2011年夏季广东季风槽暴雨与准双周振荡

采用小波分析、Lanczos时间滤波器、合成分析等方法分析了2011年夏季广东季风槽暴雨与大气低频振荡的关系。结果表明,2011年夏季降水主要存在准20 d的周期振荡,季风槽暴雨过程对应强的准双周振荡。选取与夏季降水显著相关的区域（102.5~117.5 °E,20~27.5 °N）平均的500 hPa高度场作为影响广东夏季降水的“500 hPa关键区”指数,同样选取区域（110~120 °E,15~22.5 °N）平均的850 hPa风场作为“850 hPa关键区”指数;2011年夏季500 hPa关键区与850 hPa关键区分别存在显著的准23 d、准22 d周期振荡,季风槽暴雨发生在500 hPa关键区准双周振荡的波谷、850 hPa关键区准双周振荡的波峰附近。从南海南部开始的3次低频纬向风、OLR、湿度的北传与从菲律宾以东的西太平洋向西传播的低频中心相遇,导致3次季风槽暴雨过程。利用典型个例的合成分析,对2011年6—8月广东3次季风槽暴雨的准双周振荡不同位相的大气环流场的共同演变特征进行分析,它们反映了季风槽暴雨从间歇-开始-旺盛-减弱-结束期的大气环流场演变特征,为广东季风槽暴雨的中期预报提供参考依据。      

南半球西风指数变化与中国夏季降水的关系

根据NCEP/NCAR提供的1950～2007年南半球12～2月、6～8月500 hPa位势高度的月平均再分析资料,采用合成分析方法讨论与中国夏季3类雨型相对应的南半球500 hPa距平高度场的分布特征;运用多变量方差分析方法确定12～2月和6～8月与3类雨型相对应的南半球西风指数波动关键区A;分析关键区A的西风波动与中国夏季降水之间的关系;寻找南、北半球西风相互作用影响中国夏季降水分布的可能途径。分析表明,6～8月与3类雨型相对应的南半球500 hPa距平高度场显示出不同的距平分布形式,并存在显著差异区在（35°N～50°N,35°E～80°E）。12～2月南半球的西风指数变化关键区A在22.5°W～2.5°W,6～8月关键区A在10°E～55°E。南半球关键区A的西风指数强弱变化与中国夏季降水的关系密切,且12~2月南半球的西风波动对北半球夏季关键区的西风环流的变化有预测意义,而前期南半球关键区A的平均西风指数与北半球夏季高度场的显著负相关区在贝加尔湖。南、北半球大气环流经向传播是两半球西风相互作用的可能途径,前期南半球的异常西风使夏季贝加尔湖的平均槽强度变化,进而造成北半球关键区的西风环流异常,从而影响中国夏季雨型的分布。     

南半球环流异常与我国夏季旱涝分布关系及其影响机制

利用1951—2000年NCEP/NCAR风场和高度场再分析资料及全国160站降水量资料, 采用奇异值分解、相关和合成分析方法, 研究6—8月南半球500 hPa高度、高低层纬向风距平差异常 (Δu₈₅₀-Δu₂₀₀) 与我国夏季旱涝分布的关系及其影响机制。结果表明:当500 hPa澳大利亚高压脊偏强及西南太平洋热带地区高低层纬向风距平差为负值时, 来自南半球冷空气活动偏弱, 有利于西北太平洋副热带高压位置偏南, 热带季风偏弱, 我国夏季雨带偏南。反之, 当澳大利亚高压脊偏弱及西南太平洋热带地区高低层纬向风距平差为正值时, 我国北方降水偏多。同时, 定义了澳大利亚冬季风指数, 指出澳大利亚冬季风强年和弱年影响我国夏季旱涝分布异常的水汽输送型式不同。     

春夏季赤道中东太平洋海温异常变化与东亚夏季风关系的研究

利用1951—2003年的Niño1+2, 3, 4和3.4区的海温异常指数, 分析了各个海区3—8月海温异常随时间的变化与我国夏季降水的关系。研究发现4个海区海温异常变化与我国长江流域、江南地区、华北地区以及西北东部地区的夏季降水都有较高的相关性。合成分析表明:在海温异常随时间变化为正的年份, 上述地区的夏季降水偏少; 在海温异常随时间变化为负的年份, 情况正好相反。在此基础上, 分析了Niño3.4区的海温异常变化和高低空纬向风垂直切变之间的关系, 发现海温异常变化与东亚夏季风的环流场之间也有很好的关系。由合成分析结果发现, 在海温异常变化分别为正和负的年份, 500 hPa高度距平场、850 hPa纬向风距平场、850 hPa流场距平场, 200 hPa纬向风距平场及高低空纬向风距平切变均具有显著的差异, 尤其是在长江流域以南、南海及我国的东北地区都呈相反的分布形势。因此, Niño3.4区的海温异常随时间的变化可以为东亚夏季风和我国夏季降水的预报提供一定的依据。     

热带环流强度变化与我国夏季降水异常的关系

该文用850 hPa和200 hPa纬向风距平差定义南海热带季风、沃克环流及热带环流强度指数,并讨论它们的天气气候学意义。指出由南海热带季风指数和沃克环流指数之差表征的热带环流强度指数与我国夏季降水,尤其是与长江流域降水有密切的关系;通过热带环流强度指数与冬、春、夏季500 hPa高度场、SLP、SST、OLR的相关分析,揭示用热带环流强度指数表征的热带环流异常影响我国夏季降水的可能途径。热带环流强度指数的季节变化规律及其与前期环境场的相关关系,对夏季雨带位置的预报有一定的参考价值。     

印度季风的年际变化与高原夏季旱涝

根据NCEP／NCAR再分析资料和海表面温度距平资料,分析了西藏高原夏季降水5个多、少雨年春、夏季印度洋850hPa、200hPa合成风场和合成海温场,发现多、少雨年前期与同期印度洋高、低空风场和海温场均存在明显差异,主要表现为高原夏季降水偏多(少)年印度夏季风偏强(弱),在850hPa合成风场上印度半岛维持西(东)风距平,西印度洋—东非沿岸为南(北)风距平,夏季阿拉伯海区和孟加拉湾出现反气旋(气旋)距平环流;200hPa合成风场上印度半岛维持东(西)风距平,南亚高压偏强(弱),索马里沿岸为南(北)风距平。印度夏季风异常与夏季印度洋海温距平的纬向分布型有密切联系。当夏季海温场出现西冷(暖)东暖(冷)的分布型时,季风偏强(弱),高原降水普遍偏多(少)。相关分析指出,索马里赤道海区的风场异常与高原夏季降水的关系最为密切,在此基础上我们定义了一个索马里急流越赤道气流指数,用它识别高原夏季旱涝的能力较之目前普遍使用的印度季风指数有了明显的提高。     

南北半球高低层环流切变与长江流域夏季降水异常的关系

利用奇异值分解 (SVD)方法分析和讨论了夏季 85 0hPa和 2 0 0hPa高低层纬向风距平差与我国夏季降水异常的关系 ,发现澳大利亚东北部高低层纬向风切变与长江中下游地区降水有较好的反相关 ,并定义了澳大利亚季风指数。 9个澳大利亚冬季风 (南半球 )指数低值年与 7个高值年我国夏季降水的平均差值图表明 ,显著的降水差异出现在长江中下游 ,低值年有利于长江中下游地区降水偏多 ;澳大利亚冬季风指数与夏季北半球 5 0 0hPa高度场的相关图在东亚至西太平洋的相关分布呈现出“ - -”结构 ,在我国长江以南的中低纬和贝加尔湖的高纬地区是负相关区 ,正相关在我国北方至日本的中纬地区。     

内蒙古夏季降水与亚洲纬向环流的联系

利用1980—2015年内蒙古地区116站逐月降水数据、NCEP/NCAR再分析资料及亚洲经、纬向环流指数资料等,分析内蒙古夏季降水与中高纬环流因子的关系。结果表明:近36 a内蒙古夏季降水呈显著减少趋势,且具有显著的年代际变化特征,在1999年发生显著突变。内蒙古夏季降水与亚洲纬向环流存在负相关关系,尤其是内蒙古东部显著相关。通过环流场合成分析发现,在亚洲纬向环流指数高(低)值年,500 hPa位势高度距平场上,欧亚上空呈现出"+、-、+"("-、+、-")的环流形势,使得乌拉尔山高压脊减弱(增强),贝加尔湖高空槽变浅(加深),南北冷暖空气交换减弱(增强);850 hPa风场上,亚洲纬向环流指数高(低)值年,中国北方地区上空受反气旋(气旋)性环流控制,对流活动较弱(强),而西太平洋上空为异常气旋(反气旋)性环流,同时副热带高压强度偏弱(强),位置偏南(北)、偏东(西),使得输送到内蒙古地区的水汽较少(多),造成内蒙古东部夏季降水偏少(多)。进一步分析发现,亚洲纬向环流指数高、低值年,200 h Pa纬向风距平场呈现相反的分布形势,在高(低)值年,西风急流轴位置偏西(东),强度偏弱(强),不利于(利于)内蒙古东部夏季降水偏多。     

RegCM3_IAP9L-AGCM对中国跨季度短期气候预测的回报试验研究

将区域气候模式RegCM3与中国科学院大气物理研究所全球大气环流模式IAP9L-AGCM进行单向嵌套,建立嵌套区域气候模式RegCM3_IAP9L-AGCM,并利用该嵌套模式对1982—2001年中国夏季短期气候进行了跨季度集合回报试验。结果表明,RegCM3_IAP9L-AGCM对高空气候变量(500hPa位势高度场、200和850hPa纬向风场)的回报结果与实况距平相关系数(ACC)基本为正,其回报效果好于单独使用IAP9L-AGCM的结果。除850hPa纬向风场外,其他两个变量场回报与实况正相关的区域基本呈纬向带状分布且通过90%信度检验。在中国大部分地区(除长江下游、东北北部和西北北部外),嵌套区域气候模式回报的降水距平百分率与实况基本为正相关。RegCM3_IAP9L-AGCM和IAP9L-AGCM对中国不同区域的夏季降水回报效果不同,前者对华南降水的回报效果明显好于后者。     

山西夏季降水年代际变化特征及其与印度洋海温和大气环流的关系

利用山西省65个气象站1960—2011年逐月降水资料、NCEP/NCAR再分析资料和NOAA月平均海表温度资料等,应用谐波分析、EOF、SVD、Monte Carlo统计检验和合成分析等方法,探讨了山西夏季降水年代际变化特征,以及其与大气环流场、印度洋海温场异常的关系。结果表明,近52 a来,山西夏季降水总体呈现减少趋势,并有明显年代际变化特征:20世纪60年代初至80年代前期是降水偏多期,80年代中期至2011年则是降水偏少期,空间分布主要包括全省一致偏多(少)型和南多北少(南少北多)型。同时,山西夏季降水与印度洋关键区海温变化具有明显的负相关,当上年秋季、上年冬季、当年春季和当年夏季关键区海温异常偏高时,当年夏季山西降水呈现减少趋势,反之亦然。在1982年之前,关键区海温偏低,山西夏季降水偏多,同期500 hPa高度层上的乌拉尔山、青藏高原北部高空槽和东北冷涡发展深厚,活动频繁,西太平洋副热带高压强度偏弱、位置偏东,850 hPa高度层上的印度季风低纬度偏西风和中纬度西南风异常强盛,贝加尔湖南侧低涡活跃;1982年之后,关键区海温偏高,山西夏季降水随之减少,同期500 hPa高度层上的贝加尔湖至青藏高原北部地区受高压控制,西太平洋副热带高压强度偏强、位置偏西,850 hPa高度层上的印度季风中纬度西南风异常偏弱。     

青藏高原夏季500hPa纬向风的时空演变特征及其与我国降水的关系

本文利用NCEP/NCAR月平均再分析资料及中国160个测站月降水资料, 采用经验正交函数分解 (EOF)、相关分析、合成分析等方法, 对青藏高原夏季500 hPa纬向风近59年来的年际、 年代际变化趋势及其与我国降水的关系进行了分析。时空演变特征的分析结果表明: 自1950年以来, 青藏高原夏季500 hPa纬向风总体呈现减弱趋势, 其中在1950年代西风偏弱, 1960年代西风明显偏强, 1970年代至21世纪初西风一直处于偏弱阶段; 纬向风变化趋势的空间分布表现为高原大部分区域上空纬向风呈现减弱趋势, 其减弱趋势由东南向西北递增, 高原西北部及中部地区减弱趋势最为明显; 对高原夏季500 hPa纬向风距平时间序列作EOF分解, 得出第一特征向量的空间分布表现为整体减弱型, 其时间权重系数呈现长期正趋势; 时间系数的11年滑动平均分析表明1950年代后期到1960年代中后期纬向西风整体增强趋势比较明显, 1960年代末到21世纪初为西风减弱阶段, 且期间没有出现明显的上升或下降趋势; 时间系数的突变分析表明纬向风在1967年发生了一次较明显的减弱突变; 时间系数的小波分析表明其具有2~4年的周期, 这一周期成分在1950年代前期和1990年代末至21世纪初这两个时段比较显著。年际、 年代际尺度上高原夏季500 hPa纬向风减弱与我国降水关系的分析均表明: 高原纬向风减弱时长江中下游以北的我国部分地区降水偏少, 以东北和华北表现明显, 长江中下游以南地区降水明显偏多, 降水场与大气环流、 水汽通量散度场都有较好的配置关系。     

贵州秋绵雨的气候特征及异常成因浅析

利用贵州省83个气象观测站点1961—2021年逐日降水数据,定义贵州省单站秋绵雨过程,构建了综合考虑秋绵雨最长时段日数、其余时段累计日数、9—10月雨量占年雨量比例的秋绵雨综合强度评估指标,通过小波分析、突变分析、合成分析、相关分析等方法,对贵州秋绵雨的时空特征及其与北半球500 hPa高度场、全球海温场的关系进行了研究。结果表明：秋绵雨指数大致呈东北—西南向的条带状分布,自西北部向东南部递减;秋绵雨指数年际波动大,近61 a来以0.064/10a的速率呈下降趋势;秋绵雨指数EOF分析第1模态空间型表现为全区一致分布型,是贵州秋绵雨气候变率的主模态;贵州省秋绵雨存在2~4 a的年际变化周期;1997年为贵州秋绵雨突变点;重秋绵雨年500 hPa高度场欧亚大陆上空位势高度距平呈“北正南负”的距平分布,有利于北方冷空气南下,850 hPa距平风场南海及其周边地区为显著的反气旋性环流,加强了西南暖湿气流的输送;ENSO对贵州秋绵雨的影响是非对称的,当前期8月热带东太平洋偏暖、热带西太平洋偏冷时,对应El Niño年贵州秋绵雨偏重。     

黄淮地区夏季降水的统计降尺度预测

利用1991-2011年黄淮地区夏季降水、NCEP/NCAR再分析资料和国家气候中心第2代动力气候模式（BCC_CSM1.1m）夏季回报结果,研究黄淮地区夏季降水降尺度预测模型和可预报性来源。诊断发现,黄淮地区夏季降水与同期南亚高压、乌拉尔山附近阻塞高压、西风急流、西太平洋赤道上空200 hPa纬向风场呈明显正相关。分析BCC_CSM1.1m对夏季环流的回报结果发现,模式对200 hPa和500 hPa位势高度场、200 hPa纬向风场和850 hPa经向风场上影响黄淮地区夏季降水的部分关键区域有较好的模拟能力。利用模式预报技巧较高且对黄淮地区夏季降水的影响有物理含义的环流特征作为预测因子,对比预测因子进行独立性筛选前后分别建立的降尺度预测模型发现,黄淮地区夏季降水预测与实况的距平符号一致率由61%提高到72%。预测技巧来源分析发现,降尺度预测能力与BCC_CSM1.1m对影响黄淮地区夏季降水的3个关键因子乌拉尔山附近环流、南亚高压、西太平洋赤道上空西风强弱的预测技巧密切相关,尤其是模式对西太平洋赤道上空西风的模拟能力起到决定性作用。     

山西省夏季年际气候异常研究2．北少（多）南多（少）雨型

采用EOF分解和合成分析方法研究了1960-2003年山西夏季降水异常之北少(多)南多(少)型(第二类雨型)和山西省气温的变化异常.结果表明,两者具有较好的对应关系.分析了第二类异常雨型的时空分布,并给出相应的典型年份.EOF时间系数变化特征揭示了山西夏季降水第二类雨型有显著的年际振荡.利用合成分析,从500hPa位势高度场、纬向风、850hPa风场、700hPa水汽场和水汽输送场等物理量场研究了山西夏季第二类雨型的环流异常特征.结果表明,第二类雨型与弱的东亚夏季风相关联,北多南少和北少南多是弱夏季风的不同表现.山西省夏季降水北多南少年副高呈带状分布,位置偏北,强度较强;中高纬度地区异常波列呈大圆路径分布,在高纬度地区存在纬向排列的- -波列,同时在东亚大陆沿岸存在经向排列的- -波列.并且华北北部有西风异常,北支锋区偏北,由西南向东北水汽输送较强.北少南多年与之相反.海温场分析表明,第二类雨型与中北太平洋海温异常紧密相关.     

亚澳季风与长江中游夏季降水的关联

分别用850 hPa风场、200hPa风场、纬向风垂直切变、经向风垂直切变为左场,长江中游夏季(6-8月)降水场为右场,进行SVD分析.结果表明:亚澳季风环流与长江中游夏季降水密切相关,主导的亚澳季风环流与长江中游夏季降水的关系,依1月、4月、7月时间先后次序大致为亚洲冬季风偏弱(强),当年北澳夏季风偏弱(强)、北澳冬...     

华南春季降水纬向非均匀分布及异常年大气环流特征分析

对1951—2007年华南地区18站春季（3—5月）降水进行EOF分析,发现华南春季降水的空间分布具有全区一致性、东西反位相、南北反位相及东北—西南反位相等特点。第二特征向量主要反映了华南春季降水的纬向非均匀分布特征,据此将华南春季降水型分为西涝东旱型和西旱东涝型,并利用NCEP再分析资料对春季降水的纬向分布异常年的大气环流背景特征进行了研究。结果发现：在西涝东旱年,华南西北部存在海平面气压场和高度场的正异常中心,有利于冷空气的南下,而该正异常中心的南部出现负异常,华南东部及其东部海面上呈现范围较大的气压场和高度场正异常,华南西部盛行东南风异常,华南东部存在东北风距平,风场和水汽输送场在华南西部表现为异常辐合,在华南东部表现为异常辐散,因此造成了华南西部降水的偏多和东部降水的偏少。同时,850 hPa涡度场、200 hPa散度场、850 hPa垂直速度场和1000 hPa温度场也均呈现出有利于华南西部降水增多和东部降水减少的环流形势。在西旱东涝年,情况基本相反。     

福建入夏早晚异常的风场特征分析

本文以850 hPa、200 hPa月平均风场和西太平洋副热带高压脊线北抬至25°N日期资料及福建省25个代表站(县)5—7月的降水资料为基本分析素材。首先标定福建入夏异常的标准与年例,其次揭示850 hPa2、00 hPa 6月风场与异常年例的基本特征,进而探讨了对福建入夏早晚的影响关系。结果表明:在低层索马里-阿拉伯海区的越赤道气流强劲,南海至东亚低纬区域西南风偏大,西太平洋区域低纬度地区南风减弱、东风强劲,且东西风交汇区偏西;而在高层辐合区东风范围偏大,索马里-阿拉伯海区的区域东风风速强劲,青藏高原南侧和副高主体季节性位移的关键区以吹东风为主,东亚区域经向度小,位于青藏高原至我国东部区域范围内,形成一逆时针“距平”风环流;在此高低层风场特征的匹配下,有利于福建提早进入夏季;反之亦然。     

亚洲夏季风指数的重新评估与季风的长期变化

使用NCEP/NCAR再分析资料对Webster与Yang的季风指数(WYI)进行计算和修改。WYI定义为850与200 hPa的纬向风差,但通过分析150—100 hPa和200 hPa的环流场、散度场与垂直运动场,发现200 hPa层并不能真正反映亚洲季风系统上层环流的变化,尤其是其最主要的环流特征即热带东风急流的变化,其核心位于150—100 hPa。纬向风切变U850-U(150 100)的值比U850-U200的值远大得多,更能真实反映季风的强度,并且与低层辐合耦合在一起的高层辐散最大位于150 hPa,在对流层高层取150 hPa比200 hPa更能反映季风系统的耦合关系。因此,在对流层上层选择150—100 hPa重新定义季风指数(DHI)为IDH=U8*50-U(*150 100),不但可以更好地表征亚洲纬向风切变中心的强度变化,也可以代表对流层上下层季风系统的变率。分别用季风指数DHI和WYI对亚洲夏季风的长期变化进行研究,发现DHI比WYI更合适。DHI的变化表明亚洲夏季风存在明显的年代际变化及突变,20世纪70年代末之后显著减弱,这主要是由于150—100 hPa层东风的减弱,但这种东风的减弱现象在200 hPa不明显。突变后总的来说:亚洲地区高层东风减弱,表明夏季风减弱;海陆气压差和海陆温差的减小导致季风减弱;相应高空辐散和水汽输送在印度半岛、中南半岛中部、中国华北与东北地区都是减弱的,也表明夏季风减弱。最后比较NCEP/NCAR和ERA-40两种再分析资料研究亚洲夏季风的强度及其长期变化的差异,以作参考。     

近50年来夏季西风指数变化与中国夏季降水的关系

使用1951～2002年夏季500 hPa高度月平均格点资料,运用多变量方差分析的方法,找到夏季不同雨带类型对应的西风指数变化关键区,再对关键区西风指数与夏季160个站的降水进行相关分析,找到降水显著高相关区。最后,采用NCEP/NCAR月平均再分析资料,通过合成风场检验的方法,找到高低西风指数年对应的风场显著差异区以及不同雨带类型对应的风场显著差异区,对高低西风指数和正常年西风指数各自对应的环流场以及三种类型雨带对应的环流场进行比较。研究发现,夏季西风指数差异最大的关键区在(35?N～55?N, 110?E～140?E)。在关键区内,I 类雨带对应高指数环流,II 类雨带对应多年平均环流形式,III 类雨带对应低指数环流。而降水场上的高相关区在长江和江南一带,为负相关。高低指数年的u、v风场显著性关键区和 I、III 类雨带的u、v风场的显著性关键区基本相同,经度在100?E～130?E, 纬度分别位于35?N～55?N（A关键区）和25?N～30?N（B关键区）。高指数年对应 I 类雨带,在关键区A南风加强,在关键区B东风加强。低指数年对应 III 类雨带,在关键区A东北风加强,在关键区B西风加强。而多年平均环流形式对应 II 类雨带,A、B两个关键区主要是西风控制。归结原因是由于西风带的南进北退导致冷空气南下北上的路径、强度发生变化,从而影响夏季雨带的分布。     

贵州降水异常的区域特征

采用模糊聚类分析和EOF分析方法，对贵州省19个站49年(1951～1999年)降水的标准化距平场进行了客观分析，结果表明：贵州降水可分为东、西两区，贵州东、西区降水存在显著的差异。