新的高原季风指数与四川盆地夏季降水的关系

用NCEP/NCAR逐月再分析资料和中国560站月降水资料,定义了一个高原季风指数IPM2。结果表明:与原有高原季风指数相比,该指数与四川盆地夏季降水的相关性更好,能够较好地反映四川盆地夏季降水的异常变化。当高原夏季风偏弱时,巴尔喀什湖至贝加尔湖低压槽、亚洲东岸高压脊、印度低压均加强,同时西太平洋副热带高压偏北,来自孟加拉湾的西南风水汽输送和源于西太平洋的偏南风水汽输送均加强,这种环流形式有利于四川盆地西(东)部夏季降水偏多(少);当高原夏季风偏强时,情况相反。IPM2弱(强)大(小)年与四川盆地西(东)部涝年环流背景相似,表明IPM2能够很好反映四川盆地夏季降水异常的环流场特征。     

基于风场季节变率的高原季风指数的定义及应用

采用1979-2012年ERA-interim再分析资料和地面降水同化资料,利用青藏高原(下称高原)地区风场的变化特征,定义了一个新的基于风场标准化季节变率的高原季风指数IPMzhang,并与现有的季风指数IPMtang、IPMqi和IPMxun进行了比较分析。结果表明:各个指数都能够反映高原地区的季风活动特征及其与高原及周边地区夏季降水的相关关系,IPMqi和IPMzhang指数在高分辨率数据下的表现优于IPMtang和IPMxun指数,显著相关区域覆盖了高原大部分地区。相较于IPMqi,IPMzhang指数的相关系数略低,但其在高原东南部地区更为显著,表明IPMzhang能够更好地反映高原东南部地区的夏季降水。受高原热低压强度变化的影响,在季风偏强年IPMtang和IPMxun的异常水汽辐合主要在高原中部,IPMqi则存在于高原各个地区,只有IPMzhang在高原东南部,有利于高原东南部的降水偏多。表明IPMzhang指数能够较好地表征高原季风与高原及周边地区夏季降水的相关关系,对于高原地区降水,尤其是高原东南部人口相对密集地区的降水预测具有较好的指示意义。     

华南季风降水对应的环流指数

利用NCEP再分析资料及台站和格点降水量资料分析了华南季风降水与周边大气环流的关系,并由此建立了反映6月华南降水强度的季风指数,这一季风指数利用菲律宾及其以东与华南850 hPa涡度差定义。华南季风指数具有很好的区域代表性,华南季风指数与亚洲格点日降水量的主要正相关区集中在华南。华南季风指数可以很好地描述华南降水的年际变化和极端年份,季风指数强 (弱) 的年份也是华南降水偏多 (少) 的年份,极端的华南季风指数年份对应极端的华南降水年份。华南季风指数高与低年份对应的华南降水量差值通过了0.01的显著性检验。在年代际尺度上,季风指数强 (弱) 的年代与华南降水偏多 (少) 的年代有很好的对应关系。华南季风指数包含了西南季风、副热带高压以及中高纬度西风槽等各影响系统的信息,可在业务上使用。     

高原季风强弱对南亚高压活动的影响

分析了高原季风强弱对夏季南亚高压活动和三峡库区旱涝的影响,揭示了如高原夏季风偏强(弱),育藏高原上空及其以东地区100hPa南亚高压也偏强(弱),位置偏北偏东(偏南偏西)。高原季风强年,南亚高压脊线6月北跳比多年平均早1候,8月南撤晚1～2侯;高原季风弱年。脊线北跳晚1～2候,南撤早1候。同时显示了高原夏季风强年,5～6月三峡库区降水随着南亚高压脊线北移而增多,7～8月三峡库区降水减少;高原夏季风弱年,主汛期前期库区降水少,后期降水略有增多。     

高原季风研究主要进展及其科学意义

季风是气象界的"永恒"课题,已有数百年的研究历史。亚洲季风系统中存在着3个相对独立的子系统:南亚季风、东亚季风和高原季风。简要总结了国内外关于高原季风的若干研究进展,对比分析了各阶段高原季风研究的特点。同时指出今后应进一步丰富高原季风指数定义,并对高原季风变化的物理成因等方面进行深入研究。     

印度洋海温异常对印度季风、高原夏季降水的影响

利用经验正交函数(EOF)对印度洋海表面温度距平(SSTA)进行分解，分析了印度洋海温场的时空分布特征，并通过合成分析、奇异值(SVD)分解等方法，结果表明，前期和同期的印度洋海表温度距平分布场与夏季高原降水相关显，西印度洋-非洲东海岸赤道地区的SSTA与高原夏季降水联系最密切；当春、夏季印度洋西部海温出现明显负(正)距平时，当年印度夏季风偏强(弱)，高原夏季降水普遍偏多(少)。     

高原季风与高原低涡的关系分析

本文基于高原季风指数和高原涡数据集,利用小波分析等统计方法对高原季风和高原低涡的气候特征进行了统计分析,并探究了两者之间的关系,主要结果有:(1)高原季风夏强冬弱,高原季风的准4年、准6年周期振荡的特征十分明显。(2)30年来高原低涡平均每年生成64.2个,其中有51.2个是暖性高原低涡。高原低涡的强度季节内呈正态分布,高原低涡的生成频数的季节内变化有明显的周期振荡特征。(3)高原季风的周期振荡特征在季节尺度和年际尺度上与高原低涡气候特征有一定的相关性,准4年与准6年周期振荡特征十分明显。通过相关概率统计:高原季风的建立时间与强度都与高原低涡的气候特征有一定的正负相关。      

印度洋海温异常对印度季风、高原夏季降水的影响

利用经验正交函数(EOF)对印度洋海表面温度距平(SSTA)进行分解,分析了印度洋海温场的时空分布特征,并通过合成分析、奇异值(SVD)分解等方法,结果表明,前期和同期的印度洋海表温度距平分布场与夏季高原降水相关显著,西印度洋-非洲东海岸赤道地区的SSTA与高原夏季降水联系最密切;当春、夏季印度洋西部海温出现明显负(正)距平时,当年印度夏季风偏强(弱),高原夏季降水普遍偏多(少).     

高原季风特征及其与东亚夏季风关系的研究

利用ERA-Interim的位势高度场、温度场和风场再分析资料,计算了1988-2017年的传统高原季风指数(Trational Plateau Monsoon Index,TPMI)和动态高原季风指数(Dynamic Plateau Monsoon Index,DPMI),分析了高原季风的空间分布特征和时间演变规律,结合东亚夏季风指数(East Asian Summer Monsoon Index,EASMI),探讨了高原季风与东亚季风的关系。研究表明:(1)高原夏季风从4月开始形成,暖性低值系统在高原上生成;6月暖性低压系统中心形成并达到最强,此时高原夏季风强度也达到最大;10月暖性闭合低压系统向东北方向移动且强度也随之减弱并退出,高原夏季风结束。(2)DPMI和EASMI具有明显的年际变化特征,在关键年高原夏季风和东亚夏季风的强度表现一致。(3)中纬度受东亚季风所影响区域的位势高度场和青藏高原区域的位势高度场均处于同一正相关区域,而且超前两个月的DPMI同EASMI的相关系数最大,表明高原夏季风对东亚夏季风具有一定的指示意义。(4)东亚夏季风经圈环流受高原温度场变化的影响而移动,高原夏季风的低压系统与高原温度场关系密切。     

南亚高压上下高原时间及其与高原季风建立早晚的关系

本文利用1948—2013年NCEP/NCAR逐日再分析资料,定义了南亚高压动态特征指数,讨论了南亚高压上下高原的时间以及与高原季风建立早晚的关系。研究表明,南亚高压北界位置在4月初开始北移,5月迅速北抬,最北可达到55°N,9月开始南撤,西伸脊点在5—10月移动较稳定,5—7月向西移动到青藏高原上空,8—10月向东移动撤离高原,11月—次年4月东西摆动剧烈。南亚高压初上高原大致为6月第3候(33候),而撤离约为10月第4候(58候)。南亚高压移上高原的时间较高原夏季风建立晚73 d左右。南亚高压撤离高原时间较高原冬季风建立约早5 d。高原夏季风的建立和南亚高压初上高原是青藏高原热力作用在不同阶段的结果,反映在了高原的高低层上。     

东亚和南亚季风协同作用对西南地区夏季降水的影响

为探究东亚夏季风(EASM,East?Asian?summer?monsoon)和南亚夏季风(SASM,South?Asian?summer?monsoon)相互作用及其强弱变化对西南地区夏季降水的影响,利用1979—2019年西南地区161站逐日降水观测资料和ERA-5提供的1979—2019年全球再分析资料,通过对...     

青藏高原及其周边地区降水的水汽来源变化研究进展

近几十年来,随着全球气候变暖,青藏高原降水整体呈现增加趋势,气候暖湿化趋势明显;与此同时,位于青藏高原东南缘的中国西南地区整体上呈现暖干化趋势,干旱事件频发。探讨青藏高原及其周边地区降水的水汽来源变化、揭示降水趋势性变化的原因已经成为当前研究热点。本文评述了近年来青藏高原降水的水汽来源研究,重点关注青藏高原变湿、西南地区变干的水汽来源变化原因以及青藏高原南北水汽来源差异,讨论了尚未解决的科学问题,展望了未来研究方向。现有研究表明,青藏高原以西的西风带控制区蒸散发贡献的水汽整体呈现减少趋势,青藏高原以南和以东的季风控制区蒸散发贡献的水汽整体呈现增加趋势,上述水汽源区贡献变化导致了青藏高原及其周边不同区域降水趋势性变化的差异。展望未来,水汽来源分析的模型和数据需要进一步验证及减少不确定性,青藏高原下垫面和蒸散发变化对周边地区降水的影响机制研究有待加强,全球变化与青藏高原降水水汽来源变化的关系尚需深入分析。     

东亚夏季风系统与青藏高原冬季植被的关系

用1982年1月—2001年12月NDVI资料、台站日降水资料和NCEPⅠ/NCAR再分析资料,首先利用SVD方法分析了青藏高原冬季NDVI与我国降水的关系,指出青藏高原冬季NDVI与我国夏季降水相关系数从南到北呈"+-+-"相间分布,高原冬季NDVI增大(减小),随后夏季降水在华南和华北地区增加(减少),而长江流域和东北地区降水减少(增加)。然后通过合成法,分析了高原冬季NDVI大、小值年东亚夏季风系统的变化,得到在青藏高原冬季NDVI大值年时,夏季马斯克林高压偏弱,而澳大利亚高压偏强。赤道辐合带强度偏强,有利于越赤道气流的加强,使南海夏季风爆发偏早。同时南亚高压偏弱位置偏西,副热带高压位置偏东偏北。副热带西风急流的位置也偏西偏北。     

亚洲热带夏季风指数与中国南方降水的关系

利用1979-2013年夏季全球2.5°×2.5°逐日环流资料和中国气象站点降水观测资料,采用动力学因子(西南风)与热力学因子(Radiation Longwave covting,OLR)相结合定义了标准化的亚洲热带夏季风指数(Tropical Summer Monsoon Index,TSMI).结果 表明,该指数...     

Interannual and decadal variations of snow cover over Qinghai-Xizang Plateau and their relationships to summer monsoon rainfall in China

Interannual and decadal variations of winter snow cover over the Qinghai-Xizang Plateau (QXP) are analyzed by using monthly mean snow depth data set of 60 stations over QXP for the period of 1958 through 1992. It is found that the winter snow cover over QXP bears a pronounced quasi-biennial oscillation, and it underwent an obvious decadal transition from a poor snow cover period to a rich snow cover period in the late 1970’s during the last 40 years.It is shown that the summer rainfall in the eastern China is closely associated with the winter snow cover over QXP not only in the interannual variation but also in the decadal variation. A clear relationship exists in the quasi-biennial oscillation between the summer rainfall in the northern part of North China and the southern China and the winter snow cover over QXP. Furthermore, the summer rainfall in the four climate divisions of Qinling-Daba Mountains, the Yangtze-Huaihe River Plain, the upper and lower reaches of the Yangtze River showed a remarkable transition from drought period to rainy period in the end of 1970’s, in good correspondence with the decadal transition of the winter snow cover over QXP.     

Global monsoon: Dominant mode of annual variation in the tropics

This paper discusses the concept of global monsoon. We demonstrate that the primary climatological features of the tropical precipitation and low-level circulation can be represented by a three-parameter metrics: the annual mean and two major modes of annual variation, namely, a solstitial mode and an equinoctial asymmetric mode. Together, the two major modes of annual cycle account for 84% of the annual variance and they represent the global monsoon. The global monsoon precipitation domain can be delineated by a simple monsoon precipitation index (MPI), which is the local annual range of precipitation (MJJAS minus NDJFM in the Northern Hemisphere and NDJFM minus MJJAS in the Southern Hemisphere) normalized by the annual mean precipitation. The monsoon domain can be defined by annual range exceeding 300 mm and the MPI exceeding 50%.The three-parameter precipitation climatology metrics and global monsoon domain proposed in the present paper provides a valuable objective tool for gauging the climate models’ performance on simulation and prediction of the mean climate and annual cycle. The metrics are used to evaluate the precipitation climatology in three global reanalysis products (ERA40, NCEP2, and JRA25) in terms of their pattern correlation coefficients and root mean square errors with reference to observations. The ensemble mean of the three analysis datasets is considerably superior to any of the individual reanalysis data in representing annual mean, annual cycle, and the global monsoon domain. A major common deficiency is found over the Southeast Asia-Philippine Sea and southeast North America-Caribbean Sea where the east–west land–ocean thermal contrast and meridional hemispheric thermal contrast coexist. It is speculated that the weakness is caused by models’ unrealistic representation of Subtropical High and under-represented tropical storm activity, as well as by neglecting atmosphere–ocean interaction in the reanalysis. It is recommended that ensemble mean of reanalysis datasets be used for improving global precipitation climatology and water cycle budget. This paper also explains why the latitudinal asymmetry in the tropical circulation decreases with altitude.     

东亚夏季风强弱年季节内振荡的传播特征

利用1979—2007年的逐日OLR资料和1960—2007年NCEP/NCAR逐日再分析风场资料,采用合成分析和波谱分析方法研究了强弱夏季风年北半球夏季季节内振荡(BSISO)的基本特征。结果表明:BSISO的能谱主要分布在1波和2波范围内,在热带地区,主要是以1波东传为主,在较高纬度,可以看到明显的西传分量;而在经向上主要是以30～60 d周期的北传为主。在强(弱)夏季风年时,纬向方向上,热带地区ISO东传加强(减弱),而20°N以北的较高纬度,ISO西传是减弱(加强)的;经向方向上,最显著的差异是西太平洋地区北传ISO是加强(减弱)的。造成强弱夏季风年ISO传播差异的原因是由于强弱夏季风年中西太平洋地区纬向风场和对流场存在明显差异,在这种大范围大气环流异常的情况下,ISO的经向和纬向传播产生了明显的差异。