高原季风特征及其与东亚夏季风关系的研究

利用ERA-Interim的位势高度场、温度场和风场再分析资料,计算了1988-2017年的传统高原季风指数(Trational Plateau Monsoon Index,TPMI)和动态高原季风指数(Dynamic Plateau Monsoon Index,DPMI),分析了高原季风的空间分布特征和时间演变规律,结合东亚夏季风指数(East Asian Summer Monsoon Index,EASMI),探讨了高原季风与东亚季风的关系。研究表明:(1)高原夏季风从4月开始形成,暖性低值系统在高原上生成;6月暖性低压系统中心形成并达到最强,此时高原夏季风强度也达到最大;10月暖性闭合低压系统向东北方向移动且强度也随之减弱并退出,高原夏季风结束。(2)DPMI和EASMI具有明显的年际变化特征,在关键年高原夏季风和东亚夏季风的强度表现一致。(3)中纬度受东亚季风所影响区域的位势高度场和青藏高原区域的位势高度场均处于同一正相关区域,而且超前两个月的DPMI同EASMI的相关系数最大,表明高原夏季风对东亚夏季风具有一定的指示意义。(4)东亚夏季风经圈环流受高原温度场变化的影响而移动,高原夏季风的低压系统与高原温度场关系密切。     

青藏高原东侧初夏旱涝的季风环流分析

利用NCEP／NCAR1958—1999年5～6月各标准等压面层网格点资料，采用合成法和对比分析等方法，对初夏青藏高原季风和东亚季风环流异常进行了分析。结果表明：四川盆地初夏干旱的季风环流特征是高原季风偏弱，高原季风低压偏西，我国东部地区东亚季风偏弱，东亚季风槽偏南；而多雨年则反之。四川盆地初夏干旱年，极涡向亚洲大陆发展，强度偏强，东亚大槽偏强且稳定；而多雨的年份，极涡萎缩在极地区域，强度偏弱，东亚大槽偏弱。     

青藏高原季风对我国西北干旱区气候的影响

基于ERA-Interim逐月再分析资料及同期高原和我国西北干旱区观测站温度与降水资料,分析高原季风与西北干旱区气候的关系,对比高原典型强弱季风年平均大尺度环流和水汽输送条件的差异,探讨高原强弱季风年西北干旱区气候差异形成的原因。研究结果表明:高原季风与我国西北干旱区气候相关关系显著;高原强弱季风年对应的大尺度环流和垂直环流系统存在明显差异;水汽条件和抬升条件好坏与降水量多寡配合得较好,即强高原季风年,高原北部边缘水汽条件和抬升条件更有利于降水,而弱高原季风年,高原北部边缘水汽条件和抬升条件偏差,对应降水量较常年同期偏少。     

基于风场季节变率的高原季风指数算法的改进及对比

关于青藏高原季风,现有研究分别从近地层的热低压、气旋式环流切变以及风场的涡度和散度等角度定义了高原季风指数,但现有指数均更多地关注高原空间场的对比,而没有考虑风场的冬、夏转换特征。因此,在之前的工作中,基于风场季节变率指数,从高原近地层冬、夏风场对比的角度定义了一种新的高原季风指数,这里对该指数进行改进和简化,以便于其的进一步推广。为了验证改进的效果,使用ERA-interim再分析数据计算高原季风指数,并比较了不同高原季风指数年变化和年际变化的差异及其与夏季降水相关的差异。结果表明:（1）改进后的高原季风指数物理含义清楚,弥补了原指数计算复杂的不足。（2）物理基础的差异使得新指数在8月达到峰值,不同于其他指数在6月达到峰值。整体而言,不同高原季风指数和高原降水的年变化特征均有较高的一致性。（3）新指数能够较好地表征高原季风与高原夏季降水东、西反相的相关系数分布特征,且不同于其他指数在高原一致的相关系数分布特征,对于高原地区降水,尤其是高原东南部人口相对密集地区的降水预测具有较好的指示意义。      

青藏高原东侧初夏旱涝的季风环流分析

利用NCEP/NCAR 1958-1999年5～6月各标准等压面层网格点资料,采用合成法和对比分析等方法,对初夏青藏高原季风和东亚季风环流异常进行了分析.结果表明四川盆地初夏干旱的季风环流特征是高原季风偏弱,高原季风低压偏西,我国东部地区东亚季风偏弱,东亚季风槽偏南;而多雨年则反之.四川盆地初夏干旱年,极涡向亚洲大陆发展,强度偏强,东亚大槽偏强且稳定;而多雨的年份,极涡萎缩在极地区域,强度偏弱,东亚大槽偏弱.     

青藏高原近地层低压系统移动路径及其特征

利用ECMWF 600 hPa高度场加密逐月再分析资料,分析了强、弱季风年高原近地层低压系统的移动路径及其特征。研究结果表明：低压系统于4月在青海省西南部形成,5月沿西南方向移入西藏地区,此后低压系统呈南北向波动西移,直至到达“西至点”后转向东退于10月衰减消散;强季风年低压系统中心强度总体上较弱季风年强。强季风年低压系统移动路径偏北,南北向波动振幅较小,弱季风年低压系统移动路径偏南,南北向波动振幅较大,呈“V”形分布;孕育初生阶段低压系统的形成过程在弱季风年出现“反复”现象;发展成熟阶段高原近地层低压系统南侧印度上空低压系统形成,并且强季风年较弱季风年形成时间偏迟,位置偏南;衰减消亡阶段高原近地层低压系统西北侧的高压系统减弱消散,10月东伸高压脊的脊点在弱季风年较强季风年偏东。     

青藏高原季风对西北降水影响的相关分析

通过对高原季风指数与西北地区月降水量遥相关关系的分析,论述了１月份高原冬季批指数与西北地区年降水和夏季月降水相关显著,其相关分布型与西北夏季三种降水类型相似;６月高原季风指数对西北降水量的影响也最明显。高原季风异常可能与高原下垫热力异常有关,从而推测冬季风异常通过高原这个巨大的热载体而影响夏季风异常。     

高原季风与高原低涡的关系分析

本文基于高原季风指数和高原涡数据集,利用小波分析等统计方法对高原季风和高原低涡的气候特征进行了统计分析,并探究了两者之间的关系,主要结果有:(1)高原季风夏强冬弱,高原季风的准4年、准6年周期振荡的特征十分明显。(2)30年来高原低涡平均每年生成64.2个,其中有51.2个是暖性高原低涡。高原低涡的强度季节内呈正态分布,高原低涡的生成频数的季节内变化有明显的周期振荡特征。(3)高原季风的周期振荡特征在季节尺度和年际尺度上与高原低涡气候特征有一定的相关性,准4年与准6年周期振荡特征十分明显。通过相关概率统计:高原季风的建立时间与强度都与高原低涡的气候特征有一定的正负相关。      

近40年青藏高原季风变化的主要特征

通过计算1961－1995的逐日青藏高原季风指数，初步确定了高原夏季风开始和结束的时间，在此基础上研究了季风指数的年际变化特征以及和500hPa高度场、东亚季风之间的可能联系。结果表明：夏季风开始和结束的时间呈反相关关系；高原季风的年际和年代变化明显；高原冬季风强（弱）与同期高原及乌拉尔山500hPa高度场偏高（低）以及东亚冬季风偏强（弱）相联系；高原夏季风偏强（弱）与同期贝湖至高原南部500hPa高度场偏低（高）、西亚和中国东部高度场偏高（低）以及东亚夏季风偏强（弱）相联系。     

高原季风的年代际振荡及其原因探讨

一、高原季风的形成演化史高原季风是高原对大气的冷热源作用冬夏相反，从而引起的对流层中、低层冬季为反气旋环流，夏季为气旋性环流的总称。在青藏高原的隆升过程中，到渐新世初（约37Ma．B．P．）其水平尺度开始大于斜压大气地转适应的临界尺度’“，高原季风开始出现“’，全球气候经历了一次大转型，从以纬向分布为特征的准天文气候开始转向季风气候。值得提出的是，在早第三纪（如始新世），陆海分布已基本上是现代格局，海陆季风体系（东南季风、西南季风）应该已经形成，然而东亚、南亚地区非常干燥，为什么当时没有季风雨相伴呢…     

高原涡东移与东亚夏季风的关系分析

本文对1979～2017年6月1～5日有无高原涡东移年份从东亚夏季风的高低空环流系统进行对比分析表明：同一较短时间段,有长生命尺度东移高原涡与无高原涡东移的年份,东亚季风区的高低空环流系统有较明显差异,且不同路径东移高原涡高低空环流系统也有异同。(1)高度场：有高原涡东移年份,西风急流大值区较无高原涡东移年份明显偏东,南亚高压中心纬度大致相同,东北移、东南移路径南亚高压中心分别偏北、偏南。有高原涡东移年份东亚大槽较无高原涡东移年份偏东。东北移、东移、东南移的西太平洋副热带高压西伸脊点依次偏南,偏东。(2)水汽条件：有高原涡东移年份均伴随有贝加尔湖东南部输送至我国东北的宽的水汽带,不同东移路径与纬向风分量关系密切。(3)海平面气压场：有高原涡东移年份海陆气压差较大,且海平面气压随着高原涡东移出现一个向东逐渐减小的过程。     

近几十年青藏高原夏季风变化趋势及其对中国东部降水的影响

根据NCEP/NCAR、NCEP/DOE和ERA40再分析资料以及中国596个台站逐月降水观测资料,利用相关分析、小波分析和交叉谱分析等统计方法,分析了近几十年青藏高原夏季风变化趋势及其对中国东部降水的影响,探讨了影响高原夏季风长期变化的可能原因.结果表明:高原夏季风具有年际和年代际的多时间尺度变化特征,在1958～2...     

青藏高原感热气泵影响亚洲夏季风的机制

本文回顾了二十年来关于青藏高原感热驱动气泵(TP-SHAP)及其影响亚洲夏季风的研究进展,并从能量(θ)、位涡—加热(PV–Q)、和角动量守恒(AMC)的不同角度阐述其影响机制。指出高原斜坡上的表面感热加热改变了移向高原的大气质块的能量从而出现垂直抽吸的重要性。强调了高原加热产生的位涡强迫在近地层制造了强度大范围广的、环绕高原的气旋式环流,把丰沛的水汽从海洋输运到大陆,为季风对流降水提供充足的水汽条件。证明高原加热还通过改变其上空的温、压场的结构从而制造出高原上空近对流层顶的绝对涡度和位涡的最小值,在角动量平衡约束下,在亚洲季风区激发出与Hadley环流反向的季风经圈环流,从而为季风发生发展提供了大范围上升运动的背景。文中还对近年来有关青藏高原影响亚洲夏季风机制的讨论进行概述,并展望了未来的研究方向。     

黄土高原260万年以来东亚夏季风演变信号研究

在研究黄土高原东亚季风地质时期周期演变中,引入了用于定量检测周期的奇异谱分析方法,结合小波分析,对典型的黄土高原陕西省洛川黄土剖面、甘肃省灵台黄土剖面的磁化率中2.6 MaB.P.以来东亚季风的强信号进行了研究。结果表明:2.6-1.0 MaB.P.之间地质时期,除在1.87-1.37 MaB.P.之间可能存在一个周期演变不明显的缺失时段外,东亚季风演变的主导周期是40 ka,0.9-0.6 MaB.P.是40 ka周期和100 ka周期的调整过渡期。0.6 MaB.P.以来的主导周期是100ka。研究还发现,1.2 MaB.P.前后没有明显的周期差异,说明1.2 MaB.P.不是一次真正意义上的周期转型事件,而是周期演变过程中的触发事件,这一触发事件对0.9 MaB.P.以后出现的周期转型事件影响深刻。40 ka周期从1.2 MaB.P.开始衰减,至0.9MaB.P.时100 ka周期逐渐建立。0.6 MaB.P.开始东亚季风出现冷暖大幅振荡的100 ka演变周期,因而0.6MaB.P.具有气候振荡加剧的突变性质。     

The Present Status and Future of Research of the East Asian Monsoon

ＴｈｅＰｒｅｓｅｎｔＳｔａｔｕｓａｎｄＦｕｔｕｒｅｏｆＲｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅＥａｓｔＡｓｉａｎＭｏｎｓｏｏｎＭａＨｅｎｉａｎ（马鹤年）ＣｈｉｎａＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１ＤｉｎｇＹｉｈｕｉ...     

通用地球系统模式对亚洲夏季风降水的模拟能力评估

通过与观测/再分析资料和参加第五次耦合模式比较计划(CMIP5)的模式模拟结果进行对比,评估了通用地球系统模式(CESM,1.0.3版本)对亚洲夏季风降水的模拟能力。结果表明:CESM能够合理地模拟出亚洲夏季风降水的气候平均态,但与其他CMIP5模式模拟结果类似,对中国东南地区降水模拟偏少,而对中国西部高原地区降水模拟偏多;CESM可以再现亚洲季风区降水冬弱夏强、雨带北进南退的季节变化特征,其模拟偏差具有区域性和季节性差异;从EOF分析结果来看,CESM能够模拟出亚洲夏季风降水的时空变化特征,且能较好地抓住亚洲夏季风降水与厄尔尼诺-南方涛动(El Ni?o-Southern Oscillation,简称ENSO)的相关关系。总的说来,CESM对亚洲夏季风降水的模拟是合理的,模拟水平与4个最好的CMIP5模式相当。     

THE ANALYSIS OF THE RELATIONSHIP BETWEEN THE SUBSYSTEMS OF THE ASIAN SUMMER MONSOON

In this study, the relationship between the subsystems of Asian summer monsoon is analyzed using U.S. National Centers for Environmental Protection/National Center for Atmospheric Research reanalysis and Climate Prediction Center Merged Analysis of Precipitation monthly mean precipitation data. The results showed that there is significant correlation between the subsystems of Asian summer monsoon. The changes of intensity over the same period show that weak large-scale Asian monsoon, Southeast Asia monsoon and South Asian monsoon are associated with strong East Asian monsoon and decreasing rainfall in related areas. And when the large-scale Asian monsoon is strong, Southeast Asia and South Asia monsoons will be strong and precipitation will increase. While the Southeast Asia monsoon is strong, the South Asia monsoon is weak and the rainfall of South Asia is decreasing, and vice versa. The various subsystems are significantly correlated for all periods of intensity changes.     

青藏高原冬季风强弱年中国气候对比分析

本文选取1984~2013年NCEP/NCARII月平均再分析资料和,及全国160个台站月平均气温和降水量资料,使用由散度定义的青藏高原季风指数,以1月为冬季代表月,确定高原冬季风强弱代表年。通过相关分析和合成分析,详细分析了青藏高原冬季风强弱年份,东亚大气环流和我国气候的差异。结果表明:(1)高原冬季风强弱伴随东亚大气环流的异常,当高原冬季风偏强时,高原上空的冷低压加强,辐散下沉运动加大,中高纬地区的槽脊加深,而低纬地区有一气旋性环流生成;(2)高原冬季风强弱年我国同期气候差异明显,高原冬季风偏强年的冬季,新疆北部、华北中部等地降水偏多,四川盆地、长江中下游等地降水偏少,冬季气温大部份地区偏高,云南、黑龙江等地略偏低。(3)高原冬季风的影响具有滞后效应,高原冬季风强弱年的夏季,大气环流和我国气候明显不同,强年高原热低压和高纬地区的槽脊减弱,西太平洋副高偏北偏强,长江中下游、华南等地降水明显偏多,长江中上游、内蒙等地降水明显偏少。     

东亚副热带西风急流位置变化与亚洲夏季风爆发的关系

利用1961～2000年的NCEP/NCAR候平均再分析资料,初步探讨了季节转换期间东亚副热带西风急流南北和东西向位置变化与亚洲季风爆发之间的联系。结果表明,亚洲夏季风爆发伴随着东亚副热带西风急流轴线的北跳和急流中心西移,急流轴北跳至35°N以北的青藏高原上空,南支西风急流消失,亚洲季风环流形势建立。南海季风爆发早年,低纬的东风向北推进的时间早,到达的纬度偏北,中纬的西风急流强度偏弱,季风爆发晚年则相反。同时,南海夏季风爆发早年,青藏高原上空急流核出现较早,西太平洋上空急流核减弱较快,急流中心“西移”较早。而在南海夏季风爆发晚年,西太平洋上空的急流核减弱较迟,青藏高原上空急流核形成偏晚,急流中心“西移”较迟。此外,急流中心东西向位置和强度变化与江淮流域梅雨的开始和结束也有密切关系。