2008年初我国南方雨雪低温天气的中期过程分析II：西太平洋副热带高压的特征

针对2008年初 1月17～23日我国南方地区雨雪低温过程,分析了其中期演变特征及其可能机理。这次过程中：1）西太平洋副热带高压在其前期异常状态的基础上,在对流层低层演变为 “内凹外凸”结构,并在我国长江中下游附近形成切变线,从而造成了这次雨雪过程;2）在对流层上层,源自北非的Rossby波能量在副热带和中纬度地区向下游频散,同从乌拉尔山地区向南频散出的Rossby波能量在帕米尔高原及中亚地区汇合,共同引起该地区气压槽的加深。它使对流层低层西太平洋副高在其西部向内凹陷。另一方面,在对流层中层,Rossby波能量沿副热带急流传播,最终引起西太平洋副高向西南方向伸展。西太平洋副热带高压的“内凹外凸”演变特征的主要原因是来自上游地区的Rossby波活动,并非热带西太平洋对流异常活动;3）亚洲北部冷高压沿高原东侧伸入我国东部地区是我国南方地区低温过程的主要原因。     

2008年初我国南方雨雪低温天气的中期过程分析III：青藏高原-孟加拉湾气压槽

针对2008年1月24日～2月2日我国南方地区雨雪低温过程,分析了其中期演变特征及其可能机理。在亚非副热带地区,Rossby波能量从北非东北侧传播到东亚地区,引起青藏高原附近气压槽的加深和西太平洋副热带高压的加强及北扩,并与亚洲北部的高压脊配合,造成了这次较长时间的雨雪低温过程。东北大西洋和西欧的反气旋式异常环流为亚非副热带急流Rossby波与欧亚高纬度Rossby波活动的主要波源区。在对流层上层,贝加尔湖一带的高压脊在过程之前已形成,而在这次过程中缓慢减弱,来自上游Rossby波能量主要起抵消摩擦耗散的作用。西太平洋副热带高压在偏北位置上维持主要由来自青藏高原和孟加拉湾地区Rossby波能量的注入所致。亚洲冷高压系统的强度、位置及形态决定了这次我国南方地区低温过程的重要特性。     

2008年初我国南方雨雪低温天气的中期过程分析I：亚非副热带急流低频波

在中期时间尺度上分析了2008年1月10~16日我国南方雨雪过程特征及其可能机理,得到了以下结果：1）3个环流系统的演变过程相互匹配,共同造成了此次雨雪过程,它们分别为南支槽在我国南方地区的形成和加深、西太平洋副热带高压的北扩以及叶尼塞地区高压脊的东扩南侵;2）源自东北大西洋和西欧的Rossby波能量沿亚非副热带急流向下游传播,导致南支槽在我国南方地区形成和加深;3）与西太平洋副热带高压北扩所对应的异常环流中心,其实质为副热带急流扰动,来自上游南支槽区的Rossby波能量频散是其形成维持的主要原因,它也受来自贝加尔湖地区及热带西太平洋对流区的Rossby波能量的影响;4）亚非副热带纬向基本流制约着其一系列异常环流中心的纬向联系,里海冷堆及异常中心的形成恰好对应着南支槽在我国南方地区的加深和西太平洋副热带高压的北扩。     

2008年初我国南方雨雪低温天气的中期过程分析Ⅲ:青藏高原-孟加拉湾气压槽

针对2008年1月24日～2月2日我国南方地区雨雪低温过程,分析了其中期演变特征及其可能机理。在亚非副热带地区,Rossby波能量从北非东北侧传播到东亚地区,引起青藏高原附近气压槽的加深和西太平洋副热带高压的加强及北扩,并与亚洲北部的高压脊配合,造成了这次较长时间的雨雪低温过程。东北大西洋和西欧的反气旋式异常环流为亚非副热带急流Rossby波与欧亚高纬度Rossby波活动的主要波源区。在对流层上层,贝加尔湖一带的高压脊在过程之前已形成,而在这次过程中缓慢减弱,来自上游Rossby波能量主要起抵消摩擦耗散的作用。西太平洋副热带高压在偏北位置上维持主要由来自青藏高原和孟加拉湾地区Ross-by波能量的注入所致。亚洲冷高压系统的强度、位置及形态决定了这次我国南方地区低温过程的重要特性。     

2008年初我国南方雨雪低温天气的中期过程分析Ⅰ:亚非副热带急流低频波

在中期时间尺度上分析了2008年1月10～16日我国南方雨雪过程特征及其可能机理,得到了以下结果：1）3个环流系统的演变过程相互匹配,共同造成了此次雨雪过程,它们分别为南支槽在我国南方地区的形成和加深、西太平洋副热带高压的北扩以及叶尼塞地区高压脊的东扩南侵;2）源自东北大西洋和西欧的Rossby波能量沿亚非副热带急流向下游传播,导致南支槽在我国南方地区形成和加深;3）与西太平洋副热带高压北扩所对应的异常环流中心,其实质为副热带急流扰动,来自上游南支槽区的Rossby波能量频散是其形成维持的主要原因,它也受来自贝加尔湖地区及热带西太平洋对流区的Rossby波能量的影响;4）亚非副热带纬向基本流制约着其一系列异常环流中心的纬向联系,里海冷堆及异常中心的形成恰好对应着南支槽在我国南方地区的加深和西太平洋副热带高压的北扩。     

我国南方两次低温雨雪事件天气成因对比分析

2018年和2021年末我国南方分别发生了一次大范围的低温雨雪天气,对生活、生产造成了严重影响,因此对比分析这两次低温雨雪天气成因具有重要意义。结果表明：两次过程期间,对流层中层中高纬阻塞流场显著,阻高位于贝加尔湖西侧,脊前偏北气流在下游横槽后部堆积,使得西伯利亚高压强度增强。东传的Rossby波在阻高区域发生能量频散,利于阻高减弱、崩溃,横槽转竖引导槽后冷空气南下,导致地面强烈降温,同时在西伯利亚高压东侧和南侧,低频风温度平流是造成强降温的主要原因。低纬南支槽活跃,向北的暖湿空气与中高纬南下的冷空气汇合,造成我国南方大范围的低温雨雪、冻雨天气。与2018年过程相比,2021年过程持续时间较短,降水范围小,关键区降温幅度更大,是因为2021年过程期间Rossby波能量频散更快,阻高维持时间较短,冷空气从中高纬地区直接南下侵袭我国,而2018年冷空气在贝加尔湖附近发生堆积、西折,向南渗透时势力减弱。     

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     

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月中旬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,导致了副热带高压和西风带环流的变化。     

2008年1月我国大范围低温雨雪冰冻灾害分析

2008年1月10日至2月初,我国发生了大范围低温雨雪冰冻灾害,其主要特征为灾害范围广、灾害强度大、连续低温时间长、雨雪持续时间长、冰冻日数多和灾害损失严重.为今后更好地开展此类事件的短期气候预测业务,作者从气候角度分析了这次灾害的可能成因.分析表明,2007年8月发生至今的拉尼娜事件发展非常迅速,其所造成的大气环流异常是导致我国大范围持续低温雨雪冰冻灾害的重要原因.在1月,乌拉尔山地区位势高度场异常偏高、中亚至蒙古国西部直到俄罗斯远东地区位势高度场偏低的环流异常持续时间很长,非常有利于冷空气不断分裂南下;西太平洋副热带高压异常偏北,有利于大量暖湿空气向我国输送,并决定了低温暴雪冻雨灾害发生的区域;青藏高原南缘的南支槽异常稳定活跃,有利于来自印度洋和孟加拉湾的暖湿气流沿云贵高原不断向我国输送.为我国长江中下游及其南部地区的强降雪天气提供了更加充足的水汽来源.分析还表明,1月中旬以来,湖南、贵州等地逆温层不断加强并长时间维持是上述地区大范围冻雨持续出现的主要原因.     

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。     

晚春初夏西太平洋副热带高压南撤过程的气候学特征

利用1979—2006年多年平均逐日NCEP/NCAR再分析资料、NOAA的OLR和逐候CAMP降水资料,从气候学角度探讨了晚春初夏季节转换时期,西太平洋副热带高压（副高）脊线位置变化及其与亚洲夏季风爆发的关系。发现晚春初夏时期西太平洋副高在向北移动过程中存在一次显著的南撤过程,之后西太平洋副高发生第一次北跳,南撤主要发生在对流层高层和低层,南撤生命期可达2周,且高层的南撤过程结束时间比低层的南撤过程开始时间早约1旬,这为预测低层副高南撤及其第一次北跳提供了有意义的前期信号。低层西太平洋副高南撤的同时伴随着一次显著东退过程。在低层副高南撤结束后（约5月底）,由于气温经向梯度的变化使副高脊轴倾斜发生反转。\n晚春初夏的西太平洋副高南撤过程与亚州夏季风爆发、强对流活动和降雨带的移动变化关系密切。在对流层高层西太平洋副高南撤过程的中后期（约4月底）,夏季风在安达曼海和临近孟加拉湾爆发。在对流层低层西太平洋副高南撤过程开始后,南海夏季风开始爆发（5月14—15日）;南撤过程结束后（6月初）,印度夏季风爆发;在副高脊线返回日后（6月中）,东亚夏季风爆发。西太平洋副高南撤过程不同阶段的建立时间为预知亚洲不同地区夏季风的爆发时间提供了非常有用的信息。\n此外,在西太平洋副高主体南北两侧存在两支强的雨带,与副高主体控制的少雨带构成一个典型的“湿干湿”三明治雨型,这个雨型的变化与西太平洋副高脊线移动有关。     

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。     

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。     

再论夏季西太平洋副热带高压的西伸北跳

利用NCEP/NCAR再分析资料, 选择了1998年、2003年和2005年夏季我国东部雨带位置变化过程进行诊断分析。研究表明:夏季我国东部暴雨带位置的变动, 受西太平洋副热带高压西伸北跳 (南撤东退) 的调节。当副热带高压西伸北跳 (南撤东退) 时, 暴雨带向北 (向南) 移动。在副热带高压西伸北跳持续时期, 长江流域中下游地区出现高温酷暑天气。副热带高压西伸北跳是由于欧亚大陆上空存在静止Rossby波列, 波的能量沿着高空副热带急流向东传播到我国沿海海岸 (115°~130°E) 时, 在该地区激发出一个长波脊。这个长波脊的建立, 使得副热带高压和对流层上部的青藏高压都朝长波脊方向伸展, 表现为“相向”而行。而当在沿海海岸上空激发出一个长波槽时, 副热带高压南撤东退而青藏高压退回到高原上空。当夏季沿海海岸上空的长波脊持续维持时, 长江中下游会出现持久的高温酷暑天气。根据夏季天气预报的经验, 欧洲中期数值预报中心发布的预报对副热带高压的西伸北跳有较好的可预报性。     

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.     

2013年我国南方持续性高温天气及副热带高压异常维持的成因分析

本文利用NCEP再分析资料和逐日台站观测资料研究了2013年夏季我国南方地区持续高温天气时期内西太平洋副热带高压（以下简称西太副高）的异常特征,指出西太副高西伸、北抬并异常维持是导致南方地区罕见高温天气发生的直接原因,探究了影响其异常的中高纬环流及热带系统的活动,特别是对该年夏季热带环流,包括越赤道气流、赤道辐合带（Intertropical Convergence Zone,简称ITCZ）的异常,以及登陆台风异常集中等情况作了进一步分析,为深入研究持续高温的成因提供了一定的基础。     

1962年西太平洋副热带高压双脊线演变过程的特征分析

利用NCEP/NCAR逐日再分析资料,提出确定副高双脊线过程的定量指标,之后重点诊断研究1962年"二度梅"期间的双脊线过程.结果表明:1962年"二度梅"期间,由于季风槽的加强东伸,副高外围变形,在其南侧新生一条脊线,呈现双脊线结构.由此,提出亚洲季风槽的发展东移是副高双脊线形成的重要影响因子.分析表明,1962年的双脊线过程与1998年的双脊线过程相比,有同亦有异:两次双脊线过程与长江流域"二度梅"均有关联,但1998年双脊线过程结束后,北侧脊线消失,南侧脊线发展维持,使副高脊线异常偏南,造成"二度梅"的突然出现,而1962年双脊线过程结束后却是南侧脊线消失,北侧脊线维持并异常偏北,从而导致"二度梅"结束;在涡度场上,两次双脊线过程均有一高层对低层的"诱导"效应,同时500 hPa诱导生成的正涡度与低纬度北移而来的正涡度带打通合并、东伸,进而其两侧的负涡度带增强,形成双脊线.这些结果为西太平洋副热带高压双脊线的演变规律和机制的进一步研究提供了新的线索.     

全球变暖背景下西太平洋副热带高压变化的探讨

为去除全球变暖等压面抬升的影响、客观地反映西太平洋副热带高压的真实变化,本研究使用了1951~2017年NCEP/NCAR的月平均500hPa高度场再分析资料以及国家气候中心提供6~8月的大气环流指数,基于去除全球变暖影响的西太平洋副热带高压表征线,研究探讨了全球变暖背景下西太平洋副热带高压的变化。研究表明,去除全球变暖影响前(后)西太平洋副热带高压有面积指数增大(减小)、强度指数增强(减弱)和西伸脊点指数西伸(东退)的演变特征。可见,全球变暖可能是西太平洋副热带高压面积、强度和东西位置发生变化的原因之一。