暴雨过程对副热带高压变动的影响

给出了长江中下游暴雨期间经圈环流观测事实, 指出在考虑垂直运动日变化之后, 可清晰地看到暴雨次级环流下沉支的存在。全型涡度方程对暴雨个例的计算发现, 非绝热加热中心西侧高空激发出负涡度, 东侧为正涡度;在低层则刚好相反。副高和南亚高压均会沿局地涡度变化的负中心方向移动。     

“05. 6”华南强降水期间副热带高压活动与加热场的关系

采用NCEP/NCAR再分析逐日资料,根据全型垂直涡度倾向方程,研究2005年6月华南强降水期间西太平洋副热带高压(副高)位置变动特征及其与加热场的关系.结果表明,西太平洋副高位置变化和副热带地区的非绝热加热有密切关系.与气候平均状况相比,2005年6月副高北侧的加热区很强,而南侧赤道辐合带(ITCZ)没有相当强度的对流;伴随着副高北抬,其南侧均有明显的对流潜热加热向北伸展.副高西侧的加热基本上都大于副高纬带内的加热,副高的每一次西伸都伴随着西侧加热的显著增强,并且加热增强先于副高西伸.对流层中层,副高北侧非绝热加热率的垂直变化基本上都大于气候平均值,不利于副高北进;而南侧加热率的垂直变化均小于多年平均,有利于副高南侧反气旋性涡度异常增长,从而有利于副高南退.2005年6月下旬副高西伸之前,副高西侧非绝热加热率的垂直变化基本上都高于气候平均状况,有利于副高两侧反气旋涡度增加,从而诱使副高随后西伸;而东侧加热率的垂直变化大多数时间都低于气候平均状况,使得副高东侧气旋性涡度增加,有利于副高西伸,对流层低层也具有类似特点.因此在南北两侧加热和东西两侧加热的共同作用下,2005年6月副高位置较常年偏南偏西,从而有利于雨带在华南地区维持.     

2009年夏季西太平洋副热带高压北抬原因初探

利用数值模式再分析数据和常规观测资料,分析研究2009年6-8月西太平洋副热带高压(以下简称副高)连续5次北抬至偏北位置,且异常稳定维持,造成江淮流域干旱少雨(空梅)之缘由.通过合成、相关等分析方法探讨西风带、副热带、热带主要大气环流系统之间的相互影响和作用,并利用全型涡度方程探讨副高北抬和强度维持的主要机制.结果表明:(1)西风带波动的传播与副高变化关系密切,西太平洋副高的北抬过程起始于中段副高(140°～160°E)强度加强;(2)副高北抬之前孟加拉湾东部有明显的对流活动,对于副高的北抬和加强有一定的指示意义,而副高南侧的对流活动与副高北抬之间是一种伴随关系;(3)涡度场变化分析可知,副高北抬的关键因素是中高纬度槽脊变化引起的东亚沿海负涡度的增加.     

2019年6月西太平洋副热带高压脊线位置异常的机制分析

以2019年6月为例,采用统计和诊断分析方法研究了夏季西太平洋副热带高压脊线位置的变化特征,并分析了其位置较6月气候平均状态偏南的可能机制。结果表明：虽然2019年6月西太平洋副热带高压脊线位置总体偏南,但其经向位置异常存在纬向差异,在150°E以西区域,西太平洋副热带高压脊线平均位置偏南,而在150°~160°E区域内,脊线位置反而偏北。西太平洋副热带高压脊线位置变化与其附近异常涡度的经向分布有很好的对应关系,2019年6月西太平洋副热带高压脊线位置出现异常的原因在于其附近出现的异常扰动引起的异常涡度,而由于异常涡度分布存在纬向差异,造成西太平洋副热带高压脊线经向位置异常也出现了纬向差异。经过尺度分析简化的全型涡度方程的诊断发现,异常非绝热加热在导致2019年6月西太平洋副热带高压位置总体偏南的过程中起到了关键作用,而动力因子则对150°E以东的西太平洋副热带高压脊线向北偏移的贡献更大。     

2018年5月江苏极端降水事件发生前副热带高压异常及原因分析

本文利用NCEP/NCAR提供的2.5°×2.5°全球再分析数据,以2018年5月江苏两次极端降水事件发生前副高异常变化为研究对象,根据全型涡度方程定量计算了凝结潜热分布不均引起的涡源对副高迅速演变的诱发作用。研究发现,120°E处500 hPa 5月第1候副高脊线多年平均位置位于16°N附近,而2018年同期120°E的脊线则位于19°N附近,呈明显偏北的状态。2018年5月第1候东亚500 hPa位势高度距平场表现出南高北低的形态,有利于我国华东地区成为暖湿空气和干冷空气的交汇区,构成了江苏5月两次极端降水过程的有利环流背景。与对流层中层环流异常对应的是,同期115°~125°E之间850 hPa上8 g·kg^-1等比湿线位于28°N附近,较多年气候态偏北15°,强降水区内同期850 hPa比湿较往年偏多2~4 g·kg^-1,相应距平百分率可达50%~75%。且110°~120°E之间θ_se的340 K等值线5月第1候多年气候态位于13°N以南,但2018年同期却偏北至25°N附近,暖湿气团北进有利于强降水的发生。副高西伸北抬前,副高主体西侧和北侧均有凝结潜热加热区存在,说明潜热加热与副高演变关系密切。垂直剖面表明600 hPa为凝结潜热加热中心,向上加热率随高度减小,因此500 hPa处潜热加热率垂直梯度为负,使得500 hPa成为负涡源所在。因凝结潜热分布不均产生的负涡源,1~2 d便可形成与副高自身十分接近的负涡度值,足以诱发副高突变,该时间尺度与副高真实演变时间相符。负涡源中与凝结潜热垂直分布不均相关的部分起主要作用,而与凝结潜热水平分布不均相关的部分同时期产生的负涡度最多仅为前者的1/3左右,对副高突然西伸的作用较小。与凝结潜热相关的负涡源作为引发西太平洋副高异变的可能原因,其与副高的关系仍需进一步研究。     

空间非均匀加热对副热带高压带形成和变异的影响Ⅰ:尺度分析

利用全型垂直涡度倾向方程,讨论了空间非均匀非绝热加热（Ｑ）对副热带高压形态变异的影响。通过简单的空间尺度分析指出,Ｑ的垂直非均匀分布比其水平非均匀分布对副热带高压带断裂成闭合中心的影响更大。在时间尺度较长时,低空的β效应和高层的涡度平流对副热带高压形态的形成有重要作用。在它们影响下,低空副热带高压出现在表面感热加热西侧、深对流凝结加热东侧;而高空副热带高压出现在表面感热加热的东侧、深对流凝结加热的西侧     

江淮流域持续性强降水期间西太副高位置变异与非绝热加热的关系

采用NCEP/NCAR逐日再分析资料及全国740站逐日降水资料,讨论了江淮流域持续性强降水期间西太平洋副高位置变动特征及其与非绝热加热的关系.通过个例合成研究发现:副高位置变异与强降水持续期间大气非绝热加热关系密切.强降水持续期间,副高北侧的江淮流域和西侧的孟加拉湾北部地区均存在强烈的视热源和视水汽汇.强降水发生前3 ...     

气候变暖背景下西太平洋副热带高压体形态变异及热力原因

采用美国NCEP/NCAR再分析资料,利用相关、合成分析、大气热源的计算等方法,研究了气候变暖背景下西太平洋副热带高压（副高）空间形态的变异及热力原因。结果表明,气候变暖前、后各层副高形态特征有很大的差异,副高体的空间形态从850—700 hPa开始显著西伸南扩,到500 hPa最为明显。各层副高在冷、暖期的形态差异与其周围大气热源和涡度的变化相对应。随着气候变暖,副高西侧和南侧的大气热源在850—700 hPa上开始有明显的加强,500 hPa热源加强最明显,且副高体南侧热源中心有所南移;同时,其西侧和南侧从对流层低层至中高层有反气旋涡度的增大,西侧的反气旋涡度在850—700 hPa增大最明显,南侧的反气旋涡度在500 hPa增大最明显,且反气旋中心整体南移。表明气候变暖后,副高体西侧和南侧大气热源的加强,导致相应区域反气旋涡度增大,副高体向反气旋涡度增大的方向发展,从而使副高西脊点西伸,南边界南扩,整体南移。      

空间非均匀加热对副热带高压形成和变异的影响──Ⅲ:凝结潜热加热与南亚高压及西太平洋副高

通过理论分析和数值模拟,研究了降水所致凝结潜热影响副热带高压带断裂的物理机制。基于全型垂直涡度方程的尺度分析指出,强的对流凝结加热的垂直梯度的变化,导致副热带地区对流层高层和中低层的高低压分布呈现出反位相。数值试验证实凝结潜热是决定东半球夏季副热带高压位置和强度的关键因素：东亚季风降雨所致凝结潜热加热使高层南亚高压位于加热中心西侧,中层西太平洋副热带高压位于加热中心东侧。通过定常波的传播,副热带地区的凝结潜热加热对中高纬天气的形成和维持有一定影响。     

1998年夏季西太平洋副热带高压的变异分析

该文利用NCEP再分析资料和其他相关资料分析了1998年夏季西太平洋副热带高压的变异特征和机理。与多年平均相比,1998年夏季副高总体偏强、偏西。副高的南北进退出现显著异常,尤其是7月中旬,副高突然大幅度南撤,南撤后,副高偏南维持至8月初,长江中下游及以南地区出现“二度梅”。副高南撤现象从副高带的东部开始,逐渐西传。分析表明：副高的异常变化是东亚大气环流异常调整的结果,其中副热带西风急流的异常变化对副高南撤起着重要的作用,急流位置和强度的变化及伴随的入口区和出口区次级环流和不稳定均有利于副高在7月中旬南撤和南撤后偏南维持。T106L19全球谱模式的敏感性数值试验表明,高度场对急流减弱的响应与观测分析结果一致。热源和水汽汇分析、OLR分析以及热源与位势高度场SVD分析均表明：在副高南撤前,热带季风区非绝热加热显著减弱;这一结果有利于副高偏南维持;经圈环流的分析结果也与此相吻合。     

Relationship Between the Western Pacific Subtropical High and the Subtropical East Asian Diabatic Heating During South China Heavy Rains in June 2005

Based on the daily NCEP/NCAR reanalysis data, the position variation of the western Pacific subtropical high (WPSH) in June 2005 and its relation to the diabatic heating in the subtropical East Asia are analyzed using the complete vertical vorticity equation. The results show that the position variation of the WPSH is indeed associated with the diabatic heating in the subtropical East Asian areas. In comparison with June climatology, stronger heating on the north side of the WPSH and relatively weak ITCZ (intertropical convergence zone) convection on the south side of the WPSH occurred in June 2005. Along with the northward movement of the WPSH, the convective latent heating extended northward from the south side of the WPSH. The heating to the west of the WPSH was generally greater than that inside the WPSH, and each significant enhancement of the heating field corresponded to a subsequent westward extension of the WPSH. In the mid troposphere, the vertical variation of heating on the north of the WPSH was greater than the climatology, which is unfavorable for the northward movement of the WPSH. On the other hand, the vertical variation of heating south of the WPSH was largely smaller than the climatology, which is favorable for the anomalous increase of anticyclonic vorticity, leading to the southward retreat of the WPSH. Before the westward extension of the WPSH in late June 2005, the vertical variation of heating rates to (in) the west (east) of the WPSH was largely higher (lower) than the climatology, which is in favor of the increase of anticyclonic (cyclonic) vorticity to (in) the west (east) of the WPSH, inducing the subsequent westward extension of the WPSH. Similar features appeared in the lower troposphere. In a word, the heating on the north-south, east-west of the WPSH worked together, resulting in the WPSH extending more southward and westward in June 2005, which is favorable to the maintenance of the rainbelt in South China.     

我国南方洪涝暴雨期西太平洋副高短期位置变异的特点及成因

利用NCEP/NCAR多年逐日再分析资料、美国环境预报中心CMAP (NOAA NCEP Climate Prediction Center Merged Analysis of Precipitation) 候平均降雨量资料以及全国740站逐日降水资料, 对华南前汛期和江淮梅雨期大范围持续性暴雨过程中西太平洋副高短期位置变异的异同及其可能成因进行了分析。结果表明: 华南和江淮大范围持续性暴雨期间, 西太平洋副高位置均比同期气候平均值异常偏南偏西, 且强度偏强。华南暴雨期间, 副高西北侧华南地区以及西侧孟加拉湾地区存在异常强烈的视热源和视水汽汇; 江淮暴雨期间, 副高北侧江淮流域及西侧孟加拉湾地区也存在异常强烈的视热源和视水汽汇。运用全型垂直涡度倾向方程理论, 研究非绝热加热对西太平洋副高短期位置变异的影响, 结果表明: 副高位置的短期变异与非绝热加热场及其配置有密切联系。华南暴雨期间, 副高西北侧边缘的华南地区加热场可在短期内迫使副高东撤南退; 江淮暴雨期间, 副高北侧江淮流域加热场的存在不利于副高北进, 而西侧较远处孟加拉湾热源会诱导副高西伸, 两者的共同作用导致副高在江淮以南维持, 且会明显西伸。     

夏季西太平洋副高脊线的活动特征及其可能的机制

通过对多年平均的逐日资料的分析表明 ,夏季不同区域副热带高压脊轴的垂直结构和活动特征存在明显不同 ,这与空间非均匀加热的分布密切相关。西太平洋地区副高脊轴随高度向北倾斜 ,而 1 60°E～ 1 80°地区向南倾斜 ;北太平洋中、西部副高在北进期的脊线活动均存在显著的 1 0～ 2 0 d周期低频振荡 ,东亚季风区还具有明显的准 40 d振荡周期。分析表明 :副高的季节性南北移动主要受太阳辐射的影响 ,而空间非均匀加热起着调节副高移动速率以及改变副高强度的作用 ,特别是对副高的异常活动起重要作用     

Seasonal Prediction of the Record-Breaking Northward Shift of the Western Pacific Subtropical High in July 2021

The unprecedented Zhengzhou heavy rainfall in July 2021 occurred under the background of a northward shift of the western Pacific subtropical high(WPSH). Although the occurrence of this extreme event could not be captured by seasonal predictions, a skillful prediction of the WPSH variation might have warned us of the increased probability of extreme weather events in Central and Northern China. However, the mechanism for the WPSH variation in July2021 and its seasonal predictability are still un...     

Intra-seasonal Features of an Extreme High Temperature Event in 2011 in Eastern China and Its Atmospheric Circulation

Based on the daily maximum air temperature data from the China Meteorological Data Network and the NCEP/DOE reanalysis data, the intra-seasonal circulation and evolution of an extreme high temperature event (EHTE) in the middle reaches of the Yangtze River (MYR) from August 9-21, 2011 were explored, as well as the influence of diabatic heating on the position variation of the Western Pacific subtropical high (WPSH). Results show that the daily Tmax in the MYR exhibits a vigorous intraseasonal oscillation (ISO) of 10-25 days in the extended summer of 1980-2018. The main factors affecting the EHTE in the summer of 2011 are the low-frequency wave train propagating southeastward in the mid-latitude of the upper troposphere and the low-frequency anticyclone moving northwestward in the low- latitude of the mid-lower troposphere. The diagnosis of 925hPa thermodynamic equation indicates that the ISO features of the Tmax in the core region is determined by the intra-seasonal variation of the adiabatic variation. In addition, the variations of the WPSH correspond well to the distribution of apparent heat source. In the early stage of the high temperature process, the apparent heat source in the north of the Bay of Bengal is a certain indicator for the westward extension of the WPSH.     

西太平洋副热带高压东西位置变动特征分析

采用NCEP／NCAR再分析逐日资料，根据特定区域涡度值，定义描述西太平洋副高东西位置的指标，并利用该指标研究了6月副高东西位置变动特征。结果表明：该指标不仅避免了由于高度的逐年升高而引起的副高逐年西进的年代际变化，而且能很好地反映大尺度环流场的特征；副高偏西年，赤道西风减弱，越赤道气流减弱，南海夏季风偏弱，江南和华南地区南风增强，其东侧负涡度发展，引导副高西伸，长江流域被副高北侧异常西南风控制，有利于雨带在此维持，降水偏多易涝。西太平洋副高东西位置变化的周期分析表明，6月副高西伸指数最强的周期信号为2、4、8a。     

1999年北京持续高温天气过程的诊断分析

利用北京观象台观测资料和NCEP/NCAR再分析数据,对1999年6月24日至7月2日北京一次持续性高温天气的演变和发展过程及非绝热加热作用对系统的影响进行诊断分析,结果表明：在此次高温天气发生前,欧亚大陆中高纬度环流经向度很大,欧洲北部和贝加尔湖以南为高压脊控制,中亚和我国东北地区则处于低压槽内。贝加尔湖南部的高压脊纬向延伸范围较广,在东移过程中长时间影响北京。随着贝加尔湖以南的高压脊逐渐东移,北京上空下沉增温与非绝热加热作用有所增强,北京逐渐受到高温天气影响。在高温天气发生的后半阶段,我国东北的低压槽入海后在120130°E附近维持并发展,槽前非绝热加热率很大。从垂直方向来看,加热率在500 hPa以下随高度迅速增加,根据全型涡度方程,强烈的非绝热加热率垂直分布不均作为一个明显的涡度源区,对入海低压槽的稳定维持有显著的作用。而入海低压槽的稳定维持,又阻碍了华北高压脊的东移,使其在北京地区长时间稳定少动,为北京带来多日的持续性高温天气。     

夏季西太平洋副热带高压南北位置变动特征及其影响

使用ECMWF再分析数据集资料中的位势高度场、三维风场、温度场、相对湿度场、海温场以及中国气象局730站地面降水资料和日最高温度资料,对比分析研究了7月份西太平洋副高位置偏南和偏北过程(持续满足南、北位置指标6天以上定义为一次南、北部型过程)所对应的动态气候特征及其演变.分析首先揭示出了西太平洋副高的南北位置变化存在季...