Intraseasonal Oscillation of the South China Sea Summer Monsoon and Its Influence on Regionally Persistent Heavy Rain over Southern China

The intraseasonal oscillation（ISO） in the South China Sea summer monsoon（SCSSM） and its influence on regionally persistent heavy rain（RPHR） over southern China are examined by using satelhte outgoing long wave radiation,NCEP/NCAR reanalysis,and gridded rainfall station data in China from 1981 to 2010.The most important feature of the ISO in SCSSM,contributing to the modulation of RPHR,is found to be the fluctuation in the western Pacific subtropical high（WPSH）,along with a close link to the Madden-Julian oscillation（MJO）.Southern China is divided into three regions by using rotated empirical orthogonal functions（REOFs）for intraseasonal rainfall,where the incidence rate of RPHR is closely linked to the intraseasonal variation in rainfall.It is found that SCSSM ISOs are the key systems controlling the intraseasonal variability in rainfall and can be described by the leading pair of empirical orthogonal functions（EOFs） for the 850-hPa zonal wind over the SCS and southern China.Composite analyses based on the principal components（PCs） of the EOFs indicate that the ISO process in SCSSM exhibits as the east-west oscillation of the WPSH,which is coupled with the northward-propagating MJO,creating alternating dry and wet phases over southern China with a period of 40 days.The wet phases provide stable and lasting circulation conditions that promote RPHR.However,differences in the ISO structures can be found when RPHR occurs in regions where the WPSH assumes different meridional positions.Further examination of the meridional-phase structure suggests an important role of northward-propagating ISO and regional air-sea interaction in the ISO process in SCSSM.     

2010年我国南方两次持续性强降水的环流特征

通过对2010年夏季我国南方两次持续性强降水期间对流层高、中、低多个大尺度关键影响系统的时空演变特征及其影响机制的分析和比较,讨论了我国南方持续性强降水的大气环流特征。结果表明:这两次持续性强降水均出现了东亚西风带沿海低槽不断快速重建或加深,且中纬度锋区位置稳定维持,低空西南急流反复加强,且其轴线左侧的南风经向强梯度带位置相对稳定,副热带高空西风急流和南亚高压脊线及西太平洋副热带高压的纬度带位置相对稳定;相应地,在强降水带上空反复出现强烈的低层水汽辐合抬升、高层辐散抽吸及垂直上升运动发展,进而形成持续性强降水。西西伯利亚低槽的不断快速重建与加深 (东移)、马斯克林高压西侧高压及马斯克林高压的不断加强东移、副热带高空西风急流的建立和维持对南方持续性强降水具有超前指示意义。强降水带位于东亚低空西南急流轴左侧南风经向强梯度辐合带、高空西风急流南侧至南亚高压脊线北侧之间的强辐散区及中层垂直上升速度大值带中。     

热带夏季风场与对流场季节内振荡传播模比较

利用1979-2007年卫星观测日平均OLR资料以及NCEP/DOE第2套再分析资料中的风场资料,采用有限区域波一频分析、合成分析等方法,分析对比对流层高、低层风场与对流场所表征的热带北半球夏季季节内振荡(BSISO)各种传播模态谱分布气候特征及其年际异常。结果表明:各要素反映的BSISO各种模态的气候特征及其年际变化存在一定差异,总体而言对流层低层风(850hPa纬向风或经向风)与对流比较一致。850hPa经向风(纬向风)所反映的纬向(经向)传播BSISO谱分布气候特征与对流情况最相似。在ENSO发展年,850hPa经向风反映的赤道东传波加强趋势与对流较为一致;850hPa纬向风、经向风反映的北传波变化趋势都与对流相似。在ENSO衰减年,850hPa纬向风(经向风)反映的赤道东传波(赤道外西传波)减弱趋势与对流较为一致;对流以及850hPa经向风、200hPa纬向风和200hPa经向风4种要素都能体现南海及周边地区北传波明显减弱这一特征。对流和850hPa纬向风所反映的北传波与印度洋偶极子模态之间关系一致。     

热带气旋暴雨增幅造成北方特大暴雨的预报

利用人工神经元网络的非线性决策特性，采用前向多层的误差反向传输网络，研制了一个登陆北上热带气旋暴雨增幅造成北方特大暴雨的预报方法－－能自动判虽有无暴雨增幅及其出现地区的人工神经元分类预报网络。该方法简便客观，试用效果较好，即可投入业务使用。     

初夏亚洲季风区环流低频振荡与长江下游持续暴雨

利用主成份分析和非整数波功率谱分析研究了1991年初夏亚洲季风区逐日500 hPa环流的时空分布特征。结果表明,主成份分析得到的前5个特征向量的空间分布与各个季风系统的活动有关,其时间系数存在显著的12—22天准周期振荡和28—31,43—65天的低频振荡周期,它们与长江下游暴雨形成有密切联系。当第一主成份从谷点上升且第二主成份稳定地增大（减小）时,长江下游出现持续暴雨。亚洲副热带海洋加热异常和海陆热力差异产生的不均匀加热分布激发的各种低频波及其相互作用导致向热带外能量频散的异常,是引起长江下游持续暴雨的     

APO异常对我国西北地区东部秋季干湿变化影响

利用1961—2010年NCEP/NCAR的月平均和逐日再分析资料、中国区域589个站月降水量和气温月平均资料,研究夏季亚洲—太平洋涛动 (APO) 异常与我国西北地区东部秋季干湿变化的关系。结果表明:夏季亚洲—太平洋涛动指数 (APOI) 的异常变化与我国西北地区东部干湿指数 (DROI) 呈显著正相关。夏季APOI正异常年对应的秋季中高纬度地区500 hPa高度场乌拉尔山以西高压脊加强、巴尔喀什湖至贝加尔湖之间的低压槽加深、鄂霍次克海东部高压脊加强;东亚西风急流轴偏北;经阿拉伯海、印度半岛—孟加拉湾的西风水汽以及北太平洋反气旋底部的偏东水汽输送均为加强趋势,并结合中纬度西风水汽输送使研究区秋季偏湿,反之亦然。进一步研究表明,夏季APO为正异常时,秋季西北地区东部上升运动加强、暖湿气流加强 (均在第54—56候最为明显)。     

2004年渝北川东大暴雨环流及其非绝热加热特征

2004年9月上旬渝北川东发生了一次持续性大暴雨天气过程,造成了极为严重的局地洪涝灾害。应用国家气象中心实时加密观测降水资料,结合多卫星微波反演的降水资料及高分辨NCEP/NCAR再分析资料,通过对西南低涡等主要影响系统的分析,揭示暴雨次天气尺度环流特征,探讨高层非地转平流风分量与暴雨落区的关系,比较第1暴雨阶段(9月2日)和第2暴雨阶段(9月3日)大气非绝热加热的差异,发现前者以稳定性降水为主,后者则为显著的对流性降水。北方弱干冷空气和南方水汽输送在西南低涡暴雨持续和发展中具有重要作用。     

Comparison of Microphysical Characteristics Between Warm-sector and Frontal Heavy Rainfall in the South of China

During the April-June raining season,warm-sector heavy rainfall(WR) and frontal heavy rainfall(FR) often occur in the south of China,causing natural disasters.In this study,the microphysical characteristics of WR and FR events from 2016 to 2022 are analyzed by using 2-dimensional video disdrometer(2DVD) data in the south of China.The microphysical characteristics of WR and FR events are quite different.Compared with FR events,WR events have higher concentration of D<5.3 mm(especially D <1 ...     

青藏高原东南侧南风演变特征及其与中国东部春季降水的关系分析

使用1979-2008年NCEP/NCAR再分析数据集资料分析了全年各月经向风特征,发现青藏高原东南侧存在一个全年盛行南风的区域(22.5°～30°N、105°～110°E),即常年南风区.该区域南风呈现冬弱夏强的演变特征,尤其在春夏时期呈现双峰值状态,峰值分别出现在15候和37候左右.进一步分析表明,常年南风区南风与我国南方春季降水有着较好的对应关系.15候左右常年南风区南风第一次增强并达到峰值,持续的强南风使得我国南方地区降水随之有突然增加的趋势,进入春雨期.高原东南侧常年南风区南风两个峰值出现的原因并不相同.15候左右出现的绕流南风大值是由于高原的突然加热产生的低空气旋性环流叠加在绕流西风上,从而造成了南风的加强,湿润的偏南风给华南地区带来持续的降水,江南春雨开始.而37候左右出现的绕流南风大值是由于南海夏季风爆发后,孟加拉湾槽前强大的西南风加强了该处的绕流南风,使得南风势力变得更为强大,推进到我国长江中下游地区.     

多因子和多尺度合成中国夏季降水预测模型及预报试验

根据青藏高原60个站平均的月积雪深度、热带太平洋Nino 3区月海温和中国160个站月降水量等资料,用小波变换和相关分析,分析了1958～1998年秋冬季青藏高原异常雪盖与El Nino-南方涛动(ENSO)的关系、多时间尺度变化的特征及其与中国夏季降水的相关型式.并取青藏高原积雪和Nino 3区海温的年际变化、年代际变化和线性趋势三种不同时间尺度的小波分量作为预报因子,对我国夏季降水距平作线性回归,建立了相应的预测模型.最后,利用1999～2002年的独立资料进行了预报试验,并在2003年和2004年应用于实际预报.研究表明,青藏高原雪盖与ENSO这两个物理因子彼此具有一定的独立性.它们都是多时间尺度现象,并与中国夏季降水有较好的关系.在不同时间尺度上不仅有不同的相关型式,而且相对贡献也有变化.回归预测模型的拟合情况和预报试验表明,综合考虑前期秋冬季青藏高原雪盖和ENSO这两个物理因子的年际变化、年代际变化和线性趋势作为预报因子建立的预测我国夏季降水距平分布的模型,有一定的预报能力.     

Temporal Variations of the Spring Persistent Rains and South China Sea Sub-high and Their Correlations to the Circulation and Precipitation of the East Asian Summer Monsoon

National Meteorological Information Center （NMIC） rainfall data and NCEP/NCAR daily circulation reanalysis data are employed to establish the onset-pentad time index of the spring persistent rains （SPR） and the decay-pentad time index of the South China Sea （SCS） sub-high. These indexes are used to study the relationship between the factors in SPR period and their relations to the circulation and precipitation of the East Asian summer monsoon （EASM）. Results show that, the summer rainfall over southeastern China decreases when SPR onset is late. For then EASM strengthens and the cyclonic circulation around the Tibetan Plateau （TP） strengthens, which makes abnormal anti-cyclonic circulation （cyclonic convergent circulation weakens） appear over southeastern China. When the decay of SCS sub-high delays, abnormal flood prevails over the middle and lower reaches of the Yangtze River （MLYR） and to the south. That is mainly caused by EASM weakening while SCS sub-high strengthening, then the abnormal southwesterly over South China and the abnormal northerlies of anti-cyclonic circulation around the TP converge over the Yangtze Valley. The two indexes have high correlations with multivariate ENSO index （MEI） in March, indicating that the climate abnormity in East Asia is related to global climate abnormity tightly. The two time indexes are independent of each other, which is favorable for the prediction of the anomalies of the circulation and precipitation of EASM. From this point of view, we must take the global climate background into account when we analyze and predict the East Asian summer circulation and precipitation.     

华南6月持续性致洪暴雨与孟加拉湾对流异常活跃的关系

利用NCEP/NCAR再分析逐日及逐月资料、NOAA卫星观测的向外长波辐射（Outgoing Long-wave Radiation,OLR）资料、我国160站月降水资料及华南45站逐日降水资料,分析了2005年6月华南持续性致洪暴雨的发生与孟加拉湾对流异常活跃及西太平洋副热带高压演变的关系,并对华南6月有无持续性大范围暴雨年进行合成分析,结果表明华南持续性大范围暴雨发生的年份,孟加拉湾对流相对活跃,西太平洋副高强度偏强、位置偏西;反之亦然。华南6月持续性大范围暴雨发生前,孟加拉湾对流经历了一次活跃过程,同时西太平洋副高也明显经历了一次增强西伸过程。孟加拉湾对流活跃可能通过东西向垂直环流诱使西太平洋副高增强西伸,从而对华南暴雨的形成产生影响。     

华南前汛期开始日期异常与大气环流和海温变化的关系

利用1961—2012年美国国家环境预报中心/大气研究中心(NCEP/NCAR)的再分析资料、NOAA海温资料,CMAP降水资料和华南261个测站降水观测资料,首先分析华南前汛期开始日期(以下简称华南开汛)异常的气候特征,然后采用相关分析、合成分析的方法研究华南开汛异常与3—4月大气环流以及海温变化的关系。结果表明,近52 a来华南开汛具有显著的年际变化特征,但变化趋势不明显。开汛最早出现在1983年3月1日,最晚出现在1963年6月1日,1961—2012年华南平均开汛日期是4月6日。华南开汛主要出现在3—4月,占92.3%。华南开汛与3—4月华南降水相关最显著,开汛偏早(晚),对应华南3—4月降水偏多(少)。华南开汛偏早年,在3—4月,对流层高层副热带西风急流偏强,中层西太平洋副热带高压偏强偏西、低层南支槽偏强,华南上空西南气流偏强;华南开汛偏晚年则相反。华南开汛与3—4月中国南海及周边地区海温显著相关,海温偏低(高)对应华南开汛偏晚(早)。华南开汛偏晚年的海温和大气环流异常比早年显著。     

我国南方持续性低温与东亚冬季风“北弱南强”模态的关系

本文研究了南方持续性低温事件的环流特征,并讨论了它与冬季风南北反相模态的关系。南方持续性低温过程与寒潮过程不同。与寒潮过程相比,南方低温事件持续时间较长,发生频率较低。寒潮过程中,中高纬度环流以波列状槽脊形势为主。而南方低温事件中,中高纬度以大型斜脊斜槽为主要影响系统。大型斜脊斜槽导致冷空气主要以西方路径为主,中纬度为平直气流所控制。东亚大槽向北收缩,日本南部地区为正高度距平控制,它对冷空气东移起了阻挡作用,使得南方地区长期处于冷空气控制,造成极端低温主要出现在黄河以南地区。同时,活跃的南支扰动也显著影响南方持续性低温的发生。东亚冬季风通常被视为一个整体。近年来的研究指出,除了南北一致变化模态,冬季风还存在南北反相变化模态。在南方持续性低温事件中,地表风场距平表现出南北变化反相的特征,即北方为偏南风距平控制,南方为偏北风距平控制。这与冬季风分布的南北反相变化的特征相一致。这种类型与北风相联系的南方降温并不是由高纬度强冷空气南下造成的。个例分析的结果也验证了上述结果。     

夏季亚洲大气热源汇的变化特征及其与江淮流域旱涝的关系

用2001年和2003年NCEP/NCAR再分析资料，计算了亚洲季风区两年逐日的大气热源汇〈Q1〉，再用谐波分析方法对〈Q1〉作带通滤波， 得到了准30~70 d的〈Q1〉低频分量，并分析了两年夏季大气热源汇和其低频振荡变化特征的差异，然后研究了一些“关键”区〈Q1〉低频分量的变化与我国降水的关系。结果表明:在2001年和2003年夏季的亚洲季风区，一方面应该有这样一种过程，大气热源汇低频分量经向和纬向传播的差异→江淮流域旱涝期东亚地区大气热源汇低频分量南北配置的差异→东亚地区大气热源汇本身的南北分布不同。另一方面，夏季的5~8月期间，高原中南侧有较强的低频热源 (热汇) 时，可导致其后期江淮流域降水偏多 (少)；中国南海的作用则正好相反，南海有较强的低频热源 (热汇) 时，不仅可导致其后期江淮流域降水偏少 (多)，还可导致其后期青藏高原东部降水偏少 (多)。因此，夏季亚洲季风区热源、热汇季节内变化特征的不同可导致我国江淮流域异常的旱涝发生。     

2018年1月南方雨雪天气的形成及其与冬季风异常的关系

2018年1月3～7日和24～28日,我国南方地区出现了两次雨雪冰冻事件。本文利用台站观测资料和再分析资料,研究了它们的形成原因及其与冬季风异常的关系。结果表明,两次降水过程中,乌拉尔山地区有高压脊稳定维持,西风带多小波动活动,南支扰动活跃。受冷空气和南支槽等系统的影响,南方地区出现大范围降水、降雪,而这种稳定形势与平流层的环流特征有关系。1月平均的平流层极涡强度异常偏强,有利于低层环流的稳定。在1月份,南北不同纬带冬季风的强度有着显著的差别,大多数情况下呈现了不一致甚至相反的态势。南方雨雪冰冻天气往往发生在北方北风偏强、而南方南风偏强的时候。在季节尺度上,当冬季风呈现“北强南弱”的反相变化模态时,即北方北风、南方南风距平时,南方地区容易出现雨雪天气。