北太平洋东部风暴轴的变化特征及其与大气环流和SST异常的关系

利用欧洲中期天气预报中心ECMWF(European Center for Medium-range Weather Forecast)逐日再分析资料(ERA40),通过经验正交函数(empirical orthogonal function,EOF)分解发现,冬季北太平洋东部风暴轴有着显著的年际变化特征:第一变化模态为在气候平均位置南北相反的偶极子变化型,第二变化模态为在气候平均位置处一致增强或减弱的变化型,第三变化模态为三极子的变化型。进一步的回归分析发现:当东部风暴轴南压(北抬)时,同期冬季是一种厄尔尼诺(拉尼娜)年海温异常空间分布型,中纬度北太平洋海区以及赤道中、东海区,冬季冷(暖)异常的洋面上是异常低压(高压),对流层中层是太平洋—北美型(Pacific-North American Pattern,PNA)遥相关的正(负)位相;当东部风暴轴增强(减弱)时,同期冬季黑潮区海温偏暖(偏冷),对流层中层表现为西太平洋型(West Pacific Pattern,WP)遥相关的正(负)位相;当东部风暴轴呈现西北—东南+-+(-+-)相间三极子的分布时,同期冬季巴布亚新几内亚附近海温异常偏暖(冷),夏威夷附近海温异常偏冷(暖),冬季冷(暖)异常的洋面上是异常低(高)压,对流层中层表现出类似PNA正(负)位相。EOF分解各模态所对应时间系数与阿留申低压(Aleutian Low,AL)指数、PNA指数、Nino3指数、WP指数、黑潮海温(Kuroshio Current,KC)指数之间存在显著的相关,这些证明了东部风暴轴与同期大气环流及SST异常之间的联系。     

与厄尔尼诺有关的北半球100hPa大气环流异常

研究了北半球１００ｈＰａ冬季遥相关现象，指出，北半球冬季１００ｈＰａ存在ＰＮＡ流型，它的波列与５００ｈＰａ流型很接近，当厄尔尼诺发展到盛期（冬季）时，１００ｈＰａ出现强ＰＮＡ型，这种对应关系比５００ｈＰａ好些，此外，还研究了厄尔尼发生、发展各阶段的１００ｈＰａ低纬风场以及１００ｈＰａ春，夏，秋，冬四季平均环流异常特征，发现在厄尔尼诺发生年春季，１００ｈＰａ高度比反厄尔尼诺年大范围偏低，发生前的冬季     

山东夏季降水与北太平洋SST和大气环流的关系

计算发现赤道东太平洋和北太平洋流区海温与山东夏季降水相关性好，在此基础上，讨论了山东夏季旱涝年同期，前期ＳＳＴ异常的特征及其与大气环流的相互关系，发现同期ＳＳＴ异常显著，前期赤道东太平洋ＳＳＴ负异常与５００ｈＰａ，大气环流负ＷＰ相关型关系密切，北太平洋流区海温异常很可能受环流异常的调制，利用２－４月高相关区ＳＳＴＡ做当年夏季降水趋势预测的试验和利用赤道东太平洋区３月、北太平洋流区７月海温做长期夏季     

华南秋旱的大气环流异常特征

利用实测降水量资料及NCEP再分析资料, 通过统计方法分析了华南秋旱及其相关的环流异常特征。结果发现, 华南秋旱以全区性的干旱出现居多。华南秋旱事件对应的同期海温异常分布型大致可分两类。一类是热带中东太平洋的负海表温度距平 (SSTA) 区的极值中心位于赤道东太平洋, 在海洋性大陆和热带西太平洋有马蹄形的正SSTA, 而在热带西印度洋, 南海至日本东、 南部西北太平洋是负SSTA; 另一类是热带中东太平洋正SSTA极值中心位于赤道中太平洋, 热带—副热带西太平洋、 南海和热带印度洋为负SSTA区, 副热带北太平洋东部和南太平洋东部为显著的正SSTA。 与第一类SSTA相关的华南秋旱与海洋性大陆区域上空的上升运动异常增强 (与其下垫面海温异常偏暖有关)。而与第二类SSTA相关的华南秋旱则与中纬度环流的长波调整造成的东北亚上空的异常上升运动距平有关。而两类华南秋旱都是通过大气环流对华南地区的异常下沉运动产生强迫作用而产生的。另外, 华南秋旱还与菲律宾和台湾东侧洋面上空出现上升运动距平有关。两类华南秋旱都与南海中北部热带气旋频数偏少, 菲律宾和台湾东侧热带气旋频数偏多有关, 因此, 使得登陆华南的热带气旋偏少, 导致华南秋季干旱。     

大气遥相关与湖北省温度及降水异常的关系

利用已定义的遥相关强度指数公式,分别计算了１９５１－１９９５年北半球５００ｈＰａ夏季和冬季（１２、１、２月）的遥相关强度指数,同时计算了湖北省１０个代表站温度距平、降水距平百分率与各遥相关型的相关系数。结果表明,对湖北省温度有影响的遥相关型主要有１２月的ＥＵＰ指数、７月的ＮＡＥＷ指数;对湖北省降水有影响的遥相关型主要有冬季的ＰＮＡ、ＥＵＰ指数等。     

初秋500hPa大气环流遥相关型及其与我国温度场关系

研究了北半球初秋５００ｈＰａ高度场的６个遥相关型特征及其与冬季遥相关型的区别，和其强度与我国初秋气温场的关系。指出我国大部地区的气温场特征与其中４个环流型强度的关系密切。     

低纬平均经圈环流异常与海表温度异常关系的诊断分析

利用NCEP/NCAR的40年大气再分析资料中的月平均经向风速及垂直速度，计算了纬向平均经圈环流的质量流函数，分析了纬向平均的海表温度和纬向平均的经圈环流的气候态及异常态特征，结果表明，（1）南、北半球Hadley环流圈的共同上升支偏于赤道附近的夏半球一侧，与[SST↑-]极大值位置相对应；强下沉支位于冬半球一侧；（2）El Nino事件中低纬[SST]′是异常经圈环流产生的重要外强迫源，但其影响程度受基本气流和[SST↑-]及[SST]′的季节变化和年际差异的影响甚大。     

大气环流异常对山东雨季降水的影响

利用1958～2003年NCEP/NCAR再分析资料,对山东旱涝年500hPa高度距平、高(200hPa)低(925hPa)层散度距平、OLR距平分布以及115～123°E山东东西边界范围内的平均垂直速度进行合成分析,并与华北旱涝年大气环流的分布特征进行了对比。结果发现:(1)北半球500hPa夏季存在的东亚-太平洋遥相关型(EAP)对山东夏季降水产生重要影响,山东涝年夏季500hPa呈现出EAP型,旱年呈负EAP型。(2)山东涝年,鄂霍茨克海高压春季偏强、夏季偏弱,山东上游易维持低压槽区,副高偏北,热带地区对流活动加强,Hadley和Walker环流加强,山东上空盛行上升运动。旱年与涝年的特征基本相反,只是鄂霍茨克海高压在春季和夏季均较常年偏强。(3)不同旱年(涝年)的500hPa特征与旱年(涝年)平均情况相似,只是有时距平中心位置和强度不同。特别是涝年,冷空气强度、入侵路径以及副高的位置均有差别。(4)华北旱涝年500hPa高度距平与山东不同。华北旱年500hPa欧亚大陆中高纬度呈现出EU遥相关分布,且华北涝年夏季鄂霍茨克海和朝鲜-日本地区位势高度变化不显著。(5)影响山东夏季降水的热带强迫源区主要位于热带印度洋、南海-热带西太平洋,两者实现遥相关的可能机制是热带强迫所激发的大尺度准定常Rossby波列的传播。     

华北雨季开始早晚与大气环流和海表温度异常的关系

本文利用国家气候中心的1961~2016年华北雨季监测资料、美国国家环境预报中心/大气研究中心（NCEP/NCAR）的大气再分析资料、NOAA海表温度资料,分析了华北雨季开始早晚的气候特征,然后利用合成分析、回归分析等方法,研究了华北雨季开始早晚与大气环流系统和关键区域海表温度的关系。结果表明,56 a来华北雨季开始最早在7月6日,最晚在8月10日,1961~2016年华北雨季开始平均日期是7月18日。华北雨季开始时间具有显著的年际变化,但雨季发生早晚的长期变化趋势不太明显。华北雨季开始早晚与西太平洋副热带高压（简称副高）、东亚副热带西风急流、东亚夏季风等环流系统的活动关系密切,当对流层高层副热带西风急流建立偏早偏强,中层西太平洋副高第二次北跳偏早,低层东亚夏季风北进提前时,华北雨季开始偏早,反之华北雨季开始偏晚。华北雨季开始早晚与春、夏季热带印度洋、赤道中东太平洋海表温度关系显著且稳定,当Ni?o3.4指数和热带印度洋全区海表温度一致模态（IOBW）为正值时,贝加尔湖大陆高压偏强,副高偏强偏南,东亚夏季风偏弱,导致华北雨季开始偏晚;当海表温度指数为负值时,则华北雨季开始偏早。     

我国东部夏季降水型与北半球大气环流和北太平洋海温的关系

用历年北半球５００ｈＰａ月平均高度场及北太平洋海温资料,运用合成分析,奇异值分解等方法,分析了我国夏季降水型与同期,前期环流及海温场的关系,结果表明我国夏季降水型与大气环流及北太平海之间有密切的关系。     

冬季积雪的异常分布型及其与冬、夏大气环流的耦合关系

采用 ECMWF1 979～ 1 993年 2 .5°× 2 .5°的网格点积雪深度资料 ,研究了较为细致的积雪异常的空间分布特征 ,揭示了欧亚大陆冬季积雪的异常空间分布型 ;并采用 SVD方法研究了冬季积雪的异常分布型与冬、夏大气环流的耦合关系。结果表明 :欧亚大陆冬季积雪深度存在典型的异常空间分布型 ;积雪的异常分布型与冬、夏大气环流之间均存在一定的耦合关系。冬季积雪的异常分布型与大气 EU遥相关型存在明显的同时性相互作用 ,大气 EU遥相关型有利于冬季积雪异常分布型的出现和维持 ,而积雪异常分布型对大气 EU遥相关型的发生起一定的作用 ,进而对冬季风活动产生影响。冬季积雪的这种异常分布型与夏季大气环流 ,尤其是东亚地区的夏季大气环流 ,也存在一定的联系。积雪异常分布型可以通过影响副热带高压的南北进退 ,对东亚季风及中国夏季雨带产生影响。     

北太平洋夏季大气环流的持续性异常及其对中国天气的影响

对太平洋北部持续性异常的研究表明，正、负异常的形热从发生、发展到消亡的演变过程十分相似，它们都始于东亚及西太平洋区域距平形势的变化，并在北太平洋及东亚地区出现一规则排列的距平异常区域，东亚及整个北半球的大气环流也相应地发生变化。太平洋北部环流的持续性异常对东亚特别是中国夏季的天气异常有重要影响。诊断分析和数值试验表明，夏季太平洋北部大气环流发生持续性异常与太平洋中低纬的海温异常关系密切。     

海温场与副热带高压及山东夏季降水关系分析

通过海温场，西太平洋副热带高压和山东夏季降水相互关系的统计分析，揭示了海温场对山东降水产生影响的天气学机理。为利用海温场制作山东夏季降水预报提供了依据。     

THE COUPLED MODE BETWEEN THE KUROSHIO REGION MARINE HEATING ANOMALY AND THE NORTH PACIFIC ATMOSPHERIC CIRCULATION IN WINTERTIME

Using monthly reanalysis data of the National Center for Environmental Research/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) and Objectively Analyzed Air–Sea Heat Flux (OAFlux) gathered during the winter, singular vector decomposition (SVD) analysis was conducted to reveal the coupled mode between the Kuroshio marine heating anomaly and the geopotential height at 500 hPa (Z500) over the North Pacific. The first SVD mode showed that when the northern Kuroshio marine heating anomaly was positive, the Z500 in the central and western sections of the North Pacific was anomalously low. By composing the meteorological field anomalies in the positive (or negative) years, it has been revealed that while the Aleutian Low deepens (or shallows), the northwesterly wind overlying the Kuroshio strengthens (or weakens) and induces the near-surface air to be cool (or warm). Furthermore, this increases (or decreases) the upward heat flux anomaly and cools (or warms) the sea surface temperature (SST) accordingly. In the vicinity of Kuroshio and its downstream region, the vertical structure of the air temperature along the latitude is baroclinic; however, the geopotential height is equivalently barotropic, which presents a cool trough (or warm ridge) spatial structure. The divergent wind and vertical velocities are introduced to show the anomalous zonal circulation cell. These are characterized by the rising (or descending) air in the central North Pacific, which flows westward and eastward toward the upper troposphere, descends (or rises) in the Kuroshio and in the western section of North America, and then strengthens (or weakens) the mid-latitude zonal cell (MZC).     

RESPONSE OF THE ATMOSPHERIC GENERAL CIRCULATION TO WINTER SNOW COVER ANOMALY

In this paper,the response of the atmospheric general circulation to winter anomalous snowcover was investigated through observations studies and model simulation.Results from the observations show that:(1)the anomalous winter snow cover in theextratropics of Eurasian Continent bears an intimate relation to the contemporary atmosphericgeneral circulation.The positive anomaly of winter snow cover is usually accompanied by positiveatmospheric EUP teleconnection pattern and stronger East Asian winter monsoon:or vice versa.(2)The linkage between them suggests that the abnormal winter snow cover has an importantimpact on winter atmospheric general circulation.The anomalous snow cover pattern can lead tothe anomaly of winter atmospheric EUP teleconnection pattern and thus influence East AsianWinter monsoon.With NCAR CCM2 including BATS land surface scheme,three groups of experiments wereperformed to examine the atmospheric response to the anomalous snow cover pattern and explorethe relevant mechanism.Simulated results agree well with the observations,which testify thesignificant response of the atmosphere to snow cover anomaly.It is found that the radiative coolinginduced by anomalous snow cover plays an important role in above processes,and the feedback oflong-wave radiation can not be neglected.     

北太平洋海温分布型指数的年际变化及预测

从预测中国夏季降水趋势分布的需要出发,定义了一个反映北太平洋海域表面温度变化的分布型指数。该指数较好地表征出海温的年际变化特征及厄尔尼诺和拉尼娜事件,及其与中国夏季降水分布型式有较清晰的相关关系。在分析分布型指数变化特征基础上构建了一个统计预测模式。模拟计算及36个个例提前6个月的预测试验结果表明,该模式可以较好地预测出北太平洋海温的变化趋势,为提前半年做出中国夏季降水趋势分布预测提供了依据。     

DIAGNOSTIC ANALYSIS OF MEAN MERIDIONAL CIRCULATION ANOMALY IN LOW LATITUDES IN RELATION TO ZONAL MEAN SST ANOMALY

The mass stream function of zonal mean meridional circulation is calculated in terms of NCEP/NCAR monthly meridional wind speed and vertical velocity, and the climatic and anomalous features of zonal mean SST and meridional circulation are investigated. Results show that (1) a joint ascending branch of Northern and Southern Hadley circulation is on the side of the summer hemisphere near the equator ,being well consistent with the extremum of [SST ],and a strong descending by the winter-hemispheric side.(2)El Nino-related [SST] in low latitudes is an important outer-forcing source for anomaly meridional circulation, which is affected by seasonal variation of basic airflow and [SST ], and interannual and interdecadal changes of [SST] .     

中国西部地区气温与太平洋海温的关系

利用1961~1990年我国西部(110 E以西)155个测站的地面月平均气温和同期太平洋地区月平均海温资料和经验正交函数(EOF)展开方法,研究了中国西部地区各个季节的气温距平时空分布规律以及西部地区气温距平与太平洋海温异常之间的相互联系。结果发现:利用EOF展开得到的特征向量和时间系数能够较好地反映西部地区实际气温异常的时空分布特征。El Nino和La Nina年西部气温距平分布(冬季除外)呈现基本相反的状况,即在El Nino年气温偏暖(冷)的区域,在La Nina年则是气温偏冷(暖)的区域。各季节西部地区的气温变化与太平洋海温异常存在着相互影响和作用。