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...     

太阳黑子,南海季风暴发与北京地区降水

利用１９４９～１９９８年资料，以统计分析的方法，对太阳黑子与南海季风、北京地区降水的相互关系进行了初步探讨，发现太阳黑子的极值年与南海季风暴发的迟早有明显的对应关系，太阳黑子数与北京地区降水量呈反相关。     

南海西南季风强度与茂名降水的关系

利用NECP/NCAR再分析资料和茂名地区观测站1974—2013年降水资料,运用相关分析等统计方法,探讨近40年来西南季风强弱与茂名降水的关系。结果表明:南海西南季风强度对茂名汛期、年降水量的影响有非对称性,南海西南季风强,茂名汛期、年降水较常年偏多;西南季风弱,茂名降水不确定,各月规律不同。西南季风强度与茂名某些月份尺度的相关性比季、年尺度的相关性较好,特别是冬季月份。近40年茂名暴雨日分布表现为单峰型,暴雨集中在5—9月,7月为峰值;各季风年极端降水多发的月份不同,强季风年为4—9月、正常年为5—8月、弱季风年为5—9月。强季风年极端降水发生的概率大于其它年份,正常年极端降水发生的概率较小。     

华南季风降水对应的环流指数

利用NCEP再分析资料及台站和格点降水量资料分析了华南季风降水与周边大气环流的关系,并由此建立了反映6月华南降水强度的季风指数,这一季风指数利用菲律宾及其以东与华南850 hPa涡度差定义。华南季风指数具有很好的区域代表性,华南季风指数与亚洲格点日降水量的主要正相关区集中在华南。华南季风指数可以很好地描述华南降水的年际变化和极端年份,季风指数强 (弱) 的年份也是华南降水偏多 (少) 的年份,极端的华南季风指数年份对应极端的华南降水年份。华南季风指数高与低年份对应的华南降水量差值通过了0.01的显著性检验。在年代际尺度上,季风指数强 (弱) 的年代与华南降水偏多 (少) 的年代有很好的对应关系。华南季风指数包含了西南季风、副热带高压以及中高纬度西风槽等各影响系统的信息,可在业务上使用。     

亚洲季风活动及其与中国大陆降水关系

用１９８０～１９９２年ＥＣＭＷＦ的８５０ｈＰａ和２００ｈＰａ资料设计了南亚季风和东亚季风指数,发现南海夏季风的暴发和撤退具有较大的年际差异,南海北部和南部夏季风的暴发和撤退时间也不一致．相关试验表明,南亚季风指数与中国大陆春、夏降水的相关分布型类似于东亚季风指数与降水的相关分布型,且相关系数略高．东亚冬季风指数以南海地区区域平均的８５０ｈＰａ经向风速或纬向风速为好．夏季风指数以南海地区或亚洲区域平均的８５０ｈＰａ和２００ｈＰａ的纬向风速差最佳．     

南海季风爆发的年代际转折与东亚副热带夏季降水的关系

利用1979—2016年NCEP再分析资料, 分析了南海季风爆发的年代际转折与东亚副热带夏季降水的关系。结果表明:南海夏季风爆发时间在1993/1994年出现年代际转变, 1979—1993年爆发时间相对偏晚, 夏季华南降水偏少, 长江中下游至日本南部降水偏多; 1994—2016年爆发时间偏早, 夏季华南降水偏多, 长江中下游到日本南部降水偏少。南海季风爆发时间年代际转折与夏季东亚副热带降水关系可能受到菲律宾越赤道气流强度的调控, 季风爆发时间与菲律宾越赤道气流有显著正相关, 且均在1993/1994年间存在年代际转变。在1994—2016(1979—1993)年南海夏季风爆发偏早(晚), 菲律宾越赤道气流偏弱(强), 澳大利亚北部有偏北(南)风异常, 将暖池的热量往赤道输送, 使得赤道对流增强(减弱), 产生异常上升(下沉)运动汇入Hadley环流上升支, 增强(减弱)的Hadley环流导致下沉主体偏北(南), 促使副高脊线偏北(南), 从西北太平洋(孟加拉湾)往华南地区(江淮到日本南部)输送水汽增强, 所以华南(江淮到日本南部)夏季降水偏多。      

南海地区OLR变化与华南汛期降水的联系

用奇异值分解的方法逐月分析了华南汛期（4-9月）降水与南海地区OLR变化的关系，并用合成分析的方法对OLR异常年份的降水进行对比分析，结果表明两者确实有一定的相关关系，后汛期（特别是7、8月）两者的相关程度比前汛期大，但每个月的情况各有不同。     

南海夏季风强度与我国汛期降水的关系

对4种南海夏季风强度指数(1951～1998年)进行了对比分析,发现尽管它们在某些年份有差异,但在年际变化总体趋势上仍表现一致,并且由它们所确定的季风强弱年也基本相同.统计分析了南海夏季风强度与我国汛期降水的关系,结果表明,南海夏季风强(弱)年,我国夏季雨带型呈Ⅰ(Ⅲ)类分布,长江中下游地区夏季(6～7月)少雨干旱(多雨洪涝),广东省后汛期降水以偏涝(正常和偏旱)为主.南海夏季风强度指数与夏季长江中下游区降水和淮河区降水有显著的反相关,与江南区降水和华南后汛期降水有显著的正相关.我国夏季出现的严重洪涝(如1998年长江流域特大洪涝和1994年华南特大暴雨)与南海夏季风的强度异常有关.此外,分析还表明,南海夏季风活动强弱造成的北半球东亚500 hPa位势高度场的经向波列型遥相关是影响中国夏季降水的一个重要机制.     

中国华南春季季风及其与大尺度环流特征的关系

定义了中国华南春季季风，并用NCEP／NCAR再分析资料研究了春季风的气候特征以及春季风降水和大尺度环流在年际变化上的关系。结果表明，从降水和大气环流的变化来看，华南春季风在气候上发生于4月和5月；与华南春季风相联系的大气环流特征与夏季风和冬季风所对应的大气环流特征完全不同。华南春季风降水的年际变化主要与太平洋北部的异常环流相关联，而这种异常环流又与亚洲北部的西风急流和极地涡旋有联系；华南春季风降水的年际变化还与太平洋的海表温度异常有关；而亚洲热带大气环流的年际变化与华南春季风降水的变化关系不大。     

南海暖池的季节和年际变化及其与南海季风爆发的关系

用ＬＥＶＩＴＵＳ和ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ ＯＩＳＳＴ资料，分析了南海暖池的季节和变化特征及其与西太平洋暖池和印度洋暖池的关系，讨论了南海暖池强度指数的年际变化与南海季风爆发时间的联系，结果指出，南海暖池有明显的季节变化牲，１２～２月隆冬季节最弱，３～４月迅速发展北上，６～９月达其盛期，整个南海均为高于２８℃的暖水，１０～１１月迅速减弱南退：在南海暖池盛期，整个南海均为高于２８℃的暖水最大厚度达５５ｍ，     

南海西南季风爆发日期及其影响因子

利用1950～1999年NCEP全球格点日平均资料,在总结南海西南季风爆发前后850 hPa大气环流特征的基础上,提出了一个较为客观的确定南海西南季风爆发日期的大气环流方法.在与1980～1991年其他多种指标确定的爆发日期比较后,作者认为该大气环流方法所确定的爆发日期基本合理,并给出了1950～1999年各年南海西南季风爆发的日期.通过合成对比分析和相关分析发现,前期热带太平洋地区海温异常分布是影响南海西南季风爆发早晚的重要因素.菲律宾以东洋面海温偏高,赤道太平洋中部偏东地区海温偏低,可以使低层西太平洋副高减弱、高层中东太平洋洋中槽加深,印度洋热带地区偏西风偏强,印度洋-太平洋热带地区Walker环流偏强,为热带对流在孟加拉湾-南海地区发展提供了有利的环境.在孟加拉湾南部偏西气流的作用下,南海地区对流活动较为容易发展起来,低层较弱的西太平洋副热带高压也容易较早地撤出南海上空,使得南海西南季风较早爆发.反之亦然.     

南海夏季风活动及其影响

资料分析及其同南亚（印度）夏季风的比较,指出建立的突发性和经向分量的重要性是南海夏季风活动的两个最基本特征。根据南海夏季风经向分量与纬向分量同样重要的特征,并考虑南海地区大气环流的基本形势,提出了用对流层高低层散度差构成季风指数,它可以更好地描写南海夏季风的活动。资料分析和大气环流模式（GCM）数值模拟试验都清楚地表明南海夏季风年际异常对大气环流和气候有极为重要的影响,不仅影响东亚地区,而且通过东亚-太平洋-美洲（PJ或称EPA）波列影响美国的天气气候变化。     

南海海温异常影响南海夏季风的数值模拟研究

采用p－σ九层区域气候模式(p－σRCM9）模拟并研究了南海海温异常对南海夏季风的影响, 数值模拟结果表明, 5月份的南海海温对南海夏季风的爆发日期起关键作用: 5月份南海海温持续增温 (降温）, 南海夏季风爆发日期偏早 (偏晚）。南海夏季风爆发后, 南海异常增温, 同期的南海夏季风增强, 而后期的南海夏季风减弱; 南海异常降温, 则与之相反。机制分析表明, 南海海温正(负)异常增强(减弱)了海面与行星边界层之间的能量交换, 主要是潜热通量的输送, 并在大气中通过积云对流加热率的变化来影响对流层热量的分布, 进而引起对流层中低层辐合和高层辐散的变化, 然后使得环流场和风场作出相应地调整, 环流场和风场又会反过来影响积云对流加热率的变化, 这是一个正反馈过程。在5月份南海增温(降温)强迫下, 5月份南海地区的对流活动加强(减弱）, 使得对流层低层副热带高压提前(延后)撤出南海, 从而有利于南海夏季风爆发偏早(晚）。在南海海温异常强迫下, 中国东南部和南海地区的降水率异常主要是由积云对流所产生的降水率异常引起。     

南海夏季风爆发的数值模拟

利用高分辨率的区域气候模式 (RegCM_NCC) 对南海夏季风爆发进行模拟研究。研究表明:该模式对积云对流参数化方案的选择十分敏感, 其中以Kuo积云参数化方案为最好, 可以比较成功地模拟出南海夏季风的爆发时间、爆发前后高、低层风场的剧烈变化以及季风与季风雨带的向北推进。然而该方案对于雨量和副热带高压位置的模拟, 与观测相比尚存在一定的偏差, 主要表现为副热带高压位置模拟偏北、偏东; 南海地区的降水量模拟偏少、降水范围偏小。此外, 采用4种参数化方案 (Kuo, Grell, MFS, Betts-Miller) 集成的结果在某种程度上要优于单个方案的结果, 这种改善主要体现在对南海地区季风爆发后降水的模拟上。     

An Analysis of the Characteristics of Monsoon Onset over the Bay of Bengal and the South China Sea in 2010

Based on NCEP/NCAR daily reanalysis and the Tropical Rainfall Measuring Mission data, the background atmospheric circulation and the characteristics of meteorological elements during the period of the Bay of Bengal monsoon (BOBM) and the South China Sea (SCS) monsoon (SCSM) in 2010 are studied. The impacts of the BOBM onset on the SCSM onset and the relationship between the two monsoons are also analyzed. The two main results are as follows. (1) The BOBM onset obviously occurs earlier than the SCSM onset in 2010, which is a typical onset process of the Asian monsoon. During the BOBM’s onset, northward jump, and eastward expansion, convective precipitation and southwest winds occurred over the SCS, which resulted in the onset of the SCSM. (2) The relationship among strong convection, heavy rainfall, and vertical circulation configuration is obtained during the monsoon onsets over the BOB and SCS, and it is concluded that the South Asian High plays an important role in this period.     

Predictability of South China Sea Summer Monsoon Onset

Predicting monsoon onset is crucial for agriculture and socioeconomic planning in countries where millions rely on the timely arrival of monsoon rains for their livelihoods. In this study we demonstrate useful skill in predicting year-to-year variations in South China Sea summer monsoon onset at up to a three-month lead time using the GloSea5 seasonal forecasting system. The main source of predictability comes from skillful prediction of Pacific sea surface temperatures associated with El NiÑo and La NiÑa. The South China Sea summer monsoon onset is a known indicator of the broadscale seasonal transition that represents the first stage of the onset of the Asian summer monsoon as a whole. Subsequent development of rainfall across East Asia is influenced by subseasonal variability and synoptic events that reduce predictability, but interannual variability in the broadscale monsoon onset for East Asian summer monsoon still provides potentially useful information for users about possible delays or early occurrence of the onset of rainfall over East Asia.     

南海夏季风对华南夏季降水年代际变化的影响

华南夏季降水和南海夏季风都具有准两年的变化特征。研究表明：20世纪70年代以后，华南夏季降水年代际变化主要表现在准两年尺度平均方差的变化上，当准两年方差大时，相应的华南夏季降水多，反之亦然。但是在1976年以前南海夏季风对华南夏季降水的影响并不大，这似乎与两者准两年变化关系的年代际变化有关。南海夏季风和华南夏季降水的准两年变化在1953-1976年是弱的反位相变化关系，相反地，这一时段它们的非准两年变化成分有很强的正相关；在1977-2000年这一阶段，南海夏季风和华南夏季降水的准两年变化具有很强的正相关，但是它们的非准两年变化成分的相关性则很差。分析结果还表明，20世纪70年代大气环流的年代际变异使得华南夏季降水准两年变化在最近20多年成为其年际时间演变的主导成分。     

一种基于整层水汽通量的南海夏季风爆发指数

利用1951～2000年的NCEP/NCAR逐日再分析风场、比湿和海平面气压资料,得到南海区域的整层水汽通量。根据南海夏季风爆发前后水汽通量的特征分析,定义了南海夏季风爆发指数IVIMT,并确定出1951～2000年南海夏季风的爆发日期。通过分析发现,利用该指数可以合理地确定南海夏季风的爆发时间。     

South China Sea Monsoon Experiment （SCSMEX） and the East Asian Monsoon

The SCSMEX is a joint atmospheric and oceanic experiment by international efforts, aiming at studying the onset, maintenance, and variability of the South China Sea (SCS) summer monsoon, thus improving the monsoon prediction in Southeast and East Asian regions. The field experiment carried out in May-August 1998 was fully successful, with a large amount of meteorological and oceanographic data acquired that have been used in four dimensional data assimilations by several countries, in order to improve their numerical simulations and prediction. These datasets are also widely used in the follow-up SCS and East Asian monsoon study. The present paper has summarized the main research results obtained by Chinese meteorologists which cover six aspects: (1) onset processes and mechanism of the SCS summer monsoon; (2) development of convection and mesoscale convective systems (MCSs) during the onset phase and their interaction with large-scale circulation; (3) low-frequency oscillation and teleconnection effect; (4) measurements of surface fluxes over the SCS and their relationship with the monsoon activity; (5) oceanic thermodynamic structures, circulation, and mesoscale eddies in the SCS during the summer monsoon and their relationship with ENSO events; and (6) numerical simulations of the SCS and East Asian monsoon.