东亚副热带夏季风环流指数及其与中国气候的关系

采用大气环流正、斜压分解方法,从东亚副热带夏季风为正、斜压混合型季风观点出发,定义并计算了1958-1997年东亚副热带夏季风环流指数。该环流指数与1961-1995年中国160站夏季降水、气温的相关分析表明,它与中国东部夏季降水和气温的关系密切：强季风年,以河套地区为中心的黄河流域及华北地区多雨,长江流域少雨,华南和东南沿海多雨,以长江流域为中心的全国绝大部分地区气温偏高。弱季风年情况相反。此外,还将该环流指数与目前常用的4种东亚夏季风指数进行了对比分析。     

东亚副热带夏季风槽的气候特征及其与南海夏季风槽的比较

利用NCAR/NCEP再分析资料,从气候特征角度研究了东亚副热带夏季风槽的结构和演变特征及其与南海夏季风槽的区别.结果表明,无论是辐合还是对流,南海夏季风槽都强于副热带夏季风槽.南海夏季风槽伸展高度较低,位置少变;而副热带夏季风槽伸展高度较高,并且随高度向北倾斜.南海夏季风槽建立早且突然,表现为对流层低层正相对涡度突然出现,其撤退缓慢;副热带夏季风槽则是渐进式建立,表现为低层云贵高原、广西地区的正相对涡度逐步向东北方向扩展,其撤退较快.南海夏季风槽建立过程中东西风向逆转是一个很明显的指示因子,而副热带夏季风建立过程没有伴随明显的风向逆转,主要特征是西风增强.南海夏季风槽不具备锋面性质,副热带夏季风槽则具备明显的锋面性质.     

东亚夏季风边缘带的气候特征

利用近30年的NCEP再分析格点资料及中国站点降水资料,从降水、湿度、风场、水汽输送等角度研究了东亚夏季风边缘带的气候特征及其与华北、西北降水的关系。结果表明,降水场、比湿场、风场、水汽输送场所描述的东亚夏季风边缘带位置基本一致,大致沿西南—东北走向自西向东经过黄河上游—河套—华北北部—东北。夏季风边缘带附近的夏季降水年际变化较大,且夏季降水量与季风强度呈正相关。当夏季风影响到西北、华北北部时,西北、华北夏季降水偏多;反之则偏少。     

东亚副热带冬季风南边缘的确定及其变化特征

利用国家气候中心整编的中国730个测站逐日气温资料,基于冬季的划分标准定义了副热带冬季风南边缘并分析其变化特征。结果表明,副热带冬季风南边缘存在明显的年际变化特征,年代际尺度上虽总体呈现出北移,但进入21世纪后有明显的向南扩展、入冬时间提前的趋势。东亚副热带冬季风南边缘异常偏北年的风场在大陆上有显著的偏南风分量,不利于冷空气南下。定义的东亚副热带冬季风南边缘指数与冬季气温呈一致的正相关,气候变暖可能是冬季风南边缘偏北的主要原因。     

有关东亚夏季风北边缘的定义及其特征

采用欧洲中心(ECMWF)44年冉分析(ERA40)日总可降水量(TPW)资料,用标准化可降水量指数(NPWI)定义了夏季风北边缘,并进一步研究了亚洲夏季风北边缘的气候特征及其年际、年代际变化特征.结果表明,用标准化町降水量指数定义的夏季风北边缘在哑洲可以确定出印度夏季风系统和东亚夏季风系统;就夏季风北边缘的平均位置而言,其在100°E以西沿青藏高原南侧呈东一西走向,年际变化极小;在100°E以东呈东北-西南走向,从青藏高原东侧北上经西北地区东部、华北地区北部、东北地区西部延伸到东北亚地区,并存在明显的年际、年代际变化.     

东亚副热带夏季风指数及其与降水的关系

文中利用1961~1999年NCEP/NCAR的月平均再分析资料和中国160站月降水资料,考虑蒙古中纬度地区和西太平洋副热带地区的大气环流特征定义了一个简单的东亚副热带夏季风指数,研究了该指数与夏季大气环流和中国降水变率的关系,并与其他季风指数进行了比较。结果表明:文中所定义的季风指数表现出明显的长期气候变化趋势,20世纪60~70年代以高指数为主,而80~90年代以低指数为主。该指数不仅能够较好地反映以蒙古为中心的东亚大陆热低压和西太平洋副热带高压的变化特征,还能够指示东亚副热带夏季风的强弱以及中国长江流域降水的异常变化。与西太平洋副热带高压相比,蒙古低气压变化对长江流域的雨带变动有更大影响。当该季风指数较低时,蒙古低压和西太平洋副热带高压偏弱,中国大陆对流层低层盛行异常北风,高层主要盛行异常西南风。而低层的异常北风表示了东亚中纬度地区较强的冷空气活动,这可以使长江流域梅雨锋区的辐合和上升运动加强,造成长江流域降水增加。     

我国云量时空变化特征及其与副热带夏季风 北边缘带关系研究

利用1980—2015年全国549个气象台站日平均总云量、逐日降水资料以及NCEP/DOE-2月平均和逐日再分析资料,分析了我国云量的分布和时空变化特征及其与副热带夏季风北边缘带的关系,两者随时间的进退过程和位置的年代际变化特征。研究表明:我国春季云量西北大于东北,夏季云量东北大于西北;云量的逐月变化主要表现为大值区范围的增减和纬向移动,夏季风推进初期季风区云量稳定,中后期年际波动较大;云量变化可分为:全区一致型、南北反相型和南北少(多)中间多(少)三种模态;云量大值区的逐候经向移动与副热带夏季风的进退在时间和空间上存在一致性,7—8月平均50%和65%云量线分别对应副热带夏季风北边缘带的北界和南界,且两者具有同步的进退过程和位置的年代际变化特征;20世纪80—90年代,边缘带气候趋于干旱,21世纪初以后边缘带气候趋于湿润。     

东亚副热带夏季风与山西省夏季降水的关系

利用山西省58个台站1960~2009年夏季降水资料和NCAR/NCEP逐月再分析资料,在考虑蒙古中纬度地区和西太平洋副热带地区大气环流特征的基础上,根据海陆气压差建立了东亚副热带夏季风指数,并研究该指数与山西省夏季降水的关系。结果表明:东亚副热带夏季风指数ISSM表现出明显的长期气候变化趋势,20世纪60~70年代以正值为主,而70年代末之后以负值为主。ISSM指数能够很好地反映出蒙古低压和西太平洋副热带高压系统的典型特征。东亚副热带夏季风越强对应着山西夏季降水越多,山西中部、南部偏东的大部分区域属于东亚副热带夏季风控制区,运城盆地、西部高原山地、忻州盆地、大同盆地等属于东亚副热带夏季风西北边缘区。     

东亚副热带季风雨带建立特征及其降水性质分析

利用1961—2006年NCEP/NCAR再分析数据集和TRMM、CMAP多年平均逐候降水资料,分析了中国东部副热带季风雨季的起始时间、建立特征及其降水性质。结果表明,第16—18候,在中国江南南部和华南北部地区(25°30°N)日降水率达到6 mm/d,且范围较大,在低层该雨带的水汽主要来源于西太平洋副热带高压南侧转向的西南水汽输送,其源地即为西太平洋副热带季风雨季开始。雨带建立同时,东亚副热带地区中东太平洋的纬向海平面气压梯度首先在中纬度发生反转,即西低东高(相应于西暖东冷)。中国东部副热带地区出现加热中心并伴有上升运动,强度逐渐增强,并伸展至对流层顶,其强度及对流高度与热带地区相当,对流层中低层大气呈对流不稳定,降水已具有对流性降水性质。与此同时,南海西太平洋地区仍在副热带高压控制之下,盛行下沉运动,无降水产生,南海夏季风及其相应的水汽输送尚未建立。东亚副热带季风雨带的建立(3月底4月初)早于热带夏季风雨带,两雨带分别具有独立的热源中心和上升运动。南海夏季风即将爆发之际,赤道地区加热中心快速北移至南海地区,与副热带地区热源相互作用。     

江淮梅雨与东亚副热带夏季风进程变异的关系

根据中国气象局《梅雨监测业务规定》中的入、出梅标准,结合1960—2016年全国661个常规气象站逐日气象资料,以及NCEP/NCAR月平均再分析资料,分析了江淮梅雨和东亚副热带夏季风进程变异的时空特征,提取季风关键区(32°~34°N,112°~120°E,包含17个站点),并分析了江淮梅雨和季风关键区的联系与成因。结果表明:1960—2016年平均梅雨期为6月8日—7月15日,平均梅雨量为303 mm。比东亚平均梅雨季的开始时间早9 d,比其结束时间晚7 d。梅雨量在近57 a中也呈波动式变化,但整体为上升趋势。入梅越早,出梅越晚,则梅雨期越长,梅雨量越多。副热带夏季风推进到关键区的平均时间为5月19日,其在1970s末和1990s末分别发生了由偏晚向偏早和由偏早向偏晚的突变。夏季风到达关键区偏早时,出梅日偏晚,梅雨量偏多,季风到达偏晚时,出梅日偏早,梅雨量偏少。副热带夏季风推进时间和江淮梅雨量呈全区一致的负相关,负相关区位于湖南、湖北及江西三省临近的两湖地区。东亚副热带夏季风到达关键区时间偏早(晚)年,500 hPa高度场上乌拉尔山—鄂霍茨克海为正(负)距平,阻塞高压增强(减弱);日本海附近为负(正)距平,东亚大槽加深(西退北缩),加强(削弱)了槽后冷空气向南输送且不(有)利于中低纬度副热带高压的北跳,西太平洋副热带高压中心强度增强(减弱),位置偏西(东),其西北侧的西南暖湿气流输送加强(减弱),江淮地区有水汽的辐合(辐散),有(不)利于梅雨量偏多。     

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     

An East Asian Subtropical Summer Monsoon Index and Its Relationship to Summer Rainfall in China

Using the monthly mean NCEP/NCAR reanalysis data and the monthly rainfall observations at 160 rain gauge stations of China during 1961 1999, and based on major characteristics of the atmospheric circulation over East Asia and the western Pacific, a simple index for the East Asian subtropical summer monsoon （EASSM） is defined. The relationship between this index and summer rainfall in China and associated circulation features are examined. A comparison is made between this index and other monsoon indices. The results indicate that the index defined herein is reflective of variations of both the thermal low pressure centered in Siberia and the subtropical ridge over the western Pacific. It epitomizes the intensity of the EASSM and the variability of summer rainfall along the Yangtze River. Analysis shows that the Siberian low has a greater effect on the rainfall than the subtropical ridge, suggesting that the summer rainfall variability over the eastern parts of China is to a large extent affected by anomalies of the atmospheric circulation and cold air development in the midlatitudes. Taking into account of the effects of both the Siberian low and the subtropical ridge can better capture the summer rainfall anomalies of China. The index exhibits interannual and decadal variabilities, with high-index values occurring mainly in the 1960s and 1970s and low-index values in the 1980s and 1990s. When the EASSM index is low, the Siberian low and the subtropical ridge are weaker, and northerly wind anomalies appear at low levels over the midlatitudes and subtropics of East Asia, whereas southwesterly wind anomalies dominate in the upper troposphere over the tropics and subtropics of Asia and the western Pacific. The northerly wind anomalies bring about frequent cold air disturbances from the midlatitudes of East Asia, strengthening the convergence and ascending motions along the Meiyu front, and result in an increase of summer rainfall over the Yangtze River.     

用过程透雨量确定的东亚夏季风北边缘特征

利用1951—2006年全国715个站逐日降水资料及NCEP/NCAR逐日和月平均再分析资料, 以农作物生长角度为出发点, 采用过程透雨量 (20 mm) 标准确定4—10月出现6次及6次以上过程透雨量作为东亚夏季风区, 以北边缘历年波动范围确定夏季风边缘带, 根据连续透雨过程达到无旱标准来判断东亚夏季风的开始时间。主要分析了夏季风北边缘的年际、年代际变化特征和夏季风边缘带的变化范围以及夏季风边缘的推进过程和北边缘变化机制及其对我国降水的影响。结果表明:透雨标准较好地确定了边缘带位置, 夏季风北边缘呈现向南偏移的趋势, 边缘带范围有所扩大; 北边缘变化与偏南风强弱和水汽输送联系紧密, 并且对我国雨带的分布以及北方降水有一定影响, 北边缘偏北, 雨带偏北, 则华北降水偏多。     

基于NLCCA的中国夏季降水与东亚夏季风关系的探讨

运用一种基于人工神经网络的非线性典型相关分析方法(NLCCA),对中国夏季降水与东亚夏季风之间的非线性关系进行了分析。结果表明,夏季降水对东亚夏季风的响应具有一定的非线性,当夏季风较强与较弱时,对应的中国夏季降水异常分布呈现明显的不对称性。夏季降水与夏季风之间的关系可分离为线性响应和非线性响应,其中非线性响应部分占总方差贡献的52.1%,说明我国夏季降水异常分布与东亚夏季风相互之间的关系既有线性特征也有非线性特征,非线性响应略显重要。     

The East Asian Subtropical Summer Monsoon:Recent Progress

The East Asian subtropical summer monsoon(EASSM) is one component of the East Asian summer monsoon system,and its evolution determines the weather and climate over East China.In the present paper,we firstly demonstrate the formation and advancement of the EASSM rainbelt and its associated circulation and precipitation patterns through reviewing recent studies and our own analysis based on JRA-55(Japanese 55-yr Reanalysis) data and CMAP(CPC Merged Analysis of Precipitation),GPCP(Global Precipitation Climatology Project),and TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission) precipitation data.The results show that the rainy season of the EASSM starts over the region to the south of the Yangtze River in early April,with the establishment of strong southerly wind in situ.The EASSM rainfall,which is composed of dominant convective and minor stratiform precipitation,is always accompanied by a frontal system and separated from the tropical summer monsoon system.It moves northward following the onset of the South China Sea summer monsoon.Moreover,the role of the land-sea thermal contrast in the formation and maintenance of the EASSM is illustrated,including in particular the effect of the seasonal transition of the zonal land-sea thermal contrast and the influences from the Tibetan Plateau and midlatitudes.In addition,we reveal a possible reason for the subtropical climate difference between East Asia and East America.Finally,the multi-scale variability of the EASSM and its influential factors are summarized to uncover possible reasons for the intraseasonal,interannual,and interdecadal variability of the EASSM and their importance in climate prediction.     

Comparison of the Double Summer Monsoon Troughs over East Asia

Based on NCEP/NCAR reanalysis data, an investigation has been carried on the comparison of the double summer monsoon troughs over East Asia, which refer to the subtropical summer monsoon trough (subtropical-trough) and the South China Sea summer monsoon trough (SCS trough), respectively. The results show that the SCS trough is stronger than the subtropical-trough either in convergence or convection. The subtropical-trough extends up to higher levels and inclines northward with altitude, while, the SCS trough extends up to a lower level, and its position is seldom changed. The SCS trough establishes early and abruptly with the low level positive relative vorticity appearing suddenly, and retreats slowly, but the subtropical-trough establishes step by step with the positive relative vorticity initially over the Yunnan-Guizhou Plateau and Guangxi areas spreading gradually northeastward, and withdraws rapidly. The onset of SCS trough is obviously indicated by the reverse of the easterly, but the establishment of the subtropical-trough is characteristic of the westerly enhancement. The subtropical-trough has clearly frontal property, yet the SCS trough has not.     

东亚地区夏季风爆发过程

利用中国194站1961～1995年日降水资料及NCEP1979～1997年候格点降水资料,探讨了亚洲地区自春到夏的雨季开始分布。结果表明,东亚地区自春到夏存在副热带季风雨季开始和热带季风雨季开始。前者于4月初开始于华南北部和江南地区,随后向南和向西南扩展,于4月末扩展到华南沿海和中南半岛,这个雨带主要是冷空气和副热带高压西侧转向的SW风以及南亚地区冬春副热带南支西风槽中西风汇合而形成的,是副热带季风雨季开始。后者是南海热带季风爆发后使原来由江南移到华南沿岸的副热带季风雨带随副热带高压北进而北进,前汛期雨季进入盛期,江南出现第二次雨峰,形成梅雨期和江淮及华北雨季。同时,热带季风雨带也自东向西传播到达南亚地区而形成热带季风雨季。还讨论了1998年东亚地区夏季风爆发过程,指出南海夏季风爆发期的季风由副高北侧形成的新生气旋进入南海造成南海中部西风和南海越赤道气流转向的SW季风加强汇合而形成,因而是东亚季风系统中环流系统季节变化造成的,和印度季风无关。在南海季风爆发期阿拉伯海仍由副热带反气旋控制,南亚仍是上述副热带反气旋北侧NW风南下后转向的偏西副热带气流所控制,索马里低空急流仍未爆发,赤道西风并未影响南海。     

东亚季风降水的年际变化

通过对东亚夏季风区域30年降水量的分析研究，我们发现东亚夏季风降水年际变化中的主要成份是准二年周期变化，ENSO与东亚夏季风降水的年际变化以及准二年周期有着明显的联系。