夏季大西洋Niňo基本特征及其与中国夏季降水异常的联系

利用NCEP-DOE AMIP-Ⅱ再分析资料、Hadley中心海表温度资料以及全国160站降水资料,运用经验正交函数(Empirical Orthogonal Function,EOF)分解和回归分析等方法,研究了夏季大西洋Niňo的变化特征及其与中国夏季降水异常的联系。结果表明:夏季大西洋Niňo是热带大西洋海温异常的第一EOF模态,其方差贡献率为33.7%,具有明显的年际变化特征。当夏季大西洋Niňo处于暖位相时,对流层低层西北太平洋地区出现明显的异常反气旋,受其影响,西太平洋副热带高压强度增强、位置西伸,中国华南地区出现显著的西南风异常,有利于西太平洋副热带高压西南侧的水汽向中国长江流域及其以北地区输送,使中国长江流域和华北地区降水增多,而中国东南沿海地区则受西北太平洋异常反气旋控制,不利于降水发生;反之亦然。     

90年代西太平洋副高异常的分析

西太平洋副热带高压的活动是影响我国东部降水的主要因子之一。监测和研究副高的活动对预测我国东部汛期降水有重要意义。但９０年代副高特征量出现连续异常,分析指出,特征量的这种异常并不代表副高活动真正异常,而是与计算特征量所用资料的变更有关。对１９９１年１１月到１９９６年２月使用Ｔ４２模式资料期间的５００ｈＰａ高度,利用ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ重分析资料进行了订正,并重新计算了此期间的副高诸特征量。     

El Nio事件与番禺降水的相关性分析

采用X^2检验方法,统计分析番禺地面气象站1961～2006年的逐月降水资料与El Nino现象的关系。结果表明：两类El Nino事件与番禺年降水量有密切关系,Ⅰ类El Nino事件与番禺年降水量呈强的正相关,降水增加量平均为26．63％,而Ⅱ类El Nino事件与番禺年降水量呈负相关,降水减少量平均为11．46％。从季节分布来看,两类El Nino事件对锋面降水和季风过渡季节降水影响较小,而对汛期降水影响较大。两类事件对降水影响的差异主要通过西太平洋副高脊线位置的差异表现出来：Ⅰ类El Nino事件影响年,4～6月副高脊线位置较常年偏南,7、8月偏北;Ⅱ类El Nino事件影响年,4～6月副高脊线位置较常年偏北,7、8月偏南。     

El Nio事件与番禺降水的相关性分析

采用X~2检验方法,统计分析番禺地面气象站1961～2006年的逐月降水资料与El Nio现象的关系。结果表明:两类El Nio事件与番禺年降水量有密切关系,Ⅰ类El Nio事件与番禺年降水量呈强的正相关,降水增加量平均为26.63%,而Ⅱ类El Nio事件与番禺年降水量呈负相关,降水减少量平均为11.46%。从季节分布来看,两类El Nio事件对锋面降水和季风过渡季节降水影响较小,而对汛期降水影响较大。两类事件对降水影响的差异主要通过西太平洋副高脊线位置的差异表现出来:Ⅰ类El Nio事件影响年,4～6月副高脊线位置较常年偏南,7、8月偏北;Ⅱ类El Nio事件影响年,4～6月副高脊线位置较常年偏北,7、8月偏南。     

江西春季降水异常的环流特征及其对ENSO事件的响应

利用江西省83个气象观测站1961—2018年春季(3—5月)逐日降水资料和NCEP/NCAR逐日再分析资料,对江西春季降水异常的大气环流特征及其对ENSO事件的响应进行了研究。结果表明:江西春季降水异常偏多年,中层500 hPa中高纬地区受欧亚型环流(EU型)影响,乌拉尔山附近阻塞高压系统活动频繁,贝加尔湖地区低槽偏强,西太平洋副热带高压(简称西太副高,下同)偏强,有利于北方冷空气南下并与偏南暖湿气流在江西上空交汇;低层850 hPa菲律宾以东西太平洋地区为异常反气旋环流控制,造成南海水汽向江西地区输送加强。而江西春季降水异常偏少年,其环流特征表现则与之相反。ENSO是影响江西春季降水的重要强迫信号,厄尔尼诺(拉尼娜)衰减年,春季东亚地区低层850 hPa西太副高偏强(弱),有(不)利南海上空水汽向江西地区输送,低层辐合(辐散)和高层200 hPa辐散(辐合)形成的动力抬升条件是造成江西地区降水偏多(少)的主要原因。     

春季赤道东太平洋海温异常对西太产副高的影响

首先给出西太平洋副高脊线、面积和西伸指数的定义,在些基础上讨论赤道东太平洋海温异常与西太平洋副高的年际变化关系,并进一步分析了春季赤东太平洋海温异常对西太平洋副高季节变化的影响。结果表明,春季赤道东太平洋海温异常与夏季副高位置和强度的年际变化及季节变化都有密切关系。从春季到夏季,春季海温偏暖年副高偏南、偏强、偏西;偏冷年副高偏北、偏北、偏东,冷年６月副高北跳较暖年显著,进入秋季后南撤更为迅速。     

2019年长江中下游伏秋连旱的异常特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料及实况观测资料,分析了2019年中国长江中下游地区伏秋连续干旱期间的降水、温度及大气环流异常特征.结果表明:此次干旱具有持续时间长、降水偏少严重、气温较历史同期明显偏高、高温日数明显偏多等极端性特点.西太平洋副热带高压偏强,位置相对偏西、偏北,是形成长江中下游伏秋连旱的最主要原因;南亚高...     

2008年初我国南方雨雪低温天气的中期过程分析Ⅱ:西太平洋副热带高压的特征

针对2008年初1月17～23日我国南方地区雨雪低温过程,分析了其中期演变特征及其可能机理。这次过程中：1）西太平洋副热带高压在其前期异常状态的基础上,在对流层低层演变为“内凹外凸”结构,并在我国长江中下游附近形成切变线,从而造成了这次雨雪过程;2）在对流层上层,源自北非的Rossby波能量在副热带和中纬度地区向下游频散,同从乌拉尔山地区向南频散出的Rossby波能量在帕米尔高原及中亚地区汇合,共同引起该地区气压槽的加深。它使对流层低层西太平洋副高在其西部向内凹陷。另一方面,在对流层中层,Rossby波能量沿副热带急流传播,最终引起西太平洋副高向西南方向伸展。西太平洋副热带高压的“内凹外凸”演变特征的主要原因是来自上游地区的Rossby波活动,并非热带西太平洋对流异常活动;3）亚洲北部冷高压沿高原东侧伸入我国东部地区是我国南方地区低温过程的主要原因。     

2008年初我国南方雨雪低温天气的中期过程分析Ⅰ:亚非副热带急流低频波

在中期时间尺度上分析了2008年1月10～16日我国南方雨雪过程特征及其可能机理,得到了以下结果：1）3个环流系统的演变过程相互匹配,共同造成了此次雨雪过程,它们分别为南支槽在我国南方地区的形成和加深、西太平洋副热带高压的北扩以及叶尼塞地区高压脊的东扩南侵;2）源自东北大西洋和西欧的Rossby波能量沿亚非副热带急流向下游传播,导致南支槽在我国南方地区形成和加深;3）与西太平洋副热带高压北扩所对应的异常环流中心,其实质为副热带急流扰动,来自上游南支槽区的Rossby波能量频散是其形成维持的主要原因,它也受来自贝加尔湖地区及热带西太平洋对流区的Rossby波能量的影响;4）亚非副热带纬向基本流制约着其一系列异常环流中心的纬向联系,里海冷堆及异常中心的形成恰好对应着南支槽在我国南方地区的加深和西太平洋副热带高压的北扩。     

一次副高影响下的局地强风暴触发及维持机制探析

利用自动站观测资料、FY-2G卫星资料和多普勒雷达等资料,对发生在副热带高压影响下的重庆局地强风暴过程进行了观测和数值模拟分析,探讨了其中尺度对流系统(MCS)演变,抬升触发和维持机制。结果表明:(1)在副热带高压影响下,重庆处于高温、高湿气团中,大气层结极不稳定;(2)此次局地风暴抬升触发的关键因子是地面附近浅薄边界层中尺度辐合线,辐合线由川渝盆地中西部MCS的雷暴高压与重庆地面热低压共同作用形成;(3)中尺度辐合线触发的对流风暴形成小范围冷池出流与环境风场形成新的辐合线,加强对流风暴发展,并再次触发新的对流单体。承载层平均风为偏南风,使得对流单体向北缓慢移动,冷池出流和边界层辐合线共同作用使得风暴单体向西向北传播和长时间维持。     

El Niño和La Niña事件对东亚冬、夏季风循环的影响

利用1961—2018年中国地面气象台站常规观测降水数据,探讨了不同分布型厄尔尼诺事件对中国东部地区降水持续性结构的影响,进一步分析了不同区域持续性降水变化的原因。东部型厄尔尼诺事件中北异常雨带（华北、内蒙古和东北南部）主要是由于短持续性降水频率和强度同步增大造成的,短持续性降水对该区域降水异常的贡献率超过80%;南异常雨带（长江流域）形成的原因则是长持续性降水频率和累计降水日数比例同步增多。中部型厄尔尼诺事件中的异常雨带（华北南部、东北南部、黄淮和江淮地区）形成最主要的原因是短持续性降水量异常增大,其贡献占比约为60%,其次是长持续性降水,占比约为24%;短持续性降水的增加主要表现为频率增加和强度增大,而长持续性降水增加主要发生在雨带南部,是频率和累计日数比例同时增大的结果。两类厄尔尼诺事件次年夏季,中国东部地区短持续性降水的变化对总降水量异常变化的贡献最大,在长江流域长持续性降水的增强对总降水量增加也有重要作用;异常雨带形成的最主要原因是短持续性和长持续性降水频率的明显增加。     

2019年山东夏季降水异常特征及成因分析

2019年夏季山东平均降水量为414.6 mm,较常年偏多3.0%。降水过程较少,时空分布不均,降水偏多主要是由台风“利奇马”影响所致,如果去除台风降水,夏季平均降水量较常年偏少41.8%。夏季西太平洋副热带高压持续偏强、偏西、偏南,配合欧亚中高纬的“两槽一脊”环流型,是去除台风影响后造成山东夏季降水明显偏少的直接原因;2018年9月至2019年6月的厄尔尼诺事件和热带印度洋海面温度的持续偏高对西太平洋副热带高压偏强、偏西、偏南起到重要作用;北大西洋海面温度三极子持续的正位相与贝加尔湖高压脊偏强有着密切联系。     

2008年初我国南方雨雪低温天气的中期过程分析Ⅲ:青藏高原-孟加拉湾气压槽

针对2008年1月24日～2月2日我国南方地区雨雪低温过程,分析了其中期演变特征及其可能机理。在亚非副热带地区,Rossby波能量从北非东北侧传播到东亚地区,引起青藏高原附近气压槽的加深和西太平洋副热带高压的加强及北扩,并与亚洲北部的高压脊配合,造成了这次较长时间的雨雪低温过程。东北大西洋和西欧的反气旋式异常环流为亚非副热带急流Rossby波与欧亚高纬度Rossby波活动的主要波源区。在对流层上层,贝加尔湖一带的高压脊在过程之前已形成,而在这次过程中缓慢减弱,来自上游Rossby波能量主要起抵消摩擦耗散的作用。西太平洋副热带高压在偏北位置上维持主要由来自青藏高原和孟加拉湾地区Ross-by波能量的注入所致。亚洲冷高压系统的强度、位置及形态决定了这次我国南方地区低温过程的重要特性。     

2015/2016厄尔尼诺事件的衰减位相及其对应的西北太平洋环流异常

利用季节平均Had ISST海温、CMAP降水及NCEP风场数据,分析了2015/2016超级厄尔尼诺衰减期的特征及其对应的西北太平洋大气环流异常。结果表明:2015/2016厄尔尼诺事件除了成熟位相冬季强度大以外,还具有在随后春季衰减快,到夏季就消亡的特征。伴随着厄尔尼诺的迅速衰减,西北太平洋有较强的反气旋环流异常维持。厄尔尼诺衰减位相与西太反气旋异常存在相互作用。一方面,由于此次厄尔尼诺事件强度强,衰减期热带印度洋有显著的暖海温异常从冬季一直维持到夏季,有利于西太反气旋的增强和维持。另一方面,西太反气旋环流异常的维持及其南侧东风异常的发展使得中东太平洋正海温异常减弱,令厄尔尼诺事件快速衰退。此外,通过与1982/1983和1997/1998年比较发现,这三次超强厄尔尼诺事件虽强度相当,但衰减位相及与之相联系的西太反气旋异常都不尽相同。1982/1983事件衰减慢,维持时间长,对应的西太反气旋强度弱。而1997/1998事件衰减快,维持时间短,对应的西太反气旋强度在春季和夏季都强盛维持。2015/2016事件的衰减速度明显快于1982/1983事件,对应的西太反气旋也强于1982/1983事件,由于2015/2016事件增暖中心偏向于中东太平洋,而这里是厄尔尼诺衰减过程中负海温异常最先出现的区域,因此尽管2015/2016事件中西太反气旋异常的强度弱于1997/1998事件,但衰减速度及衰减位相维持时间与1997/1998相当。本文研究结果表明厄尔尼诺衰减与西太反气旋异常之间的关系较为复杂,需进一步研究。     

海温异常东向传播──El Nio事件发生的可能机制

为了揭示８０年代以来发生ＥｌＮｉｎｏ事件形成的机制，利用一个两层半的热带海洋模式进行数值试验．结果表明：在特定的西向流场背景条件下，热带大气季节内时间尺度振荡强迫激发的赤道第二斜压模态的波动可以在向东传播的过程中出现停驻．波动传播停驻与多普勒效应有密切的关系．由于波动停驻海区海表面温度（ＳＳＴ）正异常增大，可促进其上空大气对流运动的发展，导致赤道中、西太平洋出现大范围西风异常，在赤道海洋中激发起第一斜压模态的Ｋｅｌｖｉｎ波．基于上述事实和数值试验结果，文章提出了一个阶段性海气相互作用激发ＥｌＮｉｎｏ事件发生的机制，热带中太平洋波动传播停驻导致的ＳＳＴ正异常在这个发生机制中起着关键的作用．     

西太平洋副热带高压异常进退的对比分析

对1980年7月29日—8月16日西太平洋副高位置持续偏南和1983年7月16日—8月12日西太平洋副高位置持续偏北的两次季节内副高中期进退过程的环流特征和加热差异作了对比分析,讨论了东亚季风与对流活动、副高进退之间的关系.      

近60年气候冷暖波动背景下西太平洋副高特征的变异及其与海温关系的变化

采用国家气候中心的副高特征指数资料,美国NCEP/NCAR再分析资料和NOAA的海温资料,利用高斯滤波、滑动平均及相关、合成分析等方法,研究了气候冷暖波动背景下西太平洋副热带高压特征的变异及可能原因。结果表明,随着近60 a气候冷暖波动,副高最显著的变化特征为面积扩大、强度加强、脊点西伸、南界南扩,各指数的年际波动均有所加大。副高强度和西脊点与北半球温度变化具有较好的一致性,但脊线位置变化则相对独立,副高强度及其年际变率在1980年代末显著加强,西脊点在1990年代初显著西伸,其年际变率在1990年代末显著增强,脊线位置呈现北-南-北的摆动,其年际变率在1990年代末显著增强。随着气候变暖,赤道中东太平洋冬季海温升高与副高强度增强的关系有所减弱,与脊点西伸的关系则有所加强,范围扩大;北太平洋冬季海温降低与脊线位置南移的关系有所减弱,但与脊点西伸的关系则有所加强;热带西太平洋冬季海温降低与强度增强、脊点西伸的关系有所加强。气候偏暖期Hadley环流加强、南移的主导作用,以及Walker环流上升支减弱辅助作用,使夏季副高呈现强度加强、面积增大、南扩的特征。