青藏高原地表热状况与华西秋雨

利用1961－1995年青藏高原及其邻近地区148个测站的月平均资料，分析研究了高原地面热源与华西秋雨的联系。结果表明，高原东部地面热源与华西秋雨存在着显著的负相关关系。高原东部地面热源异常强迫500hPa大气环流异常来制约华西秋雨的多寡。     

华西秋雨特征及成因探讨

本文利用1951－1986年降水资料，采用EOF方法，分析了华西秋雨（9－10月）降水的时空分布特征，并对造成这一地区秋季异常降水的北半球500hPa环流作了探讨。     

印度洋偶极子和华西秋雨的关系

利用统计方法对印度洋偶极子(Indian Ocean Dipole,IOD)与华西秋雨的关系进行分析。结果发现:(1)相对于IOD的季节锁相特征,华西秋雨与印度洋偶极子指数(Indian Ocean Dipole Index,IODI)相关性也呈现相应的变化特征:春、夏季正相关发展、范围扩大;秋季稳定且正相关性较高,与夏季时滞相关较为一致;前期冬季减弱并呈反相关关系。(2)对印度洋偶极子时期异常环流场、水汽场以及射出长波辐射(Outgoing Longwave Radiation,OLR)场特征分析发现,IOD正位相年,500 h Pa高度场距平在冬、春季为负异常,春、秋季西太平洋副热带高压偏强、偏北,且夏季华西区域受中层异常浅槽的西南气流影响,850 h Pa经向风合成在冬、春季以负异常为主,夏、秋季转为正异常,且华西区域秋季为异常气旋性环流控制,赤道印度洋低空东风异常,这些异常环流都利于华西区域降水偏多,并对偶极子的延续起到作用。(3)正位相年,冬、春季华西大部区域为水汽辐散区,夏、秋季四川东北部及黔渝大部为水汽辐合区,水汽输送依靠孟湾西南气流和西太平洋副热带高压外围的偏东气流完成。(4)对应于印度洋海温正(负)异常,秋季华西区域上空的热状况异常分布将使其大气对流增强(减弱)。因此,夏季IOD异常位相为华西秋雨预报提供了一个有用的前期信号,而秋季IOD正位相则对华西秋雨的发生发展起到较好的延续作用。     

华西秋雨变异特征及其成因分析

基于华西地区373站降水数据和美国国家环境预测中心/国家大气研究中心再分析资料研究了华西秋雨的变异特征,并分析了影响华西秋雨的主要环流系统及其作用机理。结果表明,华西秋雨存在显著的年际变化特征。当华西地区秋季降雨偏多时,在对流层低层菲律宾北部存在一个异常反气旋,该异常反气旋西部的异常南风为华西地区输送暖湿水汽（水汽源地位于阿拉伯海北部-印度半岛-孟加拉湾北部-中南半岛地区）。同时在对流层中层,欧洲地区往往存在一个阻塞高压,巴湖附近受低槽控制,此环流配置有利于冷空气向南爆发到达华西地区。在对流层高层,欧亚中高纬地区存在一个显著的大气环流遥相关,该大气环流遥相关对欧洲地区的阻塞高压和巴湖附近的低压槽以及东亚环流形势的维持和发展有重要作用。进一步分析表明,菲律宾和台湾岛附近以及赤道南印度洋上的受抑制的对流活动对菲律宾北部异常反气旋的维持有重要作用。当华西地区秋季降雨偏少时,情况则往往相反。本研究结果加深了华西秋雨年际变异特征和机理的认识并对进一步提高其预测水平具有一定的应用价值。     

华西秋雨与海表温度的关系

利用1951-2011年华西地区25个测站逐月降水资料、NCEP/NCAR再分析资料以及NOAA ERSST海表温度资料,分析了影响华西秋雨降水异常的环流场特征,并探讨了华西秋雨变化与海表温度的联系。研究表明:多雨期(少雨期)东亚500 h Pa高度距平场呈东高西低(西高东低)态势,西太平洋副高东退(西伸);700 h Pa风矢量合成分析亦表明,典型多雨年华西地区位于反气旋后部,盛行偏南气流,水汽供应充足。赤道西太平洋以及赤道中太平洋海域是影响华西秋雨异常变化的关键海区,该海区夏季海表温度变化可以作为华西地区秋季降水变化的预测指标之一。     

两千年华西秋雨的初步研究

分析河南西部、湖北西部、陕西南部和中部等华西地区近两千年的秋雨概况,得出在1949年中,秋雨明显的年份共有353次,大约平均5.5年即可发生一次明显秋雨年。1950—1985年(共36年)明显秋雨年份有8年。历史上(公元后)华西秋雨有两个特少期、两个偏少期、三个偏多期和一个特多期。近代,华西处于秋雨特多的周期中。未来30年明显秋雨年份将显著减少,应注意秋旱现象。     

华西秋雨的空间分型及其特征分析

利用华西地区72个站点1959~2013年秋季(9~11月)降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,通过EOF、REOF、MK检验、二阶函数拟合分析、小波分析、合成分析等方法将华西秋雨区划分为南北两个显著区,并对各区域秋雨的时空分布以及旱涝特征进行了详细分析。结果表明:南北两个秋雨区既有共同特征又有个性差异;两者发生突变年份具有明显的一致性,均发生在20世纪80年代中期,年际均存在准6年周期变化,且80年代中期以后南北两个气候区均由年代际降水偏多期转入年代际降水偏少期,但两个秋雨区减少趋势存在明显差异,南区减少较北区显著;北区自2000年后秋雨年际波动明显,秋季降水有缓慢上升趋势,年代际长周期有所差异。影响关键区旱涝特征的大气环流形势与水汽输送特征也存在显著差异,北部型陕甘南区与中高纬度环流系统、北部冷空气以及来自孟加拉湾与西太平洋地区的两支水汽输送通道密切相关,南部型则主要与印缅槽、南支槽的异常活动以及孟加拉湾的水汽输送更为相关。     

华西秋雨连绵 华南台风频袭

月内,北方冬麦区降水偏多,有利于小麦播种及早情缓和。上中旬,华西地区和黄河下游出现少见的连阴雨天气,部分地区内涝较重,对大秋作物的成熟十分不利。中旬,黄河流域出现洪水。中旬前期,四川盆地西部出现大暴雨,局部地区发生涝灾。中下旬,受冷空气影响,东北地区出现初霜,部分农作物遭受冻害,长江中游出现寒露风天气,影响晚稻。全国除长江下游气温偏高外,其他大部分地区气温偏低。在西北太平洋和南海共生成6个台风,其中3个在广东省西部沿海登陆,灾情较重。     

华西秋雨的气候特征及成因分析

在分析华西秋雨气候特征的基础上,设计了综合考虑秋季降水量和降水日数的秋雨指数,并进行了EOF和REOF分解以及秋雨主要影响因素分析。结果表明：第一模态反映了长江中上游以北地区与以南地区降水相反的形势,第二模态反映了华西降水的一致性;REOF将华西秋雨可分为6个气候区。华西秋雨的变化趋势表明,1960年代到1970年代初期、1980年代初期为相对多秋雨期,1970年代中后期、1980年代中后期到20世纪末华西秋雨相对较少。21世纪开始又出现了较明显的华西秋雨现象。西太平洋副热带高压、印缅槽、贝加尔湖低槽是华西秋雨的主要影响系统,当贝加尔湖、印缅槽深且副热带高压强时,有利于华西多秋雨;反之,则秋雨不明显。     

华西秋雨的气候特征及成因分析

为探讨2021年秋季黄河中下游极端降水的气候背景,基于中国160站降水资料、NCEP/NCAR大气环流和NOAA海表温度（SST）再分析资料,分析了黄河中下游秋季降水主模态的时空特征及2021年极端降水的可能成因。经验正交函数分解表明,秋季黄河中下游降水主模态在空间分布上西至甘肃省东南部,东至山东省西部,主体位于黄河中下游地区,2021年是黄河中下游降水主模态的典型表现。采用黄河中下游秋季降水指数（ARYR）表征主模态时间变化,其年际、年代际变化分别与厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）和太平洋年代际振荡（PDO）存在相关,拉尼娜年和PDO负位相时降水偏多。秋季黄河中下游降水偏多主模态与北太平洋SST异常偏高的区域和强度相关密切,选取关键区定义中纬度北太平洋SST（MNPSST）指数,当MNPSST偏高时,海洋性大陆（MC）区域存在强的上升运动,黄河中下游地区出现显著的低（高）空辐合（散）,指数偏低则降水偏少。其中2021年MNPSST指数为1951年以来最高,2021年MC对流区北侧的中国南海北部有较强上升运动,中纬度北太平洋偏东气流异常偏强,水汽通量异常分为偏南和偏东两支到达黄河流域中游和下游。中纬度北太平洋SST正异常是2021年秋季黄河中下游极端降水的重要影响因子之一。     

华西秋雨的气候特征及成因分析

利用1961—2021年山东123个国家级气象观测站逐日降水资料、ERA5逐月再分析资料和NOAA海温数据,对2021年山东秋季降水异常偏多成因进行分析。结果表明,500 hPa位势高度场上中高纬地区上空存在着“两脊一槽”双阻型的环流形势,贝加尔湖以西地区长波槽加深加强,有助于西路冷空气南下东传影响山东。西太平洋副热带高压（以下简称副高）较常年面积偏大,强度偏强,脊点偏西,脊线偏北,将外围充足的暖湿气流向北输送至黄淮地区,为山东地区提供了充足的水汽。冷空气与暖湿气流交汇于黄淮地区,导致降水异常偏多。进一步分析表明,在赤道中东太平洋冷水状态和印度洋海温持续暖位相的协同影响下,导致副高偏强偏西偏北,从而为暖湿气流输送提供有利的水汽条件。副高异常偏强偏北、南美东海岸和北太平洋海温异常偏暖、赤道中太平洋海温异常偏冷是造成山东9月降水异常偏多的主要原因。

     

华西秋雨区域性极端降水的环流特征

利用1961—2010年中国743个测站的逐日降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,采用百分位方法挑选出了发生在华西秋雨期(8月9日—10月12日)的161次区域性极端降水事件,将其分为两类分别讨论了同期和前期的异常环流特征,并与一般性降水进行了对比。结果表明,对于第一(二)类极端降水,华西地区气旋性距平环流(气旋性风切变)形成低层风场辐合,同时高层为辐散,由此产生强烈的上升运动,来自热带海洋的水汽输送偏强(偏弱),在华西秋雨区形成水汽辐合,副热带高压位置偏西、偏北使得华西地区西南暖湿气流偏强,巴尔喀什湖以北地区为正(负)高度异常,形成一槽一脊(二槽一脊)环流型,西北气流由此加强,冷暖空气交汇于华西地区从而形成极端降水。两类极端降水均与一般性降水具有相似的异常环流特征,只是造成极端降水的异常环流强度均比一般性降水更强。两类极端降水的上述异常环流型在极端降水发生前一天就已经存在,可以作为华西秋雨极端降水短期预测的强信号。      

华西秋雨的气候特征及成因分析

华西秋雨是中国秋季主要的气候现象之一,其影响范围涵盖陕西、四川、重庆、贵州等多省(市),主要特征表现为多绵绵细雨。利用2011—2020年GPM卫星小时降水资料,统计分析了华西秋雨的强度-频次分布、持续时间、日变化等特征,结果表明：(1) 根据强度—频次特征,华西秋雨区可分为四川盆地中东部、云贵高原东部、青藏高原东缘三个典型区域。四川盆地中东部降水频率、降水强度两者均高,云贵高原东部降水频率低、降水强度强,青藏高原东缘降水频率高、降水强度弱。(2) 从降水日峰值位相看,青藏高原东缘降水量日峰值出现在夜间22∶00 (北京时,下同),四川盆地中东部降水量日峰值出现在次日清晨06∶00,两个区域之间自西向东存在降水日峰值位相的滞后;在云贵高原东部,降水量日峰值自西向东从傍晚18:00滞后至次日午后16∶00;形成了北部、南部两种日峰值位相空间演变型。(3) 从不同持续时间降水事件的日变化特征看,随降水持续时间延长,青藏高原东缘降水日峰值出现时间逐渐延迟。四川盆地中东部和云贵高原东部降水均存在午后短时和清晨长持续性两种类型,其中四川盆地中东部的清晨长持续性降水对该地区总降水的贡献较云贵高原东部偏大。

     

华西秋雨起止与秋冬季节大气环流转换

根据1961—2010年平均的逐候NCEP/NCAR再分析资料、1979—2008年平均的逐候CMAP降水资料以及1961—2010年逐候平均的中国553个台站降水资料,讨论了华西秋雨起止日期与秋冬季大气环流转换特征的关系。结果表明,华西地区降水年变化表现为明显的夏、秋双峰特征,8月4—8日(第44候)为双峰间的低谷,10月8—12日(第57候)以后降水降至年平均以下。由此,将华西秋雨建立和结束日期分别确定为8月9—13日(第45候)和10月8—12日(第57候)。华西秋雨的建立对应于东亚夏季风开始向冬季风转变,其标志性环流调整特征是江南地区的西南风转为东南风。东亚经向海平面气压梯度在8月9—13日(第45候)由南高北低转为南低北高,造成850 hPa江南地区的西南风转为东南风,该东南风与来自孟加拉湾的热带西南季风交汇于华西地区,形成风向和水汽的辐合,使得华西地区的降水在夏峰之后再次增强,华西秋雨由此建立。华西秋雨的结束则对应于孟加拉湾热带西南季风结束和东亚冬季风完全建立,其标志性环流调整特征是孟加拉湾地区的西南风转为东北风。随着东亚纬向海平面气压梯度由北向南依次发生东高西低向东低西高的转变,东亚冬季风也逐步向南推进,9月8—12日(第51候)东北冬季风到达江南地区,10月8—12日(第57候)进一步推进到南海地区,此时来自孟加拉湾的热带西南季风消失,造成华西地区完全受大陆冷高压控制,东亚季风经圈环流也转为冬季型哈得来环流,东亚冬季风完全建立,华西秋雨也随之结束。因此,华西秋雨起止可能与东亚夏季风、南亚夏季风向冬季风的转变时间不同步有关,东亚季风与南亚季风的共同作用使得华西秋雨成为亚洲夏季风在中国大陆上的最后一个雨季。     

2011年9月华西秋雨特征及成因分析

本文分析了2011年9月华西秋雨的时空分布特征和大尺度环流形势,并对秋雨形成的主要物理机制进行了诊断分析。结果表明:2011年9月华西地区北部降雨日数多、强度大、持续时间长、落区集中。9月上中旬500hPa高度场上巴尔喀什湖以北的高压脊稳定维持,脊前西北气流携带的冷空气与副高外围的东南暖湿气流和来自孟加拉湾北上的西南暖湿气流交汇于华西地区北部,造成了该地区长时间的持续性强降雨。华西地区北部处于高低能量之间的强能量锋区中,东路干冷空气的汇入,激     

夏季西太平洋暖池热含量对华西秋雨的影响及可能的物理机制

利用1971—2012年气象台站逐日资料,综合考虑降水量、降水日数及日照时数计算华西秋雨强度,结合不同深度海温资料,研究了华西秋雨强度与夏季西太平洋暖池热含量年际变化的联系,并讨论了其可能的物理机制。结果表明,前期夏季西太平洋暖池关键区(5°S—5°N,130°—160°E)热含量变化与华西秋雨强度有显著正相关关系,当前期关键区热含量偏高(低)时,华西秋雨强度较强(弱)。分析发现,当前期关键区热含量偏高时,其相对大气是一个异常热源,由于大气对其的响应,在热含量关键区西北侧中国南海—中南半岛附近生成了异常气旋式环流,其偏东偏南气流有利于向华西地区输送中低纬度洋面上大量暖湿水汽,并与北方的干冷空气在此交汇,同时,高层西风急流异常西伸,华西地区恰好位于急流入口区右侧的辐散区,这种高、低层有利的耦合形势使得秋雨偏强,反之亦然。      

2011年秋季华西秋雨异常及成因分析

本文对2011年秋季我国的降水异常特征及成因进行了分析,结果表明2011年秋季,华西秋雨较为典型,主要呈现以下3个特点：多雨区位置较常年偏东、偏北,阴雨日数偏多;秋雨阶段性显著;极端性强。2011年华西秋雨异常突出表现为对2011年9月开始的La Nina事件响应的特征。此外,年代际的变化也可能是造成华西秋雨异常的重要原因之一。     

华西秋雨逐日监测指数的建立及其分析

使用1972—2011年气象站逐日降水量和日照时数资料,建立了新的华西秋雨逐日监测指数,并对新指数的空间、时间适用性进行分析,进而研究华西秋雨的季节内变化特征。利用实际气象灾害记录确定了华西秋雨区主要发生省份的秋雨偏强年,与新华西秋雨监测指数进行对比验证,发现大多数年份两者是一致的。另外也有不一致的情况,有的年份监测指数显示秋雨偏强,但是并不在灾害记录确定的偏强年里,通过进一步查找文献和对比实际降水资料,发现监测指数符合实际情况。还有一些通过灾害记录确定的偏强年,秋雨监测指数不强,进一步研究指出这些异常年份的秋雨灾害往往发生在较短的几天里,其余大部分时间内华西秋雨正常或偏弱,所以并没有在全年的监测指数中得以体现。气候平均状况下华西秋雨强度9—10月随时间在波动中减弱,包含3个偏强时段,其中9月6一16日为最强的一个时段。9—10月华西秋雨的季节内变化存在较大的年代际差异,其中20世纪70年代华西秋雨有2个显著时段(9月13—22日和10月4—8日),80年代华西秋雨有3个显著时段(9月3—17日、9月25至10月8日和10月13—25日),90年代华西秋雨有3个显著时段(9月12—22日、10月3—7日和12—20日),21世纪初有3个显著时段(9月1-10日、9月21至10月7日和10月11—16日)。个例应用表明,监测指数能直观清晰地表现出华西秋雨发生、发展和消失的整个演变过程。     

热带大气季节内振荡对华西秋雨的影响

热带大气季节内振荡(MJO)对中国的降水具有明显的调节作用,研究MJO对华西秋雨的影响对于提高华西秋雨的季节内预测能力具有重要的意义。利用1979 2012年9 10月澳大利亚气象局提供的实时多变量MJO指数、中国台站逐日降水资料以及NCEP再分析资料,通过异常合成分析的方法研究了MJO对华西秋雨的影响以及相应环流背景场的变化。研究表明,在MJO对流主体自西向东传播的过程中,华西地区的秋季降水量呈先增加后减少的趋势。当MJO对流主体位于印度洋中西部(1~2位相)时,华西秋雨偏多,当MJO对流主体位于印度洋东部至太平洋中西部(3~8位相)时,华西秋雨偏少。其中MJO对流主体位于中东印度洋(第2位相)和西太平洋(第7位相)时,华西地区秋季有降水最大正异常和最大负异常。与此同时,对应分析MJO不同位相上的高空形势场和中低空流场、水汽输送、垂直运动的异常变化发现:第1、2位相时,我国上空出现两槽一脊、西低东高的环流形势,此时华西地区冷空气活动频繁,且孟加拉湾、南海和西太平洋对华西地区的水汽输送较强,有利于干冷与暖湿气流在华西地区交汇,水汽辐合、上升运动亦显著,从而造成降水偏多;第7位相时,我国上空受较强的西风带长波脊控制,并且三个海区对华西地区的水汽输送较弱,水汽辐散、下沉运动亦较强,造成降水偏少。     

一种改进的华西秋雨指数及其气候特征

利用1960~2011年中国601站9~10月逐日降水量、日照时数资料,针对他人提出的华西秋雨指数,并结合华西秋雨的天气气候特征,改进建立了一种新的华西秋雨指数,并与他人提出的指数做了对比分析。结果表明:改进的华西秋雨指数能够相对更好的反映华西秋雨易发地区的地理分布及其强度变化,更准确地表征华西秋雨的年际、年代际变化特征;利用新指数发现华西秋雨的全区一致性特征明显,并呈现准6年周期的年际变化,其年代际变化特征明显,1960年代到1970年代初,1980年代到1990年代初偏强,1970年代中后期和1990年代后期偏弱,进入21世纪,呈现出由弱转强的趋势。