冬季西太平洋暖池与华南降水关系的年代际变化

利用1951-2010年全国台站冬季降水观测资料、Hadley环流中心逐月海表温度资料以及NCEP/NCAR再分析月平均资料,探讨了西太平洋暖池与我国华南地区冬季降水的关系。结果表明,西太平洋暖池与我国华南冬季降水的年际关系在1972年发生了明显的年代际转折,20世纪70年代前两者弱的负相关未通过信度检验,而70年代后两者相关系数达到-0.5~-0.6。回归分析显示,70年代前,暖池对产生华南冬季降水的水汽条件以及动力条件等的影响不显著,因此其与华南冬季降水的关系不明显。70年代后,暖池偏暖时,在菲律宾海区域激发出一个显著的气旋性环流,该环流西北侧的偏北风不利于南海地区水汽向我国华南地区输送,华南地区水汽辐散增强,而且南支槽地区对流减弱,南支扰动不活跃且扰动不能向下游地区传播,华南地区扰动活动减弱,此外暖池偏暖使北半球经向环流显著增强,且下沉支位于我国华南地区,加强了华南地区的下沉运动,因而华南地区冬季降水显著偏少;暖池偏冷时,情况相反。     

全球海气系统年际和年代际变化的时空特征分析

本文利用从1950－1998年共计49年的马里兰（Maryland）大学全球海洋同化分析资料和NCEP全球大气再分析资料，分析了全球海气系统年际和年代际变化的主要时空特征，结果表明：1）全球上层海洋年际变化的主要模态是位于热带太平洋的ENSO模态，海洋年代际变化的最显著区域为南半球高纬度及中纬度海洋特别是赤道以外区域的热带东太平洋和大西洋；2）全球大气年际和年代际变化都主要位于中高纬度地区尤其是两极地区，在年际时间尺度上，气温异常和气压异常没有明显的对应关系，但在年代际时间尺度上，气温增暖（变冷）常常伴随着气压的降低（升高）；3）在年际时间尺度上，发生在中高纬度陆地地区的大气年际变化和主要发生热带海洋上层海洋年际变化没有一致性的内在联系，前者主要表现为大气的内部（浑沌）变化，而后者主要为热带海气相互作用产生的ENSO变化；4）在年代际时间尺度上，全球海洋大气系统大约在70年代前后，均一致性地经历了一次跃变，其结果是导致80年代以来，全球大范围地区（尤其是两极和西伯利亚地区）气温明显偏暖，赤道两侧的热带东太平洋、北美和南美西海岸、及非洲西海岸等海域海表面温度偏高，伴随着这种全球大范围背景增暖现象，青藏高原北部和格陵兰岛区域气温具有变冷的趋势，而南半球高纬度海域海表温度也表现为降低。     

云南省雨季降水的年际年代际变化特征及其与热带上层海洋热含量分布的关系

利用云南省126个站1961～2000年的月平均降水资料，基于小波分析方法，研究了云南省雨季降水异常2～6年的年际变化特征和准30年的年代际变化特征，这种准周期振荡与热带海洋上层热含量的异常分布相关，在云南雨季降水偏多(少)的年份，整个印度洋异常偏冷(暖)，西太暖池区异常偏暖(冷)而东太异常偏冷(暖)。而云南雨季前期冬季的印度洋上层热含量的异常，特别是南印度洋东西向偶极子型的热异常变化，以及中国南海深水海盆区上层海洋热状况的异常，都与未来云南雨季的降水异常有很好的相关关系，因此冬季南印度洋和南海海域的热状况对于未来云南雨季的旱涝有着很好的指示意义。     

南亚高压的年际和年代际变化

利用1958～1998年NCEP/NCAR再分析月平均100 hPa高度场和风场资料， 依据大气环流观测事实及天气学原理，较客观地定义了描述南亚高压活动的特征参数， 然后对南亚高压的年际及年代际变化特征进行了系统的诊断分析。发现北半球中低纬 100 hPa环流异常具有空间整体性和时间持续性，即北半球中低纬100 hPa环流同时加 强或同时减弱，并且其整体异常具有明显的年代际变化。南亚高压面积和强度的变化 存在3.8年的振荡周期，与ENSO的循环周期一致。南亚高压的中心和脊线在夏季较为稳 定，较大的年际差异出现在春季。高压面积和强度的年际变化最明显，并且面积大、 强度强的年份往往与El Niao年相对应。南亚高压的位置和强度还存 在明显的年代际变化，自1978年以后，冬半年南亚高压脊线南移，中心东移，面积增大， 强度增强，夏半年南亚高压的位置变化不很明显，但是面积和强度也增大增强。这种年代 际异常与低层大气系统及赤道太平洋海温的年代际异常一致。南亚高压强度距平与热带 海洋SSTA密切相关，与印度洋海区的同期相关最好。南亚高压强度异常对印度洋SSTA的 响应时间为0～5个月，对赤道中东太平洋SSTA的响应时间为4～6个月。南亚高压明显的 年际和年代际变化特征表明，可将南亚高压看作气候系统中大气子系统异常的强信号， 通过分析南亚高压的年际及年代际异常可以更直接地研究和预测区域气候异常。     

热带西太平洋暖池和副热带高压之间的关系

文中研究了热带西太平洋暖池和西太平洋副热带高压的季节性变化和年际变化关系。结果表明,西太平洋暖池面积和副热带高压面积指数季节变化趋势基本一致,暖池中心的纬向移动与副热带高压西伸脊点相反,而经向移动和５００ｈＰａ副热带高压脊平均位置的南北季节性变化非常一致。西太平洋副热带高压的年际变化落后暖池大约３个月左右,用暖池２８℃或２９℃面积指数可以很好地预测出当年６,７,８三个月西太平洋副热带高压的面积指数。     

西北地区东部降水量年际和年代际变化的若干特征

在西北地区东部,降水量具有清楚的年代际变化;90年代以来,干旱区域的面积扩大,强度加强,并向东南方向推移,显示出干旱化的趋向.     

东亚夏季风爆发和北进的年际变化特征及其与热带西太平洋热状态的关系

利用我国测站的降水资料、卫星测得的OLR和高云量资料、SST和137°E次表层海温资料以及NCEP/NCAR再分析资料,分析了东亚夏季风的爆发和北进的年际变化特征及其与热带西太平洋热状态的关系.分析结果表明:当春季热带西太平洋处于暖状态,菲律宾周围对流活动强,在这种情况下,南海上空对流层下层有气旋性距平环流,西太平洋副热带高压偏东,从而使得南海夏季风爆发早;并且,当夏季热带西太平洋也处于暖状态,菲律宾周围对流活动也很强,在这种情况下,西太平洋副热带高压北进时,在6月中旬和7月初存在明显的突跳,从而使得东亚季风雨带在6月中旬明显由华南北跳到江淮流域,并于7月初由江淮流域北跳到黄河流域、华北和东北地区.这将引起江淮流域和长江中、下游夏季风降水偏少,并往往发生干旱,而黄河流域、华北和东北地区的夏季降水正常或偏多.相反,当春季热带西太平洋处于冷状态,菲律宾周围对流活动弱,在这种情况下,南海上空对流层下层有反气旋性距平环流,西太平洋副热带高压偏西,从而使得南海夏季风爆发晚;并且,当夏季热带西太平洋也处于冷状态,菲律宾周围对流活动也很弱,在这种情况下,西太平洋副热带高压北进时,在6月中旬或7月初向北突跳并不明显,而是以渐进式向北移动,从而使得东亚季风雨带一直维持在长江流域和淮河流域.这将引起此两流域夏季风降水偏多,并往往发生洪涝,而黄河流域、华北和东北地区的夏季降水偏少,发生干旱.作者还从非线性多平衡态动力理论说明了菲律宾周围对流活动强弱对西太平洋副热带高压北进时以突跳或渐进式向北移动起到重要作用.     

西北太平洋热带气旋移动路径的年际变化及其机理研究

利用JTWC的热带气旋资料、NCEP/NCAR再分析的风场资料以及Scripps海洋研究所的海温资料分析了西北太平洋热带气旋(TC)移动路径的年际变化及其机理。结果表明,西北太平洋TC移动路径有明显的年际变化并与西太平洋暖池热状态有很密切的关系。当西太平洋暖池处于暖状态,西北太平洋上空TC移动路径偏西,影响中国的台风个数偏多;相反,当西太平洋暖池处于冷状态,西北太平洋的TC移动路径偏东,影响日本的台风个数偏多,而影响中国的台风个数可能偏少。本研究以西太平洋暖池处于冷状态的2004年与西太平洋暖池处于暖状态的2006年的西北太平洋TC移动路径的差别进一步论证了这一分析结果并从动力理论方面分析了在西太平洋暖池不同热状态下,季风槽对赤道西传天气尺度的Rossby重力混合波转变成热带低压型波动(TD型波动)的影响,以此揭示西太平洋暖池的热状态对西北太平洋TC生成位置与移动路径年际变化的影响机理。分析结果表明,当西北太平洋暖池处于暖状态时,季风槽偏西,使得热带太平洋上空对流层低层Rossby重力混合波转变成TD型波动的位置也偏西,从而造成TC生成平均位置偏西,并易于出现西行路径;相反,当西太平洋暖池处于冷状态时,季风槽偏东,这造成了对流层低层Rossby重力混合波转变成TD型波动的区域,以及TC生成的平均位置都偏东,从而导致TC移动路径以东北转向为主。     

热带西太平洋暖池表层热含量分析

利用１９６１￣１９９７年中的资料,对热带西太平洋暖池的热含量进行了分析,并搪塞了暖池热含量变化与南方涛动的关系,结果表明：暖池热含量具有明显的季节和年际变化,暖池全域,西部（１６０°Ｅ以西部分）和东部（１８０°Ｅ以东部分）热呈的年际变化存在较明显的差异,暖池全域和暖池东部热呈与南方涛动存在着负相关,暖池西部热含量与南方涛是为正相关。     

冬春季节北极海冰的年际和年代际变化

利用1953～1990年海冰密集度资料,研究了冬、春季节北极海冰的时空变化特征.结果表明:冬,春季节海冰变率大的海区主要有巴伦支海、格陵兰海、巴芬湾、戴维斯海峡以及白令海;在巴芬湾、戴维斯海峡和白令海海区,冬季海冰变率比春季的大;冬、春季节喀拉海、巴伦支海海冰面积均与春季白令海海冰面积呈反向变化关系,与巴芬湾、戴维斯海峡海冰面积也存在相反的变化趋势.分析还表明:北极海冰面积还表现出年代际时间尺度变化,尤其在冬季.春季格陵兰海海冰明显存在12年变化周期,而在冬、春季节,喀拉海、巴伦支海海冰存在l0年变化周期.     

INTERANNUAL VARIATION IN HEAT CONTENT OF THE WESTERN PACIFIC WARM POOL AND ITS EFFECT ON EASTERN ASIAN CLIMATE ANOMALIES

Using the 1980-2010 winter GODAS oceanic assimilations, study is conducted of the winter heat content (HC) established in the subsurface layer (5 to 366 m in depth) over the western Pacific warm pool (WP), followed by investigating the HC spatiotemporal characteristics, persistence and the impacts on the climate anomalies of neighboring regions. Results are as follows: 1) the pattern of integral consistency is uncovered by the leading EOF1 (PC1) mode of HC interannual variability, the year-to-year fluctuation of the time coefficients being well indicative of the interannual anomaly of the WP winter subsurface-layer thermal regime. The HC variation is bound up with ENSO, keeping pronounced autocorrelation during the following two seasons and more, with the persistence being more stable in comparison to SSTA in the equatorial middle eastern Pacific; 2) the winter HC anomalies produce lasting effect on the WP thermal state in the following spring and summer and corresponding changes in the warm water volume lead to the meridional transport and vertical exchange of warm water, which exerts greater impacts upon the sea surface temperature/heat flux over the warm pool per se and neighboring regions, especially in the Philippine Sea during the posterior spring and summer; 3) the increase in the winter HC corresponds to the spring OLR decrease and richer precipitation over the waters east to the Philippine Sea and the resultant convective heating anomalies are responsible for the rise of geopotential isobaric surfaces over tropical and subtropical western North Pacific, thereby producing effect on the western Pacific subtropical high (anomaly). Subsequently, the sea-surface heat flux exchange is intensified in the warm pool, a robust anomalous cyclone shows up at lower levels, air-sea interactions are enhanced and abnormal convective heating occurs, together making the winter HC anomalies even more closely associated with the variation in the summer subtropical high. As a result, the WP winter HC can be used as an effective predictor of the variation in spring/summer western Pacific subtropical high and the strength of summer monsoon over the northwestern Pacific.     

RESEARCH ON THE INTERANNUAL AND INTERDECADAL VARIABILITIES OF THE MONSOON TROUGH AND THEIR IMPACTS ON TROPICAL CYCLONE GENESIS OVER THE WESTERN NORTH PACIFIC OCEAN

In this paper, we mainly summarize and review the progresses in recent climatological studies (by CMSR, IAP/CAS and some associated domestic and international institutions) on the interannual and interdecadal variabilities of monsoon troughs and their impacts on tropical cyclones and typhoons (TCs) geneses over the western North Pacific Ocean. The climatological characteristics of monsoon troughs and four types of circulation patterns favorable to TCs genesis over the western North Pacific Ocean in summer and autumn are given in this paper. It is also shown in this paper that the monsoon trough over the western North Pacific Ocean has obvious interannual and interdecadal variabilities. Especially, it is revealed in this paper that the interannual and interdecadal variabilities of the monsoon trough over the western North Pacific Ocean influence the TCs genesis not only through the impact on distributions of the vorticity in the lower troposphere and the divergence in the upper troposphere, the water vapor in the mid- and lower troposphere and the vertical shear of wind fields between the upper and lower troposphere over the western North Pacific Ocean, but also through the dynamical effects of the transition between convectively coupled tropical waves and providing disturbance energy. Besides, some climatological problems associated with TCs activity over the western North Pacific Ocean that need to be studied further are also pointed out in this paper.     

IMPACT OF LARGE-SCALE CIRCULATION ON THE INTERDECADAL VARIATIONS OF THE WESTERN NORTH PACIFIC TROPICAL CYCLONE

Based on the annual frequency data of tropical cyclones from 1960 to 2005 and by the polynomial fit and statistical analysis, this work has discovered that TC activity in the 46a exhibits significant decadal- scale variability. It has two high frequency periods (HFP) and two low frequency periods (LFP). Significant differences in the number of TCs between HFP and LFP are found in active TC seasons from July to October. Differences of large-scale circulation during HFP and LFP have been investigated with NCEP/NOAA data for the season. In HFP, the condition includes not only higher sea surface temperature,lower sea level pressure, larger divergence of upper air, larger relative vorticity at low levels and smaller vertical shear, but also 500-hPa wind vector being more available for TC activity and moving to western North Pacific, the position of the subtropical anticyclone over the western Pacific shifting more northward,and South Asian Anticyclone at 100-hPa being much smaller than that in LFP. The precipitation of western North Pacific has no clear influence on TC activity.     

西太平洋暖池的跃变及其气候效应

用SST（COADS，NCEP）资料研究热带西太平洋暖池的年代际变化和跃变特征，讨论其气候效应。结果表明：西太平洋暖池有显著的10-20年周期的年人际变化和40-50年周期的气候跃变：一百多年来西太平洋暖池发生了4次大跃变，在1910年代中期和1950年代中期，西太平洋暖池由异常发展转为异常减弱，1930年代初和1980年代初，西太平洋暖池由异常减弱转为异常发展：西太平洋暖池在1980年代初的跃变，具明显的效应，跃变后热带中东太平洋海温显著升高，大范围海域升温超过0.5℃，夏季西太平洋副高加强西伸，脊线偏南，我国汛期降水呈南方偏多、北方偏少的分布趋势，与跃变前基本相反。研究结果还表明：在西太平洋暖池异常发展期，El Nino事件出现多且强于La Nina事件，而在西太平洋暖池异常减弱期，La Nina事件出现多且强于El Nino事件。     

赤道西太平洋暖池次表层水温变化对热带气旋的影响

分析了西太平洋暖池和南海次表层水温变化对TC的影响，研究结果表明：当赤道西太平洋暖池次表层水温夏半年持续出现正(负)距平时，西北太平洋生成的TC个数比常年偏多(少)是主要现象，这种现象极值年份尤其明显，对南海1℃(指南海生成的TC，下同)的个数影响不明显，西北太平洋和南海生成TC的时间比常年提早(推迟)。当南海北部次表层水温夏季和秋季持续出现正(负)距平时，南海TC比常年偏多(少)。TC对南海和东海的影响趋势是一致的，但所受影响的程度东海比南海更为强烈。原因是东海台风波浪比南海高、海面气温比南海低、相对湿度比南海小，故导致SST急速下降。     

华北地区汛期降水与热带西太平洋暖池和黑潮的关系

根据华北地区１８个代表站１９５１￣１９９６年月降水资料,利用对应分析法对该地区进行降水气候区的划分,并讨论了华北汛期降水与热带西太平洋暖池和黑潮热输送的关系。结果表明：华北地区可划分为两个降水气候区;华北１区汛期降水与热带西太平洋暖池西部热含量有密切的联系,特别是与前一年１０月热带西太平洋暖池西部热含量存在着明显的负相关关系;华北Ⅱ区汛期降水与同年冬季黑潮热输送有较密切的负相关关系。初步分析表明,     

西北太平洋台风活动的年代际变化与大尺度环流因子的关系

用多项式拟合和统计分析的方法对1960～2005年西北太平洋台风年频数资料进行分析表明：台风活动存在明显的年代际变化,46a间台风活动存在两个高频期和两个低频期,高低频期台风频数的差异主要集中在7～10月（称为台风活跃季）,利用台风活跃季的NCEP／NOAA资料对影响台风年代际变化的大尺度环流因子进行分析,结果表明：与低频期相比,在台风生成的高频期出现了较高的海表温度、较低的海平面气压、较大的高层散度和低层相对涡度、较小的垂直风切变,而且500hPa风场利于台风的生成和向西北太平洋移动。西太平洋副热带高压偏北,100hPa南亚高压偏弱。西北太平洋海盆的总降水量的年代际变化与台风的年代际变化关系不明显。     

西太平洋暖池海温异常与中国夏季降水的关系

利用1951—2007年NOAA延长重构的海温资料、NCEP/NCAR再分析资料和中国160站降水资料,研究了夏季西太平洋暖池海温的年际变化特征及其与中国夏季降水的关系。结果表明,夏季西太平洋暖池海温异常具有明显的年际变化特征;夏季西太平洋暖池海温异常偏高(低)时,亚洲热低压减弱(加强),西太平洋副热带高压加强(减弱)、位置偏西(偏东),850 hPa风场上中国东部地区为偏北(南)风距平,使得东亚夏季风减弱(增强),导致长江中下游地区夏季降水偏多(少)。