青藏高原夏季旱涝年降水准双周振荡及低频环流特征分析

为了研究青藏高原夏季降水的低频振荡特征,利用1978-2017年高原地区62个气象站日降水资料和ERA5高分辨率逐日再分析资料,采用集合经验模态分解（EEMD）、 Lanczos滤波以及合成分析方法,对青藏高原夏季旱涝年降水的低频振荡特征、气象要素场变化及环流特征进行了深入分析,揭示了高原地区旱涝年降水低频振荡周期特征、环流特征以及低频风场、涡度场等传播特点。结果表明：（1）高原夏季降水存在10～20天的振荡周期;旱涝年的周期频率不同,涝年振荡频率明显高于旱年;涝年显著的振荡为10～20天和30天以上的振荡,而旱年主要以10～20天的振荡为主。（2）涝年在低频降水强位相,高空低频气旋控制高原主体,高空辐散,低空辐合,来自孟加拉湾偏南风的水汽供应充足,低频扰动强,利于降水发生,自西向东存在低频反气旋-低频气旋-低频反气旋的异常环流分布;反之在低频降水弱位相,高空低频反气旋控制高原主体,高空辐合,低空辐散,暖湿的偏南气流较弱,低频扰动偏弱,不利于降水发生。旱年配置有相似的特征,但低频反气旋-低频气旋-低频反气旋的环流形势不明显,整体上振荡强度较涝年偏弱,低频要素场强度也偏弱。（3）低频波动...     

淮河流域典型旱涝年夏季大气低频振荡特征

分析了淮河流域典型旱涝年夏季逐日降水的主要周期,涝年30 d以上低频振荡的方差贡献大于旱年。500 hPa高度场30～60 d低频振荡方差贡献大值区与持续正高度异常对应,涝年欧亚中高纬度的低频振荡方差贡献大于旱年,而副热带、热带地区方差贡献小于旱年。旱年夏季,南半球澳大利亚高压较涝年弱,北半球低纬度地区850 hPa低频西风和印尼附近低频越赤道气明显强于涝年。涝年中国大陆沿海的低频反气旋位置较旱年偏南,江南、华南为低频西南气流控制。涝年ITCZ位于菲律宾附近,位置也比旱年偏南。旱、涝年夏季,200 hPa伊朗高原均为低频反气旋,南亚高压呈伊朗高压模态。旱年夏季,欧亚中纬度的低频反气旋导致南亚高压活动偏北,而涝年夏季南亚高压活动偏南。     

青藏高原夏季TBB场与水汽分布关系的初步研究

通过对比分析 1998年夏季各月青藏高原及周边地区GMSTBB及由HLAFS资料计算的湿度(T -Td、θse)和水汽通量平均场 ,指出 :TBB场展示的云区及无云或少云区可以直观地揭示出大气中湿、干区的分布 ,准纬向和准经向TBB低值带分别指示出大气中的水汽汇合区和水汽输送带。据此 ,由 17年夏季TBB总平均场分析得到 :青藏高原上空为北部较干、南部很湿 ,并且南部湿区中又是中、东部较湿和嵌入有两个湿中心区 ,西部较干 ;高原上的水汽来自孟加拉湾和阿拉伯海 ,并且主要从 85°～ 95°E一带中的某些有利地区涌上高原     

夏季青藏高原上空30～50天大气低频振荡与南亚高压活动的关系

分析了１９８１年、１９８２年两年５－９月青藏高原地区上空大气低频振荡特性。夏季青藏高原地区上空是３０－５０天厚度低频振荡的活跃区和显著区，但低频振荡的位置，范围和强度存在明显年际变化。并且，高原地区上空３０－５０天厚度低频振荡与南亚高压活动密切相关，表明夏季高原热状况的低频分量对北半大气环流变化有重要影响，具有明确的天气气候学意义。     

夏季青藏高原上空30～50天大气低频振荡与南亚高压活动的关系

分析了1981年、1982年两年5-9月青藏高原地区上空大气低频振荡特征.夏季青藏高原地区上空是30-50天厚度低频振荡的活跃区和显著区,但低频振荡的位置、范围和强度存在明显年际变化.并且,高原地区上空30-50天厚度低频振荡与南亚高压活动密切相关,表明夏季高原热状况的低频分量对北半球大气环流变化有重要影响,具有明确的天气气候学意义.     

江淮旱涝及旱涝并存年降水和对流的低频振荡统计特征

利用中国国家气候中心站点降水资料、NOAA全球逐日OLR资料和NCEP/NCAR再分析数据集,分析了江淮地区旱涝年及旱涝并存年夏季降水和对流的低频振荡统计特征.结果表明:江淮地区旱涝年及旱涝并存年夏季降水具有不同的振荡周期,旱年以8～16d的准双周振荡为主,涝年8～16 d的准双周振荡与16～32 d的周期振荡同时存在.旱涝并存年与旱涝均匀年均存在16 ～ 32d的振荡,同时还有较弱的8～16 d振荡,并且旱涝并存年8～16d的振荡比旱涝均匀年更加突出,8～16d的准双周振荡可能是造成夏季降水异常的主要因子;对流的振荡周期与降水有较好的对应关系;典型旱、涝年,对流的传播特征不同,旱年准双周的低频对流以经向南传为主,涝年则主要是16～32 d低频信号在纬向上的向西传播.     

青藏高原大气低频振荡与黄河上游水量枯丰的关系

本文指出，青藏高原具有30－50天振荡周期的大气了低频系统，在振荡过程中呈现出两种位相：气旋位相和反气旋位相。气旋位相时段对应黄河上游水量偏丰期；反气旋位相时段则对应水量偏枯期。文中还分析了上述对应关系的可能原因，指出与大气中的低频扰动动能强或弱、低涡活跃或间歇有关。本文的研究为应用大气低频振荡特征预测黄河上游水量枯丰，作了初步有意义的探索。     

夏季青藏高原大气热源低频振荡与南亚高压东西振荡的关系

利用1983～2012年NCEP/NCAR逐日再分析资料对夏季青藏高原大气热源和南亚高压东西振荡的低频特征以及两者的关系进行了讨论,发现夏季青藏高原东部大气热源与南亚高压纬向运动的主要低频周期都是10～20 d。在高原东部大气热源10～20 d振荡峰值位相,青藏高原上空被低频气旋控制,高原西部被低频反气旋控制,导致南亚高压主要高压中心向西移动呈伊朗高压模态;在大气热源10～20 d振荡谷值位相,低频环流形势完全相反,青藏高原上空被低频反气旋控制,高原西部被低频气旋控制,致使南亚高压主要高压中心向东移动呈青藏高压模态。高原热力场异常导致其上空暖中心变化从而引起的高层风场变化可以解释南亚高压的东西振荡。     

1998年青藏高原大气低频振荡的结构特征分析

使用ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ再分析的逐日资料,研究了１９９８年夏季青藏高原大气低频振荡的结构特征。结果表明：不同低频频率的遥相关水平结构既有相似的波列结构,也存在相异的特征。高原主体的低频振荡为相当正压结构,低频降水一般位于低频气旋性环流及低频气流辐合带内,利用高原低频降水可提前预测江南及高原南部的低频降水活动,高原和长江中下游及东北地区的低频水存在同时加强和同时减弱的关系。     

长江中下游旱涝急转年多尺度低频振荡特征及其对旱涝急转的影响

利用国家气候中心提供的753站逐日降水及TRMM 3b42卫星降水资料,NOAA向外长波辐射(OLR)资料及NCEP/NCAR再分析数据集,对长江中下游地区春夏出现的旱涝急转现象进行详细分析,探讨了长江中下游旱涝急转年多尺度低频振荡特征及其对旱涝急转的影响。(1) 2011年作为长江中下游夏季旱涝急转的典型年,转折前后大气环流场存在显著差异,副高短期活动、孟加拉湾低槽及中高纬度槽脊对旱涝急转具有重要影响。(2) 2011年长江中下游夏季降水具有多时间尺度周期特征,10～20 d 及30～60 d 低频分量是夏季降水的重要组成部分,不同低频分量具有不同的作用关键区域,相应的低频系统也有差别。前者在南海-西太平洋地区最活跃,具体表现为低频反气旋的发生发展;后者则主要活跃在阿拉伯海-孟加拉湾地区,低频对流加强是该地区最主要的特征。(3) 副高的短期活动是造成2011年长江中下游旱涝急转的关键,它的西伸和加强在低频场上表现为南海-西太平洋附近10～20 d 低频反气旋的发展加强,后者与孟加拉湾地区30～60 d低频对流的影响相互叠加,在旱涝急转期作用达到最强;孟加拉湾地区30～60 d低频对流旺盛发展,OLR极值转变要早于南海-西太平洋地区副高极值的变化约5 d的时间,可能是影响副高西伸的一个重要因素。      

青藏高原夏季风和南海夏季风低频振荡的关系

利用1948-2010年NCEP/NCAR全球大气逐日平均的再分析资料分析了青藏高原夏季风和南海夏季风大气低频振荡的可能关系。结果表明,夏半年高原地区和南海地区季风均存在明显的30~50天的振荡周期,并且两者在这个振荡周期上存在明显的位相关系,即南海夏季风的低频振荡比青藏高原夏季风提前约3/4个位相,对500 h Pa和850 h Pa低频风场的研究也得出同样的结果。两者存在明显位相关系的原因之一可能是3月下旬开始南海向青藏高原地区的低频输送。     

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。     

夏季青藏高原大气热源与西南地区东部旱涝的关系

利用1959～2006年西南地区东部20个测站逐日降水量资料和NCEP/NCAR再分析月平均资料,分析了夏季青藏高原大气热源特征,指出了影响西南地区东部夏季旱涝的热源关键区域,并就关键区大气热源对该区域夏季旱涝的影响进行了诊断,得出了以下主要结论:西南地区东部夏季降水与高原主体东南部的热源变化关系密切,当该区域(该区域...     

夏季青藏高原低压的年际和年代际变化及其与我国降水的关系

利用NCEP/NCAR再分析月平均资料,分析了1948-2009年夏季青藏高原(下称高原)600hPa位势高度场的变化趋势,发现整个高原位势高度场都出现大范围的升高,低压中心主要位于27.5°-40°N、80°-102.5°E范围内,定义该范围内位势高度场的平均值为高原夏季低压指数。采用经验正交函数分解(EOF)和小波分析等方法对近62年夏季高原低压的年际和年代际变化特征进行了分析。结果表明,近62年夏季高原低压总体呈减弱趋势,在20世纪80年代之前,夏季高原低压指数均处于低值范围,并在1962年出现最小值,在1979年左右出现最大值,之后在高值范围内上下振荡;空间分布表现为低压在高原大部分区域均为由南向北递增,呈明显的纬向分布;低压在1976年发生了一次较明显的减弱突变。小波分析表明,低压具有1～2年和13年周期。利用中国596个测站的月降水资料,采用相关分析和合成分析等方法分析了高原低压与我国夏季降水的关系,分析表明,高原低压增强时长江流域和新疆地区的降水偏多,而东北、华北和华南地区的降水则偏少。     

青藏、伊朗高原春夏季高层热力异常与我国夏季气温的关系

首先利用EOF方法,分析了0°～180°E,0°～60°N范围内100,150,200,250,300,400,500hPa等层次上温度场的时空变化特征,结果表明,青藏、伊朗高原的热力异常在300hPa温度场上有明显的体现。然后利用SVD方法,分析了青藏、伊朗高原地区300hPa温度场异常与我国区域气温的关系,分析表明:(1)伊朗高原大部和青藏高原中部、西北部6～8月300hPa温度与我国长江流域和江淮之间同期的气温有显著的正相关关系;(2)青藏高原东部、西北部4～5月300hPa温度与我国长江流域偏南地区6～8月的气温有显著的正相关关系。     

印度洋海温的偶极振荡与高原汛期降水和温度的关系

利用1961—2000年近40年印度洋海温距平场资料及对应的青藏高原35个观测站的降水与温度资料,通过相关普查得出,印度洋地区东西海温的偶极振荡与青藏高原汛期降水、温度有较好的相关关系,特别是前期1月、12月～2月的印度洋地区东西海温的偶极指数与青藏高原汛期(6～8月)降水和前一年6月的印度洋地区东西海温的偶极指数与青藏高原汛期(6～8月)温度有很好的相关。分析1961—2002年NCEP／NCAR 500hPa北半球高度场资料发现,印度洋地区东西海温的偶极指数与欧亚500hPa的高度场异常有密切的关系,并通过印度西南季风的强弱,影响到青藏高原汛期降水和温度的变化。     

2014年夏季青藏高原狮泉河与林芝降水低频振荡及陆—气过程日变化特征

根据“第三次青藏高原大气科学试验” 2014年7、8月青藏高原西南部狮泉河站、东南部林芝站的3 m涡动相关系统原始数据和10 Hz湍流资料以及中国气象局台站观测资料、JRA-55（Japanese 55-year Reanalysis）逐日再分析资料、GPCP（Global Precipitation Climatology Project）全球降水逐日观测资料,分别讨论了这两个站在10~20天低频振荡的天气背景下其干、湿位相近地层气象要素的日变化特征以及湍流变化特征。结果表明:两站高低空环流场、水汽通量场、热源的10~20天低频分量在其干、湿位相期间的配置相反。低频地表感热和潜热的不同变化对降水的影响分别在高原西部和东部有不同表现。狮泉河站的低频振荡在纬向上自西向东传播,而林芝站的低频振荡在纬向上自东向西传播,结果表明这两个站分别存在两种不同起源的低频振荡。两站干、湿位相的近地面气象要素以及湍流通量具有明显的日变化特征,通常温度极大值出现在午后14时（北京时,下同）,但狮泉河站干、湿位相的温度极大值均出现在夜间20时;由波文比可知,狮泉河站湿位相全天以潜热为主导,干位相期间,06时之前以潜热为主,06时之后以感热为主;林芝站干、湿位相均为08时之前以感热为主,08时之后以潜热为主。两站湍流平均动能与平均风速正相关,垂直动量表现为向下传输,热量和水汽表现为向上传输。     

青藏高原西部地表热通量输送的低频特征

以1997年9月-1998年10月青藏高原西部改则地区自动气象站(AWS)近地层连续观测的梯度资料为基础,计算了高原西部地面感热通量、蒸发潜热通量及地面热源强度,应用Marr小波变换重点分析了地表热通量输送以及与此相关的降水量、土壤湿度和土壤热通量的周期振荡特征.结果表明:地面感热具有明显的30～60天低频振荡,并且在夏季存在准8天的中期振荡;蒸发潜热和降水量以准双周振荡为主.土壤热通量以30～50天低频振荡为主,夏季还存在准8天的中期振荡;土壤湿度在冬季呈现明显的30～50天低频振荡,夏季则为20～30天的低频振荡.     

中国西北夏季气温变化及其对青藏高原地面感热异常响应的诊断与数值试验

利用陕、甘、宁、青、新五省（区）９０个测站,１９６０～１９９０年历年夏季月平均气温,采用主成分分析、旋转主成分分析和全球大气环流模式,对中国西北夏季气温变化的时空异常特征及其对青藏高原地面感热通量强弱变化的响应进行了诊断分析和数值试验。结果表明：中国西北地区气温变化在空间上具有较好的一致性,但由于地形和下垫面的影响,夏季气温异常主要表现为６种气候类型（区）,即青海高原区、河套区、北疆区、渭水流域区、南疆西部区、东疆－河西走廊区。５０年代以来气温演变的主要特点是除青海高原和北疆外的西北大部分地方夏季由暖变冷。当北半球５００ｈＰａ高度距平场呈欧亚型振荡,则有利于中国西北大范围气温偏高（低）。青藏高原地面感热通量的异常增强,可引起西北夏季西部偏暖,东部偏冷。