利用局地经向环流对河南一次连阴雨过程的定量诊断

利用2.5°×2.5°NCEP/NCAR再分析资料和改进的局地经向环流线性模式,定量诊断了2011年9月5—19日河南省秋季连阴雨天气的形成机理,并利用局地经向环流的垂直分量与降水量滞后相关的分析,研究了这次连阴雨过程主要物理因子的演变特征。结果表明:(1)潜热加热、平均经向温度平流、平均西风动量的纬向平流和平均纬向温度平流是导致2011年9月河南省秋季连阴雨天气形成的主要物理因子。(2)潜热加热和平均纬向温度平流是造成此次连阴雨发生的主要物理因子;平均纬向温度平流、平均经向温度平流和平均西风动量的纬向平流是造成此次连阴雨发展或持续的主要物理因子;潜热加热、平均西风动量的纬向平流和平均纬向温度平流是造成此次连阴雨结束的主要物理因子。     

2005年6月华南暴雨的气候背景

2005年6月18～25日,广东、广西等华南地区出现了大范围的持续性暴雨和特大暴雨天气.研究此次暴雨的同期和前期气候背景发现,暴雨同期：⑴南海夏季风已全面爆发,热带对流活动加强并北上,将充沛的水汽输送到华南;⑵副高脊线比同期气候平均脊线偏南而且稳定少动,有利于华南降水的发生.暴雨前期：⑴2004年冬～2005年春,青藏高原积雪偏多,有利于2005年6月华南降水偏多;⑵2004年6～8月赤道西太平洋的海温异常偏低,为2005年6月华南降水异常偏多创造了前期气候条件.     

定量诊断2008年初南方罕见冰冻雨雪天气

根据NCEP/NCAR逐日再分析资料和每三小时一次的TRMM 3B42降水资料,利用改进后的局地经向环流线性诊断模式(不用地转风近似而用旋转风估算水平环流经向分量),定量分析了2008年初我国南方地区局地经向环流的垂直分量(-ωMC)的演变情况.结果表明:当我国南方地区发生强降水时,局地经向环流的强上升支气流((-ωM...     

2003年天气气候异常灾害机理的定量分析Ⅱ——黄淮秋汛

利用NCEP/NCAR再分析资料和局地经向环流线性诊断模式,定量分析导致2003年黄淮秋汛的主要物理过程,并结合天气形势来确立（1～3天）短期预报的着眼点。数值诊断结果表明：（1）预报降水的开始和发展趋势可参考贝加尔湖-新疆低槽及其分裂西风小槽的槽前暖平流与长江流域副热带高压脊西北侧的西南风暖平流的叠加过程。这两股暖平流在黄淮流域所驱动的经向环流上升支占总体上升运动的23.1%,且主要出现在强降水前3天内,强度达到-0.015 Pa/s。（2）预报降水的强度和持续时间可参考高空西风急流在黄河流域北侧的建立和维持。与该急流有关的平均西风动量平流在黄淮流域所驱动的上升支占总体上升运动的28.8%,且主要出现在强降水后4天内,强度达到-0.02 Pa/s。此外,与强降水同步发生且起正反馈作用的潜热加热所驱动的上升支占总体上升运动的44.2%,在强降水期间达到-0.03 Pa/s。（3）预报秋汛结束可参考对流层中上层冷平流侵入黄淮流域以及高空西风急流南压到长江流域北侧,迫使南亚高压脊和副热带高压脊撤出长江流域的一系列过程。与该过程有关的平均温度平流、平均西风动量平流及平均热量垂直输送所驱动的下沉支控制黄淮流域,会导致黄淮秋汛结束。     

亚洲偶极子阻高与江淮梅雨

本文用１９７１—１９９１年６—７月逐日５００ hPa高度资料，计算亚洲地区（４５—７５°Ｎ、５０—１６０°Ｅ）内３个区域的阻塞指数，讨论偶极子阻高与孤立子阻高的气候特征，提出亚洲偶极子阻高是江淮梅雨期主要的西风带环流型及偶极子阻高的异常活动对１９９１年江淮特大洪水的作用；同时初步探讨偶极子阻高的垂直经向环流结构特征对江淮梅雨加强的作用。     

南海夏季风爆发早晚的经向环流异常的机理研究

南海夏季风爆发与东亚地区的局地经向环流密切相关.本文利用线性局地经向环流诊断模式,定量诊断分析了1979~2003年5月1~15日的局地经向环流及其在夏季风爆发早晚年的差异,分析找出了在该关键时段对经向环流异常有正贡献的主要因子,从而确立影响季风爆发的相应天气过程及贡献机制.结果表明,在季风爆发早年期间,局地经向环流异常呈现为"Hadley环流"形态:上升运动(下沉运动)影响南海中北部(江淮地区),低空非地转南风(北风)影响南海中南部(华南和江南地区).季风爆发晚年的情况则与季风爆发早年相反.对造成经向环流异常的各个因子进行定量分析发现,经向分布不均匀的潜热加热的贡献作用最大,其次是温度平流和西风动量输送过程,与越赤道气流有关的边界效应则对南海中南部的低空南风有一定贡献.相应的天气学分析表明,季风爆发偏早年的副热带高空急流强度偏强且位置偏南,其动量输送过程导致对流层上层出现非地转南风、急流轴南侧(北侧)的华南(华北)地区出现高空辐散(辐合)和低层辐合上升(辐散下沉).与此同时,中纬度西风带扰动的南下和副热带高压脊从南海地区的撤出,中低层温度平流导致华中地区冷却和南海中北部增暖,进一步加强低纬地区上升、中纬地区下沉的经向环流异常.华南地区异常的非地转北风与南海中南部异常的非地转南风,显著加强了南海中北部的低空水汽辐合和对流潜热释放,从而激发出强烈上升运动.由此可见,中低纬天气系统配置能有效调节中国东部及南海地区的潜热加热和冷暖平流的南北分布,从而引起与季风爆发对应的局地经向环流的显著变化.     

江淮梅雨的多尺度特征及其与厄尔尼诺和大气环流的联系

利用小波变换，分析了江淮流域夏季降水的多尺度特征和存在的周期，通过对Nino3区海温、西太平洋副高以及亚洲纬向环流指数的小波变换，分析了它们与江淮流域夏季降水的多尺度联系。结果表明，整个江淮流域的降水具有明显的年际和年代际变化特征，年际变化主要表现为3～4a、5～6a和7～8a的周期，年代际变化则表现为12～13a、l6～17a和27a的周期。南片和北片以及长江中游和下游之间所具有的特征是不尽相同的。相对于亚洲纬向环流指数而言，Nino3区海温对江淮流域降水的影响较为重要。Nino3区的海温与江淮流域降水的联系，在一些时段是同位相的，而在另一些时段是反位相的。     

1998年夏季风爆发前后南海地区的水汽输送和水汽收支

利用NCEP逐日再分析资料、Micaps系统提供的气象观测资料及局地经向环流线性诊断模式，定量分析了2003年夏季东亚地区局地经向环流的演变情况。结果表明：(1)东亚地区夏季雨带的移动与局地经向环流的演变紧密联系。当淮河流域发生强降水时，在淮河流域上升和华南地区下沉的副热带季风环流圈尤为显著，该环流圈主要由潜热加热、热量垂直输送、温度平流和西风动量经向输送等物理因子所驱动；(2)潜热加热主要影响副热带季风环流上升支的强度，反映了梅雨锋对流系统的重要作用；(3)热量垂直输送、温度平流及西风动量经向输送则主要影响副热带季风环流上升支的北移，其中热量垂直输送、与强(弱)斜压槽活动有关的经向温度平流和涡动西风动量经向输送(纬向温度平流和平均西风动量经向输送)对上升支北移的作用在华南地区汛期后期(在其余夏季降水阶段)较突出。以上这些物理因子具有预报东亚地区局地经向环流演变和雨带移动的参考价值。     

“05. 6”华南强降水期间副热带高压活动与加热场的关系

采用NCEP/NCAR再分析逐日资料,根据全型垂直涡度倾向方程,研究2005年6月华南强降水期间西太平洋副热带高压(副高)位置变动特征及其与加热场的关系.结果表明,西太平洋副高位置变化和副热带地区的非绝热加热有密切关系.与气候平均状况相比,2005年6月副高北侧的加热区很强,而南侧赤道辐合带(ITCZ)没有相当强度的对流;伴随着副高北抬,其南侧均有明显的对流潜热加热向北伸展.副高西侧的加热基本上都大于副高纬带内的加热,副高的每一次西伸都伴随着西侧加热的显著增强,并且加热增强先于副高西伸.对流层中层,副高北侧非绝热加热率的垂直变化基本上都大于气候平均值,不利于副高北进;而南侧加热率的垂直变化均小于多年平均,有利于副高南侧反气旋性涡度异常增长,从而有利于副高南退.2005年6月下旬副高西伸之前,副高西侧非绝热加热率的垂直变化基本上都高于气候平均状况,有利于副高两侧反气旋涡度增加,从而诱使副高随后西伸;而东侧加热率的垂直变化大多数时间都低于气候平均状况,使得副高东侧气旋性涡度增加,有利于副高西伸,对流层低层也具有类似特点.因此在南北两侧加热和东西两侧加热的共同作用下,2005年6月副高位置较常年偏南偏西,从而有利于雨带在华南地区维持.     

江西夏季旱涝的环流特征分析及厄尔尼诺和海温对旱涝的影响

对江西夏季（ 6～ 8月）旱涝的同期北半球 500 hPa环流特征进行分析,得出了多雨年和少雨年在东亚不同的环流型;指出鄂霍茨克海阻高和西太平洋副高是影响江西夏季旱涝的主要天气系统;并进一步分析了厄尔尼诺和赤道东太平洋海温对我省夏季降水的影响,对影响的机理作了粗浅的探讨。     

一个表征江南春雨的环流指数及其天气学特征

利用东亚和西太平洋对流层低层850 hPa纬向风的经向差异,定义了一个可以表征江南春雨变化特征的环流指数,通过诊断分析探讨该指数与降水和大气环流的关系。结果表明:该指数可以较好地反映江南春雨的年际和逐日变化特征。在年际时间尺度上,高指数年江南春雨偏多,而低指数年江南春雨偏少。该指数的逐日变化与江南地区同期逐日降水变化呈显著正相关。在高指数日,我国江南地区的低压系统和西北太平洋地区的副热带高压偏强,江南地区对流层高层辐散增强,低层辐合和高层辐散的增强为春雨发生提供动力抬升条件,有利于春季江南地区降水的产生;低指数日,西北太平洋副热带高压位置偏南,江南至华南地区对流层低层存在弱辐散,这种形势配合下不利于江南春雨的产生。     

2003年夏季中国江南异常高温的分析研究

2003年夏季在中国江南出现了大范围异常高温天气,无论其绝对高温值、还是持续时间之长都创下了历史记录,给工农业生产及人民生活造成巨大损失.作者对异常高温发生的直接原因及其可能机制进行了初步分析,发现西太平洋副热带高压的极度持续偏强和西伸是直接原因,而西太平洋副热带高压形势的持续异常是多系统综合作用的结果.初步分析表明,热带太平洋一印度洋海温、中西太平洋跨赤道气流异常、平流层过程以及全球增暖的背景条件是其重要机制.     

华南地区干旱气候预测研究

选用华南地区15个站近50年的年(季、月)降水资料,对华南地区干旱年景进行分析,并做气候预测。采用极差法计算各站点年雨量的临界值,评定严重干旱年和一般干旱年。分析发现,华南地区年雨量变化有明显的阶段性,1961~2003年间,平均4.3年有一个干旱年,14.3年有一个严重干旱年。介绍了几种实际预报中用到的旱涝预测方法:指数曲线方程预报方法、时间序列多周期特征值叠加预报法、综合气候预测方法、最优遥相关分析预报方法。对华南地区未来10年总的旱涝趋势的预测结论是:2005年雨量偏多,2006~2008年偏旱为主,2009~2012年是多雨期。     

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。     

2003年夏季我国南方大旱天气学背景分析

利用NCEP／NCAR再分析资料和我国南方25个测站逐日降水量资料,分析了2003年我国南方夏季降水异常与春季、夏季高空环流场和温度场异常的关系。结果表明,2003年夏季西太平洋副高异常偏西、偏北,控制了长江以南大部分地区,这是造成夏季少雨的主要原因。夏季南亚高压异常强大东伸,对西太平洋副高的西伸加强起着一个动力引导作用。西太平洋副高与南亚高压重叠区域对应主要干旱区域。此外,我国南方夏季降水与100hPa温度场存在1～2个月滞后相关美系．前期欧亚大陆中高纬地区100hPa温度场异常可以作为长江以南地区旱涝的预报因平．     

太平洋和印度洋在南海夏季风爆发年代际变化中的作用

利用1951～1998年多种大气和海洋资料,研究了太平洋和印度洋在南海夏季风爆发中的作用.结果表明,影响南海夏季风爆发早晚的因素存在着年代际变化:1951～1970年,印度洋起主要作用;1970～1998年西太平洋起主要作用.该年代际变化主要是1970年前后北极涛动(AO)的跃变以及西太平洋副高强度变化的结果.1951...     

中国夏季降水对南印度洋偶极子的响应研究

分析了春季印度洋海表温度（SST）与中国160个站夏季降水的关系,得到:印度洋全海盆的增温趋势与我国夏季降水的气候线性变化趋势是十分一致的。另外,热带外南印度洋出现西南印度洋为正（负）、其东北部出现（负）正海温异常的分布模态时,定义为正（负）南印度洋偶极子PSIOD（NSIOD）事件。SIOD事件对中国夏季降水具有重要影响,PSIOD年,5月份中国江南和西南以及长江中下游的降水偏多;6～8月份华北、东北区域、长江中游以及华南地区降水增多,华南与华北之间的区域降水偏少,即主要为两条雨带的分布。NSIOD年,5月份中国大部降水偏少; 6～8月中国西南、江南地区以及黄淮地区降水偏多。不同时段SIOD所起的作用是不同的,5月,SIOD主要通过改变马斯克林局地环流的变化,影响印度洋低层越赤道的水汽通量输送;6～8月,通过改变海洋大陆下垫面SST热状态,改变其上空对流强度以及水汽输送方向,并间接影响西北太平洋副热带高压的强度和南北位置,进而对中国雨带的分布产生影响。     

Influence of Tropical Western Pacific Warm Pool Thermal State on the Interdecadal Change of the Onset of the South China Sea Summer Monsoon in the Late-1990s

An interdecadal shift in the onset date of the South China Sea summer monsoon(SCSSM) is identified during the late 1990 s by using the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts Interim Reanalysis dataset. The mean onset date was brought forward by two pentads during 1999–2013 compared to that during 1979–1998. The large-scale atmospheric and oceanic change associated with this shift exhibits a significant interdecadal variation signal around 1998/1999, indicating that the shift during the late 1990 s is robust. Different from the well-known mid-1990 s shift, this shift carried more important systematical significance. Diagnostic analysis suggests that the earlier outbreak of the SCSSM was due to the interdecadal warming of the warm pool, which brought stronger convection anomalies and led to a weak western Pacific subtropical high(WPSH) during boreal spring(March–May). The earlier retreat of the WPSH was a direct cause of this shift.     

Analysis of the Role Played by Circulation in the Persistent Precipitation over South China in June 2010

South China(SC) experienced persistent heavy rain in June 2010.The climatic anomalies and related mechanism are analyzed in this study.Results show that the large-scale circulation pattern favorable for precipitation was maintained.In the upper level,the South Asian High and westerly jet stream provided a divergent circulation over SC.In the middle and low levels,an anomalous strong subtropical high(STH) extended to the South China Sea.The southwesterly monsoon flow along the northwest flank of the STH transported abundant water vapor from the western North Pacific,the Bay of Bengal,and the South China Sea to SC.The precipitation can be classified into two types:the West Siberia low(WSL)-induced low-level cyclone mode,and the STH-induced low-level jet mode.STH and WSL indices are defined to estimate the influence of these two systems,respectively.Analysis shows that both are critical for precipitation,but their respective contributions differ from year to year.In 2010,both were important factors for the heavy rainfall in June.     

Numerical Study of Ural Blocking High’s Effect Upon Asian Summer Monsoon Circulation and East China Flood and Drought

In terms of Kuo-Qian p-sigma incorporated coordinate five-level primitive equation spheric band (70oN-30oS) model with the Ural high’s effect introduced into it as initial and boundary conditions, study is made of the high’s in-fluence on Asian summer monsoon circulation and dryness / wetness, of eastern China bated on case contrast and control experiments. Results show that as an excitation source, the blocking high produces a SE-NW stationary wavetrain with its upper-air atnicyclonic divergent circulation (just over a lower-level trough zone) precisely over the middle to lower reaches of the Changjiang River, enhancing East Asian westerly jet, a situation that contributes to perturbation growth, causing an additional secondary meridional circulation at the jet entrance, which intensifies the updraft in the monsoon area. As such, the high’s presence and its excited steady wavetrain represent the large-scale key factors and acting mechanisms for the rainstorm over the Chamgjiang-Huaihe River catchment in the eastern part of the land.