冬季北太平洋南北海温异常对我国汛期雨带类型的影响研究

使用1951—2002年前期（1—5月）北太平洋海温场月平均资料,运用合成分析、多因变量方差分析、判别分析及相关分析方法,探讨我国汛期雨带类型与前期北太平洋海温的时空分布关系。分析表明：尽管汛期各雨带类型对应着前期不同的海温距平场,但它们之间只有部分海域存在显著性差异,且在1月表现最显著。各雨带类型对应海温距平场显著差异关键区主要位于北太平洋的南北海域,即北部中高纬亲潮附近（40°~50°N, 160°E~180°）,北太平洋西风漂流区（30°~40°N,175°~145°W）及南部近赤道太平洋中部（10°S~0°, 175°~145°W）,且南北海温呈反相关关系。将海温关键区作为判别因子,对雨带类型进行判别分析表明：用多个海温关键区作为判别因子建立的判别方程,其判别准确率比仅用某一海温关键区或海温区之间的和差简单定义的指数作为判别因子建立的判别方程判别准确率高,说明我国东部汛期降水型的分布与多个海温关键区的综合作用是密切相关的。进一步分析判别方程定义的1月海温判别指数与前期高度场和夏季副热带高压各特征量的相关关系表明,该指数对我国汛期雨带类型影响的可能途径是：一是造成大气环流异常,特别是北太平洋涛动的异常,并形成PNA大气遥相关型,从而引起我国汛期降水异常;二是造成西太平洋副热带高压的异常,主要是面积、强度和西伸脊点位置的异常,从而引起我国汛期降水异常。可见,冬季北太平洋海温南北异常与我国汛期雨带类型关系密切,且具有重要的天气气候学意义。     

近50年来夏季西风指数变化与中国夏季降水的关系

使用1951～2002年夏季500 hPa高度月平均格点资料,运用多变量方差分析的方法,找到夏季不同雨带类型对应的西风指数变化关键区,再对关键区西风指数与夏季160个站的降水进行相关分析,找到降水显著高相关区。最后,采用NCEP/NCAR月平均再分析资料,通过合成风场检验的方法,找到高低西风指数年对应的风场显著差异区以及不同雨带类型对应的风场显著差异区,对高低西风指数和正常年西风指数各自对应的环流场以及三种类型雨带对应的环流场进行比较。研究发现,夏季西风指数差异最大的关键区在(35?N～55?N, 110?E～140?E)。在关键区内,I 类雨带对应高指数环流,II 类雨带对应多年平均环流形式,III 类雨带对应低指数环流。而降水场上的高相关区在长江和江南一带,为负相关。高低指数年的u、v风场显著性关键区和 I、III 类雨带的u、v风场的显著性关键区基本相同,经度在100?E～130?E, 纬度分别位于35?N～55?N（A关键区）和25?N～30?N（B关键区）。高指数年对应 I 类雨带,在关键区A南风加强,在关键区B东风加强。低指数年对应 III 类雨带,在关键区A东北风加强,在关键区B西风加强。而多年平均环流形式对应 II 类雨带,A、B两个关键区主要是西风控制。归结原因是由于西风带的南进北退导致冷空气南下北上的路径、强度发生变化,从而影响夏季雨带的分布。     

中国东部夏季雨带类型与前期北半球500 hPa环流异常的关系

根据1951～1986年的资料,在文献[1]对中国东部夏季（6～8月）雨带分布类型的基础上,分析了各雨型与前期北半球500 hPa环流异常的关系。重点研究了各雨型的长期天气过程。发现不同雨型前期环流有不同的长期演变过程。指出中高纬和低纬环流不同季节变异及其相互作用,可能是导致中国东部各种雨带分布类型的一个重要因素。并提出了一些预报线索,可供夏季我国大范围旱涝趋势的长期预报参考。     

中国东部夏季三个雨带降水的年代际变化及其与中高纬环流和海温的关系

根据1998年南海夏季风试验期间GAME／HUBEX一天4次同化资料,着重分析了1998年南海夏季风爆发前后大尺度水汽输送的主要特征,结果表明大尺度水汽条件与季风活动密切相关。南海夏季风爆发前后,南海地区主要的水汽输送带发生了较大变化。季风爆发前,南海地区水汽主要来自西太平洋;季风爆发后,水汽主要来自热带东印度洋和盂加拉湾。降水过程与水汽辐合的极大值密切相关,而主要水汽辐合带位置的移动及强度的变化则和南海夏季风相联系。随着南海夏季风的建立、加强,南海地区的水汽辐合带相应地建立和加强,并伴有降水发生。季风爆发后南海地区大气的可降水量较季风爆发前显著增加。季风爆发前大气的水汽汇中心主要出现在中南半岛及我国华南沿海地区,南海夏季风爆发后,从孟加拉湾到南海水汽输送加强,南海大部、孟加拉湾北部和菲律宾以东的洋面上均转为水汽汇区,从而对南海、日本及其以南的降水产生重要影响。     

前期月OLR场与中国汛期雨带类型分布的关系

利用合成分析和差异显著性等诊断方法．研究前冬、春季对应各月OLR场与中国汛期雨带类型分布的关系。结果表明：三类雨带对应前期OLR场正、负中心主要分布在亚欧大陆、非洲大陆、以及太平洋地区和北美洲南部地区；4月（前春）海温波动逐渐增强，对流活动加剧，这时赤道中东太平洋偏南地区OLR场的分布特征对后期雨带类型的分布产生较大的指示作用。具体表现为前期赤道中、东太平洋地区对流活动强，对应夏季Ⅲ类雨型，对流活动弱对应Ⅱ类雨型，正常情况下对应Ⅰ类雨型。历史回报试验效果表明，特定区域OLR场异常可以作为预测中国汛期主要雨带位置的强信号因子。     

前期月OLR场与中国汛期雨带类型分布的关系

利用合成分析和差异显著性等诊断方法,研究前冬、春季对应各月OLR场与中国汛期雨带类型分布的关系.结果表明三类雨带对应前期OLR场正、负中心主要分布在亚欧大陆、非洲大陆、以及太平洋地区和北美洲南部地区;4月(前春)海温波动逐渐增强,对流活动加剧,这时赤道中东太平洋偏南地区OLR场的分布特征对后期雨带类型的分布产生较大的指示作用.具体表现为前期赤道中、东太平洋地区对流活动强,对应夏季Ⅲ类雨型,对流活动弱对应Ⅱ类雨型,正常情况下对应Ⅰ类雨型.历史回报试验效果表明,特定区域OLR场异常可以作为预测中国汛期主要雨带位置的强信号因子.     

华南地区前汛期降水异常特征与大气环流的关系

本文利用NCEP/NCAR再分析资料中195l一2008年选取华南地区15个代表站前汛期(4-6月)降水资料,以及同期500hPa高度场资料,850hPa风场资料.通过合成分析方法就华南前汛期降水异常特征与大气环流的关系作分析.分析表明,多雨年500hPa合成高度距平场,大陆冷高压强大,副高偏强偏南;850hPa合成距...     

中国东部夏季不同雨带类型的海洋和环流特征差异

利用1951-2009年NCEP/NCAR再分析资料、UKMO HADISST1全球月海表温度及中国东部地区120站的月降水量资料,首先定义出能够客观表征中国东部夏季3种雨带类型的指数,然后分析了3种雨带分布类型海洋和大气环流特征的主要差异,并进一步分析了前期海洋背景的差异特征对夏季东亚环流关键系统的预测蕴示.结果表明:(1)3种雨带类型对应的前期冬季海洋信号比当年夏季强,其差异主要表现在:多雨带出现在北方地区的Ⅰ型对应的是北太平洋海温呈显著的正距平、暖池及东澳暖流为负距平、南太平洋西风漂流区为正距平;多雨带出现在黄淮地区的Ⅱ型对应的海温分布则与Ⅰ型完全相反;多雨带出现在长江及其以南地区的Ⅲ型对应的海温分布在北太平洋海域与Ⅰ型基本一致;(2)3种雨带类型对应的环流及水汽输送特征的差异主要表现在:Ⅲ型与Ⅰ型具有几乎完全相反的环流及水汽输送特征,当出现Ⅲ型时,东亚中高纬度有强盛的阻塞形势发展和维持,中高纬度的经向环流异常加强,同时西太平洋副热带高压偏强,位置偏西、偏南,该地区呈反气旋性距平环流,西太平洋副热带纬向水汽输送加强,而出现Ⅰ型时则相反;Ⅱ型与Ⅰ型的环流及水汽输送特征更接近,两者的主要差异是:当出现Ⅱ型时,西太平洋副热带地区呈反气旋性距平环流,而出现Ⅰ型时该地区呈气旋性距平环流;(3)前期冬季赤道中东太平洋海温和南太平洋西风漂流区的海温异常变化可以作为夏季西太平洋副热带高压预报的重要前兆信号.     

广东前汛期异常旱涝的大气环流特征

用1957～1999年广东省19个代表站4～6月降水资料和500hPa高度场资料，着重分析和讨论了广东省前汛期异常旱、涝年的同期和前期500hPa合成平均场的主要差异,以及前期关键月、关键区的特点，为广东省前汛期异常旱、涝的预测提供判别依据。     

南半球中高纬大气环流年代际变率的研究

利用近百年全球海平面气压图和再分析海平面气压等资料,建立了自1871年以来1,4,7和10月份的南极涛动指数（AOI）序列。近百年来1月AOI有明显增强的趋势,7月AOI则有明显减弱的趋势。最近40多年来,1,4和10月AOI都有较强的上升趋势。4个月份的AOI都有20～30a左右的准周期波动,表现出显著的年代际尺度的变化。用1,4,7和10月的平均可以近似反映年平均南极涛动指数的变化。在年代际尺度上,年平均指数在1894～1901年、1910～1935年左右是强的负指数时期。1880～1893年、1936～1945年左右是较强的正指数时期,1980年代以来,强的正指数已经持续了近20a,且1990年代以来还有加强的趋势。模拟结果的功率谱显示气候系统内部产生的低频变化主要体现在年际尺度变率上,年代际尺度变率的谱值则远远低于观测结果,但不排除在个别情况下,通过Hasselmann机制产生AOI年代际变率的可能性。     

2003年夏季中高纬度环流与淮河流域降水

研究了 2 0 0 3年夏季中高纬环流特征以及乌拉尔山、鄂霍茨克海和贝加尔湖三个地区阻高指数逐候的变化情况。 6月下旬至 7月上旬东亚中高纬出现“双阻”形势 ,造成淮河流域持续一个多月的集中强降水 ,但是在 7月底 ,鄂霍次克海阻高再度建立并持续 ,致使盛夏西太平洋副热带高压较常年偏南 ,所以雨带的位置也未能北移。因此 2 0 0 3年夏季主要雨带维持在淮河流域     

西藏地区汛期雨型划分与全国夏季雨带的关系

利用西藏地区1961～2000年汛期（5～9月）降水资料,采用EOF分析方法并结合降水距平百分率,分析全区汛期降水的空间分布特征,确定了西藏地区汛期的主要雨型,与全国夏季雨带进行对比,发现两者之间存在特定的关系.     

近百年东亚冬季气温及其大气环流变化型态

利用最新20世纪近百年再分析气象资料,研究近百年东亚冬季气温变化型及其相关的大气环流型态.结果表明近百年内东亚冬季气温主要有两种变化型:第一是东亚西南与东北相反气温变化型,表现在40°N以南及105°E以西地区(西南地区)气温变化与40°N以北及105°E以东地区(东北地区)变化相反;第二是40°N以南气温一致变化型.与第一种气温变化型耦合的大气模态是500hPa欧亚型遥相关、西伯利亚高压及北大西洋涛动.当欧亚型遥相关负位相,北大西洋涛动正位相及西伯利亚高压减弱时,有利于蒙古和我国105° E以东的区域增温而我国西南地区和青藏高原降温,反之亦然.第二种气温变化型耦合大气模态是500hPa西太平洋型遥相关,北太平洋涛动.当西太平洋型遥相关及北太平洋涛动处于正位相时(北太平洋北负南正),东亚40°N以南地区增温,东亚40°N以北地区降温.耦合的大气模态的型态差异,影响各阶段气温的年际变化.近一百年中,欧亚型遥相关和北大西洋涛动在1984～2010期间的型态最显著,是20世纪80年代东亚显著增暖的原因之一.研究还发现20世纪中期后东亚气温的年际变化与极地环流的变化联系紧密,表现在西伯利亚高压范围东扩并与极地环流联系,也是近百年气温趋势上升的一个原因.     

东亚季风和我国夏季雨带的关系

利用１９５１－１９９４年每月平均平面气压资料，计算了东亚地区季风强度指数。分别表明：东亚夏季风强弱与我国夏季雨带类型之间有着一定的关系。当夏季风强的年份，主要雨带分布在我国北方，而夏季风弱的年份，主要雨带分布在我国南方；夏季风为正常的年份，雨带分布一般在我国中部。分析发现：夏季季风的强弱与夏季风来临迟早还存在着联系。当夏季风来临早的年份，则夏季季风强度以偏强为主；反之夏季风来临迟的年份，则夏季季风     

华北雨季开始早晚与大气环流和海表温度异常的关系

本文利用国家气候中心的1961~2016年华北雨季监测资料、美国国家环境预报中心/大气研究中心（NCEP/NCAR）的大气再分析资料、NOAA海表温度资料,分析了华北雨季开始早晚的气候特征,然后利用合成分析、回归分析等方法,研究了华北雨季开始早晚与大气环流系统和关键区域海表温度的关系。结果表明,56 a来华北雨季开始最早在7月6日,最晚在8月10日,1961~2016年华北雨季开始平均日期是7月18日。华北雨季开始时间具有显著的年际变化,但雨季发生早晚的长期变化趋势不太明显。华北雨季开始早晚与西太平洋副热带高压（简称副高）、东亚副热带西风急流、东亚夏季风等环流系统的活动关系密切,当对流层高层副热带西风急流建立偏早偏强,中层西太平洋副高第二次北跳偏早,低层东亚夏季风北进提前时,华北雨季开始偏早,反之华北雨季开始偏晚。华北雨季开始早晚与春、夏季热带印度洋、赤道中东太平洋海表温度关系显著且稳定,当Ni?o3.4指数和热带印度洋全区海表温度一致模态（IOBW）为正值时,贝加尔湖大陆高压偏强,副高偏强偏南,东亚夏季风偏弱,导致华北雨季开始偏晚;当海表温度指数为负值时,则华北雨季开始偏早。     

东北地区降水与大气环流关系

利用Lamb-Jenkinson大气环流分型方法, 将1951—2004年逐日的海平面气压场分型, 得到27种不同的环流型, 研究了大气环流型与我国东北地区降水的关系。给出了8种出现频率最高的主要环流型出现的规律及它们平均的环流形势, 分析了8种主要环流型下东北地区降水异常分布状况, 并选出东北地区资料齐全、有代表性的9个站点进行了深入细致地分析, 成功地建立了降水与环流型出现频率的统计关系, 并用此重建了9个代表站54年的降水序列。结果表明:Lamb-Jenkinson大气环流分型方法可以很好地应用于我国东北地区, 由此划分的环流型符合实际情况; 8种主要环流型与降水的空间分布特征有很好的对应关系; 所建立的9个代表站降水距平回归方程能够解释近54年各站的大部分降水变化, 进一步证明了东北地区降水与大气环流之间的密切关系。     

2007年淮河流域雨季暴雨多尺度环流分析

使用NCEP/NCAR 1°× 1°逐日再分析资料、风云2号气象卫星亮温(TBB)资料,分析2007年淮河流域梅雨期降水的多尺度特征.结果表明,2007年梅雨期暴雨集中在淮河流域,其中从6月30日-7月8日.沿淮淮北连续9 d暴雨、大暴雨,降水集中程度和降水强度均超过2003年,导致淮河流域发生仅次于1954年大洪水.雨季期间乌拉尔山附近的阻塞高压频繁出现;西太平洋副热带高压偏强,且位置稳定;强盛的季风涌将充沛的水汽输送到淮河流域一带与中高纬度干冷空气频繁交汇.西太平洋副热带高压稳定偏强、强盛的季风涌、中高纬度冷空气和青藏高原对流扰动东传的有利配置导致2007年淮河流域集中强降水.     

中国降水准2年主振荡模态与全球500 hPa环流联系的年代际变化

用近51年(1951～2001年)观测资料,研究太平洋年代际振荡(PDO)冷暖位相中国降水量准2年主振荡型传播特征的差异,并讨论对应的全球500 hPa环流低频波列传播途径的变化及可能原因.同时提出年际振荡强度不稳定指数,讨论了中国降水和全球500 hPa高度准2年周期振荡(QBO)强度时间不稳定的空间分布.通过主振荡型分析(POP)发现,在PDO冷位相(1951～1976年),准2年时间尺度的中国降水POP1的主要活动区域在长江中游地区,对应的500 hPa低频场是大西洋欧亚波列(AEU)和西大西洋遥相关型(WA)以及南太平洋副热带波列(SSP);在PDO暖位相(1977～2001年),POP1的活动区域迅速北移并扩大到整个长江和淮河流域,对应的500 hPa低频场变为欧亚太平洋-南印度洋-南北大西洋波列(EUP-SI-SNA).因此,PDO冷暖位相中影响中国降水准2年主振荡模态的低频波列的传播途径和强度存在显著差异,PDO对中国降水量准2年主振荡型主要模态(POP1)及其伴随的全球500 hPa环流低频波列活动区域的时间变化有重要调制作用,与两个半球中纬度西风气流强度的年代际变化密切相关.由振荡强度时间变化指数分析表明,中国降水QBO强度不稳定区域位于长江中游、长江下游、浙江东部、广东东部、华北地区和青藏高原东北侧附近地区,这些地区降水QBO的强度随PDO位相转变而发生显著的年代际突变.对于全球500 hPa高度,其QBO强度不稳定区域在南太平洋中高纬度、副热带南北大西洋地区和亚洲、北太平洋、北美大陆中高纬度地区、北半球副热带西太平洋地区以及南北半球热带和副热带东太平洋地区,表现为对于赤道的非对称空间分布,特别是南北太平洋热带和副热带地区500hPa环流QBO强度在年代际时间尺度上呈现正负反向变化的空间结构,而且南北极附近地区的QBO强度在PDO暖位相显著增强,反映了全球大气环流QBO强度与PDO相互作用的空间特征.