大气环流的变化与南海夏季风活动的关系

通过对近20年观测资料的计算分析表明，在南海夏季风活跃与中断期，南北半球副热带西风急流和热带东风急流以及青藏高压和墨西哥高压有明显的差异。从南半球向北传播的散度场低频振荡以及从北半球高纬向南传播的西风场低频振荡等的有利位相同时传入南海并共同作用可引起南海夏季风的活跃或中断。各种低频振荡的有利位相传播到南海并发生锁相的时间决定着南海夏季风明显的活跃或中断发生的时间。     

1998年南海夏季风低频振荡特征分析

利用NCEP/NCAR1998年再分析资料和SST资料，研究了南海夏季风的低频振荡特征。结果表明，南海夏季风的低频振荡对南海夏季风的爆发具有加强的作用；南海低频低层辐合（散）区对应低频降水正（负）值区；南海地区的大气低频振荡以向北、向东传播为主，南海地区低频散度在垂直方向呈现出相互补偿的特征。     

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。     

异常东亚冬季风对夏季南海地区风场及热力场的影响

用合成及SVD方法,对冬季风异常在南海地区的风场和热力场中所产生的影响进行了研究,并探讨了这种相互联系的可能机制。结果表明,冬季风异常对流场的影响可以从冬季持续至春、夏季。在强冬季风年,南海夏季风爆发偏早、偏强且突发性显著;而在弱冬季风年则相反。长江流域的情况则与此相反,强冬季风时,该地区夏季对流偏弱,降水减少;弱冬季风时相反。南海地区风场的变化与该地区大气及下垫面热状态的改变有关。强、弱冬季风所对应的同期及后期的海温截然不同。在强冬季风年,热带海温场上呈现LaNi*S～/n@a型的异常分布,而在亚洲大陆近海及南海地区,则维持较强的负距平,海水温度明显偏低,强度以春季为最强。它所形成的南海及邻近地区海陆之间的温度梯度有利于夏季风的早爆发和加强;而在弱季风年,则完全相反。与异常冬季风相关联的大气的热状态同样具有季节的持续性。春、夏季季风区中大气热状态的改变,影响了夏季风特别是南海夏季风爆发的早晚及其强度的变化。由冬季风异常引起的热源变化可能也是环流隔季相关的重要纽带之一。     

2007年夏季淮河流域洪涝与亚洲地区大气低频振荡的关系

利用NCEP/NCAR再分析资料和我国地面观测站的逐日降水资料, 研究了2007年夏季淮河流域洪涝与亚洲地区大气低频振荡的联系, 通过分析研究表明: 2007年夏季淮河流域降水低频振荡的主要周期是30～70天, 该低频序列的方差大约占了总方差的47%; 在降水低频振荡的位相5～8 (1～4), 亚洲季风区从阿拉伯海北部经孟加拉湾到我国南海地区, 以及我国淮河流域经渤海到日本地区主要受低频热源 (热汇) 的控制; 并且在极大降水位相7, 我国东部地区 (10°N～45°N, 110°E～120°E), 从北到南, 〈Q1〉低频分量的分布呈负正相间的低频热汇、 热源、 热汇、 热源形式(位相3则呈相反的分布形式); 在位相5～8 (1～4), 亚洲季风区〈Q1〉低频分量的分布有利于 (不利于) 气流向淮河流域汇合并形成辐合上升; 受低频环流变化的影响, 在位相5～8, 大量的水汽被输送到淮河流域, 辐合上升形成降水; 相反, 在位相1～4, 来自西太平洋上的水汽在该地区辐散, 不利于降水的发生。     

亚洲夏季风建立前后对流层温度场演变特征及其热力成因

对１９９６年亚洲夏季风爆发前后（３～６月）印度及南海季风区对流层温度演变特征及其热力成因作了比较分析。结果表明：印度和南海夏季风的爆发与各季风区对流层中上层南北温差逆转密切相关,而南北温差逆转是由１０～３０°Ｎ之间纬度带对流层的季节性增暖引起的。夏季风爆发前期,南海季风区的增温主要由暖平流及非绝热加热过程（主要为凝结潜热）共同作用所致。春季在印度季风区大陆上空存在显著的下沉绝热增温,使得对流层中上层的增温率比华南大陆及邻近地区上空的增温率显著得多。但印度季风区冬末春初的南北温差（南暖北冷）也非常明显,以至该地区对流层中上层增暖到引起南北温差发生逆转的时间较迟,而南海季风区对流层中层南北温差发生逆转的时间相对要早,因而印度夏季风比南海夏季风迟爆发。     

东亚夏季风过程大气低频振荡的数值模拟研究

利用区域气候模式RegCM3对东亚夏季风及其中的大气低频振荡(LFO)进行了模拟研究。(1)进行控制试验,借助Lanczos带通滤波等方法分析了实测及模拟结果LFO强度和传播等特征,检验RegCM3对夏季风LFO的模拟能力;(2)通过增、减南海表面海温两个敏感试验探讨海温异常变化对LFO各特征的影响,并探究异常海温下的LFO与季风爆发时间的可能联系。结果表明:季风LFO强值集中在低纬地区,低纬夏季强冬季弱,高纬则相反。季风爆发前后的发生南传向北传的转换。模式RegCM3对季风区LFO基本特征有较好的把握,但高纬地区偏强。南海异常增(减)温有利于季风提前(推迟)爆发,也有利于LFO传向发生转换时间的提前(推迟)。说明季风爆发时间与LFO传向转换存在一定联系。两个试验均有使振荡能量大值区南移的趋势,且通过LFO的变化造成较高纬地区季风后期的气候异常。     

青藏高原大气低频振荡的源、汇特征分析

使用1998年美国NCAR再分析的逐日资料，研究了1998年夏季青藏高原大气低频振荡的源、汇特征。青藏高原对于纬向风的低频波来说，有时是低频振荡的源区，有时是汇区。通过计算低频涡度的通量散度，进一步研究了低频涡源、涡汇特征。青藏高原在不同时间和不同部位，低频涡源、涡汇具有不同的分布特征，传播特征也不尽相同，青藏高原上空100hPa低频涡源、涡汇受到了南亚高压的很大影响。     

2010年南方持续暴雨期大气环流异常及其低频特征研究

利用NCEP／NCAR逐日再分析资料以及国家气候中心台站降水资料等,应用多变量经验正交函数展开（MV—EOF）等方法,对2010年南方持续暴雨期大气环流异常及其低频特征进行了分析。结果表明：2010年东亚夏季风异常偏弱、西太平洋副热带高压位置异常偏南、三次季风涌的出现和高空急流与散度场活动异常及其相互配合,是南方降水异常的主要影响系统;对风场和降水场MV-EOF空间型分布的分析显示,低频降水中心与200hPa的气流辐散中心和850hPa辐合中心相关联;降水的第一模态反映了东亚夏季风的气候态演变,第二、三模态反映了夏季风在季节性推进过程中不同尺度的低频振荡,7月前半月和6月中下旬,第二、三模态分别处于低频振荡的正位相,使长江中下游梅雨和华南前汛期延迟结束,并且增强了江南的梅雨降水,夏季风的气候态演变和低频振荡相叠加导致2010年我国南方暴雨频发。     

一次引发华南大暴雨的南海季风槽异常特征及其原因分析

2007年8月10日第7号台风"帕布"在广东沿海消失后,尾随而上的南海季风槽给华南沿海和台湾岛带来持续多日的暴雨和大暴雨.由于南海季风槽是华南最主要的降水系统,因此研究了8月第3候引发华南大暴雨的南海季风槽的异常特征及其可能的原因.首先分析了季风槽的气候平均时空特征.研究表明低层辐合、高层辐散位于季风槽的南侧,表现了季...     

强弱南海夏季风活动及大气季节内振荡

应用ＮＣＥＰ再分析资料和中国降水资料，分析研究了对应南海强、弱夏季风的环流形势及其与之相应的中国东部的降水异常。其结果表明，由强、弱夏季风所引起的中国气候异常是完全不同（甚至反相）的。分析大气季节内振荡（ＩＳＯ）的活动还表明，对应大气强（弱）南海夏季风，南海地区 ８５０ ｈＰａ也有强（弱）大气 ＩＳＯ；而强、弱南海夏季风环流（２００ ｈＰａ和 ８５０ ｈＰａ）主要由异常的大气ＩＳＯ所激发。本研究还揭示了南海地区大气ＩＳＯ的变化往往与江淮地区大气ＩＳＯ的变化反相，例如南海地区的强（弱）大气ＩＳＯ常与江淮流域的弱（强）大气ＩＳＯ相对应。对于大气ＩＳＯ的强度，一般多表现出局地激发特征，经向传播相对较弱。     

孟加拉湾西南季风与南海热带季风季节内振荡特征的比较

采用美国国家环境预报中心的向外长波辐射和风场资料及日本气象厅的降水资料,用30-60d滤波后的夏季风指数在孟加拉湾和南海的区域平均值分别代表孟加拉湾西南季风和南海热带季风季节内振荡,对两支季风的季节内振荡特征进行比较分析,发现孟加拉湾西南季风的季节内振荡和南海热带季风的季节内振荡在夏季风期间(5-10月)都有约3次半的波动.夏季风期间,在阿拉伯海-西太平洋纬带上,夏季风的季节内振荡有4次从阿拉伯海的东传和3次从西太平洋的西传,其中7月后东传可直达西太平洋.孟加拉湾和南海在夏季风期间都有4次季节内振荡的经向传播,但孟加拉湾在约15°N以南为季节内振荡从热带东印度洋的北传,在约15°N以北则为副热带季风季节内振荡的南传;而在南海则是4次季节内振荡从热带的北传.在以孟加拉湾西南季风季节内振荡和南海热带季风季节内振荡分别划分的6个位相中,都存在1-3位相和4-6位相中低频对流、环流形势相反的特征,这是由热带东印度洋季节内振荡的东传和北传所致.热带印度洋季节内振荡沿西南-东北向经过约14d传到孟加拉湾,激发了孟加拉湾西南季风季节内振荡的东传,经过约6d到达南海,激发了南海热带季风季节内振荡的北传,经过约25d到达华南,形成热带印度洋季节内振荡向华南的经纬向接力传播(45d).孟加拉湾西南季风季节内振荡所影响的降水主要是在20°N以南的热带雨带随低频对流的东移而东移;而南海热带季风季节内振荡所影响的降水除了这种热带雨带随低频对流的东移外,还有在20°N以北的东亚副热带地区存在雨带随南海低频对流的北移而北移.     

赤道涡旋与南海夏季风爆发

文中应用１９７９－１９９５年共１７ａ的８５０ｈＰａ风场资料和ＮＯＡＡ卫星的ＯＬＲ资料，分析了南海夏季风爆发的特征。证实南海夏季风爆发，落后于同纬度的中南半岛和菲律宾岛屿地区。但在南海的东部和西部，季风爆发几乎是同时的，具有某种驻波的特征。文中还证实，大多数年份的４，５月间在１０５°Ｅ附近有赤道涡旋形成，这个涡旋引导它上游的赤道西风或南半球西风进入南海南部，为南海的季风爆发创造有利条件。这种涡旋不活跃的年份，季风爆发往往偏晚。它们之间可能存在某种联系。４月中旬，这个涡旋的形成和１０５°Ｅ越赤道气流的初步建立是同时的。进入５月份，这支越赤道气流逐渐加强。南海夏季风的活动与这支气流可能关系密切。如果称位于１０５°Ｅ附近的赤道涡旋为东亚的爆发涡旋，它显然与南亚季风的情况有较大差别。南亚的爆发涡旋与季风爆发的关系是直接的，而在东亚，则是间接的，这也说明了东亚季风比南亚季风更具有复杂性。     

南海夏季风降水的区域差异及其突变特征

使用1950~1997年NCAR/NCEP再分析逐日降水资料,采用聚类和相关分析相结合的方法对南海夏季风降水进行了区域划分,分析了南海夏季风降水爆发前后南海降水的突变特征。结果表明:南海 105~120°E,0~20°N区域可划分为 SCS1区、SCS2区、SCS3区和SCS4区4个小区域,每个区域的降水有其各自不同的变化特征。前三个区域的降水变化不显著,不能反映南海夏季风降水爆发的突然性,变化最显著的是SCS4区,它最好地刻画了南海夏季风降水的变化特征,因此,我们选取它作为今后工作中南海夏季风降水的研究范围。突变检验表明,5月17日,南海SCS4区降水发生明显的突变,与5月15日相比,SCS4区降水场形势发生明显变化,其区域平均降水突增超过6 mm/day,标志着南海夏季风降水的爆发。     

高原夏季风与南海夏季风关系及其影响

利用1983-2012年NCEP/NCAR、NCEP/DOE、ECMWF再分析月平均资料,及中国160站月平均气温和降水量资料,利用统计学方法从大气环流、降水及温度等方面对高原夏季风与南海夏季风的关系进行了探讨。结果表明:高原夏季风与南海夏季风呈负相关关系,且大气环流及对流活动存在显著性差异。高原夏季风偏强(弱)同时南海夏季风偏弱(强)时,同期中国大部分地区的500hPa高度场偏低(高),南海地区500hPa高度场偏高(低);欧亚大陆低纬地区大部为偏东(西)风,南海地区处于反气旋(气旋)环流中。青藏高原主体地区上升运动较弱(强),南海中心区域上升运动均较弱(强),长江中下游地区降水增加(减少),华南降水减少(增加)。中国大部分地区气温较低(高),华南地区气温较高(低)。     

亚洲夏季风爆发的深对流特征

文中应用ＮＯＡＡ卫星反演的１９８０～１９９５年候平均对流层上部水汽亮温（ＢＴ）资料、向外长波辐 射（ＯＬＲ）资料和美国ＮＭＣ全球分析８５０　ｈＰａ风资料与美国ＣＭＡＰ降水资料作了对比分析，发现Ｂ Ｔ能够较好地反映中低纬度地区的深对流降水，偏南风场辐合区与深对流降水有比较一致的 关系，而ＯＬＲ不能反映热带外地区的对流降水。ＢＴ资料所具有的这一特征可以应用于亚洲夏 季风爆发过程的深对流特征分析。ＢＴ描述深对流的临界值是２４４　Ｋ。亚洲季风区是全球深对 流季节变化范围和强度最大的地区。赤道外地区的夏季风爆发可以定义为来自热带地区深对 流的季节扩张。中南半岛上的夏季风对流发生在南海夏季风爆发之前。华南前汛期深对流是 中低纬系统相互作用的结果。第２８候，南海夏季风的突然爆发在降水、风场和卫星反演 的深对流特征上都有明确的反映。南海夏季风爆发后，印度夏季风对流由南向北逐渐爆发， 青藏高原东侧和中国东部沿海的夏季风对流向北推进早于中国中部地区。     

APPLICATION OF HYSPLIT MODEL IN DEFINITION OF THE ONSET OF SOUTH CHINA SEA SUMMER MONSOON

Using NCEP reanalysis data and an airflow trajectory model based on the Lagrangian method, the Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory (HYSPLIT) model, the daily backward trajectories on the height of 850 hPa above the South China Sea (SCS) area are simulated from April to June. The onset date of the SCS summer monsoon from 1948 to 2009 is determined according to the simulated source of airflow in the monitored area of the SCS. By analyzing the SCS monsoon onset dates over the 62 years, we found that the number of years in which the SCS monsoon onset is earlier accounts for 13%, and the later years 14%, the normal years 73%, of all the 62 years. Analyses with the Lagrangian method, done in comparison with the other two methods which combine wind and potential pseudo-equivalent temperature, were performed to determine the onset dates of the SCS summer monsoon. In some years, the source of the southwest airflow in the monitored area of the SCS is in the subtropical region before the onset of the SCS monsoon, so the airflow from the subtropics can be distinguished with the airflow from the tropics by using the Lagrangian method. The simulation by the trajectory model indicated that in some years, after the onset of SCS summer monsoon, the SCS will be controlled by the southeast wind instead of the southwesterly usually expected.     

利用风云气象卫星反演产品定义南海夏季风爆发指标

夏季风爆发伴随着风场和大气温湿度的急剧变化,我国风云气象卫星反演的云导风(AMV)和黑体亮温(TBB)产品可从大气动力和热力两个方面对夏季风活动进行实时监测。根据气象卫星AMV和TBB资料综合分析,选择南海夏季风监测区域为110~120 °E,10~20 °N。夏季风爆发期间,对流层高层(150~300 hPa高度层范围)云导风由偏西风转为偏东风,风云气象卫星区域日平均TBB下降至280 K以下,综合利用AMV和TBB双指标可更好描述南海夏季风的爆发特征。定义气象卫星监测南海夏季风爆发判别方法为:4月15日以后,AMV和TBB指标同时稳定大于临界值,其中,AMV指标稳定是指持续10天且中断不超过5天,TBB指标稳定是指维持5天。该判别方法可为南海夏季风业务服务和研究提供参考。      

THE CLIMATIC CHARACTERISTICS OF SUMMER MONSOON ONSET OVER THE SOUTH CHINA SEA I.40-YEAR AVERAGE

By using 40-year NCEP reanalysis daily data (1958-1997), we have analyzed the climatic characteristics of summer monsoon onset in the South China Sea (105°E ~ 120°E, 5°N ~ 20°N, to be simplified as SCS in the text followed) pentad by pentad (5 days). According to our new definition, in the monsoon area of the SCS two of the following conditions should be satisfied: 1) At 850hPa, the southwest winds should be greater than 2m/s. 2) At 850 hPa, θ_se should be greater than 335°K. The new definition means that the summer monsoon is the southwest winds with high temperature and high moisture. The onset of the SCS summer monsoon is defined to start when one half of the SCS area (105°E ~ 120°E,5°N ~ 20°N) is controlled by the summer monsoon. The analyzed results revealed the following: 1) The summer monsoon in the SCS starts to build up abruptly in the 4th pentad in May. 2) The summer monsoon onset in the SCS is resulted from the development and intensification of southwesterly monsoon in the Bay of Bengal. 3) The onset of the summer monsoon and establishment of the summer monsoon rainfall season in the SCS occur simultaneously. 4) During the summer monsoon onset in the SCS, troughs deepen and widen quickly in the lower troposphere of the India; the subtropical high in the Western Pacific moves eastward off the SCS in the middle troposphere; the easterly advances northward over the SCS in the upper troposphere.     

BASIC CLIMATOLOGICAL FEATURES OF AIR-SEA HEAT EXCHANGES IN THE SOUTH CHINA SEA (SCS) REGION AND THEIR RELATIONS WITH THE SCS MONSOONS

By using the NCEP reanalysis data set in 1979-1995, the fluxes of the latent heat, thesensible heat and the net long-wave radiation in the South China Sea (SCS) are expanded by meansof EOF in order to discuss the basic climatological features in the SCS. The detailed analysis showsthat the air-sea heat exchanges in different SCS regions have different seasonal variations. Themiddle and the north of the SCS are the high value regions of the air-sea heat exchanges during thewinter and the summer monsoon periods, respectively, the seasonal variations of air-sea heatexchanges in the south of the SCS are small. In addition, the proportions of different componentsin the total air-sea heat exchanges have different seasonal variations in different regions. Theresults show that the SCS monsoon and the air-sea heat exchanges in the SCS region are theaccompaniments of each other, the great difference of the sensible heat flux between the IndochinaPeninsula and the SCS before the SCS summer monsoon onset may be one of the triggers of thelatter. There maintains a high value center of the sensible heat flux before the 13th dekad, itsdisappearing time consists with that of the summer monsoon onset. It means that as far as the SCSlocal conditions are concerned, the northwest of the Indochina Peninsula is probably a sensitiveregion to the SCS summer monsoon onset and the land may play a leading role in the SCS summermonsoon onset.