东亚2005年和2006年冬季风异常及其与准定常行星波活动关系的分析研究

利用NCEP/NCAR再分析资料系统地分析了2005年与2006年冬季欧亚大陆的气温和东亚冬季风的差别及其与北半球准定常波活动的关系。分析结果表明:2005年冬季欧亚大陆中、高纬度地区气温偏低，东亚冬季风偏强; 而2006年冬季欧亚大陆中、高纬度地区气温偏高，出现暖冬，东亚冬季风偏弱。分析结果还表明，这两年冬季东亚冬季风的差别不仅是由于西伯利亚高压和阿留申低压的变异所造成，而且是由于北极涛动 (北半球环状模) 的变化所造成。并且，作者还从这两年冬季北半球准定常行星波活动的差异，在动力理论上进一步讨论了这两年冬季北半球气候和东亚冬季风差异的机理。结果表明:2005年冬季北半球行星波活动为低指数，准定常行星波在高纬度往平流层传播加强，而往低纬度对流层上层传播减弱，造成了行星波E-P通量在高纬度地区对流层中、上层辐合加强，而在副热带地区对流层中、上层辐散加强，引起了北半球高纬度地区极锋急流减弱，而副热带急流加强，这有利于西伯利亚高压的发展，从而引起了东亚冬季风增强；相反，2006年冬季北半球行星波活动为高指数，准定常行星波在高纬度往平流层传播减弱，而往低纬度对流层上层传播加强，造成了行星波E-P通量在高纬度地区对流层中、上层辐散加强， 而在副热带地区对流层中、上层辐合加强，引起了北半球高纬度地区极锋急流加强，而副热带急流减弱，这不利于西伯利亚高压的发展，从而引起了东亚冬季风减弱。     

东亚2005年和2006年冬季风异常及其与准定常行星波活动的关系

利用NCEP/NCAR再分析资料系统地分析了2005年与2006年冬季欧亚大陆的气温和东亚冬季风的差别及其与北半球准定常波活动的关系。分析结果表明:2005年冬季欧亚大陆中、高纬度地区气温偏低,东亚冬季风偏强;而2006年冬季欧亚大陆中、高纬度地区气温偏高,出现暖冬,东亚冬季风偏弱。分析结果还表明,这两年冬季东亚冬季风的差别不仅是由于西伯利亚高压和阿留申低压的变异所造成,而且是由于北极涛动(北半球环状模)的变化所造成。并且,作者还从这两年冬季北半球准定常行星波活动的差异,在动力理论上进一步讨论了这两年冬季北半球气候和东亚冬季风差异的机理。结果表明:2005年冬季北半球行星波活动为低指数,准定常行星波在高纬度往平流层传播加强,而往低纬度对流层上层传播减弱,造成了行星波E-P通量在高纬度地区对流层中、上层辐合加强,而在副热带地区对流层中、上层辐散加强,引起了北半球高纬度地区极锋急流减弱,而副热带急流加强,这有利于西伯利亚高压的发展,从而引起了东亚冬季风增强;相反,2006年冬季北半球行星波活动为高指数,准定常行星波在高纬度往平流层传播减弱,而往低纬度对流层上层传播加强,造成了行星波E-P通量在高纬度地区对流层中、上层辐散加强,而在副热带地区对流层中、上层辐合加强,引起了北半球高纬度地区极锋急流加强,而副热带急流减弱,这不利于西伯利亚高压的发展,从而引起了东亚冬季风减弱。     

2009/2010年西南地区秋冬春持续干旱的成因分析

利用国家气候中心提供的1951—2010年逐日综合气象干旱指数（CD和大气环流监测指数,结合西南地区335个站的逐日降水资料、逐日NCEP／NCAR再分析资料、NOAA提供的逐日OLR资料,通过REOF提取干旱空间分布型,采用合成分析和相关分析等方法,从西太平洋副热带高压、印缅槽、对流活动、水汽输送及垂直运动等几个方面,揭示了2009／2010年西南地区秋冬春持续干旱的大气环流异常特征。研究发现此次极端干旱事件发生在中等强度中部型E1Nifio背景下,受其影响,反walker环流导致赤道120°E附近形成显著异常的下沉运动,菲律宾周边地区存在一个强大的异常反气旋,同时,西南地区受异常西北气流控制,两者的共同作用,使对流层低层存在明显气流辐散区,其持续异常是极端干旱发生的重要原因。     

20世纪90年代末东亚冬季风年代际变化特征及其内动力成因

为纪念陶诗言先生对东亚冬季风研究的杰出贡献,本文利用我国测站、NCEP/NCAR和ERA-40/ERA-Interim再分析资料分析了我国冬季气温和东亚冬季风在20世纪90年代末所发生的年代际跃变特征及其内动力成因。分析结果表明:从20世纪90年代末之后,我国冬季气温和东亚冬季风发生了明显的年代际跃变。从1999年之后,随着东亚冬季风从偏弱变偏强,我国冬季气温变化从全国一致变化型变成南北振荡型（即北冷南暖型）,并由于从1999年之后我国北方冬季气温从偏高变成偏低,故冬季低温雪暴冰冻灾害频繁发生,同时,我国冬季气温和东亚冬季风年际变化在此时期从以往3～4 a周期年际变化变成2～8 a周期;并且,结果还表明了东亚冬季风此次年代际变化是由于西伯利亚高压和阿留申低压的加强所致。本文还从北极涛动（AO）和北半球准定常行星波活动的动力理论进一步讨论了此次东亚冬季风年代际跃变的内动力成因及其机理,结果表明:从20世纪90年代末之后,北半球冬季准定常行星波在高纬地区沿极地波导传播到平流层加强,而沿低纬波导传播到副热带对流层上层减弱,这造成了行星波E-P通量在高纬度地区对流层和平流层辐合加强,而在副热带地区对流层中、上层辐散加强,因而导致了北半球高纬度地区从对流层到平流层纬向平均纬向流和欧亚上空极锋急流减弱,而副热带急流加强,这造成了AO减弱和东亚冬季风加强。     

2009—2013年中国西南地区连续干旱的成因分析

提2009年以来,中国西南地区连续4年秋、冬、春季出现严重干旱,持续时间长、影响范围大、干旱程度重,给旱区农林业生产和人民生活带来严重影响,造成巨大的经济损失。本文利用多种资料从大尺度大气环流、水汽输送、太平洋及印度洋海温、平流层极涡等方面分析了此次连续干旱的原因。结果表明：南支槽强度偏弱、孟加拉湾水汽输送偏少以及弱极涡背景下,异常波活动造成的 AO 负异常引起的冷空气路径偏东是这4年持续干旱的共同特点。热带海表温度的异常变化对西南地区干旱的影响也不容忽视,主要表现在对孟加拉湾和南海水汽输送的阻碍上。La Nina 事件中,热带印度洋冬、春季海表温度的异常变化对干旱影响更为突出。冬、春季平流层和对流层的动力耦合作用结果使得 AO 位相发生变化,其中异常负位相的强度及持续时间对这4年西南地区秋、冬、春连旱的影响显著。     

2009/2010年冬季云南严重干旱原因的进一步分析

为了揭示2009/2010年冬季云南出现严重干旱灾害的原因,本文利用NCEP/NCAR再分析资料以及云南省台站降水资料计算得到的云南冬季降水指数,讨论了在北半球冬季(12～2月)北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation,简称NAO)和云南省降水(旱涝)之间的联系.分析结果表明,在1961/19...     

2009年云南秋季特大干旱的气候成因分析

2009年秋季至2010年初夏,云南遭受了有资料记录以来最严重的干旱,其中2009年秋季是有资料记录以来降水偏少最明显的年份,全省平均降水比历年同期偏少50%以上。通过诊断方法分析了云南秋季降水和大气环流异常的特征,结果表明在多年平均情况下,云南秋季大部分地区的降水占年降水总量的20%以上,对年降水量的变化有重要影响;2009年秋季云南区域大气低层的水汽持续偏少、高层辐合低层辐散的高低层流场配置是这次干旱产生的最直接原因;另外,持续偏西偏强的西太平洋副热带高压、弱冷空气和弱暖湿气流活动,以及北方冷空气与南方暖湿气流影响云南的不同步、夏季风环流的提前结束等都对这次干旱过程产生了重要的影响。     

北极涛动与东亚冬季气候在年际尺度上的联系:准定常行星波的作用

利用NCEP/NCAR再分析资料和我国160站月平均气温资料,首先采用线性回归的方法分析了从1958至1998年40个冬季北极涛动(AO)与东亚气候异常的关系.结果表明,当AO处于正位相时,东亚地区200 hPa的急流明显北跳,东亚大槽显著减弱,而在中国的华北、东北到西伯利亚出现大范围的地表南风异常,使得低空从西伯利亚到我国的东北、华北以及韩国、日本有显著的暖异常; 而当AO处于负位相时,则往往出现相反的情形.进一步的相关和合成分析发现,准定常行星波活动可以在AO与东亚气候之间起到桥梁作用.AO可以通过影响中高纬平流层下层的西风强弱,进而影响到准定常行星波的垂直传播,使得对流层下层中高纬地区的行星波振幅发生变化,从而导致低层的西伯利亚高压和阿留申低压同时减弱或增强,最终导致东亚地区异常偏暖或偏冷; 其中低层中高纬地区纬向波数2的扰动对西伯利亚高压和阿留申低压的变化起了最主要的作用.作者提出的AO通过影响准定常行星波的活动而导致东亚气候异常的机理,不但强调了西伯利亚高压的贡献,而且特别从波动的意义上强调了阿留申低压的重要性.文中还讨论了值得进一步研究的有关问题.     

2010年秋冬季西南地区严重干旱与南支槽关系分析

利用1951~2009年西南地区24个站点逐月降水资料以及NCEP/NCAR再分析资料,分析了2009/2010年冬季我国西南地区严重干旱的演变特征,并使用SVD、小波分析和合成分析揭示了南支槽与我国西南地区冬季严重干旱的关系。结果表明:2009/2010年西南地区冬季严重干旱从秋季10月份云南省开始出现大范围干旱为征兆,11~2月逐步发展到西南三省,3月减弱。从秋季10月到次年2月的降水持续偏少,加重了此次旱情。2009/2010年冬季西南地区严重干旱的开始、发展和减弱与同期500hPa南支槽活动及整层水汽输送有着密切的关系。我国西南地区11~3月降水和前期11月南支槽指数在10~12年周期变化上存在显著的反相关系,前期11月南支槽区负距平,南支槽指数偏弱,南支槽加深,水汽输送充足,西南地区降水偏多;反之,前期11月南支槽区正距平,南支槽指数偏强,南支槽变浅,水汽条件不足,西南地区降水偏少。SVD分析表明,高度场第一模态同性相关场的关键区在青藏高原南侧孟加拉湾地区,反映了南支槽强弱变化信息,第一模态的这对空间分布型表明18~20°N,84~92°E范围11~3月500hPa高度场异常偏低时,同期我国西南地区降水偏多;高度场第二模态同性相关场的关键区在22°N以南区域,反映了西风强弱变化信息。第二模态的这对空间分布性表明70~110°E之间22°N以南区域11~3月500hPa高度场异常偏低时,同期我国西南地区降水偏少。11~3月关键区500hPa高度场与我国西南地区同期降水在时空场上都有着很好的同步关系,并且前期500hPa高度场是我国西南地区11~3月旱涝情况的一种预测信号。     

北半球冬季行星波的传播及其输运作用

利用变换欧拉平均方程讨论了行星波动力学。观测和模拟结果都表明,在北半球冬季准定常行星波的经向传播存在两支波导。一支为高纬度波导,另一支则为低纬度波导。这些结果与理论分析相当一致。通过对EP通量进一步的研究表明,平流层爆发性增温是沿高纬度波导传播的异常行星波与平均气流相互作用的结果。而热带风场的准两年周期振荡（QBO）是低纬度平流层下层大气纬向平均流的一个重要年际变化,它可以影响行星波沿低纬度波导的传播;此外,由一个行星波一平均流耦合模式模拟的结果表明,这个热带风场的变化还可以通过波流相互作用调制行星波沿高纬度波导的传播。 行星波对臭氧的输运作用在文中也进行了分析。行星波强迫出的剩余平均环流表明,耗散的行星波有强的输运作用;向北的涡动热量输送可以强迫出一个正的输运环流,其在低纬度上升并在高纬度下沉。同时研究还表明,热带风场的QBO对行星波传播的调制对输运环流也有重要影响,模式结果表明,在QBO的东风位相期间行星波引起的输运作用明显增强,其结果可用于解释平流层高纬度臭氧的年际变化。     

东亚季风系统的动力过程和准定常行星波活动的研究进展

本文系统地回顾了近几年来关于东亚季风系统的动力过程与机理方面的研究,特别是关于东亚季风系统年际和年代际变异与准定常行星波活动关系的研究。最近的许多研究表明东亚夏季风系统变异的动力过程主要与东亚／太平洋型(即EAP型)遥相关有关,利用EAP型遥相关理论不仅可以说明东亚夏季风系统各成员之间内在联系的机理,而且可以揭示热带西太平洋热力和菲律宾周围对流活动影响东亚夏季风系统季节内、年际变化及其异常的经向三极子结构的动力过程;除了EAP型遥相关外,研究还表明北半球夏季从北非到东亚的对流层上层经向风异常存在一个沿急流传播的遥相关型,它对东亚夏季风系统异常的经向三极子型分布也有重要影响。并且,最近关于东亚冬季风变异与行星波活动的关系已做出许多研究,并获得很大进展。这些研究表明:北半球冬季准定常行星波传播波导在年际和年代际变化上存在着反相振荡特征,即若“极地波导”加强,则“低纬波导”将减弱,反之亦然;准定常行星波两支波导的反相振荡与北半球环状模(NAM)的年际和年代际振荡有紧密联系,而NAM的变化通过行星波活动的异常可以导致东亚冬季风的年际和年代际变化;此外,准定常行星波活动的年际变化与东亚冬季风异常之间的关系明显地受热带平流层纬向风准两年周期振荡(QBO)的调制,进一步的研究还提出了可能的机理。最后本文还指出:2005～2007年冬季东亚冬季风的异常不仅与西伯利亚高压和阿留申低压的变异有关,而且与极涡的演变和准定常行星波活动密切相关。     

天津春季气候特征及2013年春季影响因子分析

利用1974-2012年天津12个气象站的降水、气温资料及NCEP／NCAR再分析资料等,采用经验函数正交分解（EOF）和相关分析等统计方法,对天津春季的气候特征及主要影响因子进行分析。结果表明：1）天津春季降水空间分布主要有全市一致型和南北反位相型2种分布型,其总方差贡献接近90％,2013年春季为全市一致型。2）东亚冬季风、北极涛动（AO）和西太平洋副高是天津春季气候的主要影响因子。3）2013年,东亚冬季风偏强,AO冬、春持续负位相,春季西太平洋副高偏弱、偏东,均指示天津2013年春季降水偏少、气温偏低的可能性大。     

冬季风异常对中国春季北方沙尘日数的影响

基于1981~2010年台站沙尘观测资料和NCEP/NCAR再分析资料分析了我国北方春季沙尘日数的时空分布。沙尘频发区主要位于新疆南部和内蒙古西部,这两个中心全季沙尘日数均在10日以上。研究时段内北方沙尘日数呈显著减少趋势。相关分析发现,春季北方沙尘日数与前冬冬季风环流系统关系密切。春季沙尘日数偏多时,前冬东亚大陆陆地-西太平洋气压差较常年偏大,东亚大槽偏深,低层我国北方地区-蒙古国北风分量偏强,高层的东亚副热带纬向急流偏强、高纬度急流偏弱。上述环流型对应于强冬季风特征,反之亦然。进一步分析指出,冬季风强(弱)年,我国北方大部分地区春季低层辐散(辐合),降水偏少(多),低层北风偏强(弱),促使(抑制)春季沙尘的发生。     

中国东部夏季降水的准两年周期振荡及其成因

应用中国160测站降水资料和ERA-40再分析资料以及EOF和熵谱分析方法,分析了中国夏季(6～8月)降水和东亚水汽输送通量的年际变化,表明中国(特别是华南、长江流域和淮河流域以及华北等地区)夏季降水具有2～3 a周期变化特征,即准两年周期的振荡特征,并表明中国降水的这种周期振荡与东亚上空夏季风水汽输送通量的准两年周期振荡密切相关;并且,还利用NCEP/NCAR的海表温度和日本气象厅的沿137°E海温剖面观测资料,分析了热带西太平洋表层与次表层海温的年际变化,揭示了热带西太平洋热力状态的变化也有显著的准两年周期的变化特征.作者利用相关和集成分析来讨论热带西太平洋热状态的准两年周期振荡对中国夏季降水和东亚水汽输送的影响,表明了热带西太平洋海温的准两年周期振荡对东亚夏季风及其所驱动的水汽输送都有很大影响.此外,作者还利用东亚/太平洋型(EAP型)遥相关理论,简单地讨论了热带西太平洋热力状态的准两年周期振荡影响中国夏季风降水准两年周期变化的物理机制.     

东亚冬季风异常与广东前汛期旱涝关系的初步分析

利用500hPa北半球格点资料,参照历史平均东亚大槽位置,定义了东亚冬季风强度指数(I₅₀₀)。分析发现,近50年东亚冬季风强度有减弱趋势,特别是1987年以来冬季风明显减弱。根据广东48个站1954～2004年前汛期(4～6月)降水资料,用区域旱涝指数W对广东前汛期旱涝等级进行划分。51年内广东有9年前汛期出现大涝(或特涝),11年出现大旱(或特旱),旱涝发生频繁。冬季风异常对广东前汛期降水的影响比较大,强冬季风年后广东前汛期出现大旱的可能性较大,而出现大涝的可能性很小。