西南季风期间斯里兰卡降水的年代际、年际变化及其与热带印度洋的联系

本文主要研究了1979—2016期间斯里兰卡在西南季风期间降水的年代际、年际变化以及与印度洋海温的联系.首先用经验正交的方法分析了斯里兰卡以及周边地区降水的时空分布,发现前两个模态能够解释超过70%的方差.其中第一模态为均一模态,且其PC1以及斯里兰卡7 a滑动平均降水序列都有年代际变化,降水异常在2000年前后异常偏多和偏少.通过合成分析发现2000年之后降水的异常减少与热带西部、中部印度洋的暖海温异常有关.暖海温异常通过调整经向环流引起了斯里兰卡上空的下沉运动,抑制了降水.在第二模态中,负的信号出现在斯里兰卡大部分地区,只有在斯里兰卡北部海角很小地区出现了正的信号.PC2表现出了年际变化,且与热带东南印度洋海温异常有显著的关系.通过Gill-Matsuno响应,热带东南印度洋海温异常造成热带北印度洋上空的气旋性环流异常,引起了水汽的辐合,从而利于降水.     

东亚夏季风与热带海气相互作用研究进展

在东亚夏季风变异的众多影响因子中,热带海温是影响夏季风系统变化的主要原因。近年来,国内外学者在热带海温异常对东亚夏季风影响的研究方面取得了很大进展。本文从季节内、年际到年代际时间尺度,简要回顾了近年来关于热带海气相互作用影响东亚夏季风变异及其机理的研究进展,特别综述了关于ENSO(El Ni?o–Southern Oscillation)、热带印度洋和大西洋海温异常对东亚夏季风系统的影响和机理方面的主要研究进展。此外,本文还系统回顾了热带海温对东亚夏季风与冬季风关联的影响及过程。最后,提出了在热带海温异常影响东亚夏季风季节内尺度变化、全球变暖下热带海温的变化及其对东亚夏季风的影响等方面值得深入探讨的科学问题。     

印度洋海表温度主模态及其与亚洲夏季季风的关系

分析了印度洋SST主模态的时空特征,并探讨其对亚洲夏季季风的影响,结果表明:印度洋SST主模态的主要特征为整个海盆一致的增温趋势,主要具有准3a和准11a周期,在1976/1977年和1997/1998年分别具有两次年代际显著增温.印度洋SST主模态与中国雨区夏季降水有很好的关系,其增温趋势与华北、东北南部、华南东部和西南西部降水减少,长江中下游地区、东北北部和西北地区降水增多具有很好的关系,并与长江中下游梅雨雨量具有较好的正相关关系;其变化趋势对亚洲夏季季风系统具有显著影响,在高空,使南亚高压、高原南侧的高空东风以及从南海、东南亚至西南印度洋的高空越赤道气流减弱,但增强10°-20°N、40°-110°E的北风;在中层,使西北太平洋副热带高压强度偏强,面积偏大;在低层,增强索马里越赤道气流,但却削弱印度夏季季风低层环流,并且在加强东亚地区的低层南风在中国长江中下游地区及其以南地区的同时减弱华北地区的低层西南风;地面,使亚洲大陆的气压升高;与对流层整层垂直积分水汽输送通量的相关分布与低层环流的相似.因此,印度洋SST主模态的上升趋势是亚洲夏季季风趋于减弱和中国雨带南移的一个原因.     

热带气旋“碧利斯”与南海季风相互作用的强水汽特征数值研究

强热带风暴碧利斯(0604)登陆后其低压环流较长时间地维持,并与南海季风相互作用,造成湖南省东南部发生历史罕见的特大致洪暴雨。文中应用多种常规、非常规细网格观测资料及NECP再分析资料,结合暴雨中尺度数值预报模式AREM对该暴雨过程的强水汽场特征进行了数值模拟和诊断分析,并设计水汽敏感性试验,进一步揭示造成湘东南特大暴雨的水汽通道和水汽来源。结果表明:碧利斯低压环流南侧的西南气流对湘东南暴雨区起到了主要水汽输送作用,且随着碧利斯逆时针旋转,水汽沿着环流中心东侧的强风速带夹卷到环流北侧,并通过增强的东北风源源不断地输送至湘东南。这南北两支主要水汽通道在湘东南长时间交汇,形成了湘东南暴雨区深厚的湿层和强水汽辐合,对碧利斯低压环流较长时间的维持及对湘东南特大暴雨的形成和发展有重要的作用。     

中国南方夏季降水与热带印度洋偶极型海温异常的联系

利用1979-1999年GISST和CMAP月平均资料,用线性回归滤除印度洋偶极子(IOD)指数和ENSO的相互干扰,定义纯IOD指数和纯Nino3指数,将海温距平处理为相对独立的3个部分,通过相关和合成分析得到:6-8月印度洋偶极型海温及热带中印度洋海温异常与中国南方夏季降水都有很好的正相关关系,并且二者对南方夏季降水序列的拟合方差贡献显著,表明热带印度洋海温异常与中国南方夏季降水的关系密切;5月份热带印度洋海温年际变化可以解释60 %左右的南方夏季降水异常,这对南方降水的预测具有非常好的指导意义.在正(负)IOD年,热带印度洋SSTA引起我国南方地区大气异常上升(下沉)运动,中国南方为整层水汽的异常辐合(辐散)区,从而使中国南方夏季降水异常偏多(偏少).     

SVD揭示的印度洋海气相互作用模态及其与中国降水的联系

利用1958-1999年6-8月平均的GISST(Global Indian Sea Surface Temperature)海表温度资料和同期850 hPa水平风场等NCEP/NCAR再分析资料,作了向量奇异值分解,并对各个模态作了相应分析,发现前两个模态可以很好地表示出印度洋海气耦合的主要部分:第1模态是印度洋海温对ENSO信号的滞后响应;第2模态反映了存在于印度洋的海-气相互作用现象,是ENSO和IOD(Indian Ocean Dipole,印度洋偶极子)的混合模态.讨论了前两个模态与中国夏季降水等变化的联系,发现印度洋海温单极模态与我国华南夏季降水存在负相关,与长江流域及其以北地区存在正相关;印度洋偶极型海温与我国降水的关系不典型.     

The Summer Monsoon Onset over the Tropical Eastern Indian Ocean： The Earliest Onset Process of the Asian Summer Monsoon

The onset process of the tropical eastern Indian Ocean (TEIO) summer monsoon (TEIOSM) and its relationship with the cross-equatorial flows are investigated via climatological analysis. Climatologically, results indicate that the earliest onset process of the Asian summer monsoon occurs over the TEIO at pentad 22 (April 15–20). Unlike the abrupt onset of the South China Sea (SCS) summer monsoon, the TEIOSM onset process displays a stepwise advance. Moreover, a close relationship between the TEIOSM development and the northward push of the cross-equatorial flows over 80–90E is revealed. A difference vorticity center, together with the counterpart over the southern Indian Ocean, constitutes a pair of difference cyclonic vortices, which strengthens the southwesterly wind over the TEIO and the northerly wind to the west of the Indian Peninsula from the end of March to late May. Therefore, the occurrence of the southwesterly wind over the TEIO is earlier than its counterpart over the tropical western Indian Ocean, and the cross-equatorial flows emerge firstly over the TEIO rather than over the Somali area. The former increases in intensity during its northward propagation, which provides a precondition for the TEIOSM onset and its northward advance.     

青藏高原与印度洋热力对比及其与南亚夏季风的关系

本文基于1979-2017年逐日再分析资料,通过分析对流层中上层青藏高原和印度洋之间的热力差异,提出了一个热力对比指数(TCI),并分析了TCI与南亚夏季风的强度和爆发时间的关系.研究表明:相比单独的青藏高原或者印度洋的温度,TCI能更好地表示南亚夏季风强度的变化.TCI越大时,南亚夏季风爆发时间越早;TCI逐候增量的...     

Hydrography and Circulation in the Eastern Tropical Indian Ocean during April-May 2011

The distribution of hydrography and circulation in the eastern tropical Indian Ocean(ETIO) during April-May 2011 were analyzed using cruise observations,satellite observations,and historic hydrographic data.It was observed that warm water(28℃) occupies the upper 50-m layer in the ETIO.Low-salinity surface water was observed at the mouth of the Bay of Bengal(BOB),which further extends to the Arabian Sea and off Sumatra via the Sri Lanka coast and the eastern bay mouth.Arabian Sea high-salinity water(ASHSW) is carried eastward along the equator to around 90°E by the equatorial undercurrent(EUC).It also runs south of Sri Lanka(north to 3°N) and in the western bay mouth(west to 87°E) but is much shallower than its counterpart at the equator.It is suggested to be the residual of the ASHSW,which intrudes into the BOB during the preceding southwest monsoon.Our results also show that,in the south of Sri Lanka,just below this subsurface high-salinity water,very-low-salinity water(about 34.8) occurs at depths of 100-200 m.Further analysis suggests that this low-salinity water comes from the BOB.     

热带印度洋夏季水汽输送特征及对南亚季风区降水的影响

利用NCEP/NCAR再分析环流资料、CMAP降水量和NOAA海温资料研究了热带印度洋夏季水汽输送的时空变化特征,并考察其对南亚季风区夏季降水的影响.热带印度洋夏季异常水汽输送第一模态表现为异常水汽从南海向西到达孟加拉湾后分成两支,其中一支继续往西到达印度次大陆和阿拉伯海,对应印度半岛南端和中南半岛的西风水汽输送减弱,导致这些区域降水减少;第二模态表现为异常水汽从赤道东印度洋沿赤道西印度洋、阿拉伯海、印度半岛、中南半岛的反气旋输送,印度和孟加拉湾南部为反气旋异常水汽输送,水汽辐散、降水减少,而印度东北部为气旋性水汽输送,水汽辐合、降水增多.就水汽输送与局地海温的关系而言,水汽输送第一模态与热带印度洋海温整体增暖关系密切,而第二模态与同期印度洋偶极子关系密切.     

Circulation Patterns Linked to the Positive Sub-Tropical Indian Ocean Dipole

The positive phase of the subtropical Indian Ocean dipole(SIOD) is one of the climatic modes in the subtropical southern Indian Ocean that influences the austral summer inter-annual rainfall variability in parts of southern Africa. This paper examines austral summer rain-bearing circulation types(CTs) in Africa south of the equator that are related to the positive SIOD and the dynamics through which specific rainfall regions in southern Africa can be influenced by this relationship. Four austral...     

大气热源和大地形对夏季印度季风和东亚季风环流形成作用的数值模拟

本文利用一个σ坐标的三层初始方程热带球圈数值模式,以全球夏季平均纬向风场为初始场,研究地形的纯动力作用和不同地区的大气热源、冷汇对亚洲夏季两支独立的季风环流系统形成的影响,针对它们对季风环流的主要成员如越赤道气流、季风槽、青藏高压等的相对重要性设计并进行了—系列试验,东亚季风环流和印度季风环流系统的成员被很好地模拟出来。     

热带印度洋春季海表温度异常与南海夏季风强度变化的关系

利用50年的Reynolds月平均海表温度资料和NCEP/NCAR全球大气再分析资料,分析了热带印度洋春季海温异常对南海夏季风强度变化的影响。结果表明:1)热带印度洋春季海表温度距平(SSTA)的模态主要是全区一致型(USBM)和热带南印度洋偶极型(SIODM),USBM模态既有年际时间尺度的变化特征,又有年际以上时间尺度的变化特征,既包含有对冬季ENSO信号响应的变化特征,又有独立于ENSO的变化特征;SIODM模态主要表现为独立于ENSO的年际时间尺度变化。2)USBM模态与南海夏季风强度变化呈显著负相关关系,且二者都是对冬季ENSO信号的响应,USBM模态的年际变化不能独立于ENSO信号影响南海夏季风的强度变化。3)经(1~8年)带通滤波及去除ENSO信号的热带印度洋春季SSTA的SIODM型分布是影响南海夏季风强度变化的主要模态,表现为热带东南印度洋为负(正)、其他海区为正(负)时,南海夏季风强度增强(减弱),大气环流对热带东南印度洋SSTA热力作用的响应是造成这一关系的直接原因,SIODM型的SSTA分布与南海夏季风年际异常关系在热带印度洋长期变化趋势的暖位相期显著,在长期变化趋势的冷位相期不显著。     

基于CMIP5资料的热带太平洋和印度洋海温变化与降水变化的关系及其成因分析

利用第五次耦合模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5,简称CMIP5)月平均资料,从季节变化角度,对热带太平洋、印度洋海温变化与降水变化的关系及其成因进行了初步分析。20个模式集合平均结果表明:在全球增暖背景下,热带太平洋年平均的海温变化与降水变化符合"warmer-get-wetter"型特征,而季节平均与年平均存在明显的差异;冬季和春季,海温增暖最大区和降水增加区之间存在东西向和南北向的位置偏差;夏季和秋季,二者只存在明显的南北位置偏差,且与冬季和春季的情况相反。热带印度洋的冬季和春季海温变化与降水变化也存在位置偏差。两个热带大洋季节平均的降水变化均是"warmer-get-wetter"和"wet-get-wetter"两个机制共同作用的结果。     

一个太平洋海盆尺度环流模式及其模拟结果

在中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)发展的全球气候海洋环流模式(LICOM)的基础上构建了一个太平洋海盆环流模式,并对其模拟结果进行了深入的分析.在模拟中对中尺度示踪物输送采用了两种方案,即传统的水平扩散方案(HOR)和包括涡旋诱导速度的等密度面扩散方案(GM).对这两个试验的气候平衡态结果分析发现,该模式较好地模拟出了太平洋的环流特征,包括副热带大涡、副极地涡旋以及南极绕流(ACC)等.赤道附近的各种流系亦得到了较好的模拟,模拟的150°W赤道潜流的最大流速为40 cm/s,出现在次表层130 m左右,虽然模拟值比基于NCEP资料估计的最大流速80 cm/s小,但与其位置十分相近.两个试验均较好地模拟出了温盐的分布结构,包括北太平洋和南太平洋中层水的形成以及南极底层水的输送等.通过详细分析两个试验结果发现,总的说来在目前模式所采用的参数条件下,GM的结果稍好于HOR的结果.这些模拟结果表明,在LICOM基础上构建的太平洋环流模式从总体上是能再现许多观测特征的,可为今后进一步研究被动示踪物在北太平洋的分布等问题提供一个十分有用的工具.