青藏高原加热场与长江下游秋季降水的关系

利用1960年至2010年青藏高原地面加热场强度距平指数,中国月平均降水资料以及NCEP/NCAR再分析资料,分析了冬季高原地面加热场强度变化趋势,长江下游地区秋季(9,10月)降水量时空变化,着重对冬季高原地面加热场强度与次年长江下游地区秋季降水做相关性分析,配合冬季高原地面加热场强度极值年对应的秋雨时期环流情况,得出以下结论:(1)冬季高原地面加热场强度年际变化显著,自1960年来大幅下降,2000年后小幅回升但仍未达到先前水平。(2)长江下游地区秋季降水主要集中在9月,且降水量呈同多同少分布,年际变化显著,1985年后降水总量偏少。(3)冬季高原地面加热场强度与长江下游地区秋雨降水量存在相关关系。冬季高原地面加热场强时,次年长江下游地区秋季降水量大,其中部分地区相关性非常显著;反之当冬季高原地面加热场强度弱时,次年长江下游地区秋季降水量也较小。     

青藏高原积雪日数与高原季风的关系

利用青藏高原50个气象台站1960-2004年的积雪日数、NCEP/NCAR再分析资料、青藏高原地面加热场强度距平指数和高原季风指数资料,采用EOF、滑动t检验以及相关分析等方法分析了近60年来青藏高原季风的变化特征和近45年来青藏高原积雪日数的变化特征以及二者之间的关系;分析了青藏高原季风与青藏高原高度场和青藏高原地面加热场之间的相关性。结果表明:当初冬(11月)青藏高原地面加热场强度强时,隆冬(12月~1月)的青藏高原冬季风弱,次年春季(4~6月)的青藏高原地面加热场强度弱;当青藏高原夏季风强(弱)时,有利于唐古拉山地区积雪日数的增加(减少),班戈地区和青海东北部积雪日数的减少(增加);当青藏高原冬季风强(弱)时,有利于青海北部和西藏南部积雪日数的减少(增加),喜马拉雅山和唐古拉山积雪日数的增加(减少)。     

青海湖水位变化对青藏高原气候变化的响应

利用1959-2008年青海湖流域刚察和天峻站的降水、气温、风速及布哈河流量、青海湖水位高度、青藏高原地面加热场强度距平指数和青藏高原季风指数等逐月资料,分析了气候变化对青海湖水位年际波动的影响。结果表明,冬季青藏高原地面加热场的加强有利于青藏高原冬季风的加强,春末夏初(5～6月)青藏高原地面加热场强度的增强有利于青藏高原夏季风的提前(5～6月)加强;冬、春季青海湖流域风速与布哈河流量是引起青海湖水位年际差变化的主要因子;夏、秋季,青海湖水位年际差受流域降水量、风速和流量的共同作用,随着流域降水增加、入湖流量的加大、风速减小,水位年际差呈上升趋势(水位下降速度减慢)。建立了青藏高原热力作用和气候变化的关系及其对青海湖水位下降趋缓(年际差增大)的概念模型。     

The Wave Train Characteristics of Teleconnection Caused by the Thermal Anomaly of the Underlying Surface of the Tibetan Plateau. Part Ⅰ: Data Analysis

探讨了前期青藏高原下垫面热力结构异常对后期长江中下游地区降水的影响。通过资料分析揭示出长江中下游地区夏季降水异常前期冬、春季青藏高原下垫面三维热力结构强信号特征,即长江中下游夏季旱涝前期高原南部和北部各层次的地温距平呈反位相分布。从地面0cm到地下320 cm的地温距平分布为:涝年高原偏南部(30°N以南)为正,中部和北部(30°N以北)为负,旱年时相反。其中地温距平的大值区在 40 cm到160 cm层之间。同时揭示了北半球环流型对青藏高原下垫面热力异常可能产生遥响应,并形成季尺度低频波的传播,从而影响长江中下游地区后期的降水,反映了遥相关是区域性旱涝形成的一个动力机制。资料分析结果表明前期青藏高原下垫面三维热力结构异常是后期长江中下游地区降水异常的重要原因之     

中国西南地区春季降水的时空变化及其异常的环流特征

利用中国气象局国家气象信息中心整编的中国西南地区97站逐日观测资料及美国国家环境预报中心/大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析资料,对中国西南地区1961—2013年春季降水的时空分布特征进行了分析,并研究了造成西南地区春季降水异常的环流成因。结果表明,中国西南地区春季降水的主模态呈现为全区一致型,该模态具有明显的2.5—3.5a及准5a的活动周期。对流层中低层副热带地区的异常气旋式环流波列形成的异常气流将洋面上空的水汽向中国西南内陆地区输送,暖湿气流与异常活跃的北方冷空气活动相配合,加上西南地区大气低层辐合、高层辐散而产生抽吸作用,使得当地对流层中低层出现较强的沿地形抬升的上升气流,从而有利于西南地区降水的形成,反之亦然。造成环流异常的原因除了与西南地区、热带地区的异常辐合/辐散运动造成的位涡扰动能量有关,亦与中高纬度波扰动能量下欧亚大陆下游地区的频散及辐合有关。此外,冬季1月的青藏高原地面加热场特征可作为预测后期西南地区春季降水异常变化的一个前期信号。     

东北地区春季首场透雨的变化特征及与青藏高原地面加热场强度的关系

利用1958—2012年4—5月东北地区(39°~55°N、118°~135°E)101个站点逐日降水资料、青藏高原地区(25°~40°N、73.75°~103.75°E)JRA-55的地面感热和潜热通量月平均再分析资料以及NCEP/NCAR-I大气环流场的月平均再分析资料,分析了春播期首场透雨出现日期的时空变化特征及其与透雨量和播种期降水量间的关系,以及对青藏高原地面加热场强度异常的响应及其可能机制。结果表明:透雨日期自1958年以来在东北地区的西北和东南大部分区域呈现略微偏晚的趋势;中部有略微偏早的趋势。春播期首场透雨出现时间偏早(晚)的地方,首场透雨量小(大),春播期总降水量多(少)。同时,4月青藏高原地面加热场强度增强(减弱),有利于(不利于)来自北方的冷空气和南方的暖湿气流在东北上空交汇,且上升气流增强(减弱),水汽输送充沛(减少),导致该地区春季首场透雨出现的时间偏早(晚)。     

高原热力作用对高原夏季风爆发的指示意义

利用1979-2011年ECMWF月平均再分析资料、逐月青藏高原地面加热场强度距平指数(B-H)以及中国地面国际交换站逐日24 h降水量,研究了高原热力作用与高原夏季风之间的联系,结果表明:B-H与传统高原季风指数(TPMI)之间存在较好的同时相关关系,B-H与动态高原季风指数(DPMI)之间存在较好的超前1~3个月的相关关系,这种关系在干季尤为明显。前期2月青藏高原热力作用偏强将会导致高原夏季风爆发偏早,爆发初期强度偏强。     

青藏高原地面加热场强度与ENSO循环的关系

分析了近50年青藏高原地面加热场强度距平指数、Ni~no C区海温指数、SOI和印缅槽指数的统计相关,结果表明,ENSO指数和印缅槽指数在月、季时间尺度上具有很好的持续性。青藏高原地面加热场强度距平指数和印缅槽指数与Ni~no C区海温指数存在很好的正相关,与SOI有显著的负相关。由此建立了一个通过印缅槽将ENSO循环与青藏高原地面加热场联系起来,解释西北区东部及河套干旱形成的概念模型。     

青海东部地区3～5月气候及环流特征分析

利用1961~2006年春季(3~5月)海东和西宁气象观测资料和500hPa高度场、环流特征指数和海温距平指数等资料,采用气候诊断方法对海东和西宁春季气温及降水的年代际变化特征以及影响因子进行了分析,并组建了气温和降水的预测方程。结果表明:海东和西宁春季的平均气温呈明显的升高趋势,降水呈微弱的增多趋势,气温每10a增加0.205℃;气温和降水分别存在准11a和22a的变化周期。青藏高原与中国东部沿海地区500hPa高度距平场形成“西低东高(西高东低)“的距平分布型时,海东和西宁春季容易出现多(少)雨年。印度洋副高、极涡、西太平洋副高、西藏高原、印缅槽、北美副高、东亚槽等环流指数以及太平洋地区海温指数的变化对该地区气温、降水的变化具有很好的指示作用。     

青藏高原地面加热场强度变化及其与太阳活动的关系

利用1958—2006年日喀则和玉树观测的历年各月平均地面(0 cm)温度和气温(百叶箱)资料,采用新量纲重新计算并续补了48年的青藏高原地面加热场强度距平指数。结果表明,青藏高原地面加热场强度存在后延1~2个月的显著相关,干季具有较好的持续性。除存在明显的年际和年代际变化特征外,总体表现出春、夏季由弱变强,秋、冬季由强变弱,且具有稳定而显著的准11年和17年周期。持续的太阳黑子数偏少对青藏高原地面加热场强度的增强具有明显的指示性;太阳黑子周期长度(SCL)变长(太阳活动减弱)时,青藏高原地面加热场强度减弱。通过初步分析认为,太阳活动是引起青藏高原地面加热场强度变化的重要原因之一。     

我国冬季气温异常对东亚季风和高原加热场的响应

根据我国618个气象台站的月平均气温、 海平面气压和青藏高原地面加热场强度距平指数资料等, 利用EOF和相关分析等方法, 分析了我国最近32个冬季气温异常特征及其对东亚冬季风和青藏高原地面加热场强度异常的响应。结果表明： 我国冬季气温异常的第一空间模态较好地反映了在全球变暖背景下全国一致增温的特征, 增温最显著的区域在河套; 第二空间模态则表现了冬季变暖过程中的东北区快西南区慢的反位相特点。冬季气温一致偏高的年份主要出现在1990年代及以后。分析认为, 全国大部分冬季气温的升高主要与东亚冬季风的关系密切, 东亚冬季风强度的整体减弱与赤道中东太平洋海温的升高存在一定的关系, 河套地区和东部沿海气温对东亚冬季风的响应最敏感; 冬季高原地面加热场强度的增强有利于我国新疆南部、 河套大范围地区和东部沿海地区冬季气温的降低。我国西南地区冬季气温呈现变暖的时间迟于全国其他地区。     

青藏高原地区5月热力差异和后期夏季北疆降水的联系

基于美国国家环境预测中心/美国国家大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析月平均资料和新疆70站降水资料,分析了1961~2010年5月青藏高原地区地表热力异常差异和新疆夏季降水的联系。奇异值分解(SVD)分析发现,当5月青藏高原视热源偏弱,高原西北部地区偏强时,北疆夏季降水偏多。定义了一个热力差异指数来表征两个区域热力异常的对比程度,发现考虑这种大尺度热力差异对比要比单一地区与区域气候有更为密切的联系。当热力差异指数为负时,即5月青藏高原视热源偏弱,其西北部视热源偏强时:(1)西亚副热带西风急流位置偏南;(2)500 h Pa中亚上空和贝加尔湖上空分别对应异常气旋和反气旋环流,在二者共同作用下,北疆上空盛行异常的偏南气流,有利于低纬度的暖湿气流北上,形成有利于降水的环流形势;(3)印度半岛上空为异常反气旋环流,中亚上空为异常气旋环流,形成北疆夏季降水水汽的两步型输送,阿拉伯海水汽被输送至中亚和新疆地区。偏相关分析发现,青藏高原热力异常主要影响对流层中高层大气环流和水汽输送的第二步环流条件,高原西北部热力异常则影响水汽输送的第一步环流条件。     

2018年春季内蒙古气温异常及大气环流特征分析

采用内蒙古自治区101个国家级地面气象站1961—2018年春季平均气温观测资料、美国国家NCEP/NCAR月平均再分析资料和国家气候中心环流监测指数资料,分析了内蒙古春季气温异常及大气环流异常特征。分析表明:欧亚大陆中高纬500hPa高度呈现"两槽一脊"型分布,乌拉尔山附近高度场为负距平,贝加尔湖附近为正距平控制,有利于内蒙古春季气温偏高;此外,东亚大槽偏弱、亚洲纬向环流异常偏强、青藏高原高度场异常偏高及西伯利亚高压异常偏弱,容易造成春季气温偏高。     

冬季青藏高原地面加热与春季川渝地区气温关系的分析

应用奇异值分解(SVD)技术,研究了青藏高原地面加热场与东亚地区上空500 hPa高度场及其东侧川渝地区春季气温场的时空联系和冷暖异常成因.结果表明前期冬季青藏高原地面加热场与后期春季高度场的第一模态代表了两场间的主要耦合特征,具有显著的时空相关;前期冬季青藏高原地面加热场通过影响后期春季500 hPa高度场,导致高原东侧川渝地区春季气温异常;冬季高原地面加热场强度偏强(弱),则后期春季东亚上空500 hPa高度场偏高(低),川渝地区春季气温偏高(低);加热场-高度场-气温场之间的这种非同步联系,表明冬季青藏高原地面加热场异常,通过影响未来春季大气环流变化,是造成高原东侧川渝地区春季气温异常的重要原因.     

青藏高原春季地表感热异常对西北地区东部降水变化的影响

利用青藏高原地区代表站点的实测地表热通量数据、JRA-55和NCEP再分析资料以及中国西北地区东部代表站点的降水资料等数据,通过波文比分析、奇异值分析(下称SVD)以及环流场的合成分析等方法,研究了青藏高原地区春季地表加热场异常与同期中国西北地区东部降水变率的关系,结果表明:(1)高原春季波文比值的变化反映出高原地表的非绝热加热中,春季感热加热的贡献较为显著,是高原春季地表加热的主要成分;(2)SVD分析表明,春季高原地表感热的异常与同期中国西北地区东部的降水存在负相关关系,春季高原地表感热增强的年份,中国西北地区东部的春季降水减少;(3)春季地表感热强-弱年的高原周边垂直环流偏差场表明,春季高原地表感热的年际异常增强(减弱)会引起高原周边地区的垂直环流场上升气流的减弱(增强);(4)相对涡度场、位势高度场、风场和水汽通量散度场的合成分析表明,春季高原地表感热偏强的年份,中国西北地区东部对流层高层以正涡度和气流的辐合运动异常为主,中低层以负涡度和辐散下沉运动异常为主,因此中国西北地区东部春季的水汽辐合由低层向高层逐渐减弱,不利于春季降水的发生。     

青藏高原冬春季地温异常对长江中下游夏季旱涝影响的研究

探讨了青藏高原地温异常对长江中下游地区降水的影响。通过资料分析揭示：长江中下游地区夏季旱涝前期冬春青藏高原各层次的地温距平具有反位相分布和高方差分布的特征，前期冬、春季青藏高原地温的三维结构对长江中下游地区夏季降水异常具有“强信号”指示特征。从地面0cm到地下3．2m的地温距平分布为：涝年高原偏南部为正，中部和北部为负，旱年时则与此相反，高原中部和东南部是反位相最明显的地区。地温距平在近地表变化较快，地温距平的大值区在40cm层到1．6m层之间，1．6m到3．2m层地温距平变化较慢。资料分析表明前期青藏高原不同层次地温异常是后期长江中下游地区降水异常的一个重要原因。资料分析和数值试验都揭示了北半球环流型对青藏高原不同层次地温异常可能产生遥相关波形并形成季尺度低频波，此相关波列的激发和传播可能影响长江中下游地区后期的降水。     

2023年春季我国气候异常特征及成因分析北大核心CSCD

2023年春季(3—5月),全国平均气温为11.5℃,为1961年以来历史同期第七高。除新疆、西北地区西部、西藏等地气温偏低外,我国大部分地区气温均偏高。全国平均降水量为132.7 mm,较常年同期偏少7.4%。降水呈现“北多南少”的特征,华北、黄淮及青藏高原等地降水偏多,东北、江南东部、华南和西南地区降水显著偏少。在对流层中层,春季亚欧中高纬度呈现“两脊一槽”分布,乌拉尔山地区为正高度距平中心,贝加尔湖至巴尔喀什湖为高度场负距平中心,而东北亚上空为位势高度场正异常;西太平洋副热带高压强度较常年偏弱;在对流层低层,热带西太平洋地区维持异常气旋性环流,其以北则为异常反气旋性环流。2023年春季东北亚高压脊指数为1.7,超过1个标准差,为1961年以来第四强,其异常偏强有利于我国北方降水偏多。长江以北地区受反气旋环流影响,异常偏东南风强盛,有利于将西北太平洋的暖湿水汽输送至我国北方地区。赤道中东太平洋自2021年9月开始一次弱La Ni?a事件,该事件一直持续至2023年3月结束,4月赤道中东太平洋海温开始转为暖水位相。2023年春季我国北方降水异常偏多受到赤道中东太平洋海温演变的影响,合成分析表明,在海温由冷转暖的春季,欧亚中纬度地区易出现“两脊一槽”的环流异常分布型,中西路冷空气南下影响我国,同时东亚上空反气旋式环流使得我国北方地区受异常东南风控制,西北太平洋水汽向北输送偏强,为北方地区的降水提供有利条件。     

冬季青藏高原地面加热与春季川渝地区气温关系的分析

应用奇异值分解(SVD)技术，研究了青藏高原地面加热场与东亚地区上空500hPa高度场及其东侧川渝地区春季气温场的时空联系和冷暖异常成因。结果表明：前期冬季青藏高原地面加热场与后期春季高度场的第一模态代表了两场间的主要耦合特征，具有显的时空相关；前期冬季青藏高原地面加热场通过影响后期春季500hPa高度场，导致高原东侧川渝地区春季气温异常；冬季高原地面加热场强度偏强(弱)，则后期春季东亚上空500hPa高度场偏高(低)，川渝地区春季气温偏高(低)；加热场高度场一气温场之间的这种非同步联系，表明冬季青藏高原地面加热场异常，通过影响未来春季大气环流变化，是造成高原东侧川渝地区春季气温异常的重要原因。     

1951～2008年西南地区夏季旱涝的环流特征

本文利用西南地区多个站点所取得的1951~2008年逐月降水量资料,结合1948~2008年的17层高度场和风场资料,重点取200hPa与700hPa两个层次,分析了与西南地区夏季旱涝年对应的环流异常特征,结果表明:欧亚地区中高纬地区环流(特别是乌山和贝湖附近高度距平的变化)以及西南地区上空伴随高度场出现的气旋性环流和反气旋性环流是直接影响我国西南地区夏季降水的重要环流因子。      

青藏高原地面感热变化对西南地区旱涝影响

利用欧洲中心1979-2010年ERA-interim青藏高原地面感热资料与西南地区干湿指数,应用SVD方法与EOF分解对青藏高原地面感热在近32a的时空分布特征和高原地面感热与西南旱涝之间的相关关系进行分析,结果得出:青藏高原西部地面感热通量在近年来是显著增加的,而高原东部感热通量在减少,有明显的年际变化;西南地区夏季、秋季全区基本偏干,特别是秋季。前期高原东、西感热异常对春季、夏季和秋季西南全区特别是西南南部地区旱涝异常有很好的相关关系:当青藏高原中部地区和高原北部的春季地面感热增加(减少)而西部、高原主体北部地面感热减少(增加)时,春季西南地区东北部是偏湿(偏干)的趋势,西南部是偏干(偏湿)的趋势;当高原东部春季感热增强(减弱)时,夏季西南地区的四川北部、重庆市与云南南部异常偏湿(偏干);高原东部春季感热增加(减少),高原西部感热减少(增加)时,秋季西南地区主要偏湿(偏干)。青藏高原西部(78°E-81°E,30°N-36°N)、高原中部偏南的位置(88°E-95°E,28°N-35°N),为感热影响西南旱涝的关键区。这些研究对西南地区旱涝趋势有很好的预测作用。