2007年梅雨期副热带高压进退特征与对流系统演变

利用NCEP2.5°×2.5°再分析资料和FY-2C的空间分辨率为0.1°×0.1°、时间分辨率为1h的TBB资料,分析并描述2007年梅雨过程中西太平洋副热带高压进退过程以及在有利的大尺度背景场下副高北侧中小尺度对流系统的演变特征,并具体分析江淮流域一个中尺度对流系统(MCS)的初生、发展和消亡过程。结果表明:TBB资料可较好地描述西太平洋副热带高压北抬及西进和东退、中断特征,及其强度和位置;当年6月29日至7月10日位于副高北侧、影响江淮流域的降水过程有4次,每次过程包含1～3个中尺度系统生消过程,中尺度对流系统不断生成发展导致当年梅雨期区域性暴雨和大暴雨;MCS个例由两个发展起来的β中尺度深对流系统合并而成,合并后MCS原地停留8h,与活跃于美国中部的中尺度复合体(MCC)外形有相似特征;TBB230K的区域与降水区对应,强降水区与TBB为210～220K的区域对应。     

西太平洋副热带高压非线性稳定性问题的研究

本文采用了包含热力强迫和涡动耗散的三维非线性动力学模式，从系统稳定性的角度出发，探讨了夏季东亚副热带地区的环流状况，东亚大陆季风雨带和南海季风槽雨带的凝结加热以及扰动流的相互作用等因素对西太平洋副热带高压进退的制约和影响。给出了反映系统稳定性状况的能量判据，并据此进行了动力学分析和模式大气的计算。研究结果为一些天气分析事实提供了动力学解释，得到了一些新的见解，并为判断和预测西太平洋副热带高压在东亚上空的活动提供了参考依据。     

近百年四季西太平洋副热带高压的变化

文中设计了一种根据网格点高度值拟合副热带高压强度、西界、北界 3种指数的方法。根据这个方法 ,利用重建的 1880～ 195 0年 5 0 0hPa月平均高度序列 ,计算了 195 1年之前 70a的副热带高压指数 ,与 195 1～ 1999年的实测指数合成一个 12 0a的序列 ,研究了西太平洋副热带高压的年际与年代际变率。     

西太平洋副热带高压异常进退的对比分析

对1980年7月29日—8月16日西太平洋副高位置持续偏南和1983年7月16日—8月12日西太平洋副高位置持续偏北的两次季节内副高中期进退过程的环流特征和加热差异作了对比分析,讨论了东亚季风与对流活动、副高进退之间的关系.      

2003 年陕西暴雨与西太平洋副热带高压的关系

利用实时资料和中央气象台提供的副热带高压资料,对2003年汛期陕西暴雨和500hPa副热带高压的活动特征关系统计分析,并对ECMWF、T213数值预报产品对副高的预报能力作了客观分析。结果表明,汛期7、8、9月副高偏强,副高脊线在25～28°N、西脊点在104～112°E进退,是陕西关中陕南多阴雨、暴雨频繁的主要原因;陕西连续暴雨产生于副高脊线沿25～28°N持续西伸、持续东移经过105°E时段。ECMWF对副高的进退、热带气旋路径预报准确率较高。     

西太平洋副热带高压的年际变率及其与ENSO的相关性

利用NCEP资料定义了西太平洋副高的强度指数、脊线指数，并对这两种指数进行功率谱分析，且分别与Nino3指数作相关性分析，发现副高强度指数、脊线指数都存在年际尺度的变率，而且与Nino3指数在年际尺度上存在很好的相关性。在此基础上，对可能引起副高年际变率的机理作了尝试性探讨：在年际尺度上，副高脊线位置首先出现异常南移，同时副高强度减弱，副高南侧正的西风距平加强了赤道纬向西风；异常的西风使得暖水向东传播，约2个月后Nino3区海温异常升高并西传，其后约1个月中太平洋海表温度异常升高，中太平洋海水升温的同时加热大气，在。Hardly环流作用下，约3个月以后，副高开始增强。     

近百年夏季西太平洋副热带高压的变化

利用国家气候中心给出的1951～1998年副高强度(Is)、西界(Iw)、北界(IN)3个指数与国家气候中心同期的500hPa观测高度场分别作相关分析,并在高度场中分别找出几个有意义的点,用其高度计算副高3个指数I＇s、I＇N和I＇w,计算出I＇s与Is、I'N与IN、I＇w与IW的相关系数均大于Is、IN和IW与单点高度的相关系数.对NCEP资料作同样分析,结果相同,说明可以利用500hPa高度场数值计算副高活动指数.于是利用重建的1880～1950年北半球高度场资料将副高3个指数向前恢复到1880年.对1880～1999年副高强度、西界、北界作功率谱及小波分析,发现副高强度、北界具有明显的40年周期,西界具有明显的16年周期,即副高指数的变化以低频振荡为主.北界还有3～5年的年际变化.     

梅雨季西太平洋副热带高压异常主要模态及其对东亚降水的可能影响

利用近42 a NCEP/NCAR再分析资料,NOAA（National Oceanic and Atmospheric Administration）海表温度,CPC（Climate Prediction Center）降水以及中国台站降水观测资料等,对6—7月西太平洋副热带高压（Western Pacific Subtropical High,WPSH）变动的主要模态和形成原因,及其对中国梅雨期降水分布的影响进行了探讨。结果表明,WPSH主要异常模态依次为全区一致型（Ⅰ）,南北异常型（Ⅱ）、东西异常型（Ⅲ）和中心异常型（Ⅳ）。不同异常型的出现受中纬度上游西风带准定常扰动和低纬扰动的不同影响,而后者又与对流层低层大气对不同海温异常型热力强迫响应有关。来自热带中东太平洋的海平面气温异常（Sea Surface Temperature Anomaly,SSTA）信号有利于副热带高压出现第Ⅰ、Ⅱ型异常;第Ⅲ、Ⅳ型异常则分别受海洋性大陆或西北太平洋下垫面热力影响。长江—黄河—日本沿线以及江南和东北地区降水与副热带高压第Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型异常密切联系。     

全球变暖背景下西太平洋副热带高压变化的探讨

为去除全球变暖等压面抬升的影响、客观地反映西太平洋副热带高压的真实变化,本研究使用了1951~2017年NCEP/NCAR的月平均500hPa高度场再分析资料以及国家气候中心提供6~8月的大气环流指数,基于去除全球变暖影响的西太平洋副热带高压表征线,研究探讨了全球变暖背景下西太平洋副热带高压的变化。研究表明,去除全球变暖影响前(后)西太平洋副热带高压有面积指数增大(减小)、强度指数增强(减弱)和西伸脊点指数西伸(东退)的演变特征。可见,全球变暖可能是西太平洋副热带高压面积、强度和东西位置发生变化的原因之一。     

西太平洋副热带高压控制下湖南一次短时强降水成因分析

在天气预报业务中,发生在西太平洋副热带高压控制下的短时强降水容易出现漏报。为加深对西太平洋副热带高压控制下湖南短时强降水的认识,探究其成因和触发机制,本文利用地面自动站、多普勒天气雷达观测资料及FY-2F云顶亮温、NCEP再分析资料等,针对2018年9月6日一次西太平洋副热带高压控制下的湖南短时强降水成因开展研究。结果表明:在强盛的西太平洋副热带高压脊区内,丰沛的水汽、较强的不稳定能量及一定的抬升条件可触发短时强降水天气。正午前,受弱冷空气侵入影响,低层切变配合地面中尺度辐合线引起近地面动力抬升,从而触发对流性降水;午后,受太阳辐射影响,地面气温达到对流触发温度,从而触发热对流。正涡度区及低层辐合区在降水发生后都向上延伸,有利于垂直上升运动的维持,但较典型汛期强降水过程的动力条件明显偏弱。环境风及其垂直风切变小,且雷暴单体移动缓慢,有利于强降水在同一地区长时间维持。     

影响夏季西北太平洋副热带高压年际变率的关键海区及影响机制

西北太平洋副热带高压(西太副高)是影响东亚夏季气候的主要环流系统,其年际变率受热带多个海区的海-气相互作用过程的调控。为明确影响夏季西太副高的关键海区及其影响机制,在总结最近十余年来相关研究进展的基础上,归纳出影响夏季西太副高年际变率的5个关键海区,包括赤道中东太平洋、热带印度洋、副热带西北太平洋、海洋大陆附近海区以及热带大西洋。阐述了这5个关键海区的海温异常影响西太副高年际变率的机制,并探讨了5个关键海区海温异常的形成机制。围绕夏季西太副高的年际变率,回顾了当前气候模式的模拟和预测研究的现状。最后,提出了本领域亟待解决的关键科学问题,展望未来可能的研究热点。     

“05. 6”华南强降水期间副热带高压活动与加热场的关系

采用NCEP/NCAR再分析逐日资料,根据全型垂直涡度倾向方程,研究2005年6月华南强降水期间西太平洋副热带高压(副高)位置变动特征及其与加热场的关系.结果表明,西太平洋副高位置变化和副热带地区的非绝热加热有密切关系.与气候平均状况相比,2005年6月副高北侧的加热区很强,而南侧赤道辐合带(ITCZ)没有相当强度的对流;伴随着副高北抬,其南侧均有明显的对流潜热加热向北伸展.副高西侧的加热基本上都大于副高纬带内的加热,副高的每一次西伸都伴随着西侧加热的显著增强,并且加热增强先于副高西伸.对流层中层,副高北侧非绝热加热率的垂直变化基本上都大于气候平均值,不利于副高北进;而南侧加热率的垂直变化均小于多年平均,有利于副高南侧反气旋性涡度异常增长,从而有利于副高南退.2005年6月下旬副高西伸之前,副高西侧非绝热加热率的垂直变化基本上都高于气候平均状况,有利于副高两侧反气旋涡度增加,从而诱使副高随后西伸;而东侧加热率的垂直变化大多数时间都低于气候平均状况,使得副高东侧气旋性涡度增加,有利于副高西伸,对流层低层也具有类似特点.因此在南北两侧加热和东西两侧加热的共同作用下,2005年6月副高位置较常年偏南偏西,从而有利于雨带在华南地区维持.     

冬季北太平洋副高面积和强度指数的一个计算方案

月（季）平均海平面气压场中的北太平洋副高（H,）是北半球的永久性大气活动中心,它与大气环流及区域气候异常关系密切。利用闭合气压系统面积指数S、强度指数P简要描述H,性状,并用它们分析H,气候及异常特征,以及H,与热带东太平洋海表温度异常等关系。因冬季H,明显减弱,在计算H,的S、P指数序列时,难以找出适于整个分析时段的、环流意义明晰的特征等压线。针对该问题,本文给出一个计算方案,先选择一个值较高的f0,用它计算多数年份环流指数5、P;再选择一个值较低的．东,计算少数H_P极端偏弱年份的环流指数S、P;最后用一元线性回归方程,将．矗计算结果S、P订正至f0计算结果S、P,得到S、P的完整序列。应用结果表明,由此求得的H,该完整序列是适当的。     

Relationship between persistent heavy rain events in the Huaihe River valley and the distribution pattern of convective activities in the tropical western Pacific warm pool

Using daily outgoing long-wave radiation （OLR） data from the National Oceanic and Atmospheric Administration （NOAA） and the National Center for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research （NCEP/NCAR） reanalysis data of geopotential height fields for 1979-2006, the relationship between persistent heavy rain events （PHREs） in the Huaihe River valley （HRV） and the distribution pattern of convective activity in the tropical western Pacific warm pool （WPWP） is investigated. Based on nine cases of PHREs in the HRV, common characteristics of the West Pacific subtropical high （WPSH） show that the northern edge of the WPSH continues to lie in the HRV and is associated with the persistent ＂north weak south strong＂ distribution pattern of convective activities in the WPWP. Composite analysis of OLR leading the circulation indicates that the response of the WPSH to OLR anomaly patterns lags by about 1-2 days. In order to explain the reason for the effects of the distribution pattern of convective activities in the WPWP on the persistent northern edge of the WPSH in the HRV, four typical persistent heavy and light rain events in the Yangtze River valley （YRV） are contrasted with the PHREs in the HRV. The comparison indicates that when the distribution pattern of the convective activities anomaly behaves in a weak （strong） manner across the whole WPWP, persistent heavy （light） rain tends to occur in the YRV. When the distribution pattern of the convective activities anomaly behaves according to the ＂north weak south strong＂ pattern in the WPWP, persistent heavy rain tends to occur in the HRV. The effects of the ＂north weak south strong＂ distribution pattern of convective activities on PHREs in the HRV are not obvious over the seasonal mean timescale, perhaps due to the non-extreme status of convective activities in the WPWP.     

CMIP5模式对西太平洋副热带高压的模拟和预估

利用国际耦合模式比较计划第五阶段（CMIP5）26个模式的模拟结果,从空间分布和振幅变化、年际周期及年代际趋势等方面,初步评估了CMIP5模式对西太平洋副热带高压（副高）的模拟能力。在此基础上,还对未来不同典型浓度路径（RCPs）情景下副高的可能变化给出了定性的预估。CMIP5模式历史试验结果显示,大多数模式对500 hPa位势高度气候平均值的模拟有明显误差,这主要是由于模式对热带印度洋和西太平洋地区海表温度（SST）的模拟普遍较观测值低,从而导致模式对副高的模拟能力有限。但大多数模式对高度场和纬向风场变化的空间形态与振幅都有较强的模拟能力。因此,通过用NCEP/NCAR再分析资料的气候平均值替代CMIP5模式气候平均值的简单方法,对CMIP5模拟结果进行了订正。经订正后的模式结果均有能力刻画副高指数的历史时间序列,且能够反映出20世纪70年代末期之后,副高面积增大、强度增强和显著西伸的变化趋势。此外,通过对副高指数的长期趋势、年际周期及标准差等的定量评估,注意到CNRM-CM5、FGOALS-g2、FIO-ESM、MIROC-ESM和MPI-ESM-P这5个模式对副高的模拟能力较强。未来气候预估试验中,副高面积和强度均增大,且显著西伸;其线性增长趋势在RCP8.5情景下最高,RCP4.5情景下次之,RCP2.6情景下最弱。有趣的是副高脊线指数在3种排放情景下都没有明显的长期变化趋势。这些结果为选取和利用CMIP5模式进行东亚地区气候变化的归因分析和未来预估提供了一定的科学依据。     

城市化和西太平洋副热带高压增强对中国复合热浪的协同作用

基于黑球湿球温度识别了中国复合热浪,并定量分析了城市化和西太平洋副热带高压（简称西太副高）对中国复合热浪的协同作用。结果表明：1979—2019年中国复合热浪的发生天数、强度和影响范围都在逐步上升,尤其在2010年以后出现跃升,比20世纪80年代增大了4倍左右;城市化快速发展和西太副高增强协同加剧了中国复合热浪;较早发展的城市化对热浪天数、强度、范围增长的贡献分别是9.2％、12.5％、7.5％,而同期西太副高的增强对三类热浪指数有约30％的正贡献,甚至在考虑全球变暖对西太副高的加强作用时,西太副高的贡献增至70％左右。这表明,快速发展的城市化和全球变暖背景下增强的西太副高的协同作用可以解释80％以上21世纪初中国复合热浪的跃升。     

PDO对西太平洋副热带高压年代际东退的可能贡献

以往的研究已证实,西太平洋副热带高压(副高)在1970s后期减弱东退.基于大气模式(CAM4)的理想型海温强迫试验,结果表明:副高的东退可能是大气对于正位相太平洋年代际振荡(PDO)的相应.伴随着PDO转变为正位相,西太平洋至印度半岛以及热带东太平洋的对流加热增强,大气表现为Gill型响应,在亚洲大陆至西太平洋上空低层产生气旋性异常,有利于副高东退.同时,高层产生反气旋异常,使得东亚西风急流加强和向南扩展,进而调节西太平洋上空的次级环流,进一步有利于副高东退.     

西太平洋副热带高压季节内异常活动与亚洲夏季风系统的时延相关特征

基于西太平洋副热带高压的异常活动与亚洲夏季风系统其他成员之间存在着密切联系的天气事实,运用交叉小波的非线性时滞相关分析方法,对东亚夏季风系统成员与西太平洋副热带高压形态和变异的相互影响的基本事实和物理特征进行研究,得到了西太平洋副热带高压与主要的亚洲夏季风系统成员之间基本的关联结构和演变示意图。研究结果揭示了不同的季风子系统对西太平洋副热带高压的影响不同:影响西太平洋副热带高压强度和脊线位置异常变化的是亚洲夏季风系统中的印度夏季风子系统的5个主要成员;而影响西太平洋副热带高压西脊点异常变化的则是亚洲夏季风系统中的另一个子系统——东亚夏季风子系统的5个主要成员。研究揭示了副热带高压与亚洲夏季风系统主要成员之间的时延特征与统计关联特性,为相应的机理研究提供了事实依据。     

前期西太平洋暖池热含量异常对中国东北地区夏季降水的影响

利用日本气象厅历史海温资料、NCEP/NCAR再分析资料、哈得来环流中心海表温度资料和降水资料,研究了1951—2010年中国东北地区夏季降水与前期西太平洋暖池(简称暖池)热含量异常的关系,并对可能影响途径进行了探讨。结果表明,中国东北地区夏季降水与前期暖池热含量有密切的负相关,前期10—11月暖池关键区(15.5°—20.5°N,125.5°—135.5°E)0—200 m热含量高(低)是预报中国东北地区夏季旱(涝)的一个很好的指标。前期暖池热含量异常激发的夏季东亚-太平洋型遥相关(EAP)和中纬度高层沿亚洲西风急流东传波列的存在,可能是影响中国东北地区夏季降水的主要原因。当前期10-11月暖池区热含量为负异常时,菲律宾反气旋异常持续存在,夏季东亚-太平洋遥相关型出现,导致西太平洋副热带高压西伸加强,中国东北地区局地异常低气压和鄂霍次克海阻塞高压形成。同时,高空存在沿西风急流传播的遥相关波列,使得中国东北地区局地异常低气压和西太平洋副热带高压在日本附近增强,有利于中国东北地区夏季降水偏多;反之亦然。     

Modeling and Diagnostic Studies on the Variations of the Subtropical High over the Western Pacific from 1880 to 1999

Index series of Subtropical High over the western Pacific was extended to AD 1880 by using of statistical and modeling method.Reconstructed indices by both methods show good accordance each other.Association of the indices to the rainfall patterns over eastern China indicated the robustness of the reconstructions.