流特征

通过对2010年夏季我国南方两次持续性强降水期间对流层高、中、低多个大尺度关键影响系统的时空演变特征及其影响机制的分析和比较,讨论了我国南方持续性强降水的大气环流特征。结果表明:这两次持续性强降水均出现了东亚西风带沿海低槽不断快速重建或加深,且中纬度锋区位置稳定维持,低空西南急流反复加强,且其轴线左侧的南风经向强梯度带位置相对稳定,副热带高空西风急流和南亚高压脊线及西太平洋副热带高压的纬度带位置相对稳定;相应地,在强降水带上空反复出现强烈的低层水汽辐合抬升、高层辐散抽吸及垂直上升运动发展,进而形成持续性强降水。西西伯利亚低槽的不断快速重建与加深 (东移)、马斯克林高压西侧高压及马斯克林高压的不断加强东移、副热带高空西风急流的建立和维持对南方持续性强降水具有超前指示意义。强降水带位于东亚低空西南急流轴左侧南风经向强梯度辐合带、高空西风急流南侧至南亚高压脊线北侧之间的强辐散区及中层垂直上升速度大值带中。     

Numerical Study of the Effect of Anthropogenic Aerosols on Spring Persistent Rain over Eastern China

The eff ect of anthropogenic aerosols on the spring persistent rain （SPR） over eastern China is investigated by using a high-resolution Community Atmosphere Model version 5.1 （CAM5.1）. The results show that the SPR starts later due to anthropogenic aerosols, with a shortened duration and reduced rainfall amount. A reduction in air temperature over the low latitudes in East Asia is linked to anthropogenic aerosols;so is a weakened southwesterly on the north side of the subtropical high. Meanwhile, air temperature increases signifi cantly over the high latitudes. This north-south asymmetrical thermal eff ect acts to reduce the meridional temperature gradient, weakening the upper-level westerly jet over East Asia and the vertical motion over southeastern China. As a result, the SPR is reduced and has a much shorter duration. The indirect eff ect of anthropogenic aerosols also plays an important role in changing the SPR. Cloud droplet number concentration increases due to anthropogenic aerosols acting as cloud condensation nuclei, leading to a reduction in cloud eff ective radius over eastern China and a reduced precipitation effi ciency there.