大西洋海表温度异常与中国东北地区夏季降水的关系

利用1950～1992年全球海温月平均(2°×2°)和NCAR/NCEP提供的1950～1997年全球500hPa月平均高度场(2.5°×2.5°)资料，分析了大西洋海表温度异常的特征及其与中国东北地区夏季降水的关系。结果指出北大西洋冬季海表温度经验正交展开的第二特征向量表明，海表温度的距平分布有南北差异的异常特征；其中心位置和中国东北地区夏季降水与冬季大西洋海表温度相关显著区中心基本重合北大西洋冬季海表温度出现南暖北冷异常时，同期北大西洋中高纬度地区的阻塞形势偏强，与之相对称的北太平洋北部的阻塞高压也偏强，对应来年夏季东亚西风环流指数偏低，造成东北区夏季降水偏多；反之亦然。     

太平洋海表温度异常数值模拟试验

本文用中国科学院大气物理研究所二层全球大气环流模式和四层太平洋环流模式所组成的海气耦合模式(CGCM)以及它们各自独立数值积分时所形成的模式气候场,以观测到的大气环流资料和海表温度为初条件,采用逐月海气耦合方案;同时对海气相互作用各项进行修正,以消除模式气候场的系统性偏差,模拟1988—1989年太平洋海表温度异常(SSTA)。试验结果表明,虽然CGCM中大气部分和海洋部分各自独立的数值模拟都存在着系统性误差,但对海气相互作用项进行修正,则可有效地改进模拟结果;采用这一修正方案,模式模拟出观测到的1988年9月、10月太平洋SSTA的基本特征。例如150°E以东整个赤道太平洋的负海温距平,赤道西太平洋地区和北太平洋副热带地区以及几乎整个南太平洋地区的正海温距平。进一步数值积分表明,模式不仅对太平洋SSTA及其季节演变,而且对年际变化(例如1989年5月以后赤道太平洋La Nino事件的终止过程等)也有一定的模拟能力。另外,文中还分析讨论了试验过程中所存在的问题及进一步所要开展的工作。     

印度洋海表温度的变化及其对印度夏季季风降水影响的诊断研究

对印度洋海表温度(SST)的主要特征及变化趋势进行分析,并研究了其与印度夏季季风降水(ISMR)和季风环流的关系,揭示出:从北印度洋到南半球中高纬度印度洋,SST最显著的变化模态是全海盆一致的变化,近50 a来总体趋势是上升的,在1976,1986年以及1996年间分别有一次跳跃性增温,与太平洋SST变化趋势基本一致.除了长期变化趋势外,南印度洋中高纬度比热带地区有更显著的模态分布.在印度洋SST升温的背景下,ISMR具有逐渐减少的趋势,但两者相关较弱.印度洋SST发生跳跃后的不同阶段,许多海区SST与ISMR相关均发生变化,但在春季,热带外南印度洋具有一对相对稳定区,其分布与EOF分析的第2模态相似.根据它们的分布,文中定义了春季南半球偶极子(SIOD),在正SIOD(PSIOD)情况下印度降水偏多,而负SIOD(NSIOD)则反之.环流分析表明,PSIOD(NSIOD)通过与大气的相互作用,对夏季马斯克林高压具有增强(减弱)作用,进而使得索马里越赤道气流增强(减弱),在印度地区低空产生异常的辐合(辐散),高层辐散(辐合),从而影响印度季风环流,使得印度季风降水偏多(少).     

2016与1998年春季北大西洋海表温度异常的差异及成因

利用再分析资料以及混合层海温诊断方程, 研究1997—1998与2015—2016年超级厄尔尼诺次年北大西洋海表温度异常(sea surface temperature anomalies, SSTA)的差异及成因。结果显示, 北大西洋SSTA在1998年春季呈明显正负正三极型式分布, 而在2016年呈弱的负正负型态。诊断热带北大西洋SSTA的影响因素表明, 1998年春季暖SSTA除了之前研究强调的海洋表面向大气的潜热输送异常减少, 以及吸收太阳辐射的增加外, 海洋动力过程即Ekman纬向漂流也起着重要的作用。热力过程与厄尔尼诺峰值后出现的北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation, NAO)负位相有关, 其可引起亚速尔高压减弱, 产生西南风异常, 通过风-蒸发-海表温度(sea surface temperature, SST)反馈机制使热带北大西洋蒸发减弱, 海表增暖, 沃克环流下沉支的东移对这一增暖也有贡献。与1997—1998厄尔尼诺事件不同, 2015—2016厄尔尼诺事件没有强迫出负位相NAO, 而是出现弱NAO正位相, 热带北大西洋为弱的东风异常, 使海表发生一定的冷却, 形成2016春季北大西洋SSTA与1998年的明显差异。     

北半球热带中太平洋与印度洋海表温度梯度对夏季西北太平洋热带气旋生成频数变化的影响

基于1951—2018年哈德里中心海温资料、美国气象环境预报中心和美国国家大气研究中心再分析资料和第四代欧洲中心汉堡模式, 针对1994年、2018年等西北太平洋热带气旋(TC)生成异常多的年份, 研究了引起TC增加的海表温度异常(SSTA)模态及其影响机制。结果表明, 北半球热带中太平洋增暖与印度洋变冷是夏季西北太平洋TC生成频数增加的主要原因, 北大西洋负三极型式SSTA促使TC生成的进一步增加。热带中太平洋增暖与印度洋冷却在菲律宾以东激发出西风异常和气旋性环流异常。北大西洋负三极型式SSTA在我国南海、菲律宾至东南沿岸激发出气旋性环流异常。前者在西北太平洋中部, 后者在南海产生有利于TC生成的局地环境。1994年和2018年夏季热带中太平洋出现暖SSTA、印度洋为冷SSTA、北大西洋呈现负三极型式SSTA, 西北太平洋TC生成频数极端增多。近30年来, 当出现热带中太平洋增暖和印度洋冷却时, 北大西洋表现出比1989年以前更强的负三极型式SSTA, 使西北太平洋TC生成频数和北半球热带印度洋-太平洋SSTA梯度的线性相关更显著。     

埃尔尼诺与中国东部夏季降水异常分布

根据近500余年的埃尔尼诺和旱涝资料,按埃尔尼诺的强弱、爆发时间和形成过程,研究了埃尔尼诺与中国东部夏季降水异常分布的关系,得到以下主要结果:(1)不同类型埃尔尼诺现象所对应的降水分布有显着差异。东部型当年,雨带在黄河下游至淮河下游;西部型当年,雨带则在长江流域。东部型次年,在黄河流域及其以北和华南有两个雨带;西部型次年,雨带在长江流域及其以南;(2)东部型,上半年发生的和弱的埃尔尼诺所对应的降水分布基本相同,西部型,下半年发生的和强的埃尔尼诺所对应的降水分布类似;(3)1991年华北、江南干旱和江淮洪涝的形成与埃尔尼涝的发生有密切联系。     

中国东南部异常降水型变化特征及其与赤道东太平洋海面温度的关系

采用主分量分析法（ＰＣＡ）对中国东南部（１０５－１２２°Ｅ，１９－３３°Ｎ）９０个测站（除台湾省外）１９５４－１９８９年逐年１，４，７，１０月降水量标准化资料进行分解，得到各种异常降水型及相应的时变序列；对最为典型的３种异常降水型地空间分布特点、时变特征、逐年分型情况进行了分析，并探讨了各月各异常降水型变化与赤道东太平洋海面温度变化间的可能关系它们在厄尔尼诺年份的一些特点和规律。     

我国西南地区夏季降水异常与太平洋海温季节演变的关系

根据太平洋（10°S-50°N，120°E-80°W）286个网格点1951-1986年逐月平均海温资料和同期西南地区34个站月平均降水资料1），利用交叉相关场EOF分解考察我国西南地区夏季降水与太平洋海温遥相关的结构;然后通过聚类对西南地区夏季降水分成两种基本型，分别对两种降水型对应的各季海温进行距平和复自然正交（CEOF）的合成分析。结果表明:太平洋中高纬地区和赤道东太平洋海温与我国西南四川、贵州等地存在明显的季节变化遥相关;两种降水型对应的海温异常分布，无论是距平结构还是振荡传播，均有明显的两类相反特征。     

FIO-ESM气候模式北太平洋海表温度和降水的季节性预报技巧评估

The seasonal prediction of sea surface temperature(SST) and precipitation in the North Pacific based on the hindcast results of The First Institute of Oceanography Earth System Model(FIO-ESM) is assessed in this study.The Ensemble Adjusted Kalman Filter assimilation scheme is used to generate initial conditions, which are shown to be reliable by comparison with the observations. Based on this comparison, we analyze the FIO-ESM 6-month hindcast results starting from each month of 1993–2013. The model exhibits high SST prediction skills over most of the North Pacific for two seasons in advance. Furthermore, it remains skillful at long lead times for midlatitudes. The reliable prediction of SST can transfer fairly well to precipitation prediction via air-sea interactions.The average skill of the North Pacific variability(NPV) index from 1 to 6 months lead is as high as 0.72(0.55) when El Ni?o-Southern Oscillation and NPV are in phase(out of phase) at initial conditions. The prediction skill of the NPV index of FIO-ESM is improved by 11.6%(23.6%) over the Climate Forecast System, Version 2. For seasonal dependence, the skill of FIO-ESM is higher than the skill of persistence prediction in the later period of prediction.     

热带太平洋潜热通量变化及其与我国夏季降水的关系

采用1948-2010年NCEP/NCAR再分析潜热通量资料,利用经验正交分解(EOF)方法,分析了夏季热带太平洋潜热通量变化的时空特征,并探讨了中国东部夏季降水异常与潜热通量变化时空格局的关系.结果显示,热带东太平洋潜热通量变化存在明显的线性减小趋势;潜热通量还具有在年际时间尺度上的变化特征.热带太平洋潜热通量第一模态时间系数与中国夏季降水相关系数表现为“南正北负”型分布,表明热带太平洋地区的潜热通量减少可能是造成我国夏季降水在20世纪70年代以后长江中下游及华南地区夏季降水明显偏多,东北、华北地区夏季降水明显偏少的影响因素之一.进一步分析表明,热带东太平洋潜热通量异常偏少时,造成东亚地区500hPa位势高度场异常偏高,形成向南的水汽输送异常,并可能通过东亚副热带西风急流年际变化影响中国夏季降水分布.     

MTM-SVD方法在印度洋海表温度与华南降水耦合特征分析中的应用

MTM-SVD方法是一种将谱分析的多锥度方法（MTM）和变量场分解的奇异值分解（SVD）结合为一体的多变量频域分解方法。介绍了MTM-SVD方法的主要原理和功能,并将MTM-SVD方法用于印度洋海表温度与华南地区降水量的时-空耦合特征的分析中,给出了华南降水和印度洋海表温度场的LFV谱的结果,利用信号的空间和时间重建技术,分析了两变量场的时-空耦合的年代际尺度的演变特征。     

热带海表面温度长期变化与中国降水异常的联系

用奇异谱分析（ＳＳＡ）揭示了１９５１～１９８９年期间全球热带海陆面温度旋转空间分布型主要的长期振荡过程及其对北半球５００ｈＰａ环流和中国降水的影响,结果表明全球热带海陆面温度存在四种显著的旋转空间分布型：ＥＮＳＯ、ＮＡＵ、ＴＡＬ、ＳＡ型,其活动区域分别在赤道中东太平洋和印度洋,澳大利亚北部洋面、热带大西洋、中国南海附近,重要长期变化分别表现为线笥增加、减少,３５年左右和６～８年周期振荡,中国降水场的主要响应区域在华北、长江中下游、西北和东北地区、江淮下地区,它是由热带这四种不同区域热源异常与不同时间尺度的大气环汉变化之间的相互作用结果,同时,由旋转奇异异值分解（ＲＳＶＤ）研究了前期冬季太平洋海温和夏季中国降水量主要耦合相关型及其长期变化特征,发现前期冬季赤道中东太平洋大民尺度海温异常对后期夏季中国降水影响不显著     

南海季风型海-气耦合模态的时空特征及其与中国夏季降水的关系

使用NCEP/NCAR的海表温度(SST)、海面10 m风场的月平均再分析资料,用联合SVD(CSVD)的方法研究了不同季节南海的海气耦合模的时空分布特征及其与中国夏季降水的关系。通过对不同季节的海-气耦合模的年际变化特征的分析。结果发现:第一模态为最显著模态,模态协方差贡献比在四季均超过80%,空间上SST表现为与南海等深线相一致的海盆模态,风场上主要表现为弱的冬季风或弱的夏季风,各个季节的海-气耦合模态都主要反映了SST-蒸发-风反馈这样1种正反馈的海-气相互作用过程,而且冬季风期间这种相互作用要更强烈些。时间系数均主要表现为一致的上升趋势和1976年前后的年代际突变,以及与ENSO相关的年际变化特征。冬、夏季弱的季风对应暖SST的特征体现了这种耦合模态隔季相关的特征,都对应夏季华南旱(涝)、江南涝(旱),华北、山东半岛旱(涝),东北涝(旱)这样1种波列状的旱涝相间分布。     

夏季中国东部地区海陆温差变异及其与降水的关系

利用1957-2010年中国东部（105°E以东）355个站点的温度、降水观测资料和Hadley中心的HadISST海温再分析资料以及EOF等分析方法,分析了中国东部地表气温和邻近海域海表温度的时空变化特征,构建了一个用于表征夏季中国东部与邻近海域纬向海陆热力差异的温差序列,探讨了该序列的变化特征及其与中国东部夏季降水的关系.结果表明：（1）夏季海陆表面温度变化的强信号区分别位于中国黄海、东海北部及邻近海域和长江中下游地区;（2）夏季强信号区的海陆温差序列有明显的年际和年代际变化特征,约为4-6、8和15a的变化周期.此外,在2000年前后7月海陆温差发生明显转折,在1957-2000年期间,海陆温差幅度有下降的趋势,2000年之后则有上升的特点,并且与中国东部降水相关关系也不同;（3）6月份的海陆温差与中国东北大部分地区的降水有明显的正相关关系,7月份则与中国长江中下游及南部地区的降水有显著的负相关关系.这表明夏季中国东部纬向海陆热力差异的变化可能对中国东部的降水有重要的影响.     

西北太平洋水汽输送异常及其与中国夏季降水的耦合模态

基于长时间序列的大气资料,计算了西北太平洋地区的水汽输送通量,分析了水汽输送通量场的时空变化特征,并给出了西北太平洋水汽输送通量与中国夏季降水异常的耦合模态.结果显示:西北太平洋水汽输送通量场具有显著的经向型、辐散型和纬向型3个主要的空间型,这三种模态的年循环特征都很显著.夏季,西北太平洋水汽输送通量异常以辐散型为主,且具有显著的准两年周期振荡特征和明显的年代际变率;在西北太平洋水汽输送通量与中国夏季降水异常前三类主要的耦合模态中,水汽输送通量异常以纬向型和辐散型为主.分析表明,西北太平洋水汽输送通量变化是影响中国东部降水异常的重要因素之一,而西太平洋暖池区、黑潮流域和中国近海尤其是南海海域则是向中国输送水汽的关键区域.这可为西北太平洋海气相互作用过程及其对中国气候的影响研究提供了必要的科学依据.     

中国云南冬季降水与典型海域热含量的关系

利用GODAS月平均海温资料、NCEP/NCAR再分析资料和云南30站月平均降水数据,分析了云南冬季降水的分布特征,研究了1980—2011年期间海洋热含量与云南冬季降水的关系,并对可能影响途径进行了探讨。计算热含量时,采用分层计算并且逐层求相关的方法,找出与降水的最大相关区域及深度。结果表明:赤道太平洋暖池区11、12月上层150 m热含量与同年云南冬季降水呈超前显著负相关,赤道太平洋中部4—6月上层80 m热含量与同年冬季降水呈超前显著正相关,赤道东太平洋10、12月130—230 m热含量与同年冬季降水呈超前显著正相关,这种分布形态与赤道潜流有关;南大洋关键区90—650 m热含量与同年冬季降水全年呈现超前显著负相关。云南降水受La Nia和El Nio年的影响,La Nia年云南降水偏少。赤道太平洋地区的热含量通过Walker环流和Hadley环流的共同作用,对云南降水产生影响。     

欧亚大陆阻塞高压的统计特征及其与中国东部夏季降水的关系

该文利用美国 NCEP再分析资料 2 4年 (1976～ 1999年 )的逐日 12 h欧亚大陆 (0°E～15 0°E,2 0°N～ 90°N) 5 0 0 h Pa位势高度场资料 ,对阻塞高压 (简称阻高 )的活动进行了统计分析。结果表明 ,阻高主要发生在乌拉尔山地区。阻高活动有明显的季节性变化 ,春夏季阻塞形势发生得最多 ,持续时间最长 ,秋季最少且持续时间短。小波分析和离散功率谱分析都表明阻高发生的频数存在明显的年际变化 ,主要包含 3～ 4年和准 8年的周期振荡。进一步研究表明 ,乌拉尔山附近 (5 0°N～ 80°E)的阻高活动与夏季江淮流域的降水有着很好的正相关 ,与华南、华北、东北区域的降水有着很好的负相关 ;而贝加尔湖附近 (80°E～ 12 0°E)的阻高与中国东部的降水关系则正好相反。冬春季 (1～ 3月 )阻高活动对当年夏季的降水有着一定的中长期预报意义。     

中国东南部异常降水型变化特征及其与赤道东太平洋海面温度的关系

采用主分量分析法（PCA）对中国东南部（105°—122°E，19°—33°N）90个测站（除台湾省外）1954—1989年逐年1，4，7，10月降水量标准化资料进行分解，得到各种异常降水型及相应的时变序列；对最为典型的3种异常降水型的空间分布特点、时变特征、逐年分型情况进行了分析，并探讨了各月各异常降水型变化与赤道东太平洋海面温度变化间的可能关系及它们在厄尔尼诺年份（或次年）的一些特点和规律。     

中国东部夏季降水年际变化与同期东海潜热通量的关系

利用1985~2008年OAflux3、NCEP＼NCAR再分析资料与中国大陆东部108个站点的降水资料,应用回归和合成方法,分析了中国东部夏季降水的年际变化与同期东海及邻近海域潜热通量变异的关系。结果表明:东海及邻近海域(以下称东海)夏季潜热通量年际变化显著的区域位于东海区域,为与同期中国东部降水密切相关的关键区域。当东海的潜热通量偏高(低)时,中国东部长江以南地区上空盛行偏东北(西南)风异常,这将不(有)利于水汽由南向北的输送,从而可能使到达长江中下游流域及以北地区的水汽偏少(多);并且,长江中、下游流域为下沉(上升)气流和低层水汽辐散(辐合)正异常,对应降水偏少(偏多);华南地区为上升(下沉)气流和低层水汽辐合(辐散)正异常,对应降水偏多(偏少)。分析结果还表明,东海的潜热通量可通过影响东亚大气环流而成为引起中国东部夏季汛期降水年际异常的重要原因之一。