西印度洋大气垂直环流与江淮夏季降水关系的年代际变化

利用1958—2013年NCEP/NCAR逐月再分析资料和国家气候中心整编的160站月降水资料,研究了西印度洋大气垂直环流（WIOVC）与江淮夏季降水关系年代际变化的原因。结果表明：两者关系的年代际变化经历了两次转折,1950年代末期的不显著关系在1970年代末转为显著负相关,又在1990年代中后期变为显著正相关。进一步研究发现,两者关系的年代际变化是由WIOVC的年际异常和热带背景场的年代际变化共同作用造成的。在1980年代以前热带东太平洋大气异常偏强的下沉运动背景下对应东亚夏季风偏强,WIOVC与江淮夏季降水关系不明显。1980年代—1990年代中期,热带东太平洋大气异常偏强的上升运动背景对应东亚夏季风偏弱,WIOVC与江淮夏季降水呈显著反相关。1990年代中期以后,热带东太平洋大气仍为异常上升运动,且热带中太平洋为异常下沉运动,对应东亚夏季风进一步减弱,WIOVC与江淮夏季降水呈显著正相关。     

江淮夏季降水异常与西印度洋地区大气环流异常的关系

运用NCEP/NCAR再分析资料和中国气候中心整编的160站月平均降水资料应用经验正交函数、线性相关分析等,分析了江淮地区夏季降水异常特征及其与西印度洋区域大气环流年际异常关系的变化及其可能的机理。结果表明:当500 hPa中纬度低槽活动偏多(少),西太平洋副热带高压偏强(弱),东亚夏季风偏强(弱)时,江淮地区降水偏多(少)。进一步分析还发现西印度洋上空的垂直环流与江淮夏季降水存在较好的关系,但这种年际异常之间的联系受到背景场的影响明显:1979—1993年西印度洋垂直上升运动与江淮夏季降水的变化趋势基本相反,两者线性相关系数为-0.43;1994—2010年两者的变化趋势基本一致,相关系数达0.71。即当西印度洋地区存在环流异常下沉(上升)时,西太平洋副热带高压通常异常减弱东退(增强西伸),副热带季风减弱(增强),有利于雨带偏南(北)。因此,在西太平洋副热带高压和副热带季风年代际偏强(弱)阶段,西印度洋环流与江淮夏季降水呈负(正)相关。     

山西夏季降水年代际变化特征及其与印度洋海温和大气环流的关系

利用山西省65个气象站1960—2011年逐月降水资料、NCEP/NCAR再分析资料和NOAA月平均海表温度资料等,应用谐波分析、EOF、SVD、Monte Carlo统计检验和合成分析等方法,探讨了山西夏季降水年代际变化特征,以及其与大气环流场、印度洋海温场异常的关系。结果表明,近52 a来,山西夏季降水总体呈现减少趋势,并有明显年代际变化特征:20世纪60年代初至80年代前期是降水偏多期,80年代中期至2011年则是降水偏少期,空间分布主要包括全省一致偏多(少)型和南多北少(南少北多)型。同时,山西夏季降水与印度洋关键区海温变化具有明显的负相关,当上年秋季、上年冬季、当年春季和当年夏季关键区海温异常偏高时,当年夏季山西降水呈现减少趋势,反之亦然。在1982年之前,关键区海温偏低,山西夏季降水偏多,同期500 hPa高度层上的乌拉尔山、青藏高原北部高空槽和东北冷涡发展深厚,活动频繁,西太平洋副热带高压强度偏弱、位置偏东,850 hPa高度层上的印度季风低纬度偏西风和中纬度西南风异常强盛,贝加尔湖南侧低涡活跃;1982年之后,关键区海温偏高,山西夏季降水随之减少,同期500 hPa高度层上的贝加尔湖至青藏高原北部地区受高压控制,西太平洋副热带高压强度偏强、位置偏西,850 hPa高度层上的印度季风中纬度西南风异常偏弱。     

我国东部梅雨期降水的年际和年代际变化特征及其与大气环流和海温的关系

基于我国160站59年(1951～2009年)的月降水观测资料、美国气象环境预报中心和国家大气研究中心(NCEP/NCAR)提供的再分析资料和Hadley中心的海表温度(Sea Surface Temperature,简称SST)资料,对我国东部(100°E以东,15°N～40°N)梅雨期(6月和7月)降水的时空变化特...     

华北盛夏降水年代际变化与南半球环流异常的关系

利用NCEP/NCAR再分析资料和中国160个台站降水资料,分析了华北盛夏降水与南半球马斯克林高压、澳大利亚高压的年际关系。结果表明,华北盛夏降水和马高、澳高在年际变化尺度上都有着显著的负相关关系,且这种关系存在年代际变化,并重点分析了与华北盛夏降水年代际变化相对应的南半球环流异常型的特征。     

华北夏季降水的年代际变化及其与东亚地区大气环流的联系

利用1990－1999年华北夏季降水，海平面气压和1950－1999年NCEP月平均资料，借助小波变换研究了华北夏季降水的年代际变化特征，再用合成分析研究了华北夏季降水的年代际变化与东亚地区大气环流的联系，结果表明：近百年的华北夏季降水经历了20世纪30年代末之前和40年代末到70年代末两个多雨期阶段，20世纪30年代末到40年代末和70年代末之后两个少雨期阶段，华北夏季少雨期，东亚夏季风偏弱，亚洲地区500hPa高度场为正距平，副高脊线和北界位置偏南，贝加尔湖附近常伴有阻塞高压存在，而华北夏季多雨期则相反。     

春季南支槽的年代际变化及其与降水、大气环流的关系

由于春季青藏高原动力作用在其南侧形成南支槽,南支槽年代际变化的异常,可能与中国降水异常有密切的关系。利用NCEP/NCAR月平均再分析资料和中国596个测站月降水资料,采用突变检验、合成分析等方法,分析了1950 2014年春季南支槽的强度和东、西位置的年代际变化特征,探讨了两者与同期中国降水年代际异常及环流背景场的关系。结果表明:春季南支槽的强度和位置都具有显著的年代际变化特征,南支槽强度在20世纪70年代末期有一次强弱突变过程,位置在90年代初期发生了明显的由东向西移动的转折,分别选取强度和位置突变前后的时间段进行分析,得到春季南支槽强度突变前(后),南支槽越强(弱),位置突变前(后),南支槽越偏东(西),会出现黄河流域、长江中下游及其以北和以南的大部分地区降水偏多(少),而青藏高原及其周围地区降水偏少(多)的现象,从两者突变前后与大气环流、垂直运动和水汽条件的显著关系能够合理地解释突变前后降水差异的原因。在此基础上,总结了春季南支槽年代际尺度与中国降水、大气环流的概念模型,可为中国春季的气候变化和气候预测提供更多的科学依据。     

华南春季降水的年代际变化及其与大气环流和海温的关系

利用1960—2010年中国降水资料、NCEP/NCAR再分析资料、NOAA提供的海表温度资料以及太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Oscillation,PDO)指数,分析了华南春季降水的年代际变化特征及其与大气环流和海温的关系。结果表明:华南春季降水经历了偏少(1960—1971年)—偏多(1972—1992年)—次偏少(1993—2010年)三个阶段。第一阶段少雨期,500 hPa上西风气流较平直,不利于北方冷空气南下,华南地区的暖气团也不活跃,对应的水汽通量散度为异常辐散。第二阶段多雨期,500 hPa高度上,高原北部脊偏强,利于冷空气南下,与华南地区活跃的暖湿气团汇合,对应的水汽场上为水汽异常辐合。第三阶段少雨期,500 hPa西风气流上的槽脊系统偏强,利于北方强冷空气南下,孟加拉湾地区的南支槽填塞,南方暖湿空气向华南的输送减弱。华南春季降水与PDO指数存在正相关关系,从不同季节来看,在年代际时间尺度上,前期秋季的PDO指数与华南春季降水的正相关显著,PDO处于负位相时,华南春季降水偏少,反之亦然;从华南春季降水年代际变化的不同阶段来看,PDO指数与华南春季降水的正相关在1960—1971年少雨期较显著。     

广西前汛期降水年代际变化与南半球印度洋海温的关系

利用NCEP/NCAR月平均再分析资料对广西前汛期降水年代际变化的环流差异及其与前期南半球印度洋海温的关系进行研究,结果表明:广西前汛期整体一致变化的降水分布型具有20年左右年代际振荡及3年左右的年际周期,桂南、桂北反相变化的降水空间型具有6年和准两年振荡.在前汛期降水偏多期,欧亚大陆地表温度偏高,热力作用增强,造成大陆热低压偏强,海陆差异加大,广西区域气柱不稳定性增强,上升气流显著增强,Hadley环流减弱,西太平洋副高及南亚高压减弱,南北半球越赤道气流增强,高原南侧南支槽气流加强,水汽输送增多,造成广西降水偏多;降水偏少期形势相反.相关分析表明前期2～3月南半球中纬度印度洋海温与广西前汛期降水年代际变化呈明显负相关,意味着南半球海温对广西前汛期降水年代际变化有调控作用,这种作用是通过海温异常影响越赤道气流从而影响亚洲季风的强弱而实现的.     

春季赤道印度洋纬向-垂直环流的变化特征及其与Walker环流的关系

利用1951~2010年20CR（20th Century Reanalysis Version 2）再分析资料和NOAA海表温度资料研究了赤道印度洋纬向-垂直环流的季节性差异、变化特征及其与Walker环流的关系。本文首先分析了四个季节赤道印度洋上空纬向-垂直环流的结构特征,发现春季和秋季存在严格东西方向上的赤道印度洋纬向-垂直环流。随后,针对春季赤道印度洋纬向-垂直环流变化特征作进一步的分析,研究结果表明,春季纬向-垂直环流的强度及其变率在1951~2010年间持续增强,而该垂直环流的中心位置则表现出明显的年代际变化特征:1981年之前垂直环流的中心位置表现为向西移动,而在1981年后则转为向东移。春季赤道印度洋纬向-垂直环流与Walker环流之间的相关关系同样存在年代际转折,1981年之前两者之间并不存在显著的相关,而在1981年之后,两者之间的关系显著增强。不同年代际时段内赤道印度洋纬向-垂直环流与海温的关系也发生了明显的改变,1981~2010年赤道印度洋纬向-垂直环流主要受到前期和同期太平洋上的ENSO型海温信号的影响,而在此之前该垂直环流主要受到前期和同期赤道东印度洋海温的影响。     

印度洋-太平洋各季海温年际变异模的相关性及其与我国夏季降水的关系

用1958～1998年NCEP再分析资料、Reynolds海温及中国160站月降水资料分析了印度洋．太平洋不同季节海温年际变异的主要空间分布特征以及它们之间的相互联系,探讨了夏季亚澳季风区海温异常型与我国夏季降水的关系。结果表明：冬季印度洋一太平洋海温年际变化的第一模态与随后春季的第一模态、夏秋季亚澳季风区的海温异常型（第二模态）有非常显著的相关关系,即如果冬季海温异常为E1 Nino（La Nina）型,则其后的春季也为E1 Nino（La Nina）型,而随后的夏、秋季在亚澳季风区的热带海温有暖（冷）异常。夏季亚澳季风区海温异常与我国长江中游至江南的夏季降水有显著的正相关,即夏季亚澳季风区热带海温暖（冷）异常对应长江中游及江南的夏季降水偏多（少）。与东亚冬季风异常有关的冬季北太平洋海温异常型,可以通过与夏季亚澳季风区海温的异常有显著相关性进而影响到东亚夏季风。     

STUDY ON THE RELATIONSHIP BETWEEN THE DECADAL VARIATIONS OF ANNUALLY FIRST RAINY SEASON PRECIPITATION OF GUANGXI AND SEA SURFACE TEMPERATURE OF INDIAN OCEAN IN SOUTHERN HEMISPHERE

Decadal circulation differences between more and less rainfall periods in the annually first rainy season of Guangxi and their association with sea surface temperature (SST) of the austral Indian Ocean are investigated by using the NCEP/NCAR reanalysis data. The results are shown as follows. A pattern in which there is uniform change of the Guangxi precipitation shows a 20-year decadal oscillation and a 3-year interannual change. In contrast, a pattern of reversed-phase change between the north and the south of Guangxi has a 6-year interannual periodicity and quasi-biennial oscillation. In the period of more precipitation, the surface temperature in Eurasia is positively anomalous so as to lead to stronger low pressure systems on land and larger thermal contrast between land and ocean. Therefore, the air column is more unstable and ascending flows over Guangxi are intensified while the Hadley cell is weakened. Furthermore, the weaker western Pacific subtropical high and South Asia High, together with a stronger cross-equatorial flow, result in the transportation of more humidity and the appearance of more precipitation. The correlation analysis indicates that the Indian Ocean SST in Southern Hemisphere is closely associated with the variation of the seasonal precipitation of Guangxi on the decadal scale by influencing the Asian monsoon through the cross-equatorial flow.     

印度洋春、夏季海温对西藏高原夏季降水的影响

利用NCEP提供的1950—1997年全球月平均海表面温度场资料，首先通过EOF分解得到不同季节印度洋海温场空间分布特征，并在此基础上使用合成分析、相关分析和SVD分解等多种方法讨论了印度洋前期和同期海温异常与西藏高原夏季降水变化的关系。寻找出影响高原夏季降水的关键海区，目的为高原夏季早涝预测提供参考依据。     

印度洋地区异常海温的偶极振荡与中国降水及温度的关系

利用1951-1997年近47年的印度洋海温距平场资料以及相应中国160站降水资料，通过相关普查得出，印度洋地区东西海温的偶极振荡与中国6-8月汛期的降水有较好的相关关系，特别是前期3-5月份的印度洋地区东西海温的偶极指数与中国6-8月降水的相关较好。分析1958-1995年NCEP 500hPa北半球高度场资料发现，印度洋偶极指数与欧亚中高纬度地区的高度场异常有密切的联系，其中印度洋偶极指数IODI负位相年有明显的PJ波列存在，印度洋偶极海湿异常很可能是通过PJ波列来影响中国的降水。同时，对印度洋地区海温偶极指数和中国地区温度的相关分析表明，印度洋地区海温偶极指数与冬季中国南部地区的温度也有较好的相关关系。     

EFFECTS OF ENSO ON THE RELATIONSHIP BETWEEN IOD AND SUMMER RAINFALL IN CHINA

Based on the data of 1950 – 1999 monthly global SST from Hadley Center, NCAR/NCEP reanalysis data and rainfall over 160 weather stations in China, investigation is conducted into the difference of summer rainfall in China (hereafter referred to as the “CS rainfall”) between the years with the Indian Ocean Dipole (IOD) occurring independently and those with IOD occurring along with ENSO so as to study the effects of El Ni?o - Southern Oscillation (ENSO) on the relationship between IOD and the CS rainfall. It is shown that CS rainfall will be more than normal in South China (centered in Hunan province) in the years of positive IOD occurring independently; the CS rainfall will be less (more) than normal in North China (Southeast China) in the years of positive IOD occurring together with ENSO. The effect of ENSO is offsetting (enhancing) the relationship between IOD and summer rainfall in Southwest China, the region joining the Yangtze River basin with the Huaihe River basin (hereafter referred to as the “Yangtze-Huaihe basin”) and North China (Southeast China). The circulation field is also examined for preliminary causes of such an influence.     

EFFECTS OF INDIAN OCEAN SSTA WITH ENSO ON WINTER RAINFALL IN CHINA

Based on Hadley Center monthly global SST, 1960-2009 NCEP/NCAR reanalysis data and observation rainfall data over 160 stations across China, the combined effect of Indian Ocean Dipole （IOD） and Pacific SSTA （ENSO） on winter rainfall in China and their different roles are investigated in the work. The study focuses on the differences among the winter precipitation pattern during the years with Indian Ocean Dipole （IOD） only, ENSO only, and IOD and ENSO concurrence. It is shown that although the occurrences of the sea surface temperature anomalies of IOD and ENSO are of a high degree of synergy, their impacts on the winter precipitation are not the same. In the year with positive phase of IOD, the winter rainfall will be more than normal in Southwest China （except western Yunnan）, North China and Northeast China while it will be less in Yangtze River and Huaihe River Basins. The result is contrary during the year with negative phase of IOD. However, the impact of IOD positive phase on winter precipitation is more significant than that of the negative phase. When the IOD appears along with ENSO, the ENSO signal will enhance the influence of IOD on winter precipitation of Southwest China （except western Yunnan）, Inner Mongolia and Northeast China. In addition, this paper makes a preliminary analysis of the circulation causes of the relationship between IOD and the winter rainfall in China.     

热带太平洋-印度洋相互关系的年代际改变

用Nino3指数、印度洋单极指数、偶极子指数表示热带太平洋．印度洋SST的年际异常,发现1978年以后ENSO在热带印度洋的信号减弱了,可以解释如下：1978年之前,印度洋和太平洋纬向垂直环流的异常在海洋性大陆附近作齿轮式耦合;1978年以后,由于热带太平洋的上升支的东移,导致两洋的纬向垂直环流异常的耦合减弱。     

INTERDECADAL CHANGE IN THE RELATIONSHIP BETWEEN SOUTH CHINA SPRING RAINFALL AND PRECEDING-SUMMER WARM POOL OCEAN HEAT CONTENT

South China spring rainfall (SCSR) is a unique feature during the seasonal transition from the winter half-year to summer half-year. Abnormal SCSR has great impacts on crop harvests. Seeking previous predictability sources, particularly persistent precursors, is of practical importance in the seasonal prediction of SCSR. The present study investigates the relationship between SCSR and preceding-summer warm pool ocean heat content (WPHC). The SCSR-WPHC relationship is not stationary and has a remarkable interdecadal change around 1983. Before 1983, SCSR and preceding-summer WPHC have a close relationship, with a temporal correlation coefficient (TCC) of ?0.54. After 1983, the relationship disappears, with a TCC of ?0.18. It is further found that the WPHC-associated sea surface temperature anomaly (SSTA) pattern in the simultaneous spring during the two periods presents dissimilar evolutionary features. Before 1983, a La Ni?a-like SSTA presents a fast transition during the winter and alters to a developing El Ni?o during the following spring. The warm SSTA is confined to a limited region over the eastern Pacific. Therefore, the rainfall and circulation responses over the equatorial Maritime Continent are relatively weak. In turn, the Rossby wave response in terms of the cyclonic anomaly to the Maritime Continent diabatic heating is weak and confined to the South China Sea and Philippine Sea, which leads to high pressure and suppressed rainfall over south China, establishing an intimate SCSR–WPHC relationship. However, after 1983, because the La Ni?a-like SSTA pattern can persist for more than a year, the rainfall diabatic heating over the Maritime Continent during springtime is enhanced, resulting in a much larger cyclonic response over East Asia but insignificant rainfall anomalies over south China. Therefore, the SCSR–WPHC relationship becomes weak. Wavelet analysis suggests that the change in the dominant period of WPHC variation is probably responsible for the different SSTA evolutions and corresponding atmospheric responses.