向外长波辐射(OLR)与广东降水

利用OLR资料以及广东降水资料,分析了广东各季降水与OLR场的关系,探讨了热带低频振荡对广东后汛期降水的影响。主要结论是:来自北方的天气系统影响是广东前汛期降水的基本条件,而后汛期降水则以来自东南方向的热带系统为主。另外,就整个后汛期平均而言,西太平洋低频振荡中心位置偏北(南)时,该年后汛期降水偏多(少);若就短期气候而言,则低频振荡处于不同位相,相应副热带高压、ITCZ等也发生周期性的变化,从而影响广东降水的低频振荡,因此西太平洋低频振荡所处的位相对广东降水影响很大。     

晚秋前冬海洋性大陆区域向外长波辐射年际变化及其与云贵高原降水异常的联系

利用美国国家海洋和大气管理局(NOAA)向外长波辐射(OLR)月平均资料、欧洲中期数值预报中心(ECMWF)ERA-interim月平均再分析资料、全球降水气候中心(GPCC)降水资料及中国气象局国家气象信息中心提供的中国756站逐日观测资料,通过定义一个海洋性大陆区域对流强度指数(I_OLR),分析了海洋性大陆区域(Maritime Continent,MC)近35年来11月—次年1月对流活动特征,并揭示了11月—次年1月海洋性大陆区域对流活动强度的年际变化与同期云贵高原降水的联系。结果表明:海洋性大陆区域对流活动除了有逐渐增强的趋势外,还存在3—5 a及8—10 a的振荡周期。当海洋性大陆区域对流活动偏弱(强)时,云贵高原西部降水偏少(多),东部降水偏多(少),高原东西部之间降水分布差异加大(减小)。引起云贵高原降水异常的原因有3个方面:一是在海洋性大陆区域与云贵高原间存在显著的异常垂直环流圈,当下沉(上升)支位于海洋性大陆区域时,上升(下沉)支将位于云贵高原地区。而云贵高原地形可能对云贵高原降水异常在东南部和西北部的差别的产生存在影响;二是海洋性大陆区域在对流层低层的辐散和对流层上层的辐合运动为热带和高原以东地区提供了异常的位涡强迫,直接导致对流层低层南海—孟加拉湾地区异常反气旋和对流层上层位于中国南方的异常气旋性环流的产生;三是由于海洋性大陆区域辐散运动作为位涡制造而激发的位涡扰动的能量从热带地区向云贵高原及其东侧频散并辐合,对云贵高原上空扰动异常的维持起到了重要作用。这些结果有利于深刻理解云贵高原冬季降水异常的形成机理以及为寻找降水异常预测因子提供了有用的线索。     

春季热带地区OLR低频振荡及其与长江中下游连阴雨

本文应用NOAA卫星接收的1975—1983年向外长波辐射(OLR)资料研究了春季热带地区低频振荡的基本特征,得出东半球热带地区盛行周期为30天左右的低频振荡,这种振荡最显著的区域在0—10°S、70—90°E的印度洋地区。文章阐述了过渡季节这种低频振荡的经向和纬向传播特征。 本文还进一步指出,在热带低频振荡的不同阶段,ITCZ、北半球副热带以及西风带环流系统也呈现出显著的周期变化,并查证了低频振荡作为长江中下游连阴雨和连晴过程的背景事实。因此本研究工作也为长江中下游连阴雨和连晴天气的中、长期可预报性提供     

夏季海洋性大陆区域OLR年际变动与中国长江中上游旱涝的关系

利用1979—2007年的NECP资料、GISST月平均资料和中国160个降水测站资料，用SVD方法分析了热带海洋性大陆区域OLR与夏季中国降水场的关系。结果表明：孟加拉湾、南海季风槽、南太平洋辐合带（SPCZ）、印尼群岛及其附近海域的对流活动与我国夏季长江中上游降水场存在密切联系。若孟加拉湾、南海季风槽、南太平洋辐合带区的OLR偏高（偏低），及东印度洋、印尼群岛附近的OLR偏低（偏高），则夏季长江中上游及以北地区的降水偏多（偏少）。定义了与长江中上游降水相关的海洋性大陆区域OLR指数IMCOLR，并由IMCOLR指数确定高低值年再进行合成分析，发现印尼群岛及其海域气柱内净的辐射和海表热通量的异常增加，有利于该地区对流活动增强和OLR负异常的产生和维持；而孟加拉湾、南海和热带西太平洋存在海表热通量的减弱和辐射冷却的加强，有利于对流活动减弱，导致潜热释放异常减少和维持OLR正异常。热带海洋性大陆区域对流活动IMCOLR与海表温度异常间的相关关系表明，热带海洋性大陆地区对流活动的年际变动可受到热带印度洋海温异常和太平洋区域“三级型”海温异常的共同影响。这些热力强迫异常可导致对流层低层大气异常响应，产生P-J类遥相关，影响中国长江流域中上游降水异常。     

北半球夏季海洋性大陆区域降水与南方涛动联系的年代际变化

利用1960—2016年夏季美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的月平均降水资料、南方涛动指数SOI以及Niňo3指数资料、NCEP/NCAR再分析资料以及英国哈德莱中心海表温度资料,通过相关分析和回归分析,研究了北半球夏季海洋性大陆区域(Maritime Continent,MC)降水与ENSO联系的年代际变化特征。结果表明:MC地区夏季平均降水与SOI指数的相关自1998年后明显减弱。造成这种现象的原因是:南方涛动指数SOI与海温相关系数在太平洋中部为负的大值中心,且1998年之后海温异常呈中部型。这种SSTA强迫造成1998年后大气视热源异常亦偏于赤道太平洋中部,这有利于通过Gill型响应,使菲律宾以东的对流层低层存在明显的反气旋性环流,辐散增强,从而造成赤道以北降水显著减少,抵消了MC区域内南部地区降水的增加,破坏了原有的SOI为正(负)时MC地区平均降水异常增加(减少)的关系。     

海洋性大陆西部夏季降水异常:独立和联系于IOD的模态

采用1979—2013年的NCEP/NCAR、GPCP和GODAS月平均再分析资料,通过回归分析等方法,研究了海洋性大陆(Maritime Continent,MC)地区偏印度洋一侧降水的区域性特征及其与热带、东亚地区环流变化的联系。结果表明:MC西部,爪洼岛以西洋面(A区)与苏门答腊海以西赤道洋面(B区)降水存在一定程度相关的同时,还存在较大差异。两个区域夏季降水正异常时,来自赤道印度洋、赤道太平洋、南海及孟加拉湾地区的水汽输送偏强。A区降水与IOD(Indian Ocean Diapole)现象密切相关,B区降水则与季风活动的变化联系密切。A区降水异常偏多时,混合层的暖海水向A区汇合,A区的海温异常偏高得以维持,对流层低层在A区及其西南部出现气旋性环流,产生气流辐合,有利于上升运动的发生,降水增多。当B区降水正异常时,对流层低层环流与A区降水正异常时较为相似,但气旋性环流范围偏小、偏西。B区暖海温的维持主要与海洋中的垂直运动有关。这些研究结果有利于深刻认识MC区域气候变动特征及亚洲夏季风环流异常的成因。     

SVD揭示的东亚地区低频振荡强度与中国夏季降水的联系

利用1978—2007年NCEP/NCAR再分析资料、中国160站月平均降水资料,采用SVD方法分析了东亚地区低频振荡强度与中国夏季降水异常的联系。结果表明:东亚地区低频振荡强度年际变化与中国夏季降水异常分布密切相关,其前3个模态分别对应的降水型:江淮型、华南型及长江中下游型。根据前3个模态分别定义低频振荡强度指数,选定异常年份对相关要素进行合成差值分析发现:“江淮型”高低指数年西太平洋海域的低频环流、对流、热源呈现南北向的反位相分布特征,江淮流域位于异常较强的两个相反性质的低频气团系统之间的气流交汇带;而东亚副热带地区东西向系统波动对“华南型”降水有重要作用,华南地区的局地对流加热对降水异常的发生影响显著;“长江中下游”降水型不仅受西太平洋海区低频环流、热源的影响,热带中太平洋的对流活动与长江中下游地区降水也有重要联系。      

中国东北地区OLR气候特征及其与夏季降水的关系

分析了1975—1994年中国东北地区的OLR气候特征,表明在不同区域的OLR年季变化有所不同,北部寒温带大陆性气候区是单峰型;中部大陆性季风气候区呈弱双峰型;东部山地气候区夏季OLR值较低;南部受海洋气候影响,OLR最高值出现在9月份。在东北地区OLR的地理分布为：冬季呈纬向型,南北变化梯度大,夏季是经向型,西部平原地区有一高值中心,东部山区有一低值中心。从时空变化上看,在冬季OLR值较低,变化不大,3月和5月有两次跃升,6-8月为高、低相间变化,9月开始迅速下降。东北地区夏季降水与OLR同期相关为负相关,在中南部相关性显著,并且在时间和空间尺度越小时,其相关性越好。     

海洋性大陆核心区域非绝热加热年代际变化及其与东亚夏季风变异的可能联系

海洋性大陆区域是太平洋和印度洋通过“大气桥”发生相互作用的区域,也是亚洲季风和澳洲季风相互作用的重要地区。利用1979—2012年的NCEP/NCAR、CMAP月平均资料和合成分析等方法,研究了海洋性大陆核心区域非绝热加热年代际变化规律及其与东亚夏季风的可能联系。海洋性大陆地区气候变动在95~145 °E,10 °S~10 °N区域尤为显著,记此区域为海洋性大陆核心区域（即KMC区域）。不考虑大气中潜热释放时,KMC区域的非绝热加热率在1979—2012年之间存在显著的年代际变化,加热作用由弱增强,在1980年代末期达到峰值后,即转为减弱阶段。对非绝热加热异常各分量的分析发现,在KMC区域,表面潜热和净大气长波辐射起主要作用。当非绝热加热负异常时,KMC区域的陆地降水偏多,海洋上降水偏少,赤道上存在气流辐合。在115~120 °E区间平均的经圈剖面上,气流在赤道地区上升、南海下沉、30 °N处上升,构成了异常的垂直环流圈。水汽从孟加拉湾、南海地区向中国东部输送,利于产生降水正异常。东亚剖面上的经圈环流在联系KMC区域非绝热加热和东亚夏季风异常的年代际变化中起重要作用。      

北半球夏季海洋性大陆区域气候与EP型ENSO:直接与间接联系

利用1979—2009年的NECP资料、Hadley海温月平均资料和CMAP降水资料,采用Kao and Yu(2009)的方法定义了夏季EP型ENSO指数EPI,用合成分析的方法分析了东部型ENSO与海洋性大陆降水的关系。结果表明:EPI与MC(Maritime Continent,海洋性大陆)区域降水变化间存在非常弱的负相关。造成这一弱相关的原因是EPI与MC区域降水在某些年份存在同号变化。在剔除Nio4信号后,海洋性大陆区域降水序列与EPI与存在着同号和反号两种关系。反号关系是通常所认为的,当经典的El Nio(La Nia)发生时MC区域降水出现显著地减少(增多)。此时,沿赤道的异常Walker环流建立了EP型ENSO与MC区域气候间的直接联系。而在同号关系时,菲律宾以东异常加热和SPCZ区域异常冷却引起的西北—东南走向的垂直环流圈削弱了MC区域与赤道东太平洋之间的异常Walker环流所建立的直接联系,或者说,赤道东太平洋区域SSTA与MC区域降水异常的形成是通过SPCZ区域SST的反号异常而产生间接联系的。这种机制的揭示为深刻认识ENSO影响海洋性大陆区域甚至东亚地区气候变动的联系提供了新的线索。     

海洋性大陆地区季节内对流活动对中国东南地区冬季降水的影响

分析了海洋性大陆地区季节内对流活动对北半球冬季中国东南地区降水的影响。根据这些对流活动是否具有东传特征,进一步将它们分为连续东传的MJO(Madden-Julian Oscillation)对流事件和准静止的非MJO对流事件。结果表明,这两类季节内对流活动对中国降水的影响存在明显差异。MJO对流对中国降水影响的空间范围较大,并且降水在MJO东传过程中呈现连续南传特征;非MJO对流的影响范围较小,并且其影响的关键区域随时间由北向南跳变。当对流在海洋性大陆地区处于活跃（抑制）位相时,MJO对流会导致中国东南地区降水呈现南正北负（南负北正）的偶极型分布,而非MJO对流仅仅会导致广东和福建一带降水偏少（偏多）。当对流在海洋性大陆地区由抑制（活跃）位相向活跃（抑制）位相转换时,MJO对流会引起中国东南大部分地区降水偏多（偏少）,非MJO对流则引起江西北部、福建西北和浙江西部一带降水偏少（偏多）。水汽通量诊断结果表明,两类对流事件影响中国降水都主要受到季节内尺度风场异常的调控。具体来说,季节内尺度上低层经向风的差异,进而导致其经向梯度对水汽的输送存在明显差异,最终导致两类不同的季节内对流对中国东南...     

热带低频振荡影响中国东部冬季降水的机理

利用1979—2007年中国站点逐日降水记录、NCEP/NCAR大气再分析资料以及OLR资料等,分析了冬季热带低频振荡(MJO)与中国东部降水的关系及其伴随的大气环流扰动型,利用线性化全球大气环流模式模拟了大气对热带对流热源的响应,揭示了MJO影响中国东部冬季降水的机理。结果表明:热带对流活动从赤道印度洋西部东移至赤道西太平洋,中国东部冬季降水先后经历了长江流域多雨、整个南方多雨、华南多雨而长江流域少雨,这个过程大约经历了20 d左右时间。作为对东移性赤道热源的Rossby波型响应,当对流热源中心位于赤道印度洋中西部时,赤道以北地区的热源西部气旋式环流和热源东部反气旋式环流共同形成的西南气流扰动主要影响到中国长江流域,并造成那里多雨;而当对流热源中心东移到赤道印度洋东部时,西南气流扰动主要影响到中国华南地区,并造成那里多雨。     

海洋性大陆区域加热异常与长江流域1998年夏季降水重大异常事件的联系

1998年夏季长江流域降水异常增多,发生了严重的洪涝灾害。本文利用1979-2011年的NCEP再分析月平均资料、Hadley中心的月平均海表温度资料和中国160站降水资料,分析了1998年夏季长江流域强降水的成因。结果表明：1998年夏季,印度尼西亚地区为非绝热加热正异常区,而其东北侧海域的非绝热加热为负异常或较小的正异常,由此形成了西南-东北向的异常加热梯度,使得印度尼西亚地区大气受到异常加热,低层辐合,高层辐散,而在热带西太平洋地区则为低层辐散,高层辐合,形成了西南-东北向垂直环流圈。热带西太平洋地区的低层异常辐散气流可作为异常涡度源,强迫出位于南海中国地区的反气旋性环流。同时,来自印度尼西亚北侧的扰动能量在南海地区辐合,有利于南海地区这一异常反气旋环流的维持。南海地区异常反气旋环流西北侧的西南气流,携带大量热带西太平洋及南海地区的水汽,输送到我国南方地区,并与控制中国东北地区的气旋性环流西南侧的西北气流交汇辐合于长江流域,有利于降水异常事件的产生。     

夏季印度洋海盆模与MC区域降水异常联系的进一步分析

利用英国哈德莱中心的逐月海表温度资料及NCEP/NCAR月平均再分析资料等,通过在印度洋海盆模IOBM指数(IIOB)中扣除长期趋势和两类ENSO的同期信号后,得到了修正的IOBM指数(Im IOB),并由此分析了IOBM的变化及与海洋性大陆区域降水异常的联系。结果表明:印度洋IOBM为暖位相时,不同季节的印度洋地区均呈现异常偏暖,但大气是上升还是下沉运动则在印度洋不同季节和不同区域存在很大变化。就夏季而言,印度洋大部分地区存在上升运动,这与海温异常偏暖有关。在北半球夏季,指数Im IOB存在3~5 a的周期变化。当IOBM处于正位相时,印度洋至我国东海地区大范围海温偏暖。MC(Maritime Continent,海洋性大陆)区域西部降水正异常,而MC区域东北部降水为负异常。造成这种降水分布的原因是:当指数为正时,在MC区域的西部对流层低层辐合、高层辐散,上升运动增强,且水汽辐合,而MC区域的东北部对流层低层辐散、高层辐合,上升运动不明显,水汽辐散,不易形成降水。而在对流层低层与西太平洋辐散中心对应,南北半球出现关于赤道对称的反气旋对,赤道印度洋上的异常加热激发东传的Kelvin波,加强东风异常,同时加强了KMC(海洋性大陆的核心区域)之外南北半球热带地区的这对Rossby波型。以上这些结果有利于深刻理解MC降水异常成因及热带海陆气相互作用过程。     

OLR 低频振荡与西太平洋台风的发生

以影响我国西太平洋台风生成区域平均的OLR演变曲线为基础,对1975—1981年经过30—60天滤波处理的OLR场进行合成分析。结果表明,与西太平洋台风生成有关的系统,主要集中于东半球60°E以东的低纬地区。西太平洋和孟加拉湾南部的赤道地区构成一对低频偶极中心,它们之间有密切的联系。赤道印度洋中部地区是OLR低频振荡的一个重要源区,台风多发、间歇和转换阶段都有明显的特点,对台风的生成和间歇的中期预报有一定的参考意义。特别是夏季形势建立后,在30°N附近副高的东西摆动（有明显的低频变化特征）与ITCZ的变化     

1998年京津冀夏季风的低频振荡与降水的特征

使用美国NCAR 1998年再分析资料, 研究了京、津、冀夏季风的低频振荡和低频降水的特征。结果表明, 京、津、冀1998年夏季风存在15~35天的低频振荡, 5~6月低频降水较弱, 7~8月低频降水较强, 低频降水的传播路径倾向于与其上空200 hPa低频辐散带的传播路径相一致, 京、津、冀地区水汽主要来自南部边界和西部边界, 南风低频水汽输送变化对低频多雨期发生发展具有指示意义。     

1991年夏季长江中下游降水和风场的低频振荡特征分析

对 1 991长江中下游地区夏季降水和风场进行 Morlet小波分析 ,结果表明 :这些要素有明显的低频特征 ,其变化具有阶段性的特点。 6月中旬之前主要表现为准双周振荡 ,6月中旬之后 3 0～ 60 d振荡逐渐明显 ;低频西风峰值超前降水峰值 2～ 4d。通过对散度场及流场的分析发现 ,7月份以后 ,低纬低频系统北传 ,同时中纬 40～50°N低频系统南传 ,两者交汇在 3 0～ 3 5°N,低频气流在长江中下游地区的辐合造成了两次大的降水过程     

我国东部夏季降水季节内振荡与低频大气环流演变特征分析

利用1979—2017年夏季逐日气象数据,使用经验正交函数（Empirical Orthogonal Function,EOF）分解和超前滞后回归方法分析了我国东部地区夏季降水季节内振荡（Intra-seasonal Oscillation,ISO）的时空特征及其与低纬和北太平洋中高纬度低频大气环流的联系。结果表明：EOF分解的第一模态表现为我国东南部地区ISO降水显著偏多,而我国北方地区偏少的空间型,相应的低频向外长波辐射（Outgoing Long wave Radiation,OLR）场表现为我国东南部地区低频对流异常活跃,而北方地区异常不活跃的南北偶极子型分布。位于南海至副热带西太平洋上空的低频对流异常活跃区与低频上升气流和低频水汽辐合带协同北传和西北传,在我国东南部地区ISO降水异常偏多位相峰值之前一周抵达华南上空,我国东部地区ISO降水开始呈现出南北偶极子空间型;与此同时,200 hPa低频经向风在北太平洋中高纬度表现为一个纬向低频波列形式,并向西传播,当低频波列中的低频南风异常西传到东亚—日本岛上空时,与低纬北传的高层异常北风形成经向对比,造成我国东南部地区上空出现强的低频散度异常。以上低纬度低频信号西北传与北太平洋中高纬度低频波列西传的协同作用,使得异常活跃的对流活动、水汽异常辐合区、异常上升运动和高层异常辐散区均锚定在我国东南部上空,形成该地区ISO降水异常偏多位相。     

1997年华南汛期降水异常与大气低频振荡的关系

利用国家气象中心提供的逐日降水资料及NCEP逐日再分析资料,分析了1997年华南地区汛期异常降水低频特征与大气低频振荡的关系。研究表明,1997年华南前汛期和后汛期降水表现为不同的振荡特征;前汛期降水主要以10～20天准双周振荡为主,而后汛期降水的低频特征并不明显。进一步对降水和其它要素的低频振荡特征进行分析发现,该年华南地区前汛期降水和风场的低频振荡现象是普遍存在的;低频纬向风的传播变化与降水的时间分布有较好的对应。并且,高、低纬度低频风场同时向华南地区传输,会产生极强的降水。在对大气低频扰动动能的分析中也发现,华南前汛期降水伴随着低频扰动动能在该地区的集中释放。