南海夏季风建立的气候特征Ⅱ——年代际变化

用NCEP 40年再分析格点气象资料对南海夏季风建立的气候特征的年限变化进行了分析,得到：（1）南海夏季风的建立时间前20年与后20年明显不同,前20年较晚为5月第6候,后20年则分别为5月的第4候和第5候,（2）除了第3个10年（1978－1987年）外,其余3个10年南海夏季风雨季的建立都比夏委风建立要早1至2候。（3）南海夏季风建立是孟加拉湾西南季风爆发性发展和东进的结果,4个10年孟加拉湾西南季风都在5月第3候及5月第4候有一个爆发性的发展过程,但它的东进速度及爆发强度却很不相同,这对南海夏季风建立时间的早晚有重要影响。（4）南海夏季风建立期间,前20年与后20年高低空环流形势相差很大,前20年与后20年相比对流层低层印缅槽较强而副热带高压中心位置偏东,对流层高层副热带高压中心移上中南半岛后北移距离较大,位置偏北,经过比较可以看出对于南海夏季风的建立和发展来看后20年的环流形势较为有利。     

南海夏季风撤退期的气候特征Ⅰ——40年平均

用NCAR/NCEP1958～1997年共40年资料对南海夏季风撤退的气候特征进行了分析.8月上旬西伯利亚冷空气开始南进,由于青藏高原的阻挡作用,在我国东部大陆推进得很快,到达南海后继续向南推进,最后导致9月中旬左右南海夏季风从南海撤退.就个别年份而言,最早的撤退时间是8月中,最晚的是10月中,可以差两个月.南海夏季风撤退与建立过程是很不相同的,南海夏季风和夏季风雨带的建立都是爆发性的,在全区域几乎是同时建立,但撤退是由北向南缓慢撤退的,历时一个月左右.在撤退期间,南海降水形势变化不大,但在撤退之后,南海夏季风雨季转变为ITCZ雨季,其相应和雨区随着太阳南移向南推进.南海夏季风撤退后,南海降水30～60天振荡明显减弱,而准两周振荡仍比较活跃.     

南海夏季风强度年代际变化基本特征

利用美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心 (NCEP/NCAR) 的再分析资料, 通过合成分析、对比分析等方法, 对南海夏季风的年代际变化的划分、不同年代际阶段平均场的差异及其成因进行研究。分析表明:南海夏季风强度具有显著的年代际变化特征, 在20世纪70年代末出现了年代际时间尺度的转折, 可将其分成两个阶段, 1960—1976年 (简称第一阶段) 和1980—1998年 (简称第二阶段), 第二阶段与第一阶段相比, 南海地区夏季西南风强度显著减弱, 年际变化的方差显著变大, 变化周期变短, 但是南海中南部地区的上升运动却有所加强。夏季, 从低层到对流层高层, 中国大陆上空的气温显著降低, 海洋上空的气温有所升高, 在热力作用下, 导致大陆中低层位势高度增加比海洋上大, 形成大陆地区反气旋性环流加强, 从而减弱了南海中北部地区的西南风。从辐散风场来看, 赤道东太平洋地区海温显著增加可能对南海中南部地区上升运动的加强起着重要的作用。     

南海夏季风活动的年际和年代际特征

利用NCEP风场资料和候平均向外长波辐射（OLR）资料分析了南海区域低层风场与对流活动的关系,在此基础上,采用南海中南部的纬向风平均值来定义南海夏季风的爆发,确定了长序列（1949～1998）的南海夏季风爆发日期和强度指数,并研究南海夏季风活动的年际和年代际变化特征。结果表明：南海夏季风爆发日期和强度指数呈显著的反相关;50年来的气候趋势是,爆发日期逐渐偏晚,强度指数逐渐减弱。二者都存在着明显的年际和年代际变化,它们在不同阶段上的波动是各种时间尺度振荡叠加的结果,而年代际尺度具有非常重要的作用。东印度洋海温异常在南海夏季风爆发前后,均与南海夏季风强度指数呈显著的反相关。东太平洋海温异常在南海夏季风爆发之前,与强度指数反相关,而爆发之后,与强度指数正相关。这体现了南海夏季风活动与ENSO事件的密切关系。     

北大西洋多年代际振荡（AMO）对南海夏季风撤退年代际变率的影响及可能机理

基于美国国家海洋和大气管理局（NOAA）物理科学实验室（PSL）和科罗拉多大学环境科学研究所（CIRES）重建的NOAA-CIRES 20th再分析数据和国际综合海洋大气数据集（ICOADS）的全球月海表温度数据（ERSST）,并结合数值试验分析了南海夏季风撤退的年代际变率特征及北大西洋多年代际振荡（AMO）对其产生的影响。结果表明,南海夏季风撤退时间具有明显的年代际变率,南海夏季风撤退偏晚（早）年代中国南海及其附近区域上空有显著的气旋性（反气旋性）环流异常,降水偏多（少）。进一步研究发现,AMO与南海夏季风撤退年代际变率呈显著正相关,即AMO为正位相时,南海夏季风撤退偏晚;AMO为负位相时,南海夏季风撤退偏早。北大西洋海温升高（即AMO位于正位相）,从海洋释放更多的热通量到大气,导致北大西洋上空对流层的对流活动明显增强,通过海-气相互作用激发北大西洋上空的波活动异常,进而影响与东北亚关键区域大气环流变化密切相关的中纬度欧亚遥相关波列的形成和传播,引起东北亚关键区的正位势高度异常和明显的下沉运动,并在其对流层低层产生辐散运动,能量伴随着偏北的辐散风气流传播至中国南海及邻近区域辐合上升,进一步加强了南海区域的气旋性环流异常,使得南海夏季风撤退偏晚。AMO负位相时,异常情况与之大致相反,使得南海夏季风撤退偏早。     

南海夏季风背景下的广州气溶胶光学特性变化特征

利用广州番禺大气成分站观测的气溶胶资料和美国国家环境预报中心(NCEP)/美国国家大气研究中心(NCAR)再分析资料,通过合成分析和物理诊断分析研究大尺度南海夏季风活动背景下,广州气溶胶光学特性变化特征及其可能的原因。得到主要结果:南海夏季风活跃期间,广州气溶胶的消光特性经历了一个先增长后减弱的过程。资料分析表明,行星边界层层结变化和环境风场对广州气溶胶光学特性的变化有明显的影响,而南海夏季风活跃期间区域的非绝热加热和季风对流活动激发的气旋性环流异常则是行星边界层层结变化和环境风场变化的主要因素。      

南海夏季风期间水汽输送的气候特征

通过分析NCEP/NCAR 1973～1998年(共26年)4～8月的再分析比湿场和风场资料,研究了南海夏季风期间的水汽输送特征.夏季,东亚上空水汽水平输送特征在各月有很大差异,这是夏季风环流系统演变的结果.孟加拉湾南部地区是中国长江中下游和南海地区重要的水汽源地,来自上游孟加拉湾南部地区的水汽输送对南海季风的爆发具有重要意义.经向水汽输送主要有利于20～30°N之间华南地区的水汽辐合.从总的收支看,南海地区是一个水汽汇区.南海季风爆发早晚年的水汽输送通道存在明显差别.在爆发偏早年,从赤道印度洋到南海地区的输送通道建立早且维持时间长,4～5月南海易成为水汽辐合区;在偏晚年,南海地区水汽则是辐散的,不利于形成季风性降水.南海季风爆发早晚年与长江中下游旱涝年的水汽输送有一定联系.     

2004年与2008年的南海夏季风特征比较

利用NCEP再分析资料及NOAA的OLR资料对2004、2008年季风爆发前后的环流形势、降水分布、对流场、温湿场进行分析,结果表明:2008年季风爆发(5月4日)比2004年(5月19日)偏早,爆发前,2008年索马里越赤道气流比2004年弱,2008年副热带降水始终未能似2004年那样抵达华南地区,2008年最强对流位置比2004年偏南;季风爆发前第5候至爆发前,2008年中南半岛25日累积降水量约为2004年的61%,使得陆面过程存在差别,进而导致南海夏季风活跃程度不同;季风爆发后,2008年(2004年)南海地区的温暖潮湿状态一直维持到10月底(9月中旬),2008年南海夏季风的维持时间比2004年长。     

南海夏季风建立的气候特征Ⅰ——40年平均

使用NCEP 1958～1997年40年逐日12层再分析的格点气象资料,对南海地区（105～120°E,5～20°N）夏季风建立的气候特征进行分析,分析的时间尺度为5天（候）。将南海上空850hPa上暖湿的西南风定义为它的夏季风,这暖湿的西南风之θse必须大于335°K,风速须大于2m/s。南海夏季风的建立被定义为南海海域一半以上面积为夏季风所控制的初始时刻。分析结果发现:（1）南海夏季风的建立具有爆发性,爆发时间是5月第4候。（2） 南海夏季风的建立与孟加拉湾东部西南季风有密切关系,它是孟加拉湾西南季风爆发性的发展和东移的结果。（3）南海夏季风雨季是随着夏季风建立而建立的。（4） 在南海夏季风建立期间,南海及其邻近地区高低空环流都有急速的变化,在对流层低层表现为印度低槽的南扩和加深,在对流层中层表现为西太平洋副热带高压迅速东移撤出南海地区,在对流层高层最明显的变化是东风带迅速从南海中部向北扩展到整个南海地区。     

南海夏季风对华南夏季降水年代际变化的影响

华南夏季降水和南海夏季风都具有准两年的变化特征。研究表明：20世纪70年代以后，华南夏季降水年代际变化主要表现在准两年尺度平均方差的变化上，当准两年方差大时，相应的华南夏季降水多，反之亦然。但是在1976年以前南海夏季风对华南夏季降水的影响并不大，这似乎与两者准两年变化关系的年代际变化有关。南海夏季风和华南夏季降水的准两年变化在1953-1976年是弱的反位相变化关系，相反地，这一时段它们的非准两年变化成分有很强的正相关；在1977-2000年这一阶段，南海夏季风和华南夏季降水的准两年变化具有很强的正相关，但是它们的非准两年变化成分的相关性则很差。分析结果还表明，20世纪70年代大气环流的年代际变异使得华南夏季降水准两年变化在最近20多年成为其年际时间演变的主导成分。     

南海夏季风强度指数及其变化特征

依据南海夏季风活动的基本特征,设计了一个动力不因子（西南风分量）与热力学因子（OLR）相结合标准化的南海夏季风强度指数Is。并计算出1975－1999年6、7、8中各月及夏季Is的数据,给出了强、弱夏季风月和年。分析了其变化特征和Is与夏季风爆发早晚,及与广东和我国降水的关系。结果表明：近35年来,南海夏季风年际变化有准10年和准3－4年变化周期。南海夏季风爆发早（晚）,则该年夏季风大多偏强（弱）。南海夏季风强（弱）年,广东后汛期偏涝（旱）,前汛期降水正常或偏旱（正常）,我国东北、华北大部和江南大部夏季降水偏多（少）,而长江中下游和华北西部以及华西偏少（多）。     

南海夏季风维持期的气候特征Ⅰ——40年平均

使用NCEP的1958～1997年逐日格点气象资料,对我国南海地区(105～120°E,5～20°N)夏季风维持期40年平均的气候特征进行了分析,分析时间尺度是候.南海夏季风维持期由活跃期和非活跃期组成.我们将南海上空850hPa连续有40%以上面积盛行暖湿的西南风的候定义为南海夏季风的活跃期,不足40%则定义为非活跃期.这里所指的暖湿西南风是θse必须大于335K,西南风的风速必须大于2m/s.就40年平均而言,南海夏季风维持时间大约为23候约4个月,每年南海夏季风活跃期约出现4.3次,每次的平均维持时间约为3.9候,非活跃期约出现3.3次,每次的平均维持时间约为2.4候,活跃期每年的总长度约为17候,非活跃期约为8候.无论是南海夏季风活跃期还是非活跃期,南海上空850hPa都为一个低槽辐合区,200hPa为高压辐散区,也就是说与活跃期相比非活跃期主要气候特征表现为季风的减弱,在环流的偏差场上(活跃期减非活跃期)在南海上空850hPa上为西风,200hPa上为东风.活跃期无论在850hPa或在200hPa上都比非活跃期要暖一些,与此相应,非活跃期的季风降水要比活跃期的小得多,对流活动也大大减弱.南海夏季风和夏季风降水都有明显的30～60天的低频振荡,在多数情况下夏季风和夏季风降水的低频振荡的位相比较一致.     

太平洋和印度洋在南海夏季风爆发年代际变化中的作用

利用1951～1998年多种大气和海洋资料,研究了太平洋和印度洋在南海夏季风爆发中的作用.结果表明,影响南海夏季风爆发早晚的因素存在着年代际变化:1951～1970年,印度洋起主要作用;1970～1998年西太平洋起主要作用.该年代际变化主要是1970年前后北极涛动(AO)的跃变以及西太平洋副高强度变化的结果.1951...     

南海夏季风演变的气候学特征

本文总结南海北部地区夏季风演变的气候学特征,发现南海地区５月第３候对流层高层东风和北风爆发,对流层低层西风第１次跃升,东亚经向季风环流圈开始形成,这可以成为南海地区夏季风爆发的标志。对流层低层西风在６月中旬开始的第２次连续跃升对应江淮地区的梅雨爆发期。类似地,中国大陆夏季对流层低层５月初和６月初有两次爆发性增暖过程,第２次比第１次强烈得多。南海北部地区对流层低层纬向风速、比湿盛夏呈双峰型,纬向风速峰值分别出现在６月第５候和８月第４候,比湿峰值分别出现在６月第６候和８月第５候。比湿突升对应纬向风速突升,但略落后于风速峰值出现的时间。南海北部地区季风爆发前,温度是波动式上升的,南海季风爆发后,温度是波动式下降的。中国大陆东部及南海地区夏季对流层低层比湿分布有３次突变,即４月中旬南海北部比湿突增,并开始出现高比湿中心,而南海南部为最大比湿中心;５月中旬最大比湿中心已从南海南部跳到了南海北部－华南并向江淮流域扩展;６月中旬江淮流域比湿突增并一直维持到８月,同时南海南部高比湿带消失。而５月中旬ＯＬＲ有一次突变,ＯＬＲ低值区爆发性向北扩张,这对应于南海地区夏季风的爆发。而孟加拉湾地区夏季风演变的气候学特征与南海地区有较     

南半球夏季风的爆发和撤退日期

采用１５年（１９７８年４月－１９９２年１２月）经纬网格为１度的地球静止卫星５天平均高云量资料对印度尼西亚、澳大利亚和新几内亚地区的夏季风季节循环、爆发和撤退日期进行分析。对上述资料的分析表明，用平均高云量大于３０％的区域能定义热带对流区（ＩＴＣＺ）云的季节循环。１１月与ＩＴＣＺ相联系的高云区在爪哇和新几内亚北部增强，随后１２月－１月这些高云区向印度尼西亚东部和澳大利亚区域扩展。     

南海夏季风的建立及强度变化

利用ＮＣＥＰ ８５０ｈＰａ风场和ＯＬＲ资料，分析了南海地区西南风和ＯＬＲ的气候变化规律以及它们之间的相互关系，提出了一个反映南海西南季风变化的季风指数，并初步分析了南海西南季风的强度变化和建立时间。     

南海夏季风强度潜在可预报性的年代际变化及可能原因

基于NCEP/NCAR再分析资料,利用信噪比（SNR）方法研究了南海夏季风强度潜在可预报性的年代际变化,结果表明：南海夏季风强度潜在可预报性在20世纪80年代出现了由潜在可预报性偏低位相向偏高位相的年代际转折。进一步的研究发现,南海夏季风强度潜在可预报性和东印度洋—西太平洋（EIOWP）的海表温度（SST）存在明显的正相关。当EIOWP区域SST年际变率较大时,对南海夏季风影响较强,使得南海夏季风的外部信号增强,从而提高了潜在可预报性;当EIOWP区域SST年际变率较小时,对南海夏季风影响较弱,南海夏季风的外部信号进而减弱,潜在可预报性降低。     

QBO 与南海夏季风爆发的关系

利用1979—2001 年ECMWF 再分析资料和NOAA 海温资料,通过相关分析和合成分析等统计方法,分析了平流层准两年周期振荡(QBO)与南海夏季风建立时间的关系。结果表明,QBO 位相与南海夏季风爆发时间有显著的相关关系:超前南海夏季风爆发约18 个月的QBO 西(东)风位相对应着季风爆发时间偏早(晚)。QBO 与南海夏季风爆发的联系要比ENSO 与南海夏季风爆发的联系更密切。      

南海夏季风建立的气候特征及其机制的讨论

使用1998年南海季风试验期问高质量资料和NCEP／NCAR40年再分析资料分析了南海季风建立前后的大尺度环流特征和要素的突变及爆发过程。发现南亚高压迅速从菲律宾以东移到中南半岛北部，孟加拉湾槽加深加强，赤道印度洋西风加强并向东向北迅速扩展和传播，以及伴随的中低纬相互作用和西太平洋副高连续东撤是南海夏季风建立的大尺度特征。与此同时，亚洲低纬地区的南北温差和纬向风切变也发生相应的突变。数值试验结果表明，印度半岛地形的陆面加热作用在其东侧激发的气旋性环流对于孟加拉湾槽的加强有重要作用，并进而有利于南海夏季风先于印度夏季风爆发。     

南海夏季风与印度夏季风爆发早晚的年际差异

利用NCEP/NCAR逐日再分析资料分析了南海夏季风与印度夏季风的爆发时间,根据爆发时间差值区分了差异大小年,结果表明二者的爆发具有明显的年际异常.差异偏小年,南海夏季风爆发时,印度半岛已经盛行偏西风,两者几乎同时建立;而差异偏大年,南海夏季风爆发后7候左右印度才盛行偏西风,印度夏季风爆发得晚,环流形势有明显差异;进一步分析机制表明,印度夏季风的建立主要由经向温度反转所决定,而南海夏季风的建立取决于纬向温度反转,二者的爆发具有相对独立性,且纬向温度反转的早晚更大程度上影响了差异的大小,积温线密集带出现的早晚决定了温度反转的早晚.