南亚夏季风年际变化特征分析

由于季风活动与降水的时空变化有直接的联系 ,故而定量化研究季风的活动对预测旱涝等灾害性天气有重要意义。但是从目前的研究现状来看 ,量化指标描述的结果多具有明显的不一致性。因此 ,在确定定量化指标之前还需要对季风的气候学特征有更多的了解。为此 ,本文利用 195 8— 1997年NCEP NCAR再分析月平均资料 ,首先分析了南亚地区风场演变的基本特征。分析表明 ,85 0hPa与2 0 0hPa纬向风的垂直切变具有显著的季节变化特征 ,6～ 9月为特征期 ,0°～ 2 0°N ,4 0°～ 13 0°E为特征区。在此基础上对南亚夏季风的年际变化问题作了分析和讨论。结果表明 :在南亚夏季风区季风增强或减弱的整体性是第一位的 ,是最主要的年际变化方式 ;大约以 80°E为分界线 ,以西的印度夏季风与以东的东南亚夏季风增强、减弱的反向变化是第二位的 ,而且主要反映了东南亚夏季风的年际变化特征 ;根据纬向风垂直切变的主要特征模选取了 4类具有典型特征的南亚夏季风类型 ,与不同类型南亚夏季风风场相对应的降水场分布有明显的差异。     

热带东风急流的气候学和中期振荡

本文用13年夏半年(5—10月)月平均风场和两年逐日风场资料研究了200hPa南亚热带东风急流的气候学特征和中期振荡过程。研究表明,南亚夏季热带东风急流显著的非季节性变动和年际差异与低纬对流层高层大尺度环流变化和南亚夏季风活动密切相关,相对于多年平均而言,存在5类异常的东风急流。 各种分析表明,热带东风带存在三种主要的中期振荡。准50天周期振荡与夏季南亚对流层上部大尺度散度场的变化相关联,表现为十分显著的向南的位相传播。准50天和25天振荡均存在显著的年际变化。准50天周期振荡系统性不强的年份,准25天周期振荡是低纬行星波的主要振荡,在东风急流区除表现为系统性向西传播外也表现为向南的位相传播。准双周振荡在东风带一般向西传播。      

亚非季风区夏季降水与热带东风急流的关系

本文分析了亚非季风区(0—40°N,30°W—150°E)6—8月各月的平均降水分布与热带东风急流的关系,主要结果如下: 1)降水分布和降水量的逐日变化与热带高空东风急流的位置和强弱变化有密切关系,在急流不同部位降水特征不同,多雨区主要出现在急流入口区的右侧和出口区的左侧,对多年平均东风急流中垂直速度的计算表明,热带高空东风急流与降水分布的关系可以用急流的动力学机制来解释。 2)比较季风较弱的1972年(大部分地区降水偏少)和季风偏强的1975年(大部分地区降水偏多)发现,1975年东风急流较1972年强     

热带印度洋海温的年际变化与ENSO

文中讨论了热带印度洋海表温度距平空间分布的年际变化与赤道中东太平洋海温的关系。EOF分析的结果表明 ,印度洋海温的变化主要存在全区符号一致的单极型和西部与东南部符号相反的偶极型 ,它们具有显著的年际变化。小波凝聚谱揭示了单极、偶极的变化与Nino3区海表温度距平存在密切关系 ,印度洋海温距平从偶极到单极的变化对应着ElNi no事件从发展到衰减的过程。平均而言 ,印度洋偶极超前Nino3区海温距平约 4个月 ,单极滞后约 6个月。整个热带印度洋 -太平洋地区海气耦合特征的演变表明 ,与ElNino从发展到衰减相联系的热带西太平洋海气耦合相互作用在印度洋海温距平从偶极到单极的演变过程中起着非常重要的作用。     

夏季热带东风急流的结构、变化及其与亚非季风降水的关系

使用NCEP/NCAR再分析资料研究热带东风急流(TEJ）的长期变化及其与亚非降水分布的关系。用150～100 hPa纬向风代表TEJ, 并定义了一个指数(TEJI)来度量急流的变率。分析发现, TEJ主要覆盖了热带地区从日界线向西延伸到非洲西海岸的大片地区, 其核心位于150～100 hPa印度半岛南部10°N～15°N, 中心风速超过30 m/s。急流中线大致位于70°E, 以东是急流的入口区, 以西是出口区。在入口区急流轴线有两个分支, 南支位于0°～10°N, 呈西北东南走向, 北支位于10°N～20°N, 呈西南东北走向。TEJ存在40～60天和20～30天的季节内振荡周期, 以及2～4年和7～10年的周期变化。出现暖事件时TEJ减弱, 出现冷事件时TEJ加强。TEJ存在明显的年代际变化, 1978年是其气候突变点, 突变前为强TEJ时期, 突变后TEJ显著减弱。亚洲和中非的主要降水带、对流区、高层辐散及大尺度上升运动都出现在东风急流入口区的右侧及出口区的左侧, 但出口区西非的情况略显复杂。在急流的入口区和出口区存在两个近于相反的垂直环流, 它们与降水分布密切有关。在急流的入口区, 强TEJ年其垂直环流更强, 其右侧的降水也更大; 但在急流的出口区, 强、弱TEJ年的垂直环流没有明显差异, 其左侧的降水也没有明显差异。     

东亚高空西风急流与东亚-西太平洋夏季风降水异常关系的年代际变化

东亚副热带西风急流(East Asian Jet Stream,EAJS)的经向位移对东亚-西太平洋夏季风降水活动有着重要影响。利用前人定义的EAJS经向位移指数(East Asian Jet Stream Index,EAJSI),发现盛夏(7、8月)EAJSI的年际变率在1990s末期经历了一次显著的年代际变化。而且EAJSI与东亚-西太平洋盛夏降水之间的关系自1999年以来显著减弱。在1980-1998年盛夏,与EAJSI相关的东亚-西太平洋降水异常呈典型的三极型模态,而这种相关关系在1999-2017年盛夏期间几乎消失了。其可能的原因是由于大尺度的大气-海洋环境年代差异,使得东亚-太平洋型/日本-太平洋型(East Asia-Pacific/Pacific-Japan,EAP/PJ)低频遥相关波列在1990s末期之后明显减弱和东移。这导致了盛夏EAJS经向位移的幅度显著减弱,进而引起EAJSI和东亚-西太平洋夏季风降水异常之间的关系转变。     

东亚夏季风指数的年际变化与东亚大气环流

文中从夏季东亚热带、副热带环流系统特点出发 ,定义了能较好表征东亚夏季风环流年际变化的特征指数 ,并分析了东亚夏季风指数的年际变化与东亚大气环流及夏季中国东部降水的关系。文中定义的东亚夏季风指数既反映了夏季东亚大气环流风场的变化特征 ,也较好地反映了夏季中国东部降水的年际变化特征。此外 ,还探讨了东亚夏季风指数变化的先兆信号     

海南热带气旋年际变化与趋势预测

利用累积距平,滑动Ｔ－检验和Ｃｒａｍｅｒ’ｓ,Ｍａｍ－Ｋｅｎｄａｌｌ等方法对影响海南的热带气旋（ＴＣ）的年频数进行趋势分析和突变检测,并利用模糊均生函数正交方法对未来１０年ＴＣ的年频数进行趋势预测。检测结果,１９４６年是少台期结束、新的多台期开始的突变点;预测２００４年前海南仍处于少台活动期,２００５年后可能转入多台活动趋势期。     

新疆夏季降水年际变化与亚洲副热带西风急流

利用1960—2003年NCEP/NCAR再分析和新疆75个气象站月降水资料, 分析了新疆夏季降水与亚洲副热带西风急流的关系, 新疆夏季降水与西亚急流的南北位置和准静止波活动密切联系。通过波作用量的动力学诊断分析, 研究了新疆降水异常年准静止波活动特征, 新疆降水异常年斯堪的纳维亚半岛向东传播的中高纬静止波传播方式的不同, 从而影响沿副热带西亚西风急流传播的静止波活动, 进而影响新疆夏季降水, 并存在沿60°E自南极高纬低层经向上传至低纬对流层顶部, 并在北半球副热带地区转为经向下传至北半球中纬地区的波列, 该波列活动与西亚急流变化联系。     

东亚夏季风年代际变化研究进展

简要回顾了东亚地区气候以及夏季风主要环流系统成员年代际变化的观测特征、数值模拟及其可能机理等方面的研究进展,并提出了东亚夏季风年代际变化数值模拟研究需进一步探讨的问题。     

影响山东的热带气旋年际和年代际变化

利用1949-2006年热带气旋年鉴资料对58年来影响山东的热带气旋频数和强度,以及热带气旋引起的暴雨和大风进行了气候统计学分析.分析表明:7月下旬至8月下旬是热带气旋影响山东的主要时段.影响山东的热带气旋具有明显的年代际变化,并存在显著的2.4年和5年左右的周期变化,但影响山东的热带气旋强度呈明显减弱趋势,年代际变化不明显;8月份影响山东的热带气旋最多,极易发生洪涝和强风灾害,所造成的暴雨和大风的次数与热带气旋频数的变化较为一致.通过分析影响山东热带气旋活动与太平洋海温和西太平洋副高的关系,指出,北太平洋海温关键区以及西太平洋副高的气候变化对热带气旋活动有着很重要的作用.     

南海夏季风季节内振荡的年际变化研究

利用NCEP/NCAR风场、 垂直速度再分析资料和NOAA的逐日向外长波辐射 (简称OLR) 资料, 运用Butterworth带通滤波方法, 对南海夏季风季节内振荡 (简称ISO) 的特征和年际变化情况进行了初步研究。气候平均状况下ISO在亚洲季风区存在5个活动中心, 其中包括南海南部地区 (5°N～15°N, 110°E～120°E)。气候平均状况下南海ISO在5～9月有三次比较明显的活跃过程。以850 hPa风在西南方向上的投影 (Vsw) 经30～60天带通滤波后的绝对值在南海区域的夏季平均定义了当年南海夏季风ISO活动指数, 以此确定了南海夏季风ISO活跃年和不活跃年, 并由此提取了两者在逐日序列和水平分布场特征上的差异。通过对南海夏季风ISO活跃年与不活跃年ISO信号差别的研究发现: 在南海夏季风ISO活动较活跃年份的一个完整周期的8个位相合成中, 低频对流中心从热带印度洋西部东传到达南海后, 受Walker环流和西太平洋副热带高压底层东风气流阻挡等其它动力和热力因素的影响转向东北传。春季南海地区较强的Walker环流和对流活动有可能作为南海夏季风ISO活跃的前期信号。     

南海夏季风槽的年际变化和影响研究

南海夏季风槽是南海夏季风的重要组成部分，它的活动不仅对大气环流和气候有明显影响，其本身也具有明显的年际变化特征。首先定义了一个描写南海夏季风槽强度的指数，然后分别对强、弱南海夏季风槽年的例子进行了合成分析。分析结果表明，对应强、弱不同的南海夏季风槽年份，在大气环流背景、对流活动以及海温背景场方面都有很明显的区别，说明南海夏季风槽的异常不是偶然的，有其十分明显的大背景。合成分析的结果还表明，南海夏季风槽的强弱异常不仅对中国夏季降水有重要影响，还会通过遥相关过程影响北半球的其他区域。     

亚洲夏季风的年际和年代际变化及其未来预测

本文是对我们近五年在亚洲夏季风年代际与年际变率及其未来预测方面研究的一个综述.主要包括下列三个问题:(1)根据123年中国夏季降水资料和印度学者的分析,检测出亚洲夏季风具有明显的年代际尺度减弱,这种年代际变化使中国东部(包括东亚)和南亚夏季降水的格局在过去60年中发生了明显变化.在东亚,从1970年代后期开始,主要异常雨带有不断南移的趋势,结果造成了南涝北旱的降水分布,这主要受到60～80年年代际振荡的影响.青藏高原前冬和春季积雪的年代际减少与热带中东太平洋海表温度的年代际增加是东亚降水型改变的主要原因,这是通过减弱亚洲地区夏季海陆温差与夏季风强度而实现的.未来亚洲夏季风的预测表明,东亚夏季风和南亚夏季风对气候变暖有十分不同的响应.东亚夏季风在本世纪将增强,雨带北推,尤其在2040年代之后;而南亚夏季风环流将继续减弱.这种不同的变化是由于两者对高低层海陆热力差异的不同响应造成.(2)年际尺度的变率在亚洲夏季风区主要表现为2年与4～7年的振荡.本文着重分析了2年振荡(TBO)形成的过程、机理及其对东亚降水的影响.对TBO-海洋机理进行了具体的改进,说明了东亚夏季风降水深受TBO影响的原因,尤其是阐明了长江型(YRV) TBO和淮河型(HRV) TBO的特征及其形成的循环过程.(3)在总结亚洲夏季风时期遥相关型的基础上,本文提出了季节内和年际尺度的低空遥相关型:即西北太平洋季风的遥相关型与印度“南支”和“北支”遥相关型.它们基本上反映了沿低空夏季风强风速带Rossby波群速度传播的结果.据此可以根据西北太平洋和印度夏季风的变化分别预测中国梅雨和华北雨季来临和降水异常.最后研究还表明,在本世纪亚洲夏季风可能更显著地受到人类活动造成的全球变暖的影响,未来的亚洲夏季风活动是人类排放的CO2引起的全球变暖与自然变化(海洋和陆面过程(积雪))共同作用的结果.     

东亚夏季风爆发和北进的年际变化特征及其与热带西太平洋热状态的关系

利用我国测站的降水资料、卫星测得的OLR和高云量资料、SST和137°E次表层海温资料以及NCEP/NCAR再分析资料,分析了东亚夏季风的爆发和北进的年际变化特征及其与热带西太平洋热状态的关系.分析结果表明:当春季热带西太平洋处于暖状态,菲律宾周围对流活动强,在这种情况下,南海上空对流层下层有气旋性距平环流,西太平洋副热带高压偏东,从而使得南海夏季风爆发早;并且,当夏季热带西太平洋也处于暖状态,菲律宾周围对流活动也很强,在这种情况下,西太平洋副热带高压北进时,在6月中旬和7月初存在明显的突跳,从而使得东亚季风雨带在6月中旬明显由华南北跳到江淮流域,并于7月初由江淮流域北跳到黄河流域、华北和东北地区.这将引起江淮流域和长江中、下游夏季风降水偏少,并往往发生干旱,而黄河流域、华北和东北地区的夏季降水正常或偏多.相反,当春季热带西太平洋处于冷状态,菲律宾周围对流活动弱,在这种情况下,南海上空对流层下层有反气旋性距平环流,西太平洋副热带高压偏西,从而使得南海夏季风爆发晚;并且,当夏季热带西太平洋也处于冷状态,菲律宾周围对流活动也很弱,在这种情况下,西太平洋副热带高压北进时,在6月中旬或7月初向北突跳并不明显,而是以渐进式向北移动,从而使得东亚季风雨带一直维持在长江流域和淮河流域.这将引起此两流域夏季风降水偏多,并往往发生洪涝,而黄河流域、华北和东北地区的夏季降水偏少,发生干旱.作者还从非线性多平衡态动力理论说明了菲律宾周围对流活动强弱对西太平洋副热带高压北进时以突跳或渐进式向北移动起到重要作用.     

南海夏季风与印度夏季风爆发早晚的年际差异

利用NCEP/NCAR逐日再分析资料分析了南海夏季风与印度夏季风的爆发时间,根据爆发时间差值区分了差异大小年,结果表明二者的爆发具有明显的年际异常.差异偏小年,南海夏季风爆发时,印度半岛已经盛行偏西风,两者几乎同时建立;而差异偏大年,南海夏季风爆发后7候左右印度才盛行偏西风,印度夏季风爆发得晚,环流形势有明显差异;进一步分析机制表明,印度夏季风的建立主要由经向温度反转所决定,而南海夏季风的建立取决于纬向温度反转,二者的爆发具有相对独立性,且纬向温度反转的早晚更大程度上影响了差异的大小,积温线密集带出现的早晚决定了温度反转的早晚.     

南海夏季风爆发与大气对流低频振荡的年际变化

根据1980～1991年云顶黑体温度（TBB）相位和强度的变化确定了南海夏季风爆发的时间,分析研究了夏季风爆发期间TBB场和850hPa风场的变化过程及其与海温的关系。结果表明:南海夏季风爆发平均时间是5月第4候,它爆发的时间和强度有显著的年际变化,并与大气的低频振荡及前期海洋的热力状况有密切关系。南海夏季风爆发早年（4月第6候）,副热带高压较弱,撤离南海较快,从赤道东印度洋到赤道西太平洋,大气对流活动较强,夏季风爆发南海早于孟加拉湾,季风爆发时90～100°E区域过赤道气流显著加强。夏季风爆发晚年（6月第1候）情况相反。南海夏季风爆发早晚与大气30～60天振荡到达南海的位相有关,前冬和早春南海海温的高低和4月中旬至5月中南半岛强对流区的出现时间,是南海夏季风爆发年际变化的前期征兆。根据前冬南海海温预测1998年南海夏季风爆发的时间和强度与实际相符。     

热带西太平洋热状况年代际和年际变化特征分析

采用谐波分析和EOF分析方法,对比研究了暖池区域表层热状况(海表温度距平SST'表征)和浅层热状况(热含量距平HS'和次表层海温距平ST'表征)在1月和7月的年代际、年际尺度时空特征.分析结果表明:⑴不同季节的年代际、年际尺度SST'和HS'都存在两个显著模态,HS'1月的年代际、年际尺度结构最简单,而SST'7月的年代际和1月年际结构最复杂;⑵ 1970年代末和1980年代初发生的年代际跃变HS'晚于SST', 且SST'(HS')呈增温(减少)趋势;⑶ HS'的年际异常与ENSO关系密切,而SST'与ENSO关系不显著.     

广东热带气旋年际变化的小波分析

利用《台风年鉴》资料，分析了1951－1999年登陆或严重影响广东的热带气旋的年频数和初旋登陆日期的气候规律。除了利用一般的统计方法以外，还利用近年来分析时间序列比较新的方法，即小波分析。通过对MHAT和MORLET两个小波函数进行分析，分析比较了两个不同小波在其他条件相同情况下的变换结果，分析指出MORLET小波的方差能够比较好的显示出主要的周期，周期－时间序列图可以体现出在各个时段的主要影响周期，MORLET的周期－时间序列图与原序列相比，有较小的飘移现象：MHAT小波虽然没有这种飘移现象，但是其方差的高频部分掩盖了主要周期，使得主要周期与MORLET小波相比方差没有那么明显。同时对放大因子a的两种不同取法做了比较，发现利用a取为2的指数的方法选取a比一般连续的选取a在方差上更能体现主要的周期。年频数的初旋日期的周期分析发现周期分析提取的主要周期与小波变换后得到的主要周期类似。