亚洲—太平洋季风区的遥相关研究

亚洲-太平洋季风区各季风子系统间的相互作用对季风区甚至全球的气候变化都有非常显著的影响.文中根据国内外相关研究,重点分析和评述了在亚洲-太平洋季风区中4种季节内时间尺度的遥相关关系,清楚地揭示了印度夏季风、东亚夏季风和西北太平洋夏季风之间的相互作用.研究发现:(1) 在亚洲季风爆发初期,印度夏季风的爆发相对于中国长江流域梅雨的开始存在相差大约两周的超前关系,形成从印度西南部经孟加拉湾到达中国长江流域及日本南部的遥相关型,即"南支"遥相关型.(2) 在季风盛行期间,长江流域降水明显受热带西北太平洋夏季风的影响,与西北太平洋夏季风降水呈反相关关系,即当季风减弱时,长江流域夏季降水偏多.(3) 与长江流域降水相反,华北雨季(7月第4候-8月第3候)则与西北太平洋夏季风降水呈正相关关系,当西北太平洋夏季风强时,西太平洋副热带高压异常偏北偏东,副高西南侧的异常东南水汽输送在中国华北地区上空辐合,给该地区降水偏多提供了充足的水汽条件.(4) 华北夏季降水同时还与印度夏季风呈正相关关系,在夏季风盛行期间,形成由印度西北部经青藏高原到中国华北地区的西南-东北走向的遥相关型,即"北支"遥相关型. 上述4种遥相关关系,反映了亚洲夏季风季节北推过程中,印度夏季风、东亚夏季风和西北太平洋夏季风子系统之间的关联.     

影响登陆我国不同区域热带气旋活动的大尺度环流定量分析

利用日本的JRA－25 (Japanese 25－year Reanalysis) 逐日再分析风场资料以及美国联合台风预报中心的热带气旋(TC)数据, 以厦门为分界点, 分别对影响登陆我国厦门以北和厦门以南TC的西北太平洋副热带高压和季风槽作了相关的环流分析。通过定义副热带高压的西伸脊点和南北脊线指数, 以及季风槽的倾斜和强度指数, 定量研究它们与登陆我国不同区域TC的关系。研究结果表明, 所定义的指数对西北太平洋地区TC的生成位置、能量及登陆我国的路径有很好的指示作用。西北太平洋副高位置东西以及南北位置的偏移对登陆我国厦门以北TC的路径有很大影响; 西北太平洋季风槽线斜率对登陆我国厦门以南TC的路径有一定影响, 且倾斜程度与西北太平洋地区TC平均生成地的南北向偏移有密切的关系, 并且, 西北太平洋季风槽线的平均涡度对于西北太平洋地区TC生成时的能量也有很大影响。     

亚洲—太平洋夏季风系统的基本模态特征分析

亚洲—太平洋季风区各季风子系统间的相互作用对季风区甚至全球的气候变化都有着显著的影响.整个亚洲—太平洋夏季风系统都处于高层辐散、低层辐合的庞大辐散环流中,从高层辐散中心流出的三支气流分别对推动印度夏季风、东亚副热带夏季风和南海夏季风起着重要的作用,很好地表现了亚洲—太平洋夏季风系统的整体性特征.季风区多种气象要素的基本模态在年代际和年际尺度上都表现出较为一致的变化特征:年代际尺度上亚洲—太平洋夏季风系统整体呈现减弱趋势;年际尺度上存在准2年和准4年的两个周期,其中准2年振荡特征表现为若印度西南季风偏强,则印度季风雨带偏强偏北,导致印度大陆中北部地区降水偏多;同时,由于西太平洋副热带高压的北移和偏强的印度西南季风显著向东延伸,10°N~30°N范围内的西北太平洋地区则表现为异常的气旋性环流,而30°N~50°N之间为反气旋性环流异常,对应东亚夏季风偏强,季风雨带能够北推至我国华北地区.也就是说,当亚洲夏季风中某一季风子系统表现为异常偏强时,另一季风子系统在这一年中也将表现为异常偏强,反之亦然.准2年的振荡周期可能是亚洲—太平洋夏季风系统的一种固有振荡,它从年际尺度上反映了亚洲—太平洋夏季风受热带太平洋—印度洋海温的强迫表现出明显的整体一致特征.     

1979年季风试验期间东亚地区夏季风爆发时期的观测研究

本文分析1979年季风试验期间5—7月从春到夏的季节转变过程。在亚洲南部和西北太平洋地区大范围夏季风爆发前1—2候,南半球40°—160°E之间中纬度地区高空西风急流有一次增强过程。南半球对流层中部的经向环流发展,对流层低层的越赤道偏南气流加强,这时亚洲南部和西北太平洋热带地区低空西南风风速增大,并且范围向北扩展,南亚地区对流层上部热带东风加大,季风环流圈加强,我国东部雨带出现季节性北移。看来南半球大气环流的变化对东亚地区夏季风的建立及其向北推进起着触发作用。     

西北太平洋季风槽的季节和年际变化特征及其与热带气旋生成大尺度环境因子的联系

利用ERA-Interim再分析资料分析了夏秋季西北太平洋季风槽的气候特征以及季节和年际变化特征及其对西北太平洋热带气旋和台风(TCs)生成大尺度环境因子的影响。研究结果表明了西北太平洋季风槽有很明显的季节变化,在6~7月,季风槽和强对流活动区在5°N~15°N的南海和西北太平洋西侧上空,并逐渐东伸;到了8~9月,季风槽和强对流活动区向北移动、并向东扩展,一般位于10°N~20°N的南海和西北太平洋西侧、中部上空,有的年份可东伸到西北太平洋东侧,强度加强;到了10~11月,季风槽迅速减弱,并成为涡旋,强对流活动区也向南移和向西收缩。同时,研究还表明了西北太平洋季风槽有明显的年际变化。在季风槽强的年份,季风槽和强对流活动区可以从南海经西北太平洋西侧和中部东伸到西北太平洋的东侧上空;而在季风槽弱的年份,季风槽和强对流活动区主要位于南海和西北太平洋西侧和中部上空,季风槽强度的年际变化对它的季节变化也有重要影响。此外,研究还表明了随着季风槽的季节和年际变化,西北太平洋TCs生成的大尺度环境因子分布也发生很明显的变化。     

认识和预报亚洲季风气候：前沿突破点和展望

改进我们对季风变化和可预报性的认识以便促进季风气候预报的发展是当前世界气候研究计划下属的国际季风研究(IMS)和亚洲季风年(AMY2007-2011)研究的一个主要目的.本文从以下方面回顾了亚洲季风气候研究的最新进展:(1)季风变化的机制和数值模拟,(2)可预报性的物理基础和极限,(3)气候预报的现状.文章的讨论侧重于周尺度到年际尺度,特别提出了季风气候研究中存在的若干科学问题和研究前沿上的可能突破点,讨论了季风预报研究的未来发展方向,旨在促进未来的季风研究,加深我们对季风气候动力学的理解,以及提高对亚洲季风气候变化的预报能力.     

关于西北太平洋季风槽年际和年代际变异及其对热带气旋生成影响和机理的研究

总结和综述近年来中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心,关于西北太平洋季风槽的年际和年代际变异及其对热带气旋和台风(TCs)生成的影响和机理的气候学研究进展,并综述一些有关的国内外研究。给出了夏、秋季西北太平洋季风槽的气候特征以及利于TCs生成的四类季风槽环流型,表明了西北太平洋季风槽强度和位置有明显的年际和年代际变异。特别是揭示了西北太平洋季风槽的年际和年代际变异不仅通过影响西北太平洋上空对流层低层气流的涡度和对流层高层的散度、对流层中、下层的水汽以及对流层上下层风场的垂直切变等利于TCs生成的大尺度环境因子的分布而影响TCs的生成,而且通过对热带对流耦合波动的转化和提供扰动能量而对TCs生成起着重要的动力作用。还指出今后有关西北太平洋季风槽和TCs活动一些亟需进一步研究的气候学问题。     

西北太平洋夏季风的变化对台风生成的影响

研究了西北太平洋夏季风特征及其季风槽结构对台风生成的影响。当西北太平洋季风槽增强并向东扩展使季风加强时,西北太平洋的风速垂直切变、高低空辐散风、湿度和海温等都对台风的生成产生有利的影响,台风数明显比季风槽弱时多。而且对台风生成的位置也有很大的影响,即季风槽强时,台风的生成位置偏东,季风槽弱时台风的位置偏西。这表明西北太平洋夏季风主要是通过季风槽活动影响台风的生成。而夏季风的强弱对台风也有影响,在西北太平洋夏季风的活跃阶段,西北太平洋夏季风强时,台风生成的比较多,夏季风中断时台风生成的比较少。西北太平洋夏季风通过季风的季节内振荡对西北太平洋台风也有显著的影响。季节内振荡对台风生成的影响主要以30—60 d振荡为主。在这种低频振荡对流活动的湿位相时期台风生成个数明显多,干位相时期台风生成的少。而且低频振荡的西风位相也有利于台风生成,在东风位相时生成的台风少。另外,还研究了多台风期西北太平洋夏季的特征(群发性),发现在这些时期,存在强的季风槽,弱的垂直切变与充足的水汽供应。这表明西北太平洋台风时空的群发性与夏季风活动的异常密切相关。     

夏季亚洲—太平洋涛动与大气环流和季风降水

利用ERA-40再分析资料和数值模拟,分析了在亚洲-太平洋区域的大气遥相关以及与亚洲季风降水和西北太平洋热带气旋活动气候特征的关系,探讨了青藏高原加热和太平洋海表温度(SST)对遥相关的影响,结果表明:亚洲-太平洋涛动(Asian-Pacific Oscillation,APO)是夏季对流层扰动温度在亚洲与太平洋中纬度之间的一种"跷跷板"现象,当亚洲大陆中纬度对流层偏冷时,中、东太平洋中纬度对流层偏暖,反之亦然;这种遥相关也出现在平流层中,只是其位相与对流层的相反.APO为研究亚洲与太平洋大气环流相互作用提供了一个途径.APO指数也是亚洲-太平洋对流层热力差异指数,它具有年际和年代际的多时间尺度变化特征,在1958-2001年亚洲与太平洋之间的对流层热力差异呈现出减弱趋势,同时也有显著的5.5 a周期.APO形成可能与太阳辐射在亚洲陆地和太平洋的加热差异所造成的纬向垂直环流有关,数值模拟进一步表明:夏季青藏高原加热可以造成高原附近对流层温度升高、上升运动加强,太平洋下沉运动加强、温度下降,从而形成APO现象;而太平洋年代际涛动和赤道东太平洋的厄尔尼若现象对APO的影响可能较小.当夏季APO异常时,南亚高压、欧亚中纬度西风急流、南亚热带东风急流以及太平洋上空的副热带高压都出现显著变化,并伴随着亚洲季风降水及西北太平洋热带气旋活动异常.过去40多年来的长江中上游地区夏季变冷与APO有关,可能是全球大气环流年代际变化在该区域的一种反映.APO异常信号可以传播到南、北两极.此外,亚洲-太平洋之间的这种遥相关型也出现在其他季节.     

亚洲季风季节进程的若干认识

简要归纳了不同时期随着观测资料的更新对亚洲季风季节进程的若干认识。南海季风试验前,研究认识了东亚季风系统与南亚季风系统的区别。南海季风试验后,对季风进程有了更多的认识,江南副热带雨季开始于4月初,中印半岛热带雨季开始于4月底,南海热带雨季突然建立于5月中旬,都具有半年际的干湿转换。南海中部季风爆发后,亚洲季风在南亚、青藏高原东侧和东亚-太平洋地区全面爆发并由南向北推进。利用近年来高分辨率资料并考虑热带地区半岛陆海地形与热力的影响,认识到亚洲存在5个夏季季风槽与降水相联系的系统,它们分别是西南亚(阿拉伯海)夏季热带季风、南亚(孟加拉湾)夏季热带季风、东南亚(南海)夏季热带季风、西北太平洋夏季热带季风和东亚夏季副热带季风。     

西北太平洋夏季风对中国长江流域夏季降水的影响

利用1979～2005年NCEP/NCAR的环流场再分析资料和降水资料, 通过对季风期降水、 大气环流、 水汽输送及低频振荡等方面的分析, 分别从时间和空间上分析了西北太平洋夏季风与中国长江流域夏季降水的联系。结果表明:(1) 西北太平洋夏季风与中国长江流域夏季降水存在显著的负相关关系, 在西北太平洋夏季风强盛时, 副热带高压异常偏北, 其西侧的偏南气流异常偏弱, 使得我国长江流域形成低层异常环流及水汽输送的辐散区, 从而造成长江流域夏季降水偏少; 而在西北太平洋夏季风减弱的年份, 西太平洋副高异常偏南偏西, 在长江流域以南地区形成异常偏强的偏南风水汽输送, 使得长江流域成为南、 北距平风的汇合区, 其上空对流活动异常活跃, 非常有利于长江流域的降水。 (2) 东亚局地Hadley垂直环流在强、 弱季风年也显著不同, 在强季风年里, Hadley局地环流异常偏弱, 长江流域上空出现的下沉运动距平, 使得该地区降水减弱, 而弱季风年则正好相反。 (3) 西北太平洋夏季风存在显著的气候平均的大气季节内振荡 (CISO), 在西北太平洋夏季风减弱时期, 长江流域降水同时受到源自热带西北太平洋西传CISO和源自热带印度洋东传CISO的共同影响, 可能造成了某种锁相关系, 从而造成降水偏多; 而在强季风年里长江流域只受由西太平洋西传的CISO的影响, 不容易激发降水。     

全球季风槽

根据先前的研究总结出,全球有22个地形槽,其中只有3个行星尺度的季风槽和6个半岛尺度的季风槽。全球季风系统是由行星尺度季风槽和半岛尺度季风槽组成的。活动于热带北太平洋、热带北大西洋和热带南印度洋的赤道辐合带是太阳辐射随季节强迫下位置发生变化的行星尺度季风槽。半岛尺度季风槽起源于区域海陆地形和随季节变化的海陆热力对比和干湿(降水)转换。在北半球夏季,亚洲-西北太平洋地区受到4个半岛尺度季风槽和1个行星尺度季风槽的影响。其他2个半岛尺度的季风槽位于南非和印度尼西亚-西澳大利亚地区。     

太平洋,印度洋海温与夏季亚洲季风系统的联系

本文采用相关普查法,对太平洋、印度洋海温变化与夏季亚洲季风系统(100hPa南亚高压、500hPa西北太平洋高压和南海高压)的遥相关分布特征作了详细分析和讨论。结果指出:前期(冬、春季)SST场的赤道东太平洋地区、黑潮区的海温变化对夏季季风系统的影响特别明显,且随着季节变化而不同。 同时,本文还分别通过北半球遥相关的水平结构,讨论了前期(冬、春季)SST影响夏季季风系统变化的可能途径。     

西北太平洋夏季风的气候学研究

西北太平洋季风区(5°~25°N,120°~160°E)是亚洲-太平洋季风区与亚洲-澳大利亚季风区的一个重要部分,也是一个独立的季风区。文中对西北太平洋夏季风进行了气候学研究,发现西北太平洋夏季风的爆发发生在31候(6月上旬)前后。爆发后,夏季风经历了3次活跃-中断循环,每个循环都相应于独立的干期和湿期。第1个循环是从6月初到7月中旬,降水与低层西风的中心主要位于5°~10°N。第2个循环是7月下旬至9月下旬,降水与低层西风明显向东北方向移动,位于10°~20°N。这个循环是西北太平洋夏季风最强盛的时期。第3个循环是从9月末到10月末,降水与低层西风又向南退回到5°~10°N,达到了西北太平洋夏季风最弱的阶段。这个循环的结束也就预示着西北太平洋夏季风的结束。西北太平洋季风区有明显的季节内振荡(ISO),这种气候的季节内振荡(CISO)主要由30~60 d与10~20 d两种周期组成,但是主要以30~60 d的低频振荡为主。根据西北太平洋的对流和低层西风在不同位相分布的分析,可以看出西北太平洋的低频对流和西风是向西向北传播的。西北太平洋的季风降水、对流与西风的活跃-中断循环在很大程度上受30~60和10~20 d低频振荡的调制。     

近年来关于西北太平洋热带气旋和台风活动的气候学研究进展

本文主要综述和回顾了近年来季风系统研究中心关于西北太平洋热带气旋和台风(TCs)活动的气候学研究进展及有关的国内外研究.文中不仅回顾了最近关于夏、秋季西北太平洋利于TCs生成的大尺度环流型及其与涡旋的正压能量交换、西北太平洋TCs活动的年际和年代际及季节内的变化特征、以及今后全球变暖背景下西北太平洋TCs活动的变化趋势的气候学研究进展,而且综述了西北太平洋季风槽及热带对流耦合波动对西北太平洋上TCs生成的动力作用的研究.此外,文中还指出今后有关西北太平洋TCs活动一些亟需进一步研究的气候学问题.     

关于亚洲夏季风爆发的动力学研究的若干近期进展

资料分析显示,与850 hPa风场相比,地面风的变化能更好地表征亚洲各季风系统的特征。基于地面风的季节性反转和降水的显著变化所构建的亚洲夏季风(ASM)爆发指数和等时线图表明:亚洲热带夏季风(TASM)在5月初首先在孟加拉湾(BOB)东南部爆发后不是向西传播,而是向东经中印半岛向东推进,于5月中到达中国南海(SCS),6月初到达热带西北太平洋。印度夏季风的表面低压系统源于近赤道阿拉伯海地区,于6月初到达印度西南部喀拉拉邦,印度夏季风随之爆发。亚洲副热带夏季风(STASM)5月初在西北太平洋日本本州东南的海区发生后向西南伸展,于6月初与南海季风降水区连接,形成东北—西南向雨带,夏季风在中国东南沿海登陆,日本的“梅雨”(Baiu)开始。6月中该雨带向北到达长江流域和韩国,江淮梅雨和韩国的“梅雨”(Changma) 开始。本文还回顾了亚洲热带夏季风爆发的动力学研究的若干近期进展。春季青藏高原和南亚海陆分布的联合强迫作用使海表温度(SST)在BOB中东部形成短暂但强盛的暖池,在高层南亚高压的抽吸作用下,常伴有季风爆发涡旋(MOV)发展,使冬季连续带状的副高脊线在孟加拉湾东部断裂,导致亚洲热带季风首先在BOB爆发。BOB东/西部有东/西风型垂直切变,利于激发/抑制对流活动,并增加/减少海洋向大气的表面感热加热,从而使得亚洲夏季风爆发的向西传播在BOB西海岸遇到屏障。季风爆发逐渐向东伸展引发南海和热带西太平洋夏季风相继爆发。季风降水释放的强大潜热使南亚高压发展西伸,纬向非对称位涡强迫显著增强;在阿拉伯半岛强烈的表面感热加热所诱发的中层阿拉伯反气旋的共同作用下,位于阿拉伯海近赤道的低压系统北移发展成为季风爆发涡旋,导致印度季风爆发。由此可见,历时约一个月的亚洲热带夏季风爆发的三个阶段(孟加拉湾、南海和印度季风爆发)是发生在特定的地理环境下受特定的动力—热力学规律驱动的接续过程。     

西南季风对台湾梅雨活动的影响

引言台湾地处东亚季风区。在春末夏初冬季风至夏季风转换期间，副热带辐合带北移，往往使华南及台湾附近普降大雨。台湾气象工作者把这个多雨季节称为“台湾梅雨”。它与华南同期雨季密切相关，比长江流域梅雨和日本梅雨早一个月左右。梅雨是东亚一种独特的地区性现象，也是亚洲季风系统的一个组成部分，与全球大气环流密切相关。因此，要认识梅雨活动，就必须对东南亚夏季风的发展过程进行广泛的研究。本文着重综述东亚夏季风的发展及其对台湾梅雨活动的影响。l东亚五季风结构和季节变化中国南部的季风气流可以是来自西北太平洋的热带海洋…     

2005年初夏亚洲季风异常及对华南强降雨影响

利用国家气象中心1957-2006年基本观测站点逐日降水量资料,NCEP/NCAR所提供的2005年5—7月逐日OLR资料、日平均再分析资料及其相应的多年平均资料,采用诊断分析方法讨论了2005年初夏华南持续强降雨雨情、亚洲季风异常特征及其对华南持续强降雨的影响。结果表明:2005年南海季风在5月第6候爆发,较正常偏晚2候左右,导致华南前汛期比常年同期明显推迟;之后,南亚西南季风倾向于向东传播,西北太平洋副热带高压偏东偏弱,越赤道气流偏弱,使西南季风偏北风分量偏小,而东亚槽偏深,诸多因素使得西南季风在华南一带长时间维持,造成华南持续强降雨。同时还分析了澳大利亚冷高压、青藏高原南部到孟加拉湾一带热源的异常特征及其对亚洲季风和华南降雨的影响。     

南海至西太平洋一带夏季低空越赤道气流和季风的初步研究

本文对南海至西太平洋一带夏季低空越赤道气流的情况和西南季风的来源,进行了初步研究。发现:(1)就气候平均而言,东非低空急流的影响范围,包括印度南部、孟加拉湾南部直到中南半岛南部和南海南部。在这一范围内,夏季月平均西南季风强度的年际变化十分一致;(2)夏季在中南半岛南部、南海南部,西南季风的主要来源是上游印度、孟加拉湾地区,直接来自南半球的气流比重不大。而热带西北太平洋的西南季风,则主要来自南半球;(3)在110-140°E 的赤道地区,并不存在一支主要的越赤道气流;(4)在150°E 附近的新几内亚东岸,有一条越赤道气流的通道。热带西北太平洋的西南季风,主要就是这支越赤道气流转向而成(但似乎要求这支气流的南风分量强度超过某一下限,即存在一阈值,才能对西北太平洋的西南季风变化有影响)。新几内亚岛上的山脉,对南半球东南信风的阻挡,是形成这支越赤道气流的重要原因之一;(5)大致在15°N 以南的南亚至西北太平洋地区,其西南季风主要由二支气流构成:一支在非洲东岸附近越过赤道,成为东非低空急流,经印度南部,往下游一直影响到南海南部;另一支在新几内亚东岸附近越过赤道,转向成西南气流影响西北太平洋。     

编辑选编

正亚洲的气溶胶和季风气候交互——Aerosol and monsoon climate interactions over Asia.Reviews of Geophysics,2016,in press.日益严重的干旱/洪涝灾害和气溶胶增加导致的空气质量恶化,是居住有60%世界人口的亚洲季风区所面临的两个最严重威胁。过去十年里,大量研究已经关注了气溶胶对亚洲季风天气和气候产生的影响。基于此,美国马里兰大学的李占清等对亚洲气溶胶、季风及其相互作用进行了综述。亚洲季风区是多种