江南北部地区梅雨期降水与海温的SVD分析

对江南北部地区梅雨期降水和海温的SVD分析结果表明，与江南北部地区梅雨期降水异常相关的海温分布型是西正东负型，关键区恰好处于相关最显著的部位。前一年10—12月为海温的关键影响时段，且与梅雨期降水有很好的正相关关系。在该海温异常型的影响之下，江南北部地区次年梅雨期降水异常表现为同位相变化特征，而长江以南的下游地区为受其影响最显著的区域。     

江南汛期降水基本气候特征及其与海温异常关系初探

分析了江南汛期降水异常的基本气候特征。指出:雨季开始于3月,雨量集中于春末夏初(4～6月),是中国东部雨季开始和结束均最早的地区。江南汛期降水近50年来略有减少的趋势。影响江南汛期降水的海温异常关键区位于9～1°S,121～129°E,关键影响时段为前一年的5～7月。长时间的海气相互作用使前期的海温异常影响了后期的大气环流,导致江南地区次年汛期的降水异常。     

淮河流域夏季降水异常与北太平洋海温异常的关系

研究淮河流域降水异常与北太平洋海温异常的相关关系,初步探讨北太平洋海温异常对淮河流域降水的可能影响机制。结果表明:淮河流域夏季降水与上年8-10月北太平洋中部关键海区(162．5~177．5°W,36．5~41．5°N)的SSTA存在持续高的正相关关系;淮河流域夏季降水异常对应着一种大范围的海温异常分布型,而关键海区正好位子其相关最显著地区;正是由于北太平洋大范围持续的海温异常引起了次年夏季大气环流的异常,导致了淮河流域夏季降水异常,这也正是海温与降水具有很好相关的内在原因。     

冬季赤道太平洋不同类型海温异常表征指数的再构建

利用1963—2013年Hadley中心月平均海表温度资料,以及NCEP/NCAR再分析资料,根据两类厄尔尼诺事件发生时北半球冬季赤道太平洋地区海温异常的不同空间分布特征,即赤道中太平洋CP型和东太平洋EP型海温异常空间分布,从寻找与之相似的空间型角度出发,设计了一组新的海温异常指数I_(CP)和I_(EP)。与以往ENSO指数相比,新指数组I_(CP)和I_(EP)不仅表示了空间上相互独立的海温异常分布,而且在相同的研究时段内,因时间域上相互独立而能更好地表征和区分两类El Ni?o/La Ni?a事件。据此,采用该新指数组探讨了与中部型和东部型海温异常事件相关的热带太平洋的主要海气耦合特征。结果表明,与传统的东部型El Ni?o事件发生时最大暖海温中心位于赤道东太平洋地区不同,中部型El Ni?o事件,异常增暖中心位于赤道中太平洋。中部型时异常Walker环流的上升支向西偏移,异常降水集中于热带中太平洋,不似东部型时异常限定于赤道东太平洋地区。不论哪类事件,海洋性大陆均可受到影响,即CP或EP型El Ni?o发生时,海洋性大陆区域降水偏少。但比较而言,中部型ENSO对海洋性大陆区域的影响更大。     

夏季热带中太平洋SST异常型与中国东部夏季气候异常的关系

热带中太平洋海温异常型是近年发现的赤道太平洋海温异常分布的新特征,主要表现在热带太平洋海温异常为纬向＂三极型＂分布,其与ENSO的＂偶极型＂分布显著不同。利用1955—2005年HadISST月平均海温资料和中国160站月降水和温度资料,确定了中太平洋海温异常型并研究了这种海温异常型与中国东部同期夏季降水的关系。结果表明,当中太平洋海温为正异常时,我国江淮流域、西南地区的东部整层水汽含量偏少并处于水汽通量辐散区,不利于降水的形成,同时该地区上空垂直温度平流为正异常,利于异常高温的形成;我国华南、西南地区的南部为整层水汽通量辐合区,水汽丰沛,且整层垂直温度平流为负异常,易发生低温多雨的天气气候。     

东北地区汛期降水与全球大洋海温异常关系的SVD分析

利用中国160站月平均降水量资料和英国气象局整编的1950.1～1998.12全球逐月海温格点资料(格点分辨率2°×2°),采用相关分析和SVD方法研究了东北地区汛期(7～8月)降水异常与印度洋和大西洋海温异常的关系。结果表明:不同的海区对东北汛期降水异常有不同的影响。东北汛期降水与前一年6～7月西南印度洋海温有较好的负相关关系,东北西南部、东北部和西南印度洋KeyⅠ海区(23～13°S,57～77°E)为SVD耦合相关的显著区域。东北汛期降水与当年3～5月北大西洋KeyⅡ海区(21～27°N,61～75°W)有较好的正相关关系,对应了海温分布型是南北“翘翘板”型。两海区的海温异常共同对东北地区汛期降水异常有较好的预示作用。两海区海温异常对应的全国降水异常的空间分布在东北和华北地区是一致的。     

印度洋-太平洋各季海温年际变异模的相关性及其与我国夏季降水的关系

用1958～1998年NCEP再分析资料、Reynolds海温及中国160站月降水资料分析了印度洋．太平洋不同季节海温年际变异的主要空间分布特征以及它们之间的相互联系,探讨了夏季亚澳季风区海温异常型与我国夏季降水的关系。结果表明：冬季印度洋一太平洋海温年际变化的第一模态与随后春季的第一模态、夏秋季亚澳季风区的海温异常型（第二模态）有非常显著的相关关系,即如果冬季海温异常为E1 Nino（La Nina）型,则其后的春季也为E1 Nino（La Nina）型,而随后的夏、秋季在亚澳季风区的热带海温有暖（冷）异常。夏季亚澳季风区海温异常与我国长江中游至江南的夏季降水有显著的正相关,即夏季亚澳季风区热带海温暖（冷）异常对应长江中游及江南的夏季降水偏多（少）。与东亚冬季风异常有关的冬季北太平洋海温异常型,可以通过与夏季亚澳季风区海温的异常有显著相关性进而影响到东亚夏季风。     

海温异常对山东夏季降水的影响分析

讨论了前期全球海温异常对山东夏季降水不同分布型的影响,找到了对汛期降水预测有指示意义的异常信号,并将这些异常信号与2016年的降水分布特征进行了验证。前期恩索(ENSO)处于发展状态时,易造成全省夏季降水一致的分布形势;前期ENSO处于衰减状态时,山东夏季降水易出现东西反向的分布形势。太平洋十年际振荡和热带印度洋全区一致海温模态位相与鲁东南和半岛的夏季降水存在高相关,而副热带南印度洋偶极子和热带印度洋偶极子位相对山东夏季降水的高影响区位于鲁西北。这些异常信号对山东夏季降水预测具有一定的指示意义。     

夏半年热带太平洋中部型海温异常与热带印度洋海盆模对同期中国东部降水的共同影响

利用1961—2013年NCEP/NCAR再分析资料和Had ISST月平均海表面温度资料,分析了夏半年热带太平洋中部型海温异常与热带印度洋海盆模(Indian Ocean Basin M ode,IOBM)的特征,并研究了不同位相配置时二者对同期中国东部气候的共同影响。结果表明:1)太平洋中部型海温异常指数与印度洋海盆模指数几乎相互独立。太平洋中部型海温异常与IOBM同位相变化(记为PPNN事件)和反位相变化(记为PNNP事件)时,热带印太地区海温异常分别呈三级型和偶极型分布。2)不同位相配置对中国东部地区降水异常的影响及其影响机制存在显著差异:当发生PPNN事件时,水汽从海洋性大陆(Maritime Continent,MC)地区向江淮流域输送;热带海温异常引起大气产生Gill型响应,维持了中国东部的环流异常;M C地区通过经向三圈异常垂直环流引起江淮流域降水异常增多。发生PNNP事件时,Gill型环流响应中心西移,长江流域降水偏少,水汽辐散;同时MC地区对流层低层准定常Rossby波能传播也有利于长江流域扰动的维持。这些结果对深刻认识中国东部地区夏半年降水异常成因和印度洋/太平洋海温异常不同分布的作用具有重要意义。     

2012年秋季我国气候异常及成因分析

2012年秋季我国气候异常特征总体表现为:气温偏低,降水明显偏多,其中东北、华北以及江南地区降水异常偏多。分析我国气候异常成因表明,我国东北、华北降水偏多主要与西北太平洋中高纬度地区异常的东南风水汽输送有关;而我国江南及华南地区的降水偏多则主要与西太平洋副热带高压西侧的西南暖湿水汽输送密切相关。进一步研究表明,海温异常是影响2012年秋季我国气候异常的最主要的外强迫因子,其中西北太平洋中高纬度地区海温异常偏暖主要影响东北和华北地区的降水,而热带印度洋海温偶极子的正位相分布及赤道中东太平洋地区较弱的暖海温异常分布则主要影响江南及华南地区的降水。     

江淮北区6～7月降水异常与北太平洋海温的SVD分析

REOF结果表明,江淮地区6~7月降水可以分为南、北两个区;江淮北区6~7月降水和海温的SVD分析结果表明:影响江淮北区6~7月降水异常的海温关键区(关键区)是北太平洋海域,关键时段是当年的1~2月;当年1~2月北太平洋关键区海温异常偏高(偏低),同年6~7月中国的江淮、华南、东北地区降水偏多(少),华北、西北、西南呈降水偏少(多),其中江淮北区相关系数绝对值最大,通过0.05的Monte-Carlo显著性水平检验。     

2012年华南前汛期降水特征及环流异常分析

2012年华南前汛期于4月第2候开始,6月第5候结束。前汛期降水经历了三个不同的阶段：第一阶段是4月第2候至5月第3候的降水集中期（锋面降水）,江南大部和华南大部降水偏多25％以上,第二阶段是5月第4候至6月第2候的少雨期,华南中部和东部降水偏少50％以上,第三阶段是6月第3—5候的第二个降水集中期（季风降水）,江南东南部至华南中西部降水偏多50％以上。对各阶段大气环流距平场的分析结果表明：华南前汛期开始后,偏强的乌拉尔山高压脊导致南下的冷空气偏强,偏强的低层副热带高压使得我国南方为整层水汽输送的异常辐合区,两者共同导致华南前汛期第一阶段的锋面降水较常年同期偏多;南海夏季风在爆发后偏弱和西北太平洋副热带高压（以下简称副高）持续3候异常偏北是导致第二阶段前汛期降水明显偏少的主要原因;第三阶段,南海夏季风异常偏强,副高南落并增强,以及孟加拉湾季风槽的偏强使得华南前汛期此阶段的季风降水偏多。     

中高纬度与热带大气的共同作用对江南4-6月低频降水的影响

基于中国国家气象观测站的逐日降水资料、NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration)提供的逐日向外长波辐射资料和NCEP(National Centers for Environmental Prediction)/NCAR(National Center for Atmospheric Research)逐日全球再分析资料,采用非滤波法提取10-30 d低频降水及低频环流因子,分析了1979-2013年江南地区4-6月低频降水及其关联的大气环流特征,着重讨论了中高纬度与热带共同作用对低频降水的影响及可能机理。结果表明:(1)江南4-6月降水的第1模态呈现全区一致的变化趋势,其10-30 d低频降水方差贡献率在江南南部较大,部分区域可达20%。(2)降水的低频异常不仅与热带对流有关,还与中高纬度大气环流的变化显著相关。当东印度洋及印度尼西亚一带对流旺盛,中国上游欧洲至西伯利亚地区高纬度位势高度表现为显著的正异常,江南上空为负异常时,有利于江南低频降水。(3)中高纬度大气环流与热带对流共同作用影响江南4-6月低频降水:当热带对流旺盛区(抑制区)位于东印度洋及印度尼西亚海洋性大陆一带时,热带热源的非绝热加热引起显著的上升(下沉)运动,并激发经向罗斯贝波北传;同时高纬度欧洲至西伯利亚地区的位势高度负异常(正异常)向东向南传播,两者在江南上游叠加,低压(高压)底前部的西南风(东北风)有利于孟加拉湾对江南的水汽输送加强(减弱),对应江南地区整层水汽通量辐合(辐散),低频降水偏多(偏少)。     

华南前汛期盛期中国东部降水异常模态的环流特征及成因分析

根据1958~2011年中国东部(105°E以东)316站逐日降水观测资料及环流逐日再分析资料,利用统计分析、物理量诊断等方法,探讨华南前汛期盛期(5月21日至6月10日)中国东部降水异常模态及对应大气环流特征和可能成因。分析发现,华南前汛期盛期中国东部降水异常表现为两个相互独立的降水模态:第一模态为华南全区一致型,当其时间系数为正(负)时,整个华南降水偏多(少),黄河中游降水偏少(多);第二模态为华南沿海东部型,当其时间系数为正(负)时,华南沿海东部降水偏多(少),而长江中下游降水偏少(多)。研究发现,造成华南前汛期盛期两个降水型的环流特征有明显差异:全区一致型降水主要受东亚高空西风急流南北偏移、副热带高压脊东西偏移及低层南海北部异常风场影响;沿海东部型降水主要由东亚高空西风急流强弱及位置异常、副热带高压强弱变化、低层日本以南西太平洋异常风场导致。此外,两个降水型对应环流异常的成因也各不相同。第一模态中高层环流异常由丝绸之路遥相关型导致,低层风场异常在5月下旬由阿拉伯海向下游传播的风场异常波列引起,在6月上旬则由西太平洋西移的异常反气旋(气旋)造成。第二模态的中高层环流异常先后由极地—欧亚遥相关型、环球遥相关型引起,低层风场异常由高层环流异常的动力作用造成。两降水型均存在整层深厚的垂直运动,但第一模态的垂直运动在高层闭合且对应显著的辐合辐散异常,第二模态则不具有上述特征。     

青藏、伊朗高原地区300hPa温度场异常与我国降水的关系

青藏高原、伊朗高原地区下垫面的热力异常在300hPa温度场上有明显的特征,本文利用SVD诊断方法分析了300hPa温度场异常与我国区域降水的关系。分析表明：(1)伊朗高原南部和青藏高原中东部地区4月份300hPa温度与我国黄河上游以南地区5月份降水有显著的正相关关系;(2)高原大部特别是其南部地区4～6月300hPa温度与我国长江中下游以南部分地区7月份降水存在显著的反相关关系;(3)高原大部特别是其南部地区4～8月300hPa温度与我国黄河下游以南部分地区9月份降水有显著的正相关关系;(4)高原中部前一年6～10月300hPa温度与当年我国1月份长江中下游及以南大部分地区降水存在显著的反相关关系;(5)伊朗高原特别是伊朗高原中南部前一年6～10月300hPa温度与当年我国4～5月份长江中下游部分地区降水存在显著的反相关关系;(6)高原中南部9～10月300hPa温度与我国11月份长江中下游以南部部分地区降水存在显著的反相关关系。     

东亚-北太平洋副热带海气耦合模态及其对降水的影响

利用53年的NCEP/NCAR再分析资料和英国气象局Hadley气候预测和研究中心的海表面温度资料,使用SVD方法研究了东亚-北太平洋地区表层海温(SST)异常与大气环流异常间的主要耦合模态.分析结果表明,中纬度北太平洋地区存在两种主要的海-气耦合模态,第一模态是海温异常分布的纬向型,第二模态主要表现为经向海温差异分布.两种空间耦合模态共同反映出中纬度北太平洋地区大气和海洋的异常中心有很强的局地耦合性.在第一模态的正(负)异常年,东亚-北太平洋地区主要为负(正)的降水异常,在第二模态的正(负)异常年,东亚和北太平洋的大部分地区出现降水正(负)异常,北美西岸及以西的部分区域出现降水的负(正)异常.两个模态所对应的降水差异显示,海气耦合模态的循环变化有利于形成我国降水分布南北差异的改变.     

Different Relationships Between Spring SST in the Indian and Pacific Oceans and Summer Precipitation in China

Observational and reanalysis data are used to investigate the different relationships between boreal spring sea surface temperature （SST） in the Indian and Pacific oceans and summer precipitation in China. Partial correlation analysis reveals that the effects of spring Indian Ocean SST （IO SST） and Pacific SST （PSST） anomalies on summer precipitation in China are qualitatively opposite. When IO SST anomalies are considered independently of PSST anomalies, precipitation decreases south of the Yangtze River, in most areas of Inner Mongolia, and in some parts of Liaoning Province, and increases in the Yangtze River valley, parts of southwestern and northern China, northeastern Inner Mongolia, and Heilongjiang Province. This results in a negative-positive-negative-positive pattern of precipitation anomalies in China from south to north. When PSST anomalies （particularly those in the Nin o3.4 region） are considered independently of IO SST anomalies, the pattern of precipitation anomalies in China is positive-negative-positive-negative from south to north. The genesis of summer precipitation anomalies in China is also examined when El Nin o-Southern Oscillation （ENSO） signals are removed from the ocean and atmosphere. An anticyclonic low-level wind anomaly forms in the South China Sea-Northwest Pacific area when the IO SST anomaly （SSTA） is warm and the Northwest Pacific SSTA is cold. This anticyclonic anomaly substantially influences summer precipitation in China. Anomalous warming of tropical IO SST induces positive geopotential height anomalies in the subtropics and an east-west dipole pattern in midlatitudes over Asia. These anomalies also affect summer precipitation in China.     

两类El Ni?o事件对华南前汛期降水异常的影响

利用观测资料及模式结果探讨了EP/CP El Ni?o事件对华南前汛期（4—6月）降水异常的影响。结果发现,EP和CP型相关的华南前汛期降水异常分布之间存在明显月际差异,表现为4、5月EP（CP）型相关的降水异常以偏多（少）为主;6月则相反,EP（CP）型的降水呈负（正）异常分布。分析表明,EP型相关的4、5月偏强的副热带高压与850 hPa上西北太平洋反气旋异常相配合,有利于水汽从海洋向陆地输送,且两广地区水汽辐合,降水异常偏多;而6月相关的500 hPa异常场上对应偏强的东亚大槽,不利于水汽输送,且广东地区处于水汽辐散区,对应降水偏少。CP型相关的4、5月对应500 hPa上东亚大槽偏强,不利于水汽往陆地输送,且华南为水汽辐散,降水偏少;6月的500 hPa上呈现“+-+”的东亚-太平洋遥相关波列（EAP）型,华南地区为明显的水汽辐合,降水偏多。GFDL模式较好地再现了EP /CP型的4、5月降水异常分布及大气环流形势,但是对6月的模拟存在一定偏差。      

El Nio期间印度洋海温异常对 亚洲气候的影响

El Nio事件发生时,赤道东太平洋海温出现高达2～3 ℃的正异常,同时,印度洋海温也会出现异常。但每次El Nio事件期间,印度洋异常海温的结构是不相同的,翘翘板型的海表温度结构,是印度洋海温异常的一种典型分布。利用IAP-GCM 9L模式,我们对El Nio期间,印度洋东冷西暖异常海温分布对气候的影响,特别是对亚洲气候的影响,作了数值模拟研究。模拟研究的结果表明,印度洋海温主要影响孟加拉湾、中南半岛、印尼、印度次大陆及中国大陆南部地区的气候变化。在El Nio发生期间,东冷西暖的印度洋海温结构,加大了东太平洋海温异常给东亚季风区带来的影响,它使中南半岛到印尼更加干旱,中国华北到山东半岛的降水减少,而使中国西南到华南的降水明显增加。在其影响下,东亚地区的雨带呈纬向分布,形成旱涝相间的纬向带状异常分布型,使模式模拟结果与中国旱涝的实际分布更加接近。同时,在对高度场、流场的分析中可以看到,印度洋东冷西暖海温分布使夏季副高位置偏南,印度洋到南海的西南风减弱,在中国西南到华南为气旋性环流控制,这些特征与降水分布是一致的。模拟试验表明,印度洋海温异常对我国El Nio期间降水异常的分布型有重要影响。