江南春雨的时空分布特征及其旱涝年环流差异

利用1979—2010年中国753站逐日降水资料,定义了江南春雨时间范围(12—27候)和空间范围(110~120°E,23~30°N),并通过EOF方法分析了江南春雨的时空分布特征,得到3个主要模态:全区一致型、南北反相型和东西反相型。在此基础上,利用NCEP/NCAR再分析资料合成分析了江南春雨的旱涝年的环流差异。结果表明:江南春雨偏涝年,上游青藏高原东南侧的西南风增强,西太平洋副热带高压加强西伸,有利于来自副高南侧的水汽与高原南侧的水汽汇合向江南地区输送,而江南地区的上升运动也明显加强,有利于江南地区降水的产生。进一步分析发现在春雨期涝年青藏高原的热源强度明显强于旱年,导致高原东南侧的绕流增强,进而有利于江南地区的降水,而旱年情况大致相反。此外,比较旱涝年西太平洋—东亚大陆之间的纬向海陆热力差异发现,涝年大约在第11候发生冷热源的反转,旱年则在第16候反转。涝年江南地区春雨期热源强度也明显强于旱年,进一步说明江南地区冷热源的反转以及增强对于江南地区的降水具有重要的作用,同时对于判定江南春雨的季风降水性质具有重要指示意义。     

1996年北半球主要环流特征及其影响

１９９６年北半球主要环流特征是：５００ｈＰａ西太平洋副高偏弱，脊线位置初夏偏北，盛夏西端持续偏南；亚洲西风带后冬至初春经向环流明显发展，７月亚洲中纬度地区常有阻塞形势维持，５００ｈＰａ青藏高原位势高度偏高，夏季南支印缅槽较弱。     

江南春雨的两个阶段及其降水性质

根据1970—2009年平均的逐候NCEP/NCAR再分析资料和1979—2008年平均的逐候CMAP降水资料,分析了第1—27候江南地区(110～120 °E,23～30 °N)降水的阶段性特征。通过滑动t检验方法,发现江南地区的春季降水分别在第10、16候出现突增,达到99%的统计信度。为此,将第10候确定为江南春雨的建立日期,并将江南春雨期划分为两个阶段:第10—15候为第一阶段,第16—27候为第二阶段。伴随着江南春雨降水量的两次突增,青藏高原东南侧(105～112 °E,20～25 °N)的西南风也有两次突增,但时间要比江南春雨早1～2候。与第一阶段相比,第二阶段东亚经度上的冬季型Hadley环流消失,江南地区的上升运动向上扩展至200 hPa高度,纬向海平面气压场梯度由大陆高、海洋低的冬季型转为大陆低、海洋高的夏季型,大气层结不稳定性和对流性降水率均增加,这表明第二阶段的江南春雨已具有副热带季风降水的性质。      

夏季黄河流域降水气候特征及其与大气环流的关系

本文基于1958—2015年夏季黄河流域55个观测站降水量和NCEP/NCAR再分析1高度场等资料,使用MannKendall突变检验、合成分析和Monte Carlo检验等气候统计方法,分析了黄河流域58年夏季降水量的气候变化特征,以及导致其变化的大气环流成因。58年期间,黄河流域夏季降水量总体呈减少趋势,尤其在河套北部有显著性减少趋势,其主要原因是欧亚中高纬度等压面升高、西风带减弱所致;1975年和1996年是黄河流域夏季降水的两个明显年代际气候变化转折点,在1958—1975年期间,黄河流域夏季降水量年际变化大,异常偏多和偏少年出现频次较高,期间欧亚中高纬度及其以南包括黄河流域地区高度场偏低,主要受高空低压系统和较强冷空气影响;在1976—1995年期间,黄河流域大部降水偏多,其主要环流成因为乌拉尔山阻塞高压发展、贝加尔湖到东北亚一带受负高度距平控制高空槽加深,同时,来自南方的暖湿气流输送增强;到1996—2015年最近20年间,乌拉尔山北部环流高度场偏低、里海至贝加尔湖再到东北亚一带高度场一致偏高,黄河流域一带西风带强度和冷空气势力均较弱,流域受高压影响导致大部区域降水偏少。不同时期黄河各流域段降水量与中高纬度阻塞高压以及与西北太平洋副热带高压的相关关系分析进一步说明了上述结论。     

1999年上海梅雨异常的环流特征及其成因

对１９９９年上海地区入梅早、出梅迟、梅雨期长、梅雨量超历史纪录的环流特征和原因作了初步统计分析,其中分别讨论了西太平洋副带高压强度及脊线位置、东亚夏季风强度经指数及爆发迟早、低续热带地区对流活动、台风的频数及移劝路径等天气气候因素与１９９９年上海地区梅坏处主异常的关系,结果表明：１９９９年副热带高压强度偏弱、主体位置偏南、偏东,东亚夏季风爆发早、强度指数偏弱,ＩＴＣＺ赤道辐合带）不活跃,台风位置偏     

华亲夏季旱涝的前期环流异常及其与北太平洋海温的关系

文章分析了华北地区夏季旱涝的前期春季大气环流和北太平洋海温异常分布特征，探讨ＳＳＴＡ与异常环流的关系，并用ＯＳＵ－ＡＧＣＭ进行黑潮地区热源异常强迫的数值试验。结果表明，当春季北极低涡明显减弱，欧亚大陆中高纬度地区纬向环流加强，西太平洋副高位置偏北偏西，且存在负ＰＮＡ型异常环流时，华北地区夏季多雨涝；反之则少雨干旱。     

江南春雨和南海副热带高压的时间演变及其与东亚夏季风环流和降水的关系

使用国家气象信息中心整理的逐日降水资料和NCEP/NCAR逐日再分析资料,创建了江南春雨建立时间指数和南海副热带高压（副高）减弱时间指数,研究了江南春雨各要素的相互关系及其与东亚夏季风环流和降水的关系。分析表明,当江南春雨建立较晚时,夏季江南地区的降水也较少,这是由于东亚夏季风加强,高原近侧气旋性环流加强,使江南地区出现异常反气旋性环流（气旋性辐合环流减弱）所致;当南海副高减弱较晚时,长江中下游至江南地区降水偏多,易发洪涝,这主要是由于东亚夏季风减弱,南海副高偏强,华南的异常西南风与围绕高原的异常反气旋环流的偏北风在长江中下游流域形成异常气旋性环流所致。江南春雨的建立时间和南海副高减弱时间之间又具有线性无关性,可以为东亚夏季风环流和降水异常的预报提供重要线索。两指数与3月ENSO综合指数MEI关系密切,表明东亚的气候异常与ENSO 全球气候异常紧密联系,因此在分析预测东亚气候异常时必须同时关注全球气候异常背景。     

江南南部初夏汛期降水特征Ⅱ：雨季指数与影响雨季的大气环流关键区

借鉴梅雨指数的定义,选取贵溪、德兴、玉山、衢州、龙泉为5个代表站,建立了江南南部初夏雨季指数。近50a来,江南南部初夏雨季平均开始日和结束日分别是6月10日和7月1日,比江淮梅雨早约8d左右;雨季平均长度为20．5d,雨季内雨日数平均为15．5d;江南南部初夏雨季开始日经历了一个显著的“V型”变化过程,结束日呈“纺锤型”振荡变化;雨季的长度和雨日数没有明显的线性趋势变化,但20世纪80年代期间的雨季长度和雨日数年际变化大,旱涝频率高、强度强;20世纪60年代和21世纪以后雨季偏弱年较多。影响江南南部初夏雨季开始早晚的大气环流关键区主要在乌拉尔山附近,若乌拉尔山附近为阻高型（低槽型）,则雨季开始早（晚）;中高纬系统、太平洋副高和南亚高压也都有影响。影响雨季强度的大气环流关键区分别在东半球的北极区、中低纬度西北太平洋和鄂霍次克海附近上空。     

春季西太平洋海表面温度对我国江南春雨的影响

利用NCAR提供的第5代全球大气环流模式CAM3.1探讨了春季西太平洋副热带地区海表面温度对我国江南春雨的影响。数值试验结果表明:春季西太平洋副热带地区海表面温度升高可引起同期东亚—西太平洋副热带纬向海陆热力差异减弱,进而引起3—4月青藏高原东南侧的低涡强度减弱,该低涡与西太平洋副热带高压之间的位势梯度减小,中低纬度西太平洋副热带高压强度减弱,其北侧的850 hPa西南风强度相应减弱,因此西南暖湿气流输送也随之减弱,造成江南地区的水汽通量辐合强度明显减弱,这种环流分布状况将不利于出现较强的江南春雨,导致江南春雨强度明显减小。     

陕西秋季降水变化特征

利用1960—2009年陕西74个台站逐月降水资料和同期NCEP/NCAR再分析资料,采用Mann-Kendall和REOF等方法分析了近50年陕西秋季降水变化时空分布及环流特征。研究表明:近50年来,陕西9月降水对整个秋季降水具有决定性作用,呈现出"北少南多"和"北多南少"的空间分布特征;当西太平洋副热带高压位置偏西偏北,纬向环流指数偏弱,海平面气压场为"西低东高"的形势,850 hPa风场上西北地区东部为西太平洋副热带高压外围的东南气流控制时,陕西秋季降水空间分布多呈现"北多南少"型。     

定量诊断华南春旱的形成机理

华南地处气候年际变化很大的东亚季风区, 近年来秋冬春干旱灾害频繁, 尤其自20世纪90年代末以来的干旱灾害给华南工农业生产和人民日常生活造成严重的影响。华南地区春季降水多是偏南暖湿气流在华南抬升的结果, 为了全面而客观地查找华南春旱的主要成因, 本研究从建立在流体所有守恒定律的华南 (局地纬向平均) 经向环流数学模式入手, 在成功地模拟了导致华南春旱的华南地区(105°E～120°E纬向平均)经向环流后, 定量地诊断分析了各动力热力因子对该经向环流的贡献。结果表明, 激发华南地区下沉和30°N附近上升的距平经向环流的因子主要有: 反映位置偏北的锋面对流活动的潜热加热(由其激发的经向环流下沉支对华南地区总下沉运动贡献占56％)、反映西风带扰动的经向温度平流(占25％)和反映西风急流的纬向西风动量平流(占20％）。为了了解使锋面位置偏北的大气环流统计特征, 本研究还分析了华南春旱年(涝年)500 hPa位势高度距平(相对于1980～1999年平均)和华南春旱严重的1991年旱期(雨期)500 hPa位势高度场, 发现华南春旱(涝)时乌拉尔山阻塞高压偏强(弱）, 副热带高压偏西偏北 (偏东偏南）。对华南春旱严重的1991年乌拉尔山阻高与500 hPa位势高度距平场作相关分析发现, 西太平洋副高变化滞后乌拉尔山阻高变化2～6天。     

江淮流域持续性暴雨过程前期环流特征

利用NCEP逐日再分析资料,通过合成分析以及滑动平均的低通滤波效果分析在江淮地区持续性暴雨过程发生前的环流场特征。研究认为持续性暴雨过程前期环流特征主要有以下几点:澳大利亚高压强度变化幅度小,马斯克林高压强度变化幅度大,两者之间呈现此消彼长的关系;副热带高压明显比常年偏强,脊线平均位置偏南,西脊点平均位置偏西;南亚高压属于西部型,强度偏弱,东伸脊点偏东;南亚高压的东伸脊点与副高的西伸脊点具有明显的相向而行,相背而去的活动特征;副高脊线比南亚高压脊线偏南4～6个纬距,并且两者具有步调一致的南北移动,但是南亚高压脊线移动时间比副高脊线提前1天左右。     

The Seasonal Prediction of the Exceptional Yangtze River Rainfall in Summer 2020

During June and July of 2020, the Yangtze River basin suffered from extreme mei-yu rainfall and catastrophic flooding. This study explores the seasonal predictability and associated dynamical causes for this extreme Yangtze River rainfall event, based on forecasts from the Met Office GloSea5 operational forecast system. The forecasts successfully predicted above-average rainfall over the Yangtze River basin, which arose from the successful reproduction of the anomalous western North Pacific subtropical high (WNPSH). Our results indicate that both the Indian Ocean warm sea surface temperature (SST) and local WNP SST gradient were responsible for the westward extension of the WNPSH, and the forecasts captured these tropical signals well. We explore extratropical drivers but find a large model spread among the forecast members regarding the meridional displacements of the East Asian mid-latitude westerly jet (EAJ). The forecast members with an evident southward displacement of the EAJ favored more extreme Yangtze River rainfall. However, the forecast Yangtze River rainfall anomaly was weaker compared to that was observed and no member showed such strong rainfall. In observations, the EAJ displayed an evident acceleration in summer 2020, which could lead to a significant wind convergence in the lower troposphere around the Yangtze River basin, and favor more mei-yu rainfall. The model forecast failed to satisfactorily reproduce these processes. This difference implies that the observed enhancement of the EAJ intensity gave a large boost to the Yangtze River rainfall, hindering a better forecast of the intensity of the event and disaster mitigation.     

1月份黑潮区域海温异常与我国夏季降水的关系

分析了1月份黑潮区域海表温度异常与我国夏季(6—8月平均)降水的相关关系及其与夏季东亚大气环流的关系。结果表明：1月份黑潮区域海温偏高(低)时，乌拉尔山附近和雅库茨克附近的阻高加强(减弱)，在这两个阻高之间的低压槽加深(减弱)，西北太平洋副热带高压加强(减弱)、西伸(东撤)，亚洲夏季风明显偏弱(强)，导致副热带高压西侧的暖湿气流输送到长江中下游地区(我国北方地区)，从而使长江中下游地区的夏季降水增多(减少)。     

川西高原持续性暴雨特征和水汽输送

利用常规资料、NCEP FNL分析资料和HYSPLIT模式,对2008—2017年川西高原持续性暴雨过程的时空分布、环流分型、水汽源地和输送路径进行分析。结果表明:①2008—2017年川西高原单站持续性暴雨的总频次为337次,在21次区域持续性暴雨中,位于高原与盆地过渡区的泸定、康定、汶川出现持续性暴雨次数最多;②7月发生频率最高,持续时间多为3～4天;③将影响川西高原暴雨的环流分型为两槽一脊型、一脊一槽型、西风槽型和偏西气流型,其中孟加拉湾气旋影响有16例,6—7月个例都有孟加拉湾气旋的存在;④川西高原上空气团主要通过4条路径进入,源自北大西洋、地中海和伊朗中北部的西北路径占比29%,源自里海到咸海之间地区的东北路径占比17%,源自热带印度洋洋面的西南和东南路径各占比43%和11%,偏北路径的空气质点起始高度比偏南路径的高,相应的温度和水汽含量也偏低;⑤将水汽输送分为"S"型、偏西气流型和偏南气流型3个类型。     

2017年9月大气环流和天气分析

2017年9月大气环流的主要特征是极涡强度接近常年,欧亚大陆中高纬环流呈多波型,西太平洋副热带高压明显偏西偏南,强度接近常年。9月全国平均降水量62.0 mm,较常年同期（65.3 mm）偏少5%;全国平均气温为17.8℃,较常年同期偏高1.2℃,为1961年以来第一高。月内主要出现了10次区域性强降水过程。9月在西北太平洋和南海共有4个台风生成,其中1716号台风“玛娃”在我国广东省登陆。月内四川、云南部分地区秋雨明显,全国13个省（市、区）遭受风雹灾害,内蒙古中东部旱情持续缓和。     

Decadal Change in the Influence of the Western North Pacific Subtropical High on Summer Rainfall over the Yangtze River Basin in the Late 1970s

It is well known that on the interannual timescale, the westward extension of the western North Pacific subtropical high(WNPSH) results in enhanced rainfall over the Yangtze River basin(YRB) in summer, and vice versa. This study identifies that this correspondence experiences a decadal change in the late 1970 s. That is, the WNPSH significantly affects YRB precipitation(YRBP) after the late 1970 s(P2) but not before the late 1970 s(P1). It is found that enhanced interannual variability of the WNPSH favors its effect on YRB rainfall in P2. On the other hand, after removing the strong WNPSH cases in P2 and making the WNPSH variability equivalent to that in P1, the WNPSH can still significantly affect YRB rainfall, suggesting that the WNPSH variability is not the only factor that affects the WNPSH–YRBP relationship. Further results indicate that the change in basic state of thermal conditions in the tropical WNP provides a favorable background for the enhanced WNPSH–YRBP relationship. In P2, the lower-tropospheric atmosphere in the tropical WNP gets warmer and wetter, and thus the meridional gradient of climatological equivalent potential temperature over the YRB is enhanced. As a result, the WNPSH-related circulation anomalies can more effectively induce YRB rainfall anomalies through affecting the meridional gradient of equivalent potential temperature over the YRB.