1998年夏季西太平洋副热带高压的变异分析

该文利用NCEP再分析资料和其他相关资料分析了1998年夏季西太平洋副热带高压的变异特征和机理。与多年平均相比,1998年夏季副高总体偏强、偏西。副高的南北进退出现显著异常,尤其是7月中旬,副高突然大幅度南撤,南撤后,副高偏南维持至8月初,长江中下游及以南地区出现“二度梅”。副高南撤现象从副高带的东部开始,逐渐西传。分析表明：副高的异常变化是东亚大气环流异常调整的结果,其中副热带西风急流的异常变化对副高南撤起着重要的作用,急流位置和强度的变化及伴随的入口区和出口区次级环流和不稳定均有利于副高在7月中旬南撤和南撤后偏南维持。T106L19全球谱模式的敏感性数值试验表明,高度场对急流减弱的响应与观测分析结果一致。热源和水汽汇分析、OLR分析以及热源与位势高度场SVD分析均表明：在副高南撤前,热带季风区非绝热加热显著减弱;这一结果有利于副高偏南维持;经圈环流的分析结果也与此相吻合。     

北太平洋冬半年位势高度季节内振荡及其诊断分析

利用NCEP/DOE再分析资料,分析了1979—2012年北太平洋对流层冬半年位势高度的季节内振荡特征。结果表明:北太平洋上空的位势高度表现为显著的10~40 d季节内振荡特征,50~80°N纬度带内振荡最强,主要由东向西传播;位势高度季节内振荡的演变过程伴随太平洋高压脊以及东亚大槽的显著变化;在垂直方向上具有准正压的结构,位势高度季节内振荡的时间演变与地转涡度平流和散度项的季节内振荡有关,其向西移动也是受地转涡度平流和散度项的引导。     

东亚寒潮高压的位涡诊断研究

用位势涡度方程对1980年1月26—30日东亚寒潮高压的演变做了诊断研究，表明高压中心地区低层是低值位涡区，位涡值随高压增强（减弱）而变小（变大）；随着高压的发展加强，位涡最小值由对流层中层降到近地面层，随着高压的减弱，最小值中心又上升；对流层高层的位涡值随着地面高压的增强而加大，反映高空冷槽、地面高压同时在发展。位涡收支方程各项对高压发展、减弱有着不同的作用。作用最大的是地转风水平平流项和地转偏差风的散度项，其次是地转偏差风的平流项和辐射项，扭转项和热成风偏差项均甚小，可忽略不计。     

1998年7月南亚高压影响西太平洋副热带高压短期变异的过程和机制

利用逐日NCEP/NCAR再分析资料,对1998年7月二度梅期间南亚高压影响西太平洋副热带高压短期变异的过程和作用机制进行了诊断.结果发现,梅雨间歇期副高单体异常向西、向北发展期间,高层南亚高压曾离开高原上空东移(伸)至120°E以东;南亚高压返回高原上空时,中层副热带高压减弱南落,两者有相向然后相背移动的趋势.进一步研究这两个高压系统密切关联的原因又发现,南亚高压通过两种作用机制影响中层副高的短期变异南亚高压在东移过程中,高空负涡度平流动力强迫的下沉运动在中层副高区域产生辐散,从动力上影响副高内的负涡度发展;另一方面,强烈下沉运动伴随的绝热加热效应又有利于纬向温度梯度维持,有利于南北风发展,从热力上间接影响西太副高的发展.最后,利用R42L9/LASG大气环流模式进行敏感性数值试验,通过改变高空南亚高压东移产生的负涡度效应,发现中层副热带高压区确有强迫产生的动力辐散和绝热加热出现,并对应副高的异常加强,成功地验证了诊断所揭示的1998年夏季副高短期变异过程的两种机制.     

热带地转适应运动的动力学基础

文中讨论了热带斜压大气地转适应过程中的若干动力学约束关系,在不考虑行星位势涡度梯度的前提下给出了三维重力惯性波的频散方程、位势涡度时间不变式。在这基础上指出由于Taylor-Proudman定理成立,运动将趋于水平化。同时指出,在热带纬圈半地转平衡更易出现。地转适应后的运动,一般是水平无辐散的,虽然垂直运动趋于零,但物理场随高度仍然有变化,即是层结的。     

浅析太平洋副热带高压的基本特征

利用1958~2010年NCEP/NCAR再分析位势资料以及2 m海表面温度资料,研究太平洋副热带高压(以下简称太平洋"副高")的月、季节变化特征,分析系统的空间结构变化特征。研究结果表明:水平方向上太平洋"副高"系统存在中心、脊线的南北位移和脊点的西伸或东撤,其中心有逐月经向和纬向的变化,6、10月是副高形态变异比较显著的时期;夏季副高最强,冬季副高最弱;垂直方向上副高主要存在于300 hPa以下,强度随高度逐渐减弱,在近地面,高压系统的位势高度梯度最大,达40 gpm。     

1962年西太平洋副热带高压双脊线演变过程的特征分析

利用NCEP/NCAR逐日再分析资料,提出确定副高双脊线过程的定量指标,之后重点诊断研究1962年"二度梅"期间的双脊线过程.结果表明:1962年"二度梅"期间,由于季风槽的加强东伸,副高外围变形,在其南侧新生一条脊线,呈现双脊线结构.由此,提出亚洲季风槽的发展东移是副高双脊线形成的重要影响因子.分析表明,1962年的双脊线过程与1998年的双脊线过程相比,有同亦有异:两次双脊线过程与长江流域"二度梅"均有关联,但1998年双脊线过程结束后,北侧脊线消失,南侧脊线发展维持,使副高脊线异常偏南,造成"二度梅"的突然出现,而1962年双脊线过程结束后却是南侧脊线消失,北侧脊线维持并异常偏北,从而导致"二度梅"结束;在涡度场上,两次双脊线过程均有一高层对低层的"诱导"效应,同时500 hPa诱导生成的正涡度与低纬度北移而来的正涡度带打通合并、东伸,进而其两侧的负涡度带增强,形成双脊线.这些结果为西太平洋副热带高压双脊线的演变规律和机制的进一步研究提供了新的线索.     

台风“利奇马”远距离暴雨的关键动力因子和水汽来源

基于地面加密观测、ERA5再分析、ECMWF全球集合预报等多源资料,利用敏感性分析方法、涡度收支诊断方法以及拉格朗日水汽追踪方法,探讨1909号台风“利奇马”造成远距离暴雨的关键动力因子和水汽来源。结果表明,对流层低层短波槽的加深有利于台风远距离降水(Tropical cyclone Remote Precipitation,TRP)区南北两侧的气流共同增强TRP区域内的低层相对涡度,从而增强TRP。尤其相对涡度的散度项是影响TRP增强或减弱的关键作用项。在TRP增强阶段,有利于暴雨增强的正涡度主要由散度项贡献。负的散度项贡献导致相对涡度减小,TRP雨强也随即减弱。在水汽方面,TRP雨强和区域内的水汽含量密切相关。500 hPa上TRP区域内的水汽由局地和台风“利奇马”共同贡献;700 hPa的水汽主要由“利奇马”台风贡献;850 hPa的水汽则由局地和两个台风共同输送,其中台风“罗莎”的贡献更大一些。     

正压大气非线性波的二级近似(一)——涡度方程和散度方程的求解

本文是用摄动法求取正压原始方程一类非线性大尺度慢波解的二级近似的第一部分,通过求解二级问题中的涡度方程和散度方程,给出了速度势和非地转位势的二级修正的解析表达式,并计算了准地转性参数ε=0.3时散度和非地转涡度的分布.     

2016年"7.19"京津冀极端降水系统的动热力结构及不稳定条件分析

利用NCEP/NCAR 的GFS再分析资料,结合中国气象局气象信息中心提供的全国自动站观测降水量资料、CMORPH卫星反演降水资料、FY2反演降水资料和雷达定量估测降水产品融合的降水资料,对造成2016年7月19~21日北京—天津—河北（以下简称京津冀）地区的极端降水天气系统动热力结构演变以及不稳定条件进行了诊断分析,揭示了京津冀地区上空不同气压层上天气尺度系统的配置,水汽条件,降水发生的垂直运动条件及不稳定层结演变情况。结果表明:（1）500 hPa呈现东高西低的环流形势,与700 hPa低涡和高低空急流相配合,副高北抬阻挡华北地区低涡的东移,导致低涡在京津冀地区停滞是此次降水发生的环流背景;（2）低层的低涡东移发展与中高层正涡度叠加对暴雨发生有重要作用;（3）引用位势散度分析对流不稳定度变化的原因表明,降水区后部的京津冀西南地区,低层的位势不稳定主要由位势散度的水平风垂直切变部分决定,代表水平风垂直切变和大气湿斜压的共同作用,弱降水区以及降水区后方的低层位势散度为负值,有利于该区域位势不稳定加强,强降水区及降水区前方位势散度为正值,抑制了位势不稳定发展。位势散度变化可以通过影响大气稳定度变化进而影响降水落区,位势散度的高值区对应了降水大值区,尤其是700 hPa位势散度对降水落区有很好的指示作用,可以结合位势散度的变化对降水落区进行预估。     

El Ni?o衰减年夏季西太平洋副热带高压的季节内变化

本文分析了El Ni?o衰减年夏季西太平洋副热带高压（副高）的季节内变化,发现其季节内变化存在两种模态,一种是6～8月的一致偏西,另一种是6～7月偏西,而8月逆转为偏东,其中偏西模态的异常要远大于偏东模态。对偏西模态而言,由于热带北大西洋海温正异常的强迫影响,激发出一个从北大西洋经过欧亚大陆高纬度到东亚的遥相关,抑制了暖池地区的对流,东亚地区位势高度增加,从而导致副高加强西伸。在偏东模态下,热带印度洋海温异常演变与偏西模态类似,但强度偏低,同时热带北大西洋海温正异常在4月达到峰值后衰减,导致两大洋对8月暖池地区对流的抑制作用减弱。此外,由于6～7月暖池海温持续升高,在局地海气相互作用下,8月暖池对流发展,位势高度场降低,从而造成副高减弱东退。因此,副高8月异常主要取决于热带北大西洋海温异常。在预测El Ni?o 衰减年副高异常变化时,要综合考虑两大洋海温异常的影响。     

Interannual and interdecadal variations of the South Asian and western Pacific subtropical highs and their relationships with Asian-Pacific summer climate

In this study, interdecadal and interannual variations of the South Asian high (SAH) and the western Pacific subtropical high (WPSH), as well as their relationships with the summer climate over Asian and Pacific regions, are addressed. The variations of SAH and WPSH are objectively measured by the first singular value decomposition (SVD) mode of geopotential heights at the 100- and 500-hPa levels. The first SVD mode of summertime 100- and 500-hPa geopotential heights represents well the relationship between the variations of SAH and WPSH. Both SAH and WPSH exhibit large interannual variability and experienced an apparent long-term change in 1987. The WPSH intensifies and extends westward when SAH intensifies and extends eastward, and vice versa. The India?CBurma trough weakens when WPSH intensifies. The changes in SAH and WPSH at various levels are linked to broad-scale increases in tropical tropospheric temperature and geopotential height. When SAH and WPSH strengthen, monsoon flow becomes weaker over eastern Asia. In the meantime, precipitation decreases over eastern South China Sea, Philippines, the Philippine Sea and northeastern Asia, but increases over China, Korea, Japan and the ocean domain east of Japan. Similar features are mostly found on both interdecadal and interannual timescales, but are more evident on interannual timescale.     

Anomalous Western Pacific Subtropical High during El Niño Developing Summer in Comparison with Decaying Summer

The anomalous behavior of the western Pacific subtropical high (WPSH) in El Niño developing summer is studied based on the composite results of eight major El Niño events during 1979-2013. It is shown that the WPSH tends to retreat eastwards with weak intensity during the developing summer. The anomaly exhibits an intraseasonal variation with a weaker anomaly in June and July and a stronger anomaly in August, indicating that different underlying physical mechanisms may be responsible for the anomalous WPSH during early and late summer periods. In June and July, owing to the cold advection anomaly characterized as a weak northerly anomaly from high latitudes, geopotential height in East Asia is reduced and the WPSH tends to retreat eastwards slightly. By contrast, enhanced convection over the warm pool in August makes the atmosphere more sensitive to El Niño forcing. Consequently, a cyclonic anomaly in the western Pacific is induced, which is consistent with the seasonal march of atmospheric circulation from July to August. Accordingly, geopotential height in the western Pacific is reduced significantly, and the WPSH tends to retreat eastwards remarkably in August. Different from the developing summer, geopotential height in the decaying summer over East Asia and the western Pacific tends to enhance and extend northwards from June to August consistently, reaching the maximum anomaly in August. Therefore, the seasonal march plays an important role in the WPSH anomaly for both the developing and decaying summer.     

南半球环状模事件的准地转调整过程分析

本文利用NCEP/NCAR逐日再分析资料,分析了南半球环状模（SAM）事件生命过程中的准地转调整过程.由于SAM沿纬圈的水平尺度远远大于临界尺度罗斯贝变形半径,因此要求纬向风场在地转调整过程向气压场适应以达到地转平衡.研究结果表明,在纬向平均环流中,异常Ferrel环流强度的变化超前于SAM强度变化约2/16位相,异常Ferrel环流能够通过超前的整层大气质量的经向输运,改变中高纬度的质量分布装状况,导致中、高纬度地区间的位势高度梯度异常变化,而中、高纬度地区间的位势高度梯度异常发生变化就意味着SAM强度和位相发生变化;而当SAM强度和位相发生改变后,即中、高纬度地区南北方向上的位势高度梯度发生变化后,可破坏中纬度地区纬向风场与位势高度场之间的地转平衡,产生地转偏差;地转偏差产生后,又可驱动经向散度风场,造成Ferrel环流异常的变化,由此形成一个自我内部循环调整过程.     

THE NORTH-SOUTH ANTI-PHASE DISTRIBUTION OF RAINFALL IN MEIYU PERIODS AND ITS RELATIONSHIP WITH QUASI-BIWEEKLY OSCILLATION IN THE ATMOSPHERE

Based on the daily rainfall datasets from 740 stations in China from 1954 to 2005 and the NCEP/NCAR reanalysis data, the relationship between the north-south anti-phase distribution(APD) of rainfall during Meiyu periods and the Quasi-Biweekly Oscillation(QBWO) in the atmosphere was analyzed. Diagnostic results are as follows:(1) there was significant north-south oscillation of Meiyu rainfall during the 16 years from 1954 to 2005. Since the 1990 s, the APD enhanced significantly and showed 2- and 4-6-year period. In the region with more rainfall, the QBWO was always more active.(2) The APD of Meiyu and north-south movements of precipitation in eastern China belong to the same phase.(3) The 10-25 day filtered water vapor flux could spread to the area north of 30°N in 1991. The divergence of the water vapor flux which propagated from middle- and higher- latitudes to the of Yangtze-Huaihe River Basins(YHRB) was significant in 1991, but the latitudes that the water vapor flux could reach were further southward and there was no southward propagation of divergence in 1993.(4) The locations of Western Pacific Subtropical High(WPSH) and 10-25 day anti-cyclone, which modulated WPSH's advancement in and out of the South China Sea, were relatively northward in 1991. Furthermore, the vertical circulation showed north-south deviation between 1991 and 1993, just as other elements of the circulation did.     

江淮梅雨期降水南北反位相分布与大气准双周振荡

利用1954—2005年中国740站逐日降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析江淮梅雨期降水的南北反位相分布(Anti-Phase Distribution:APD)和大气准双周振荡(Qusi-Biweekly Oscillation:QBWO)之间的关系,诊断结果表明:(1)1954—2005年江淮梅雨APD共有16年较为显著。从1990年代开始,梅雨APD显著增强,并且表现出显著的2年和4～6年振荡周期。在降水较多的区域,降水的准双周振荡往往也较强。(2)梅雨期降水APD和中国东部地区降水的南北变动同属一个位相,中国东部地区的南涝北旱或者南旱北涝在很大程度上可以由江淮地区降水的分布类型来说明。(3)"南旱北涝"年,准双周滤波的整层水汽通量能够传播到30°N以北,同时存在强烈的水汽通量辐合从中高纬度向南传播到江淮流域。而在"南涝北旱"年,准双周的水汽输送所能到达的纬度明显偏南,来自中高纬度向南传播的水汽通量辐合也不显著。(4)"南旱北涝"年降水正位相,西北太平洋副热带高压(简称西太副高)脊线位于22°N以北,850 hPa低频反气旋的位置相对于"南涝北旱"年偏北,调节西太副高进入南海位置也偏北。南海和江淮上空的准双周垂直速度异常位置整体偏北,第3位相的上升运动和第7位相的下沉运动都位于30°N以北,南海的垂直速度异常也主要位于南海北部,而在"南涝北旱"年,准双周垂直速度异常的分布偏南。     

El Ni?o发展年和La Ni?a年东亚夏季风季节内变化的比较

基于1979~2013年多种再分析资料,合成分析了El Ni?o发展年和La Ni?a年东亚夏季风的季节内变化。结果表明,东亚夏季风在两种情况下呈现出不同的季节内变化特征。在El Ni?o发展年,初夏期间高纬度地区出现偏北风异常,造成东亚地区位势高度场偏低,西太平洋副热带高压偏东,但均不显著。盛夏期间,El Ni?o强迫造成中太平洋对流增强,副热带西太平洋出现气旋异常,位势高度显著降低,副热带高压明显偏东。与此不同的是,La Ni?a年春季暖池海温偏高,造成夏季对流偏强,西太平洋地区位势高度场偏低,副热带高压减弱东退。此外,La Ni?a年东亚夏季风的季节内变化较为复杂,6月异常较弱,7月达到最强,8月又开始减弱。因此,虽然El Ni?o发展年和La Ni?a年夏季平均副高异常有一定的相似性,但季节内变化则有很大差异,其成因也完全不同。     

西太平洋副热带高压双脊线及其对1998年夏季长江流域“二度梅”的影响

利用NCEP/NCAR再分析资料、日本气象厅提供的TBB资料研究了 1 998年 7月西太平洋副热带高压突然偏南的原因。结果表明 ,西太平洋副高脊线突然“南撤”有其一定局限性 ,事实上应是副热带高压脊线在南侧的一次“重建”过程。针对这次重建 ,发现 1 998年 7月上中旬在西太平洋副热带地区存在南北两个高压脊 ,据此本文提出了副热带高压双脊线的概念 ,并着重揭示了这次西太平洋副热带高压双脊线的基本演变特征、环流场和温湿场结构、可能的形成机制及其对 1 998年夏季长江流域“二度梅”的影响。分析表明西太平洋副热带高压双脊线时期具有与单脊线时期明显不同的环流特征和温湿场结构 ,其北侧脊线附近的特征与传统上单脊线副热带高压的特征较一致 ,但南侧脊线附近则更多的具有低纬度系统的特点 ;这次双脊线过程与赤道缓冲带北上并与副热带高压打通合并变性及热带对流云团的演变有密切关系。此外 ,文中还通过中国台站降水资料探讨了副热带高压双脊线的维持对中国东部雨型的影响 ,指出西太平洋副热带高压双脊线的出现改变了原有的水汽输送路径 ,从而在中国东部出现两条雨带 ,呈倒 7字型 ,分别与副热带高压北、南侧脊线相对应。这些结果为西太平洋副热带高压演变规律和机制的研究提供了新的线索     

Anomalous Western Pacific Subtropical High during Late Summer in Weak La Nia Years: Contrast between 1981 and 2013

Both 1981 and 2013 were weak La Niña years with a similar sea surface temperature (SST) anomaly in the tropical Pacific, yet the western Pacific subtropical high (WPSH) during August exhibited an opposite anomaly in the two years. A comparison indicates that, in the absence of a strong SST anomaly in the tropics, the cold advection from Eurasian high latitudes and the convection of the western Pacific warm pool play important roles in influencing the strength and position of the WPSH in August. In August 1981, the spatial pattern of 500 hPa geopotential height was characterized by a meridional circulation with a strong ridge in the Ural Mountains and a deep trough in Siberia, which provided favorable conditions for cold air invading into the lower latitudes. Accordingly, the geopotential height to the north of the WPSH was reduced by the cold advection anomaly from high latitudes, resulting in an eastward retreat of the WPSH. Moreover, an anomalous cyclonic circulation in the subtropical western Pacific, excited by enhanced warm pool convection, also contributed to the eastward retreat of the WPSH. By contrast, the influence from high latitudes was relatively weak in August 2013 due to a zonal circulation pattern over Eurasia, and the anomalous anticyclonic circulation induced by suppressed warm pool convection also facilitated the westward extension of the WPSH. Therefore, the combined effects of the high latitude and tropical circulations may contribute a persistent anomaly of the WPSH in late summer, despite the tropical SST anomaly being weak.     

2016年和1998年长江中下游梅雨季风环流异同点及物理机制对比分析

对比强厄尔尼诺次年2016年和1998年长江中下游梅雨季风环流异同点,并探讨其物理机制,结果表明:（1）2016年梅雨集中期和1998年两段梅雨期季风环流有诸多相似特征:西北太平洋副热带高压（副高）偏强偏西、南亚高压偏强偏东、孟加拉湾到南海西南季风偏弱;此外,华北东部到江淮均有冷槽维持;副高持续稳定地将西南季风引导至长江中下游形成强西南暖湿气流,并与来自冷槽的北方南下干冷空气辐合,在高层辐散形势配合下形成强降雨。（2）三段梅雨期,青藏高原附近均为高压脊控制,受暖平流及高原热源、梅雨凝结潜热等因素影响,青藏高原到江南、华南一带大气中高层呈大范围强温度正距平;印度尼西亚群岛附近洋面为海温正距平,对流和热源偏强;这是季风环流相似特征形成的两个重要因素。（3）2016年梅雨集中期,青藏高原暖脊最强,东部冷槽最浅,海温正距平范围最大最北,因而南亚高压和副高位置最北,梅雨雨带也最北;梅雨集中期的结束与冷空气减弱以及台湾以东洋面等海域海温正距平显著增强引起超强台风“尼伯特”登陆有关;7月第4候之后,菲律宾以东洋面、南海及东海海域海温正距平增强,对流活跃,导致7月21日之后副高显著偏北;因而没能出现第2段梅雨集中期。（4）1998年7月中旬至8月初,青藏高原上空高压脊较浅,北部呈位势高度负距平,冷空气势力较强,温度偏低,东部冷槽深,西北太平洋海温正距平区域维持不变,故南亚高压和副高异常偏南,从而出现第2段梅雨。