热带西太平洋暖池上空对流活动对东亚夏季风季节内变化的影响

本文通过1978—1989年热带西太平洋暖池上空的OLR资料、500 hPa高度场和降水的逐旬资料分析了热带西太平洋暖池上空对流活动对东亚夏季风季节内变化的影响。分析结果表明:在菲律宾周围对流活动强的夏季，西太平洋副热带高压在初夏向北突跳明显，即6月突跳明显，并且往往有两次向北突跳，这使得东亚夏季风降水雨带向北突跳明显，因此，雨带不可能在江淮流域维持；相反，在菲律宾周围对流活动弱的夏季，西太平洋副热带高压在初夏向北突跳不明显，即6月突跳不明显，它长期在江南上空维持，这样，东亚夏季风降水雨带往往在长江中、下     

1998年夏季青藏高原及其邻近地区地面总热源季节变化特征及其与西太平洋副热带地区对流的关系

利用98’TIPEX实验资料、1998年5-8月青藏高原6个自动热量平衡站(AWS)资料、青藏高原常规观测资料、中国300多个站的逐日降水资料、国家卫星中心接收的1998年5-8月OLR和日本GMS的TBB资料,研究了1998年5-8月青藏高原及其邻近地区逐日地面总热源的季节变化特征及其与西太平洋副热带地区对流的关系。结果表明:高原地面总热源与高原雨季开始有密切关系,高原雨季开始以后,高原平均的地面总热源明显减小;高原平均的地面总热源与20—30°N附近的西太平洋副热带地区的TBB有很好的负相关关系,表明高原地面总热源可以通过某种机制影响副热带地区的对流。     

西太平洋暖池热状态变异及其邻近地区对流活动特征

利用1981—2011年共31 a夏季的GODAS月平均次表层海温资料,以5~366 m次表层垂直平均海温表征西太平洋暖池热含量,分析了西太平洋暖池热状态变异及其邻近区域对流活动特征。结果表明:1)暖池区热含量异常变化最大,其季节变化与海表温度季节变化高度一致,年际变率大于海表温度的年际变率。2)暖池热状态以整体一致性正异常为主,其时间系数较好地体现了暖池区次表层热状况的年际变异特征。3)暖池邻近地区对流活动与暖池热状态异常密切相关:当暖池偏暖(冷)时,菲律宾周围关键区对流活动显著增强(减弱),并且该关键区的对流活动受暖池热含量的影响可以追溯至前一年7月一直持续到当年9月。4)暖池热状态异常引起菲律宾周围关键区对流活动异常,进而激发出东亚地区夏季500 h Pa高度场上自低纬度到中高纬度正、负、正的东亚—太平洋(EAP)遥相关型分布特征;暖池暖(冷)异常时对流层低层在菲律宾以东洋面形成一个异常的反气旋性(气旋性)偏差环流。     

夏季西太平洋副热带高压的不同类型与中国汛期大尺度旱涝的分布

利用历史数据,研究了西太平洋副热带高压指数的特征,证实脊线指数和西伸脊点指数可以较好地描述西太平洋副热带高压,同时也指出这两个指数的年际和年代际变化及其不同的配置,是造成中国夏季降水时空分布和旱涝异常的复杂性、多变性的主要原因之一。据此,将西太平洋副热带高压西伸脊点指数和脊线指数的距平投影到二维平面上,对西太平洋副热带高压进行了分类,并对其各种类型下中国夏季降水进行了合成分析,发现夏季西太平洋副热带高压西伸脊点和脊线不同配置下中国夏季降水的总体分布具有明显的规律性:在西太平洋副热带高压脊线偏北的情况下,夏季降水总体表现出南北两条雨带;在西太平洋副热带高压脊线正常的情况下,夏季降水总体表现为北多南少,长江以北降水偏多;在西太平洋副热带高压脊线偏南的情况下,夏季降水总体表现为南多北少,长江流域及其以南地区降水偏多;上述3种情况下西伸脊点越偏西,降水范围越大。此外,通过计算1951—2010年各年夏季降水实况与其西太平洋副热带高压所属年份夏季降水合成的距平相关系数,发现同一类型下各年夏季降水与其合成分布总体相似,说明了西太平洋副热带高压位置对中国降水具有明显的影响,同时也说明此种分类具有一定的合理性。最后,通过对9种西太平洋副热带高压类型下北半球夏季500hPa高度场和850hPa风场距平分别进行合成,对不同西太平洋副热带高压类型下中国夏季降水的大尺度环流背景和可能机理进行了分析。     

热带西太平洋暖池的热状态及其上空的对流活动对东亚夏季气候异常的…

本文利用１９７８－１９８９年热带西太平洋暖池的表层与次表层海温，高云量与降水等观测资料分析了热带西太平洋暖池的热状态及其上空的对流活动对东亚夏季气候异常的影响。分析结果表明：热带西太平洋暖池的热状态及其上空的对流活动对东亚夏季气候异常起着十分重要的作用。当热带西太平洋暖池增暖时，从菲律宾周围经南海到中印半岛上空的对流活动将增强，西太平洋副热带高压的位置偏北，我国江淮流域夏季降水偏少；反之，则菲律宾     

热带西太平洋对流活动特征与南海夏季风爆发的关系

利用1979-2009年2.5°×2.5°的逐日OLR资料研究了西太平洋暖池对流活动的特征,发现4-5月西太平洋暖池对流活动主要集中在暖池的东南部地区,而6月第2侯对流逐渐向北扩展,对流的范围和强度都逐渐增大。在南海夏季风爆发偏早年,4月份西太平洋暖池对流活动偏强,而在南海夏季风爆发偏晚年,4月份西太平洋暖池对流活动偏弱。     

夏季对流和环流10-25天季内变化-5西太平洋暖池热力状况的关系

主要讨论了西太平洋暖池热力状况年际变化相联系的10－25天季内振荡的特征。在西太平洋暖池处于“暖”夏季和“冷”夏季两种状态时，10－25天季内振荡呈现出明显差异，在所讨论的亚洲－太平洋大部分区域，“暖”夏季时对流活动的10－25天季内变化和“冷”夏季时对流活动的10－25天季内变化表现出显的反相关关系，表明对流活动的年际变化与季内变化的相互作用。当西太平洋暖池上空对流活动的10－25天季内振荡处于最强和最弱阶段时，低层大气表现为Gill型环流响应，即气旋式（反气旋式）环流出现在最强（最弱）对流活动的西北，这种对流和环流关系在西太平洋暖池出于“暖”夏季和“冷”夏季两种状态时均成立。而当西太平洋暖池上空对流活动的10－25天季内振荡处于除此以外其他阶段时，就看不到Gill型环流响应。     

北半球夏季对流性降水特征及其与厄尔尼诺的关系

利用2003—2014年6—8月CMORPH 3 h卫星降水资料,统计分析北半球夏季对流性降水的空间分布,发生的概率,日变化以及其对厄尔尼诺事件的响应等特征。结果表明,对流性降水在6—8月除了发生于热带辐合带等海域外,北美中部,东南亚和热带非洲等陆地区域更为突出。其降水强度发生在10~11 mm·h-1之间的概率最大,极端强对流性降水发生在陆地上的概率大于海洋。对流性降水的日变化表现为,陆地上于傍晚(18—20时)和夜间(22—01时)有两个峰值;海洋上对流性降水多出现于夜间到早晨这段时间,而下午出现的概率最低。厄尔尼诺发展年,海洋上对流性降水增强,而陆地上发生的概率总体偏小,衰减年则相反;中国东部,尤其是长江以南地区的非对流性降水在厄尔尼诺发展年,多于正常年,与对流性降水的响应不一致。     

热带西太平洋暖池的热状态及其上空的对流活动对东亚夏季气候异常的影响

本文利用１９７８－１９８９年热带西太平洋暖池的表层与次表?层海温、高云量与降水等观测资料分析了热带西太平洋暖池的热状态及其上空的对流活动对东亚夏季气候异常的影响。分析结果表明：热带西太平洋暖池的热状态及其上空的对流活动对东亚夏季气候异常起着十分重要的作用。当热带西太平洋暖池增暖时，从菲律宾周围经南海到中印半岛上空的对流活动将增强，西太平洋副热带高压的位置偏北，我国江淮流域夏季降水偏少；反之，则菲律宾周围的对流活动减弱，副热带高压偏南，江淮流域的降水偏多，黄河流域的降水偏少，易发生干旱。观测事实还表明，当热带西太平洋暖池上空的对流增强后，从东南亚、经东亚到北美西海岸上空大气环流的异常呈现出一个遥相关型—东亚太平洋型。     

1995年夏季青藏高原上及其邻域的对流活动

通过统计分析１９９５年夏季６－８月每小时一次的ＧＭＳ红外资料,揭示了１９９５年夏生青藏高原及其邻域对流活动的一些天气候特征,得到以主要结果：（１）具有明显的区域性,喜马拉雅山分隔开孟湾－印度和青藏高原两个主要大值区,另一个主要大值区在老挝至雷州半岛,高原上最频繁的对流区在以３０°Ｎ,９０°Ｅ为中心的地区,而不在高原东部,而且喇叭口形的雅鲁藏布江出口区是一个小值区。高原和孟湾－印度两地的对流活动有不     

北半球夏季热带季节内振荡影响我国夏季降水的规律和预测方法

利用1979—2018年夏季逐日观测和再分析数据,对北半球夏季热带季节内振荡影响我国夏季降水的规律和预测方法开展了研究。首先,利用非传统滤波即异常相对倾向（Anomalous Relative Tendency,ART）方法获取了气象要素的次季节变化分量,并采用EOF分析方法提取了北半球夏季热带主要季节内振荡信号,结果表明向外长波辐射（Outgoing Longwave Radiation,OLR）异常相对倾向EOF前两个模态共同反映了北半球夏季起源于印度洋并向东和向北传播的、具有30~60 d周期的季节内振荡（Boreal Summer Intraseasonal Oscillation,BSISO）信号。回归分析表明,该季节内振荡信号能够导致当地及其北面地区低层风场和位势高度场异常,影响该地区及其北面地区的水汽辐合辐散,从而能引起我国尤其是我国南方地区季节内旱涝变化,并一定程度上反映了我国异常雨带的向北推进过程。而后,将提取的热带主要季节内振荡信号作为预测因子,将降水异常相对倾向作为先行预板对象,利用多元线性回归方法构建了我国夏季旬降水异常相对倾向的预报模型,将预报的旬降水异常相对倾向加上观测已知的降水近期背景距平,从而得到旬降水距平的预报结果。通过历史回报和交叉检验,评估了该模型对梅雨期我国江淮流域降水（包括2020年梅汛期异常降水）的次季节预测能力。     

北半球环流季节演变机制

提出了北半球大气环流季节变化的一种反馈机制：外界（太阳、海洋、陆地等）的热力强迫加热大气,形成波状低云;而波状低云又使高中纬大气冷却,进而影响高纬冷气团冬夏变化。根据波状低云影响高纬冷气团变化这一负反馈过程,对1958－1993年进行夏季旱涝预报试验,结果每年中国东部的主雨带基本可正确预测出来。     

东亚夏季风爆发和北进的年际变化特征及其与热带西太平洋热状态的关系

利用我国测站的降水资料、卫星测得的OLR和高云量资料、SST和137°E次表层海温资料以及NCEP/NCAR再分析资料,分析了东亚夏季风的爆发和北进的年际变化特征及其与热带西太平洋热状态的关系.分析结果表明:当春季热带西太平洋处于暖状态,菲律宾周围对流活动强,在这种情况下,南海上空对流层下层有气旋性距平环流,西太平洋副热带高压偏东,从而使得南海夏季风爆发早;并且,当夏季热带西太平洋也处于暖状态,菲律宾周围对流活动也很强,在这种情况下,西太平洋副热带高压北进时,在6月中旬和7月初存在明显的突跳,从而使得东亚季风雨带在6月中旬明显由华南北跳到江淮流域,并于7月初由江淮流域北跳到黄河流域、华北和东北地区.这将引起江淮流域和长江中、下游夏季风降水偏少,并往往发生干旱,而黄河流域、华北和东北地区的夏季降水正常或偏多.相反,当春季热带西太平洋处于冷状态,菲律宾周围对流活动弱,在这种情况下,南海上空对流层下层有反气旋性距平环流,西太平洋副热带高压偏西,从而使得南海夏季风爆发晚;并且,当夏季热带西太平洋也处于冷状态,菲律宾周围对流活动也很弱,在这种情况下,西太平洋副热带高压北进时,在6月中旬或7月初向北突跳并不明显,而是以渐进式向北移动,从而使得东亚季风雨带一直维持在长江流域和淮河流域.这将引起此两流域夏季风降水偏多,并往往发生洪涝,而黄河流域、华北和东北地区的夏季降水偏少,发生干旱.作者还从非线性多平衡态动力理论说明了菲律宾周围对流活动强弱对西太平洋副热带高压北进时以突跳或渐进式向北移动起到重要作用.     

北半球夏季季节内振荡年代际变化对西北太平洋群发台风突变减少的影响

利用台风最佳路径、bimodal IntraSeasonal Oscillation(bimodal ISO)指数和全球逐日向外长波辐射数据,研究了北半球夏季季节内振荡（Boreal Summer IntraSeasonal Oscillation,BSISO）年代际变化造成1996/1997年后西北太平洋群发台风突变减少的可能机制。分析显示,仅有包含3个及以上个数台风成员的“MTC3”群发出现了突变减少,此类台风更倾向在传播速度较慢、低频对流维持时间较长的BSISO活跃位相内出现,对次季节信号强度的要求相对较低。1996/1997年后,BSISO东传范围减小、周期延长、对流活跃位相日数缩短,导致西北太平洋长时间连续维持对流抑制位相,低频对流在145°E以东海域的强度减弱。当偏西海域有先导台风活动时,它向东南侧激发的罗斯贝波频散波列在（5°—20°N,145°—165°E）海域因没有低频对流耦合而快速消散,导致MTC3群发台风年代际突变减少。     

北半球50hPa多年月平均经向剖面上的季节变化

我们根据1965年1月—1984年12月共20年平均的50hPa高度场资料作出的沿各经度的纬度-高度时间剖面图和逐月纬间高度梯度值表,分析得到如下结论: 1、50hPa上从冬到夏的季变,北带(60—90°N)和南带(10—30°N)中最早的时间都在3—4月,这比中带(30—60°N)各经度上和北、南带其余各地区完成季变都要早一个月。 2、50hPa上从夏到冬的季变,北带最早,大多出现在7—月,少数出现在8—9月;中带全在8—9月完成季变,南带更晚些。显然北带早于中带,中带又早于南带。 3、北半球平流层50hPa的季变,从冬到夏是来自极地和赤道两个方向共同发动的,而自夏到冬,其发动方向仅来自极地。     

热带西太平洋对流活动与中国夏季降水

利用 1 979～ 2 0 0 3年月平均射出长波辐射 (OLR)资料 ,分析了中国夏季江淮多 (少 )雨年的同期及前期热带太平洋地区OLR场分布特征。通过定义和计算OLR对流强度指数 ,探讨对流活动与中国夏季雨型的关系。结果表明 ,夏季热带西太平洋地区平均对流活动强度与同期江淮地区降水有很好的反相关关系 ,即当热带西太平洋地区对流活动强时 ,江淮地区降水易偏少 ,当对流活动弱时 ,江淮地区降水易偏多。不仅如此 ,前期冬、春季对流活动强度与夏季对流活动强度有明显的正相关关系 ,则可利用前期冬、春季对流活动强度对当年中国夏季降水趋势进行预测和补充订正。因此 ,热带西太平洋地区对流活动强弱对于中国夏季降水预测有一定的指示意义。     

青藏高原春季积雪对北半球夏季季节内振荡的影响

利用中国科学院西北生态环境资源研究院提供的1981-2016年雪深资料,分析了青藏高原春季雪深异常对北半球夏季季节内振荡（Boreal Summer Intraseasonal Oscillation,BSISO）的影响。BSISO包括周期为30～60天的BSISO1模态和周期为10～30天的BSISO2模态。结果表明,当青藏高原积雪偏多（偏少）时,与BSISO1相关的对流在印度、孟加拉湾以及“海洋性大陆”（Maritime Continent,MC）区域偏多（偏少）,而在南海和西北太平洋区域偏少（偏多）;与BSISO2相关的对流在北印度洋、MC以及东海南海区域偏多（偏少）,而在西北太平洋区域偏少（偏多）。高原积雪可以通过改变背景风场以及湿度场来影响BSISO1的对流活动。当高原春季积雪异常增多（减少）时,垂直东北风切变在北印度洋区域增强（减弱）,北印度洋与孟加拉湾间的湿度梯度增加（减小）,有（不）利于与BSISO1相关的对流活动传播到孟加拉湾及MC区域;MC区域水汽减少（增多）,不（有）利于与BSISO1相关的对流活动继续传播到南海和西北太平洋区域。