1998年夏季青藏高原东南部降水30~60 d低频振荡特征

根据地面观测站的逐日降水资料及NCEP/NCAR逐日再分析资料,分析了1998年夏季青藏高原东南部地区的低频降水特征,并重点讨论了30～60 d低频降水正、负位相期间相关要素场低频分量的异常分布及传播特征。结果表明:(1)1998年高原东南部降水存在10～20、20～30以及30～60 d周期的低频振荡,其中30～60 d振荡的正(负)位相基本对应着降水的盛(间歇)期。(2)在降水正(负)位相期间,高原南侧存在一个低频气旋(反气旋),而日本海上空维持着一个异常低频反气旋(气旋),受高原南侧低频气旋(反气旋)东北侧的偏南(北)气流以及日本海上空低频反气旋(气旋)西南侧的偏南(北)气流的共同影响,高原东南部为明显的低频水汽辐合(散)区。(3)在低频降水正位相期间,高原地区经孟加拉湾至中南半岛到南海均为低频热源区;负位相,热源、汇低频分量的分布与正位相基本相反。(4)1998年夏季存在从西太平洋经长江中下游西传至高原地区的30～60 d整层积分水汽通量辐合(散)和100 hPa低频辐散(合),且西传至高原东南部时基本与高原东南部30～60 d低频降水的正(负)位相对应。     

基于GPM卫星降水产品对1808号超强台风“玛利亚”降水结构的分析

利用GPM卫星探测两个时次的资料,以1808号超强台风"玛利亚"为研究对象,分析了台风降水率、降水类型及台风高度水平分布,降水率垂直廓线变化特征,以及降水率三维结构分布特征。得出以下主要结论:两个时刻"玛利亚"均处在超强台风级,A时刻台风眼区为深厚对流区,B时刻眼区对流有所减弱,但是有强螺旋雨带出现。A、B时刻的降水率最大值与风暴顶高度并非一一对应,还与降水云系中微物理过程有关。GMI低频18.7 GHz探测的水粒子含量的大值区与强降水率对应较好,高频183.31±3 GHz探测的冰粒子信号与风暴顶高度分布一致。不同降水率对应的垂直廓线表明,降水率在5 km高度出现急剧变化,这是由于在该高度上雨滴碰并增长或者蒸发减小。从A时刻到B时刻,云墙区大于10 mm·h~(-1)的云墙半径内缩,B时刻眼壁与螺旋雨带之间存在着弱降水区及无降水区。     

1997年华南汛期降水异常与大气低频振荡的关系

利用国家气象中心提供的逐日降水资料及NCEP逐日再分析资料,分析了1997年华南地区汛期异常降水低频特征与大气低频振荡的关系。研究表明,1997年华南前汛期和后汛期降水表现为不同的振荡特征;前汛期降水主要以10～20天准双周振荡为主,而后汛期降水的低频特征并不明显。进一步对降水和其它要素的低频振荡特征进行分析发现,该年华南地区前汛期降水和风场的低频振荡现象是普遍存在的;低频纬向风的传播变化与降水的时间分布有较好的对应。并且,高、低纬度低频风场同时向华南地区传输,会产生极强的降水。在对大气低频扰动动能的分析中也发现,华南前汛期降水伴随着低频扰动动能在该地区的集中释放。     

2010年华南前汛期低频水汽输送对低频降水的影响

利用国家气象信息中心提供的华南85站1961—2010年的逐日降水资料及2010年NCEP/NCAR逐日再分析资料,研究了2010年华南前汛期降水的低频特征及其与低频水汽输送的关系,揭示了低频降水的低频水汽输送源地和通道。2010年华南前汛期降水呈显著10～20 d和30～60 d的低频振荡,两个低频分量峰（谷）值位相叠加,对应降水偏多（中断）;反位相叠加,对应降水偏弱。水汽通量的10～20 d低频分量明显强于30～60 d分量。影响华南10～20 d低频降水的低频水汽输送源地主要包括30 °S附近的南印度洋、苏门答腊岛及加里曼丹岛之间地带的西南源地、赤道中太平洋区域的东南源地;与之相应有西南和东南两个低频水汽输送通道。可利用水汽源地的低频水汽输异常环流特征提前6 d预测10～20 d低频降水。      

SVD揭示的东亚地区低频振荡强度与中国夏季降水的联系

利用1978—2007年NCEP/NCAR再分析资料、中国160站月平均降水资料,采用SVD方法分析了东亚地区低频振荡强度与中国夏季降水异常的联系。结果表明:东亚地区低频振荡强度年际变化与中国夏季降水异常分布密切相关,其前3个模态分别对应的降水型:江淮型、华南型及长江中下游型。根据前3个模态分别定义低频振荡强度指数,选定异常年份对相关要素进行合成差值分析发现:“江淮型”高低指数年西太平洋海域的低频环流、对流、热源呈现南北向的反位相分布特征,江淮流域位于异常较强的两个相反性质的低频气团系统之间的气流交汇带;而东亚副热带地区东西向系统波动对“华南型”降水有重要作用,华南地区的局地对流加热对降水异常的发生影响显著;“长江中下游”降水型不仅受西太平洋海区低频环流、热源的影响,热带中太平洋的对流活动与长江中下游地区降水也有重要联系。      

中高纬度与热带大气的共同作用对江南4-6月低频降水的影响

基于中国国家气象观测站的逐日降水资料、NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration)提供的逐日向外长波辐射资料和NCEP(National Centers for Environmental Prediction)/NCAR(National Center for Atmospheric Research)逐日全球再分析资料,采用非滤波法提取10-30 d低频降水及低频环流因子,分析了1979-2013年江南地区4-6月低频降水及其关联的大气环流特征,着重讨论了中高纬度与热带共同作用对低频降水的影响及可能机理。结果表明:(1)江南4-6月降水的第1模态呈现全区一致的变化趋势,其10-30 d低频降水方差贡献率在江南南部较大,部分区域可达20%。(2)降水的低频异常不仅与热带对流有关,还与中高纬度大气环流的变化显著相关。当东印度洋及印度尼西亚一带对流旺盛,中国上游欧洲至西伯利亚地区高纬度位势高度表现为显著的正异常,江南上空为负异常时,有利于江南低频降水。(3)中高纬度大气环流与热带对流共同作用影响江南4-6月低频降水:当热带对流旺盛区(抑制区)位于东印度洋及印度尼西亚海洋性大陆一带时,热带热源的非绝热加热引起显著的上升(下沉)运动,并激发经向罗斯贝波北传;同时高纬度欧洲至西伯利亚地区的位势高度负异常(正异常)向东向南传播,两者在江南上游叠加,低压(高压)底前部的西南风(东北风)有利于孟加拉湾对江南的水汽输送加强(减弱),对应江南地区整层水汽通量辐合(辐散),低频降水偏多(偏少)。     

西南地区汛期降水次季节变化主模态的低频环流传播路径特征

【目的】本文探讨中国西南地区汛期（5~9月）降水次季节变化的主模态,以及中高纬和热带次季节波动如何影响该地区持续性异常低频降水,以期能为了解和预测西南地区汛期降水的次季节变化提供参考。【方法】利用西南地区111个地面气象站1961~2015年逐日降水资料和JRA-55再分析环流场资料,采用EOF经验证交分解方法,分析西南地区汛期降水次季节变化主模态的低频环流特征和传播路径。【结果】西南地区汛期逐日降水主模态的空间分布为南北纬向型分布,空间特征向量高值区域分布在西南地区的南部和东南部,其高值区对应的SWDR与PC1的相关系数达0.991（通过0.05信度检验）,PC1气候平均值的显著周期为12.9 d,且逐年PC1的显著周期主要集中在10~20 d时段,占比为60.0%;在PC1的典型低频年中,汛期季节内及其各分月的PC1均能较好地表征对应降水异常分布型的时间演变特征,且二者低频分量的正相关性更高（通过0.05信度检验）,即PC1低频分量均能更好地把握SWDPI低频分量的准双周振荡特征,尤其在6、7和8月,这可能与影响主模态降水异常分布型的同期大气低频环流信号更为稳定有关;PC1的季节内变化不仅与中国东南部和南海形成的对流异常偶极子有关,还与在西南地区对流层高层形成的位势高度异常偶极子息息相关,该对流异常偶极子的形成与前期菲律宾以东OLR正异常的西北向传播和巴尔喀什湖东南部OLR负异常的东南向传播有关,并且菲律宾以东被抑制的对流向西北方向传播总是伴随着低层的局部反气旋,而西南地区的西南部对流的增强（抑制）总是伴随着高层北部的负（正）位势高度异常,同时,西南地区对流层高层的位势高度异常偶极子的形成,与中高纬对流层高层类似Rossby低频波列东南向传播过程中在青藏高原东侧顺时针转向有关。【讨论】从气候背景看,影响PC1季节内变化的低频波列传播主要与两个方面的因子有关,一方面为对流层高层西风急流轴主体位置的南压和强度的增强,通过影响中高纬类似Rossby低频波列的东传南下,从而影响在西南地区对流层高层形成位势高度异常偶极子型分布,另一方面为印度季风槽的北抬加强了南海至菲律宾海域异常反气旋西北侧的西南气流,促使了西南地区低层异常气旋的形成,同时东亚季风槽的增强也利于热带西太平洋低频对流发展并向西北传播,从而影响在中国东南部和南海的形成的对流异常偶极子型分布。     

中国东部区域性持续性强降水的低频特征及其海洋热力背景

基于1961-2010年夏半年(4-10月)中国逐日降水观测资料和NCEP/NCAR大气再分析资料,运用Butterworth滤波方法分析了中国低频降水特征、夏半年中国东部不同区域区域性持续性强降水与低频降水的关系,研究了海温对低频降水的影响。结果表明:低频降水贡献大值区位于中国东南部区域,某些年份,10~50天低频降水最大贡献达到40%,多年的平均贡献达到24%;在持续性强降水事件发生年,江淮和江南区域的20~50天的低频降水贡献显著增加,江淮和江南区域持续性强降水发生季节热带西北太平洋海表面温度呈现异常偏高,夏季热带西北太平洋海温异常增暖可能通过影响低频环流导致江淮和江南区域20~50天低频降水贡献的增加,进而增加持续性强降水事件发生的可能性。     

1998年夏季中国南部低频降水特征与南海低频夏季风活动

1998年 5～ 8月 4 0°N以南的中国地区低频 (含准 4 5天、准 2 3天和准14天 )降水率及其方差占总降水率及其方差的比重很大 ,因此研究低频降水及与其相对应的低频环流对长江流域洪涝的影响是很重要的。研究表明 ,准 4 5天东西向低频槽脊由南海不断向北传播 ,以及低槽中的低频低涡向西传播是形成长江流域低频降水的重要原因 ,低频降水主要位于低频西风区 ,而低频槽南侧的低频西风实质是南海低频夏季风的表现 ,由此可见 ,南海低频夏季风的向北传播对长江流域降水具有重要贡献。     

夏季东亚副热带西风急流的季节内变化及其与我国东部降水的关系

利用ERA-interim再分析资料和中国降水观测数据,分析了夏季东亚副热带西风急流的季节内变化以及对我国降水的可能影响,结果表明:亚洲地区夏季200 hPa纬向风在空间上主要表现为南北振荡和东西振荡特征,在时间上具有10～40 d的周期;在低频尺度(10～40 d)上,纬向风异常由西北先向东传播,到达东亚地区后再向南传播;伴随低频纬向风季节内演变,高原以北的急流中心向东和东南移动,急流轴也呈现南北振荡的特征;降水异常对200 hPa风场低频振荡有显著响应,在东亚地区,低频纬向风与低频降水南移,降水在黄淮地区出现,并逐渐移至长江及其以南地区;急流附近的低频西(东)风异常在其南侧形成负(正)切变涡度,对应我国东部地区位势高度的升高(降低),使得南亚高压东伸(西退),从而使我国东部雨带的位置发生显著变化。     

EFFECTS OF TROPOPAUSE AND POTENTIAL VORTICITY ANOMALY ON FRONTOGENESIS

A two-dimensional,semi-geostrophic numerical model incorporating the tropopause andstratosphere is used to investigate the effects of a positive potential vorticity anomaly and latentheat release on the frontogenetic process and the structure of the resulting frontal zone.It isdemonstrated that(1)the inclusion of tropopause and stratosphere significantly changes the frontalstructure only in the upper levels;(2)a clearly defined quasi-equivalent barotropic structure and aregion of upward motion of finite width appear when a positive potential vorticity anomaly exists onthe warm side of the maximum baroclinity in the lower troposphere,especially when it is locatedon the south edge of the baroclinic zone;(3)the above mentioned structure deteriorates as thefrontogenesis proceeds in a dry atmosphere but can be maintained in a moist frontogenetic processwith condensational heating;(4)the combination of a positive potential vorticity anomaly and thelatent heat release is able to accelerate the frontogenesis significantly with the time needed to forman intense frontal zone reduced to less than 15 h.The results have significant theoreticalimportance in understanding the complex nature of frontal structure and frontogenesis,especiallyin understanding the dynamic structure of the subtropical frontal zone observed during earlysummer over East Asia.     

TROPICAL SEA SURFACE TEMPERATURE ANOMALY AND INDIAN SUMMER MONSOON

The time series of the sea surface temperature(SST)anomaly,covering the eastern(western)equatorial Pacific,central Indian Ocean,Arabian Sea.Bay of Bengal and South ChinaSea(SCS),have been analyzed by using wavelet transform.Results show that there exists sameinterdeeadal variability of SST in the tropical Pacific and tropical Indian Ocean,and also show thatthe last decadal abrupt change occurred in the 1970s.On the interannual time scale,there is asimilar interannual variability among the equatorial central Indian Ocean and the adjacent three seabasins(Arabian Sea.Bay of Bengal and South China Sea).but the SST interannual changes of theIndian Ocean lagged 4—5 months behind that of the equatorial central-east Pacific.Meanwhile,the interannual variability and long-range change between SST anomaly and Indian summermonsoon rainfall in recent decades have been explained and analyzed.It indicates that there existeda wet(dry)period in India when the tropical SST was lower(higher)than normal,but there wasa lag of phase between them.     

TIDE-FORMING FORCES AND THE ANOMALY OF THE ATMOSPHERIC CIRCULATION

We have found that tide-forming forces have an important triggering effect on the abnormal changes in the atmospheric mction.They are different from classical tide-forming forces.The atmospheric tides in the troposphere dcpend primarily upon the tide-forming forces at the time of astronomical singularities.There are three resonance areas,i.c.,the areas close to 54.7°and 90°from the sublunar point at the time of astronomical singularities,and the ≤2°area of the sublunar point.The superposition of the resonance arcas of sevcral astronomical singularities may excite anomalies of the atmospheric circulation,including the adjustment and continual anomalies of the extraong waves,the subtropical high and the blocking situation.It is hoped that our research can make contributions to thc improvement of medium-range,monthly and seasonai numerical predictions.     

冰芯中所记录的气候异常与ENSO事件

通过对３００ＢＰ以来记录于中国古里雅冰芯中的降水和δ１８Ｏ等环境气候信息记录及ＥＮ－ＳＯ事件的分析,发现ＥＮＳＯ的发生与古里雅降水异常显著相关。在厄尔尼诺年,古里雅冰芯中的降水与δ１８Ｏ均负异常,即ＥＮＳＯ与古里雅的降水偏少,温度偏低相联系。     

CLIMATE ANOMALY RECORDED IN GULIYA ICE CORE AND ENSO EVENTS

Examination of ENSO events and the accumulated precipitation and δ~(18)O values recorded in theGuliya ice core,China,shows that the relationship between the occurrence of ENSO events and theprecipitation anomaly in Guliya is significant.In the years of El Nino events,the anomalies ofprecipitation and δ~(18)O values in the Guliya ice core were negative anomalies,that is,the ENSO eventsare related to the deficit of precipitation as well as low temperature in the western China.     

NUMERICAL EXPERIMENT ON MID-LATITUDE SST ANOMALY AND VARIATION IN CIRCULATION PATTERN

By means of simulation experiments with a two-dimensional zonal-mean model,a study is made of theinfluence of the western North-Pacific midlatitude sea-surface temperature(SST)anomalies on the circulationpattern and wet-seasonal precipitation over the East-China Changjiang-Huaihe reaches and the North-Chinaplain.The SST anomalies are divided into two types,one being“colder in the south and warmer in thenorth”and the other just opposite,depending on season.Results show that the occurrence of the anomaliesis followed by considerable changes in the position of the subtropical high happening for 3-5 months tocome.For instance,the spring“colder in the south and warmer in the north”anomalous type (i.e.,colderfor 20—35°N,and warmer north of 35°N)leads to the intensification of the summer subtropical high,withthe ridge line moved slightly northward,resulting in drought over Changjiang reaches for July-August andin excessive rainfall in the North-China plain,and vice versa.     

热带环流异常对1998年长江流域特大洪涝的影响

分析了造成1998年长江流域特大洪涝灾害的大尺度热带环流成因.指出1998年处在热带环流强度偏弱的气候阶段,西太平洋暖池地区对流活动偏弱,南海热带夏季风持续异常偏弱,副热带夏季风偏强是造成长江持续强降水的主要原因;西太平洋热带对流层高低层环流系统的异常分布,为1998年长江特大洪涝提供了有利的环流背景.还探讨了热带环流异常影响我国夏季降水的可能途径,它们的关系在1998年夏季降水预测中得到应用.     

冬季SSW低频特性及平流层低层和对流层中层环流异常

研究了１９８３－１９８４年冬季及１９８５－１９８６年冬季平流层爆发性增温（简记为ＳＳＷ，下同）的活动特征，发现ＳＳＷ的活动具有３０－６０天的季节内低频振荡特性，通过对１９８５－１９８６年冬季ＳＳＷ和反ＳＳＷ时段温压场特征的对比分析，发现ＳＳＷ事件不仅引起平流层低层环流的异常，而且在对流层中层的环流也有明显的异常，甚至表现更显著。伴随着ＳＳＷ和反ＳＳＷ的低频循环，极涡流型、中高纬和中低纬环流的经向度     

华北夏季降雨与热带对流活动的关系

文中设计了热带辐合带综合指数 ,较客观地反映了亚洲季风区深对流活动的气候变化特征。用热带辐合带综合指数分析华北旱涝年季风区对流活动特征 ,结果表明旱涝年对流活动有明显的差异 ,尤其春季东亚和印度季风区的热带辐合带综合指数差异非常显著 ,为华北夏季旱涝预测提供了新的参考依据。     

长江中下游梅雨期旱涝与南海海温异常关系的初步分析

本文主要分析了长江中下游梅雨期旱涝(下称旱涝)与南海海温异常及西太平洋副热带高压(下称副高)之间的关系。并初步探讨了前期海温与梅雨期降水及旱涝的关系。 所用海温资料为5°×5°网格点月平均资料,时间从1951—1972年共22年。500hPa的各副高特征指数取自中央气象台长期科出版的资料。我们取武汉、南昌、九江、安庆、合肥、南京和上海等8个站的月平均降水量代表长江中下游地区降水,时间与海温资料对应。取6—7月平均降水量为梅雨期时段的平均降水量,并选取降水距平大于或等于正(负)50mm的1954,1969及1970年和1958,1961,1967及1968年分别作为梅雨期持续旱涝的个例年份。然后计算旱涝年合成的海温场及各要素场。