“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.     

1998年区域性水汽输送及对流活动与副高活动变异的相关特征

根据1998年NCEP逐日资料和TBB逐日资料,探讨了低纬度对流活动和副高周边水汽输送及其对流活动对夏季西太平洋副热带高压季节性北跳、南撤的影响效应.研究表明:低纬热带对流加强,且110°-150°E地区的南北向垂直经圈环流下沉区北移,夏季西太平洋副热带高压有北跳现象.另外,诊断结果亦表明西太平洋副高周边纬向水汽输送的显著减弱亦预示将出现副高的北跳,而西太平洋地区低纬经向水汽输送减少一候之后,副高南撤.研究结果表明西太平洋副高北跳、南撤与低纬度的对流潜热释放、中纬西太平洋副高周边的水汽输送及其对流活动存在密切的关系.数值模拟结果进一步证实上述副高活动变异与前期水汽输送及其对流特征的相关关系.     

夏季西太平洋副热带高压北抬过程动能变化分析

本文利用ECMWF/WMO2.5°×2.5°网格点资料,对1982年7月西太平洋副热带高压一次明显北抬过程的动能及其收支进行了诊断分析。结果表明西太平洋副高北抬过程中动能和动能收支具有明显的特征,并指出了副高北抬的可能机制及预报副高北抬的着眼点。      

1998年区域性水汽输送及对流活动与副高活动变异的相关特征(英)

根据1998年NCEP逐日资料和TBB逐日资料,探讨了低纬度对流活动和副高周边水汽输送及其对流活动对夏季西太平洋副热带高压季节性北跳、南撤的影响效应。研究表明:低纬热带对流加强,且110°-150°E地区的南北向垂直经圈环流下沉区北移,夏季西太平洋副热带高压有北跳现象。另外,诊断结果亦表明西太平洋副高周边纬向水汽输送的显著减弱亦预示将出现副高的北跳,而西太平洋地区低纬经向水汽输送减少一候之后,副高南撤。研究结果表明西太平洋副高北跳、南撤与低纬度的对流潜热释放、中纬西太平洋副高周边的水汽输送及其对流活动存在密切的关系。数值模拟结果进一步证实上述副高活动变异与前期水汽输送及其对流特征的相关关系。     

夏季北极涡与副热带高压的联系及对华北降水的影响

由于北极涡与副热带高压是两个影响我国天气气候变化的主要大气环流实体,两者紧密相联,且均对华北夏季降水有明显作用,本文使用NCEP/NCAR再分析资料、国家气候中心提供的74个大气环流因子及中国160 站月降水资料,利用合成分析、相关分析及SVD等方法讨论了夏季北极涡与北半球大气环流及副热带高压的相互关系,分析了夏季北极涡及副高对华北降水的共同作用.结果表明:(1) 北极涡的变化不仅与高纬高度场密切相关,而且与中、低纬度环流紧密联系,当极涡异常偏大偏强,中、低纬地区位势高度均明显偏低,北半球副高的面积和强度易偏小,北界位置易偏南,其中副高强度的变化最大.(2) 各分区极涡因子与副高因子之间基本呈显著的负相关,而与西太平洋和南海副高的北界、脊线位置呈正相关.(3) 极涡指数、副高脊线及北界指数与华北降水之间以正相关为主,副高面积、强度指数与华北降水基本呈负相关.当亚洲和欧洲区极涡异常南扩,北非、大西洋、北美副高显著收缩减弱,西太平洋和南海副高明显北抬时,华北降水易增加.     

2003年夏季淮河流域梅雨期西太平洋副高结构和活动特征及动力机制分析

通过资料分析和诊断, 揭示了在2003年6～7月淮河流域暴雨期间, 西太平洋副高相对偏北并且呈现南北变化相对稳定、东西变化明显的特征; 强劲而稳定少动的中纬度西风急流使得西太平洋副高难以北抬, 从而造成了淮河流域降雨带的稳定少动. 同时, 分析表明每一次雨锋的出现伴有高层南亚高压的东伸, 并诱发500 hPa西太平洋副高西伸至我国沿海, 导致淮河流域多雨, 江南干旱高温.分析还发现高、低空副热带高压影响天气系统发展的如下机制: (1) 沿30°N东伸的高层南亚高压脊在东部30°N以北地区引起辐散和上升, 在30°N以南地区引起辐合和下沉; (2) 江南高层的辐合下沉气流在中低空的辐散增强了局地的负涡度, 诱发西太平洋副高西伸; (3) 沿增强了的西太平洋副高西北侧的偏西南气流在30°N以北辐合, 增强了局地的上升运动, 为暴雨的产生创造了大尺度的背景流场; (4) 副高西北侧的暴雨加强了低空的南风和高层的北风, 从而使高层东伸的南亚高压和低层西伸的西太平洋副高在我国东部稳定维持.     

一类青藏高原低涡异常路径的环境场分析

利用NCEP/NCAR再分析资料、历史天气图,在分析1998-2015年移出高原后持续活动2天以上的高原低涡(简称持续高原涡)活动情况基础上,分析了在河套地区打转的持续高原涡的对流层中层高度场特征,并且利用WRF3.5.1模式,对2002年7月1-5日在河套地区打转的久治涡活动的环境场进行了模拟与台风或热带低压强度增强、减弱的数值试验。结果发现,在中国大陆以东、140°E以西洋面上台风或热带低压向北活动,会造成持续高原涡在河套地区打转的异常路径;其环流背景,主要是台风或热带低压向北活动,使副热带高压(简称副高)北抬,会使蒙古高压与副高之间的切变环境场或青海高压和副高与蒙古东部高压打通的高压之间的切变环境场持续,从而使持续高原涡处在相对较弱的切变环境场中东移受阻;数值试验表明,热带低压强度变化,会影响副高位置,从而会影响低涡打转活动的切变环境场,造成低涡打转位置与次数的变化。     

OLR与西太平洋副热带高压位置的相关分析

选取NOAA极轨气象卫星AVHRR仪器的红外通道5观测数据处理得到的OLR资料,利用相关分析、合成分析等方法,对海洋性大陆(10°s～20°N,90°E～150°E)的OLR和西太平洋副高位置关系进行分析.通过对OLR与西太平洋副高特征量相关性分析、1979-2008年30年7月OLR分析、西太平洋副热带高压的特征量分析、西太平洋副高特征量与OLR显著相关区的OLR年际变化分析,结果表明:菲律宾群岛以东洋面的OLR变化对西太平洋副高的位置有重要影响.该区域OLR变化与西太平洋副高的位置呈负相关,OLR有负(正)异常时,其以北的西太平洋副高将北(南)移.     

西太平洋副热带高压北抬过程水汽场的分析

本文利用ECMWF/WMO2.5°×2.5°网格点资料,对1982年7月西平洋副高的一次明显北抬过程中水汽场及水汽收支进行了诊断分析。结果表明西太平洋副高北抬活动中水汽场分布和水汽收支有明显的特征,北抬阶段与北抬后稳定阶段有明显差异。进一步认识了副高水汽场结构的复杂性,为探讨水汽场及水汽收支的变化在副高北抬活动中的作用提供线索。     

盛夏青藏高原热源与菲律宾海对流活动的联系

通过多源资料诊断分析,本文讨论了盛夏（8月）青藏高原大气热源与菲律宾海对流活动之间的联系及可能的机制。结果表明,与青藏高原热源相联系的环流形势在夏季各月明显不同,因此对夏季青藏高原热源的影响应当分月讨论。在夏季各月中,菲律宾海对流活动与青藏高原热源在8月份的联系最为紧密,二者存在显著的反相关关系。而8月青藏高原热源、菲律宾对流活动、西太平洋副热带高压（简称西太副高）、印度季风低压、南亚高压、西风带槽脊和西北太平洋季风环流存在相互耦合的过程。青藏高原热源与菲律宾海对流活动之间联系的机制为:菲律宾海对流弱（强）年,西太副高偏西（东）偏南（北）,西北太平洋季风环流减弱（加强）,印度季风低压减弱（加强）,西风带南压（北抬）,又加之副高西侧有强（弱）的水汽输入,兼以高层南亚高压加强（减弱）,使得高原南部降水显著增强（减弱）,高原热源整体加强（减弱）,高原热源的加强（减弱）又造成了高原南部到东亚区域低层西南（东北）风异常,又利于西太副高偏西（东）偏南（北）,从而造成菲律宾海对流减弱（加强）。这一机制在高原热源强弱年均有表现,但强年表现得更为显著,并在个例中也有所体现,说明盛夏青藏高原热源异常和菲律宾海对流异常存在显著的相互作用。     

梅雨雨带北跳过程研究

利用1979～2007年逐日再分析资料和高分辨率逐日降水资料,通过定义确定了每年梅雨雨带北跳的日期,对梅雨雨带的北跳过程及其可能的物理机制进行了研究。分析结果表明:梅雨雨带北跳日期存在明显的年际变化,本文合成得到的雨带北跳过程与前人的工作相一致。水汽输送的变化和对流层中层的垂直运动是影响梅雨雨带位置分布的关键因素。Omega方程诊断结果表明,在梅雨雨带北跳前期,对流层高层的环流异常导致江淮流域出现异常下沉运动,不利于梅雨雨带的北跳;而涡度方程的诊断结果表明,江淮流域的异常下沉运动导致的非绝热冷却在中国东部的对流层低层引起异常反气旋涡度倾向,有利于副热带高压西伸,从而有利于梅雨雨带的北跳。因此,当对流层高层环流发生变化（主要受纬向涡度平流影响）,使得江淮流域的异常下沉运动转变为异常上升运动时,高低层相互配合,造成了梅雨雨带的突然北跳。     

超强台风“天鹅”（2015）路径突变过程机理研究

本文采用中国气象局的最佳台风路径数据和美国国家环境预报中心1°×1°每6 h再分析资料作为研究工作的基本场,运用了分部位涡反演方法探讨影响2015年第15号超强台风“天鹅”路径突变的物理机制,得到以下结论:（1）就天气系统而言,“天鹅”整个移动过程中都受到周围环境场及引导气流的影响,主要的影响系统包括西北太平洋副热带高压、季风涡旋、邻近台风“艾莎尼”及台风外围反气旋;（2）定量分析了与各影响系统扰动位涡相关的引导气流矢量,发现整个过程中超强台风“天鹅”的移动始终受西北太平洋副热带高压的影响,其次是来自季风涡旋及台风外围反气旋的贡献,而当“天鹅”有向北转向趋势时,与外围反气旋相关的东北向引导气流导致了台风的路径北折;（3）进一步定量分析了总扰动位涡在不同高度层上相关引导气流的贡献,结果表明在垂直方向上对流层中层系统的引导气流矢量与“天鹅”的移动最为吻合,而形成于低层系统的偏南风气流与“天鹅”向北突然转向有着密切的联系,并在转向后逐渐向中高层发展增强。     

2009号台风“美莎克”对黑龙江的影响及非对称结构特征

使用常规观测资料及ERA5（0.25°×0.25°）再分析资料,对2009号台风“美莎克”进行分析。结果表明：此次过程,副热带高压异常强大,位置偏北,并与北侧阻高合并形成高压坝阻挡;“美莎克”沿副高外围北上与中纬度低涡及冷空气相互作用,变性后斜压性明显加大,低涡增强;“美莎克”携带大量水汽,同时中低空急流将海上水汽持续向黑龙江输送,并在黑龙江强烈辐合,形成强的水汽辐合区和水汽辐合带;高低空急流耦合构成强的垂直环流,对应非常强的垂直上升速度;副热带高压向西北伸展,高空引导气流和热成风方向转为西北—东南向,促使“美莎克”登陆后向西北移动,穿过黑龙江,是黑龙江出现大暴雨的主要原因。分析台风中心涡度、散度、垂直速度、位温、湿位涡等物理量的三维结构变化,可以很好地认识台风在北上登陆中的变性过程以及降水出现非对称结构的原因。     

副高断裂前后四川盆地一次暴雨过程的比较分析

利用NCEP1°×1°6 h再分析资料,对副热带高压与西风槽典型环流形势配合下发生的一次四川区域性暴雨过程的不同阶段进行对比分析。结果表明,前期暴雨天气过程,其动力条件占到了主导地位,具有明显的经向垂直环流圈和垂直上升运动支,而在副高断裂后较强冷空气作用下,在副高边缘发生的区域性暴雨过程受西风带槽前的能量锋区影响,动力强迫作用和热力强迫作用激发的次级环流,进一步加强了四川盆地垂直运动的发展;冷空气作用前期的暴雨过程和冷空气进入后副高边缘发生的区域性暴雨过程中暴雨区域内的假相当位温均强于高层,大气处于对流性不稳定层结状态,对四川盆地暴雨的增强也起了不可忽视的作用,但由副高控制到副高逐渐断裂,湿位涡的斜压扰动是逐渐增强的过程,导致倾斜垂直涡度发展,激发更为强烈的上升运动;副高与西风槽环流形势相配合的暖区暴雨过程水汽主要来自中低层孟加拉湾;而副高断裂后发生在副高边缘的区域性暴雨过程,水汽主要来自850hPa层南海和孟加拉湾,从对流层中到低层,四川盆地东部恰恰是冷暖气流的交汇处,偏南气流将海上充沛的水汽输送到盆地东部,为暴雨的发生提供充足的水汽条件,并与对流层低层秦岭附近的东北冷气流交汇。      

越赤道气流对副高脊线北抬至25°N的影响

副高脊线北抬至25°N的时间早晚是福建前汛期结束和开始进入夏季的重要环流背景。应用850hPa月平均风场、500hPa环流场和西太平洋副热带高压脊线北抬至25°N日期及福建省25个代表站(县)6—7月的降水为基本分析资料,首先标定副高北抬至25°N的标准与年例,其次采用合成分析法揭示异常年例6月850hPa风场的基本特征,进而探讨了索马里越赤道气流强度变化对副高北抬至25°N的影响关系,最后对2005年进行诊断。其主要结果有:(1)6月索马里越赤道气流强劲(不够明显),较常年偏强(偏弱),有利于副高北抬至25°N提早(推迟);(2)5—6月索马里越赤道气流强度与500hPa东亚至西太平洋中纬度区域的高度场呈现正相关关系,该区域高度场高(低)有(不)利于副高主体北抬,为副高北抬25°N时间提早(推迟)提供有利环流背景;(3)索马里越赤道气流强度为副高北抬至25°N提供了一个较强的预报预测信号;诊断2005年副高北抬至25°N提早,实况与诊断相符。     

Impact of 10–60-Day Low-Frequency Steering Flows on Straight Northward-Moving Typhoon Tracks over the Western North Pacific

This study investigates the impact of low-frequency (intraseasonal and interannual) steering flows on straight northward-moving (defined as a meridional displacement two times greater than the zonal displacement) typhoons over the western North Pacific using observational data. The year-to-year change in the northward-moving tracks is affected by the interannual change in the location and intensity of the subtropical high. A strengthened northward steering flow east of 120°E and a weakened easterly steering flow south of the subtropical high favor more frequent straight northward tracks. Examining each of the individual northward-moving typhoons shows that they interact with three types of intraseasonal (10–60-day) background flows during their northward journey. The first type is the monsoon gyre pattern, in which the northward-moving typhoon is embedded in a closed cyclonic monsoon gyre circulation. The second type is the wave train pattern, where a cyclonic (anticyclonic) vorticity circulation is located to the west (east) of the northward-moving typhoon center. The third type is the mid-latitude trough pattern, in which the northward-moving typhoon center is located in the maximum vorticity region of the trough.     

近30余年来盛夏东亚东南季风和西南季风频率的年代际变化及其与青藏高原积雪的关系

利用地面观测资料和NCEP/NCAR再分析资料集,使用相关分析、合成分析等方法,在将地面风分为东南季风和西南季风的基础上,分析了近30余年来盛夏东亚季风频率的年代际变化特征。结果表明:盛夏东南季风、西南季风频率和前期春季青藏高原积雪均在21世纪初期发生了显著的年代际变化;东南季风、西南季风频率由较少改变为较多,春季青藏高原积雪则由深变浅。由于青藏高原积雪厚度发生了年代际变浅,说明青藏高原发生了年代际变暖和南亚高压变强,南亚高压的年代际变强,使得其下游对流层低层(18°~28°N,108°~118°E)的反气旋性环流异常增强,有利于东亚西南季风频率的增加;同时,由于高原发生湿反馈作用,使得淮河地区降水发生年代际变多,由Sverdrup涡度平衡关系,降水的异常增多通过潜热释放,使得东亚副热带高压异常加强,而副热带高压异常变强则有利于盛夏东亚东南季风频率发生年代际增加。     

北半球冬季副热带高压带维持的涡度机制

本文利用涡度平衡方程讨论北半球冬季副热带高压的维持,计算发现,30°N副热带高压带地区,大型扰动所造成的涡度输送的辐散是维持这地区反气旋涡度的主要因子,这种辐散作用所造成的反气旋涡度主要发生在对流层上层,平均经圈环流对地转祸度的输送可以把它引导到对流层下层来。此外,我们还根据涡度输送的计算,讨论了西风急流的维持。向北的扰动涡度输送在45°N上空达极大值,因此它对中纬度西风和纬向平均急流的维持起着重要作用。但30°N上空,扰动的涡度输送为零,而平均经圈环流对地转涡度和相对涡度的输送都比较大,因此,可以认为副热带急流是在平均经圈环流作用下维持的。     

2018年盛夏副热带高压极端偏北的原因分析

2018年盛夏辽宁的阶段性高温与副热带高压(简称“副高”)的极端偏北有关,利用1981—2018年NCEP/NCAR再分析资料、ECMWF再分析资料和中国地面气候资料日值数据集(V3.0),主要以候的时间尺度,从大气环流异常的形成及其原因进行分析,解释了2018年盛夏副高极端偏北的原因及影响机制。结果表明：影响副高位置偏北的因素主要有三方面。一是来自欧洲上空的高压脊发展并东移,与副高断裂开的一支结合,使得副高北移;二是南半球冷空气活动,导致向北的越赤道气流加强,从而造成赤道辐合带(intertropical convergence zone,ITCZ)北移,进一步引起副高北移;三是由于青藏高原东部感热增强,其上升气流经由一候到两候的时间在辽宁和渤海地区下沉。三方面因素的共同影响造成了副高位置的极端偏北。