气候变暖背景下西太平洋副热带高压体形态变异及热力原因

采用美国NCEP/NCAR再分析资料,利用相关、合成分析、大气热源的计算等方法,研究了气候变暖背景下西太平洋副热带高压（副高）空间形态的变异及热力原因。结果表明,气候变暖前、后各层副高形态特征有很大的差异,副高体的空间形态从850—700 hPa开始显著西伸南扩,到500 hPa最为明显。各层副高在冷、暖期的形态差异与其周围大气热源和涡度的变化相对应。随着气候变暖,副高西侧和南侧的大气热源在850—700 hPa上开始有明显的加强,500 hPa热源加强最明显,且副高体南侧热源中心有所南移;同时,其西侧和南侧从对流层低层至中高层有反气旋涡度的增大,西侧的反气旋涡度在850—700 hPa增大最明显,南侧的反气旋涡度在500 hPa增大最明显,且反气旋中心整体南移。表明气候变暖后,副高体西侧和南侧大气热源的加强,导致相应区域反气旋涡度增大,副高体向反气旋涡度增大的方向发展,从而使副高西脊点西伸,南边界南扩,整体南移。      

近百年四季西太平洋副热带高压的变化

文中设计了一种根据网格点高度值拟合副热带高压强度、西界、北界 3种指数的方法。根据这个方法 ,利用重建的 1880～ 195 0年 5 0 0hPa月平均高度序列 ,计算了 195 1年之前 70a的副热带高压指数 ,与 195 1～ 1999年的实测指数合成一个 12 0a的序列 ,研究了西太平洋副热带高压的年际与年代际变率。     

近百年夏季西太平洋副热带高压的变化

利用国家气候中心给出的1951～1998年副高强度(Is)、西界(Iw)、北界(IN)3个指数与国家气候中心同期的500hPa观测高度场分别作相关分析,并在高度场中分别找出几个有意义的点,用其高度计算副高3个指数I＇s、I＇N和I＇w,计算出I＇s与Is、I'N与IN、I＇w与IW的相关系数均大于Is、IN和IW与单点高度的相关系数.对NCEP资料作同样分析,结果相同,说明可以利用500hPa高度场数值计算副高活动指数.于是利用重建的1880～1950年北半球高度场资料将副高3个指数向前恢复到1880年.对1880～1999年副高强度、西界、北界作功率谱及小波分析,发现副高强度、北界具有明显的40年周期,西界具有明显的16年周期,即副高指数的变化以低频振荡为主.北界还有3～5年的年际变化.     

西太平洋副热带高压异常进退的对比分析

对1980年7月29日—8月16日西太平洋副高位置持续偏南和1983年7月16日—8月12日西太平洋副高位置持续偏北的两次季节内副高中期进退过程的环流特征和加热差异作了对比分析,讨论了东亚季风与对流活动、副高进退之间的关系.      

西太平洋副热带高压中期变化的数值试验 Ⅱ.热带西太平洋热源的作用

用一个全球谱模式作数值试验,研究了１９７９年６月中蟾一次西太平洋副热带高压西伸北进的中期天气过程中热带西太平洋地区理想热源的作用。结果表明：理想热源的作用大约在４天以后可以影响我国东部的副热带高压和中高纬度的环流;理想热源在热带洋面上产生的扰动首先沿副高南边的东风气流向西北方向传播,到中纬西风带后分为两支,一支继续向西北方向传播,另一支转向东北偏东方向传播,两支扰动的共同作用导致副热带高压和西风带     

2003 年陕西暴雨与西太平洋副热带高压的关系

利用实时资料和中央气象台提供的副热带高压资料,对2003年汛期陕西暴雨和500hPa副热带高压的活动特征关系统计分析,并对ECMWF、T213数值预报产品对副高的预报能力作了客观分析。结果表明,汛期7、8、9月副高偏强,副高脊线在25～28°N、西脊点在104～112°E进退,是陕西关中陕南多阴雨、暴雨频繁的主要原因;陕西连续暴雨产生于副高脊线沿25～28°N持续西伸、持续东移经过105°E时段。ECMWF对副高的进退、热带气旋路径预报准确率较高。     

PDO对西太平洋副热带高压年代际东退的可能贡献

以往的研究已证实,西太平洋副热带高压(副高)在1970s后期减弱东退.基于大气模式(CAM4)的理想型海温强迫试验,结果表明:副高的东退可能是大气对于正位相太平洋年代际振荡(PDO)的相应.伴随着PDO转变为正位相,西太平洋至印度半岛以及热带东太平洋的对流加热增强,大气表现为Gill型响应,在亚洲大陆至西太平洋上空低层产生气旋性异常,有利于副高东退.同时,高层产生反气旋异常,使得东亚西风急流加强和向南扩展,进而调节西太平洋上空的次级环流,进一步有利于副高东退.     

OLR资料描述西太平洋副热带高压的一种方法

该文介绍了用OLR场表达逐日西太平洋副热带高压的一种方法, 并指出用这种表达能够克服用588 dagpm等高线勾划副热带高压单体的失真现象。     

夏季南亚高压与西太平洋副热带高压的相关性分析

利用1951—2010年NCEP/NCAR再分析月平均资料研究夏季南亚高压与西太平洋副热带高压(简称西太副高)的相关性。结果发现,夏季南亚高压与西太副高的联系密切,年际尺度上强度指数之间的显著正相关关系相对稳定,两者同时偏强(简称同强)与同时偏弱(简称同弱)的模态超过70%。当南亚高压与西太副高同强(同弱)时,西风急流偏强(偏弱),高纬度地区大气环流呈经向(纬向)型,太平洋EAP遥相关为正(负)位相。贯穿对流层中上层的中纬度纬向西风与高压强度异常有密切的联系,西风急流可作为中纬度地区连接两者作用的纽带。青藏高原与太平洋地区对流层的温度差异分布对当地的环流系统造成很大影响,高原热力异常和海温异常联系着高压系统的演变。南亚高压、西太副高的异常影响了整体东亚大气环流的配置,是了解不同纬度系统相互作用的又一着眼点。     

西太平洋副热带高压的年际变率及其与ENSO的相关性

利用NCEP资料定义了西太平洋副高的强度指数、脊线指数，并对这两种指数进行功率谱分析，且分别与Nino3指数作相关性分析，发现副高强度指数、脊线指数都存在年际尺度的变率，而且与Nino3指数在年际尺度上存在很好的相关性。在此基础上，对可能引起副高年际变率的机理作了尝试性探讨：在年际尺度上，副高脊线位置首先出现异常南移，同时副高强度减弱，副高南侧正的西风距平加强了赤道纬向西风；异常的西风使得暖水向东传播，约2个月后Nino3区海温异常升高并西传，其后约1个月中太平洋海表温度异常升高，中太平洋海水升温的同时加热大气，在。Hardly环流作用下，约3个月以后，副高开始增强。     

西太平洋副热带高压东西位置变动特征分析

采用NCEP／NCAR再分析逐日资料，根据特定区域涡度值，定义描述西太平洋副高东西位置的指标，并利用该指标研究了6月副高东西位置变动特征。结果表明：该指标不仅避免了由于高度的逐年升高而引起的副高逐年西进的年代际变化，而且能很好地反映大尺度环流场的特征；副高偏西年，赤道西风减弱，越赤道气流减弱，南海夏季风偏弱，江南和华南地区南风增强，其东侧负涡度发展，引导副高西伸，长江流域被副高北侧异常西南风控制，有利于雨带在此维持，降水偏多易涝。西太平洋副高东西位置变化的周期分析表明，6月副高西伸指数最强的周期信号为2、4、8a。     

副高北进过程的个例数值研究

就一次出梅时西太平洋副热带高压北进过程,用数值试验的方法,对副高北进的原因进行了分析研究,重点分析了非绝热过程在副高北进过程中所起的作用。结果表明:1）对应出梅时的环流形势,大气内部的动力调整过程具有使副高增强北进的趋势,是副高北进的主导因子。2）在3～5天时间尺度上,非绝热过程的作用不可忽视,其总效应使副高减弱。就各非绝热因子而言,净辐射过程的总效应使副高减弱,不利副高北进;降水凝结潜热释放有利副高的维持和增强,有利副高北进。就地区而言,南亚季风区加热具有同副高南侧热带辐合带加热相同的作用,正的加热增强有利副高增强北进。     

Impact of the Subtropical High on the Extratropical Transition of Tropical Cyclones over the Western North Pacific

Recent publications have investigated the interactions between the extratropical transitions （ETs） of tropical cyclones （TCs） and midlatitude circulations; however, studies of ET events have rarely considered the relationship between the storm and the nearby subtropical high. The TC best-track data provided by the Regional Specialized Meteorological Center-Tokyo Typhoon Center of the Japan Meteorology Agency are used in conjunction with the NCEP/NCAR reanalysis data to discuss the potential effects of the subtropical high on ETs over the western North Pacific basin. When the western Pacific subtropical high （WPSH） is weakened and withdrawn toward the east, more TCs follow recurving paths and the midlatitude trough activity is intensified. These changes lead to enhanced ET activity. By contrast, when the WPSH strengthens and extends westward, the number of TCs that follow direct westward paths increases and the midlatitude trough is relatively inactive. These conditions lead to reduced occurrences of ET cases. Abnormal activity of the WPSH should be considered as an important factor in determining ET activity.     

西太平洋副高活动与平流层QBO关系的研究

资料分析表明，西太平洋副高活动有准两年振荡特征，副高的相对强度和副高脊线的纬度位置都清楚地表现出这种振荡。而且分析还表明，平流层低层纬向风的垂直切变同西太平洋副高活动有关，东（西）风切变对应着脊线位置偏北的较强（弱）副高形势。平流层低层东（西）垂直切变在赤道对流层上部所引起的异常上升（下沉）运动，导致Hadley环流的异常加强（减弱）可能是平流层QBO影响西太平洋副高准两年振荡的重要机制。用IAP-GCM所作的数值模拟试验得到了同观测资料分析相一致的结果。     

副高变化与河南汛期旱涝关系

利用 195 1～ 1998年副高特征量历史资料 ,揭示了副高特征量的季节和年际变化特征 ,并进行副高形态分类 ,分析了副高特征量变化与河南汛期旱涝的关系。     

GAMIL CliPAS试验对夏季西太平洋副高的预测

利用GAMIL CliPAS “两步法” 季度预测试验, 检验了后报的1980～1999年北半球夏季西太平洋副热带高压 (简称副高) 的年际变化, 检查了Seoul National University (SNU) 动力统计预测系统对SST预测准确度, 并讨论了影响中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室格点大气模式 (GAMIL) 对副高预测效果的可能原因。500 hPa位势高度可预报性指数表明西太平洋副高具有较高可预报性。集合平均基本能再现西太平洋副高的变率特征, 但最大方差的位置和强度与观测稍有区别。观测证据显示, 副高存在2～3年变率和3～5年变率, 且2～3年变率比3～5年变率强。GAMIL能够准确预测观测副高的3～5年变率, 尽管其强度要强于观测。这与试验所用的预测海温能够很好表现赤道中东太平洋 (5.5°S～5.5°N, 190.5°E～240.5°E) 海温的年际变率有关。同时, GAMIL预测的副高2～3年变率较之观测显著偏弱, 这可能与SNU预测的海洋大陆地区 (5.5°S～0.5°N, 110.5°E～130.5°E) SST的2～3年变率偏弱有关。分析表明, SNU预测海温的这种弱点, 与SNU海温统计预测模式所用的历史海温 (OISST) 本身对海洋大陆地区2～3年变率的刻画能力较弱有关。     

DERF2.0模式对月尺度西太平洋副热带高压预测能力评估

基于国家气候中心第二代月动力延伸预测模式业务系统(DERF2.0)1983—2015年回报数据,利用时间相关系数、标准化均方根误差、距平符号一致率和泰勒图分析等方法综合评估了DERF2.0模式对月尺度西太平洋副热带高压的预测性能。结果表明:模式能够预测出气候平均态上588 dagpm等值线的空间分布及强度和纬向风切变位置,但有偏大偏强的系统偏差。模式对高度场年际变率的预测性能好于纬向风场。模式较为准确地预测了副高气候态的年循环信息,但存在系统偏差,副高面积相对观测偏大,强度偏强,脊线偏北,西伸脊点偏西。模式对副高年际变率的预测性能较好,其中强度最佳,面积其次,脊线相对较差。副高预测性能依赖于超前起报时间,随着起报时间的临近,预测性能整体呈上升趋势,业务中及时更新预测。模式对副高面积超前0~20 d、强度超前0~2 d、西伸脊点超前0~5 d、脊线超前0~7 d起报对未来一个月的预测性能优于持续性预测,业务中可以重点参考。     

近57a夏季西太平洋副高面积的年代际振荡及其与中国降水的联系

利用1951—2007年NCEP/NCAR再分析资料及中国国家气候中心160站降水和环流特征指数,研究了近57 a来夏季平均的西太平洋副热带高压面积指数的气候变化特征及其对同期中国降水的影响。结果表明,在全球变暖的气候背景下,夏季副热带高压面积也表现出增大趋势,其中20世纪60年代中期和20世纪末显著增强,并呈现出准20 a的年代际周期变化特征。各周期中,中国同期降水及流场均出现较大调整：随着西太平洋副热带高压面积长期趋于增大,东亚夏季风异常偏弱,降水分布由＂北多南少＂转为＂北少南多＂,而降水线性增长的区域则呈现出较上一周期明显北移的特征。     

赤道东太平洋海温正异常对西太平洋副高影响的数值模拟研究

利用LASG九层大气环流谱模式及IAP两层大气环流模式，模拟研究了不同持续时间的赤道东太平洋海表温度正异常(海表温度异常的持续时间分别为1月份，1～2月份，1～4月份及1～8月份，其他月份为气候SST)对西太平洋副高的影响。结果表明，尽管海表温度异常的持续时间不同，但其引起的西太平洋副高的异常演变及其分布却十分相似；同时，季风区的异常降水(进而异常潜热释放)随时间的演变及其分布也存在一定的相似性(对应于不同持续时间的赤道东太平洋的海表温度正异常，5月份印度洋至西太平洋地区都表现出赤道辐合带北移偏晚的特征)；季风区降水的这种变化同西太平副高的异常是一致的，从而揭示出这两种现象有可能存在着某种联系。结果还表明，导致这种大气响应场对赤道东太平洋海表温度异常持续时间不敏感的一个重要原因是大气内部过程的影响:中纬大气的内部Rossby波源维持了热带地区激发的扰动在中高纬的存在，同时大气内部Rossby波源对赤道太平洋地区的海表温度异常持续时间表现出不敏感性，正是由于这种不敏感性才导致了响应场对赤道太平洋地区海表温度异常持续时间的不敏感性。模拟结果还表明，在夏季赤道东太平洋存在海表温度正异常的情况，尽管大气内部动力过程的作用十分重要，但夏季赤道东太平洋海表温度正异常对夏季西太平洋副高的影响却明显存在，因此，基于赤道太平洋地区海表温度异常的夏季西太平洋副高的可预报性受到赤道东太平洋海表温度正异常及大气内部动力过程的双重影响。模式的依赖性研究表明，模拟结果具有一定的普遍性。