亚洲夏季风季节内振荡对云南主汛期降水的影响Ⅱ:云南主汛期季节内振荡活动过程及其对MJO活动的响应

利用NCEP OLR、风场再分析资料和日本APHRO_MA_V1003R1降水资料,针对云南主汛期季节内振荡(ISO)活跃年分析了对应低频对流场、环流场和降水的异常特征,以及热带印度洋大尺度振荡MJO分别激发孟加拉湾西南季风ISO和南海热带季风ISO,从而对云南主汛期ISO和降水产生的影响.在云南主汛期ISO活跃年,低频对流场和环流场在云南ISO波动的1～3位相和4～6位相呈反位相特征,这主要由热带印度洋低频对流东传、北传和副热带西太平洋低频对流西传造成的.热带印度洋的低频对流在发展过程中,一方面沿孟加拉湾西岸向西南-东北方向传播,激发了孟加拉湾西南季风ISO活跃并继续向云南传播;另一方面沿孟加拉湾以南继续东传到南海,激发了南海热带季风ISO活跃并北传到副热带中国东部地区,再沿副热带西传至云南,越过云南后与沿孟加拉湾西岸从东北方向传来的低频对流在孟加拉湾以北地区交汇,完成了一个经纬向接力传播的周期.云南主汛期降水在1～3位相由于副热带低频对流西传和孟加拉湾低频对流东北向传播而处于正距平(第2位相降水最多);在4～6位相,由于副热带低频对流抑制区西传和孟加拉湾低频对流抑制区东北向传播而降水减少(第5位相降水最少),云南主汛期降水与当地低频对流有较好的对应关系.当热带印度洋MJO较强时,4-7月以两条路径向云南的三次传播增强和提前,使得云南主汛期ISO活动也加强,对应产生三次低频对流活跃期,这种MJO由热带印度洋向云南的传播需要30～40天的时间.因此,正是热带印度洋MJO分别对孟加拉湾西南季风ISO和南海热带季风ISO的激发,使得东亚夏季风和南亚夏季风这两个亚洲夏季风系统共同作用于云南主汛期ISO,影响当地降水.     

热带印度洋MJO活动异常对四川盆地降水的影响

利用四川省132个气象观测站降水资料和NOAA的逐日向外长波辐射(OLR)资料,分析了主汛期热带东印度洋MJO活动异常年低频对流传播的显著差异,及其影响四川盆地主汛期降水的物理过程。探讨了热带东印度洋MJO活跃年低频振荡向四川盆地传播的路径和源头,以及孟加拉湾西南季风系统、东亚副热带季风系统的低频振荡分别对四川盆地主汛期低频对流活动的影响。结果表明:热带印度洋的低频对流激发了孟加拉湾西南季风ISO进入活跃期,并在西南气流的引导下继续向四川盆地传播;低频对流先从热带印度洋东传至菲律宾群岛南部的热带洋面,并向东亚副热带地区北传,激发了东亚副热带季风ISO的活跃加强,进而向四川盆地西传。热带印度洋MJO活动异常对四川盆地降水的调制,正是通过两支季风系统(孟加拉湾夏季风和东亚副热带夏季风)的共同作用,影响了四川盆地主汛期异常的对流活动以及降水的多寡。      

孟加拉湾西南季风与南海热带季风季节内振荡特征的比较

采用美国国家环境预报中心的向外长波辐射和风场资料及日本气象厅的降水资料,用30-60d滤波后的夏季风指数在孟加拉湾和南海的区域平均值分别代表孟加拉湾西南季风和南海热带季风季节内振荡,对两支季风的季节内振荡特征进行比较分析,发现孟加拉湾西南季风的季节内振荡和南海热带季风的季节内振荡在夏季风期间(5-10月)都有约3次半的波动.夏季风期间,在阿拉伯海-西太平洋纬带上,夏季风的季节内振荡有4次从阿拉伯海的东传和3次从西太平洋的西传,其中7月后东传可直达西太平洋.孟加拉湾和南海在夏季风期间都有4次季节内振荡的经向传播,但孟加拉湾在约15°N以南为季节内振荡从热带东印度洋的北传,在约15°N以北则为副热带季风季节内振荡的南传;而在南海则是4次季节内振荡从热带的北传.在以孟加拉湾西南季风季节内振荡和南海热带季风季节内振荡分别划分的6个位相中,都存在1-3位相和4-6位相中低频对流、环流形势相反的特征,这是由热带东印度洋季节内振荡的东传和北传所致.热带印度洋季节内振荡沿西南-东北向经过约14d传到孟加拉湾,激发了孟加拉湾西南季风季节内振荡的东传,经过约6d到达南海,激发了南海热带季风季节内振荡的北传,经过约25d到达华南,形成热带印度洋季节内振荡向华南的经纬向接力传播(45d).孟加拉湾西南季风季节内振荡所影响的降水主要是在20°N以南的热带雨带随低频对流的东移而东移;而南海热带季风季节内振荡所影响的降水除了这种热带雨带随低频对流的东移外,还有在20°N以北的东亚副热带地区存在雨带随南海低频对流的北移而北移.     

大气季节内振荡对印度洋—西太平洋地区热带低压/气旋生成的影响

文中利用EOF分析大气季节内振荡 (MJO)的时空变化的方法 ,研究了 1996年 9月～ 1997年 6月间的MJO活动对生成在印度洋—西太平洋海域的热带低压 /气旋的影响。结果发现 ,除西北太平洋之外 ,发生在其他区域的热带低压 /气旋有半数以上生成在向东移动的MJO的湿位相中。伴随MJO的向东传播 ,热带低压 /气旋平均生成位置也随之向东移动 ,而生成在西北太平洋的热带低压 /气旋分别受到向东和向西传播的MJO影响     

亚洲夏季风季节内振荡对云南主汛期降水的影响Ⅰ:云南主汛期季节内振荡特征及其传播过程

利用云南省124个气象观测站降水资料和NCEP OLR再分析资料,分析了云南主汛期(6-8月)季节内振荡(ISO)的活动特征及其传播的年际差异,并着重分析了云南主汛期ISO活跃年热带印度洋ISO向云南传播的两条路径和两个亚洲季风系统ISO分别对云南主汛期ISO的影响。云南主汛期平均降水量与区域平均OLR呈显著负相关,用低频(30～60天)OLR表征云南夏季风ISO,其强度具有明显的年际差异。在云南主汛期ISO活跃年,ISO主要来自于两条传播路径:一条是从副热带西太平洋或中国东南部的三次西传,强度较大,分别造成云南主汛期内3次低频对流显著活跃期;另一条是从热带印度洋沿孟加拉湾西岸的西南-东北向传播,到达云南时加剧了云南主汛期的低频对流。在云南主汛期ISO不活跃年,主汛期仅有两次弱的低频对流,主要来自于副热带两次弱的纬向低频OLR传播,第一次是从副热带西太平洋的西传,第二次是从阿拉伯海北部的东传。在云南主汛期ISO活跃年,热带印度洋低频对流一方面沿孟加拉湾西岸向西南-东北方向传播,激发了孟加拉湾西南季风ISO继续向云南传播;另一方面东传到南海以南的热带洋面并向南海北传,激发了南海夏季风ISO北传到副热带中国东部地区,再向云南西传,越过云南后与从东北方向传来的低频对流在孟加拉湾以北地区交汇,完成了一个经纬向接力传播的周期。因此,正是热带印度洋ISO通过两条路径对南海夏季风ISO和孟加拉湾西南季风ISO的激发,使得东亚夏季风和南亚夏季风这两个亚洲季风系统共同作用于云南主汛期ISO。     

热带季节内振荡研究新进展

季节内振荡既是热带大气活动的强信号，也是热带海洋中较为普遍的现象。本文叙述了热带大气和热带海洋季节内振荡研究的进展，包括热带大气季节内振荡的观测研究、机制研究以及热带海洋季节内振荡方面的研究；讨论了海气相互作用、不同尺度间相互作用对季节内振荡的影响；在总结上述研究成果的基础上提出了热带季节内振荡研究进一步的发展方向。     

中国热带大气季节内振荡研究进展

热带大气季节内振荡(包括MJO)是大气环流的重要系统,它的活动及异常既对其他系统有一定的作用,也对长期天气和短期气候有明显影响。因此,热带大气季节内振荡一直是大气科学的前沿研究课题之一。文中对近5—10年中国学者的有关研究工作及其进展做了简要回顾和综合,主要包括:(1)热带大气季节内振荡特别是MJO的动力学机制;(2)热带大气季节内振荡以及MJO的数值模拟问题,特别是大气非绝热加热廓线对模式模拟MJO的重要作用;(3)热带大气季节内振荡和MJO,特别是在赤道西太平洋地区,与ENSO的相互作用关系;(4)热带大气季节内振荡(包括MJO)及其流场形势对西太平洋台风活动的重要影响,即MJO对西北太平洋台风生成数的调制作用,以及热带大气季节内低频气旋性(LFC)和反气旋性(LFAC)流场对西太平洋台风路径的影响;(5)热带大气季节内振荡(包括MJO)的活动及异常对东亚和南亚夏季风建立、活动异常的影响,以及它们与中国降水异常的密切关系。     

热带MJO和ENSO对西北太平洋热带气旋影响研究综述

对西北太平洋热带气旋的活动规律作了综合评述,简单回顾了热带季节内振荡（MJO）特征和厄尔尼诺/南方涛动（ENSO）特征以及两者间关系,较系统地总结了近年来国内外学者关于MJO和ENSO对西北太平洋海域热带气旋活动影响和机理等方面的研究成果。讨论的热带气旋活动特征包括源地、频数、路径、强度、生命期和登陆等几个方面,并简单讨论了目前该领域存在的科学问题和未来可能的研究方向。     

东亚夏季风的季节内振荡研究

利用动力学因子和热力学因子结合的方法,将东亚夏季风区的西南风与OLR进行了综合处理,构造成东亚季风指数(IM).研究结果表明,该指数既可很好地反映东亚季风区的风场、高度场的环流特征,又能较好地描述我国长江中下游地区夏季降水和气温的变化.通过功率谱和带通滤波结合的方法研究东亚夏季风中的季节内振荡,东亚夏季风区内低频振荡在夏季主要是以30～60天周期的振荡为主;东亚夏季风的季节内振荡在东亚沿海呈波列的形式,并表现为随时间向北传播的季风涌;由于该季节内振荡的波动,造成了东亚热带夏季风在东亚热带和副热带地区活动的反位相关系.     

大气季节内振荡对热带气旋活动影响的研究进展

近30年来，大气季节内振荡对热带气旋活动影响的研究已逐渐成为人们关注的焦点，并取得了显著的进展。就大气季节内振荡对热带气旋生成、路径及登陆的影响进行概述，并揭示了这种影响的主要机制。同时回顾了与季节内振荡密切相关的季风槽活动对热带气旋的影响。在此基础上简单讨论了该领域中存在的问题及未来研究前景，并提出当前该研究领域中一些亟需研究的科学问题。     

Decadal Changes in Interannual Dependence of the Bay of Bengal Summer Monsoon Onset on ENSO Modulated by the Pacific Decadal Oscillation

Interannual variations of the Bay of Bengal summer monsoon (BOBSM) onset in association with El Ni?o?Southern Oscillation (ENSO) are reexamined using NCEP1, JRA-55 and ERA20C atmospheric and Hadley sea surface temperature (SST) reanalysis datasets over the period 1900?2017. Decadal changes exist in the dependence of the BOBSM onset on ENSO, varying with the Pacific Decadal Oscillation (PDO). A higher correlation between the BOBSM onset and ENSO arises during the warm PDO epochs, with distinct late (early) onsets following El Ni?o (La Ni?a) events. In contrast, less significant correlations occur during the cold PDO epochs. The mechanism for the PDO modulating the ENSO?BOBSM onset relationship is through the variations in SST anomaly (SSTA) patterns. During the warm PDO epochs, the superimpositions of the PDO-related and ENSO-related SSTAs lead to the SSTA distribution of an El Ni?o (La Ni?a) event exhibiting significant positive (negative) SSTAs over the tropical central?eastern Pacific and Indian Ocean along with negative (positive) SSTAs, especially over the tropical western Pacific (TWP), forming a strong zonal interoceanic SSTA gradient between the TWP and tropical Indian Ocean. Significant anomalous lower tropospheric easterlies (westerlies) together with upper-tropospheric westerlies (easterlies) are thus induced over the BOB, favoring an abnormally late (early) BOBSM onset. During the cold PDO epochs, however, the superimpositions of PDO-related SSTAs with El Ni?o-related (La Ni?a-related) SSTAs lead to insignificant SSTAs over the TWP and a weak zonal SSTA gradient, without distinct circulation anomalies over the BOB favoring early or late BOBSM onsets.     

Cloud Condensation Nuclei over the Bay of Bengal during the Indian Summer Monsoon

The first measurements of cloud condensation nuclei(CCN) at five supersaturations were carried out onboard the research vessel "Sagar Kanya"(cruise SK-296) from the south to the head-bay of the Bay of Bengal as part of the Continental Tropical Convergence Zone(CTCZ) Project during the Indian summer monsoon of 2012. In this paper, we assess the diurnal variation in CCN distributions at supersaturations from 0.2% to 1%(in steps of 0.2%) and the power-law fit at supersaturation of 1%.The diurnal pattern shows peaks in CCN concentration(NCCN) at supersaturations from 0.2% to 1% between 0600 and 0700 LST(local standard time, UTC+0530), with relatively low concentrations between 1200 and 1400 LST, followed by a peak at around 1800 LST. The power-law fit for the CCN distribution at different supersaturation levels relates the empirical exponent(k) of supersaturation(%) and the NCCNat a supersaturation of 1%. The NCCNat a supersaturation of 0.4% is observed to vary from 702 cm~(-3) to 1289 cm~(-3), with a mean of 961 ± 161 cm~(-3)(95% confidence interval), representing the CCN activity of marine air masses. Whereas, the mean NCCNof 1628 ± 193 cm~(-3) at a supersaturation of 1% is higher than anticipated for the marine background. When the number of CCN spectra is 1293, the value of k is 0.57 ± 0.03(99% confidence interval)and its probability distribution shows cumulative counts significant at k ≈ 0.55 ± 0.25. The results are found to be better at representing the features of the marine environment(103 cm~(-3) and k ≈ 0.5) and useful for validating CCN closure studies for Indian sea regions.     

Role of Western Pacific Oceanic Variability in the Onset of the Bay of Bengal Summer Monsoon

The influence of the tropical Indo-Pacific Ocean heat content on the onset of the Bay of Bengal summer monsoon(BOBSM) onset was investigated using atmospheric data from the NCEP and ocean subsurface temperature data from the Japan Metorology Agency(JMA).Results showed that the onset time of the BOBSM is highly related to the tropical Pacific upper ocean heat content(HC),especially in the key region of the western Pacific warm pool(WPWP),during the preceding winter and spring.When the HC anomalies in the WPWP are positive(negative),the onset of the BOBSM is usually early(late).Accompanied by the variation of the convection activity over the WPWP,mainly induced by the underlying ocean temperature anomalies,the Walker circulation becomes stronger or weaker.This enhances or weakens the westerly over the tropical Indian Ocean flowing into the BOB in the boreal spring,which is essential to BOBSM onset.The possible mechanism of influence of cyclonic/anti-cyclonic circulation over the northwestern tropical Pacific on BOBSM onset is also discussed.     

Intraseasonal Oscillation of Tropospheric Ozone over the Indian Summer Monsoon Region

Boreal summer intraseasonal oscillation(BSISO) of lower tropospheric ozone is observed in the Indian summer monsoon(ISM) region on the basis of ERA-Interim reanalysis data and ozonesonde data from the World Ozone and Ultraviolet Radiation Data Centre. The 30–60-day intraseasonal variation of lower-tropospheric ozone shows a northwest–southeast pattern with northeastward propagation in the ISM region. The most significant ozone variations are observed in the Maritime Continent and western North Pacific. In the tropics, ozone anomalies extend from the surface to 300 hPa; however, in extratropical areas, it is mainly observed under 500 hPa. Precipitation caused by BSISO plays a dominant role in modulating the BSISO of lower-tropospheric ozone in the tropics, causing negative/positive ozone anomalies in phases 1–3/5–6. As the BSISO propagates northeastward to the western North Pacific, horizontal transport becomes relatively more important, increasing/reducing tropospheric ozone via anticyclonic/cyclonic anomalies over the western North Pacific in phases 3–4/7–8.As two extreme conditions of the ISM, most of its active/break events occur in BSISO phases 4–7/1–8 when suppressed/enhanced convection appears over the equatorial eastern Indian Ocean and enhanced/suppressed convection appears over India, the Bay of Bengal, and the South China Sea. As a result, the BSISO of tropospheric ozone shows significant positive/negative anomalies over the Maritime Continent, as well as negative/positive anomalies over India, the Bay of Bengal,and the South China Sea in active/break spells of the ISM. This BSISO of tropospheric ozone is more remarkable in break spells than in active spells of the ISM, due to the stronger amplitude of BSISO in the former.     

1998年南海、孟加拉湾夏季风期间动能收支特征

该文采用1998年加密观测资料经同化处理后得到的客观分析格点资料, 对南海地区和孟加拉湾地区的动能收支进行了诊断分析和对比, 得出: B区夏季风爆发, 其850 hPa区域平均总动能表现为爆发性增长, C区则表现为一个逐步增长的过程.越赤道气流通过南边界的动能输送对B区夏季风建立贡献很大, 西边界动能输入对C区夏季风建立也起了十分显著的作用.季风盛行期, B区夏季风动能的发展维持主要是动能水平通量散度的贡献, 其中西边界动能的流入贡献最大, 孟加拉湾夏季风的变化主要为印度季风影响所致; C区夏季风动能主要是依靠其区域内动能制造来维持.对于850 hPa层, B区主要通过斜压过程制造动能, 正压过程破坏更多的动能, C区主要是正压过程制造动能.两区对流层高层都为动能主要流出区, 而对流层低层, B区为动能流入区, C区为动能流出区.     

The Onset of the Monsoon over the Bay of Bengal: The Year-to-Year Variations

In situ buoy observation data spanning four years(2008-2011) were used to demonstrate the year-to-year variations of the monsoon onset processes in the Bay of Bengal(BoB).A significant early(late) monsoon onset event in 2009(2010) was analyzed in detail.It is found that the year-to-year variations of monsoon onset can be attributed to either the interannual variability in the BoB SST or the irregular activities of the intra-seasonal oscillation(ISO).This finding raises concern over the potential difficulties in simulating or predicting the monsoon onset in the BoB region.This uncertainty largely comes from the unsatisfactory model behavior at the intra-seasonal time scale.     

An Analysis of the Characteristics of Monsoon Onset over the Bay of Bengal and the South China Sea in 2010

Based on NCEP/NCAR daily reanalysis and the Tropical Rainfall Measuring Mission data, the background atmospheric circulation and the characteristics of meteorological elements during the period of the Bay of Bengal monsoon (BOBM) and the South China Sea (SCS) monsoon (SCSM) in 2010 are studied. The impacts of the BOBM onset on the SCSM onset and the relationship between the two monsoons are also analyzed. The two main results are as follows. (1) The BOBM onset obviously occurs earlier than the SCSM onset in 2010, which is a typical onset process of the Asian monsoon. During the BOBM’s onset, northward jump, and eastward expansion, convective precipitation and southwest winds occurred over the SCS, which resulted in the onset of the SCSM. (2) The relationship among strong convection, heavy rainfall, and vertical circulation configuration is obtained during the monsoon onsets over the BOB and SCS, and it is concluded that the South Asian High plays an important role in this period.     

阿拉伯海和孟加拉湾夏季风气候特征的差异

利用 1 958— 1 997年 3— 1 1月 NCEP/NCAR850和 2 0 0 h Pa再分析风场资料 ,研究了南亚夏季风活动的气候特征。发现南亚不同区域的经、纬向风季节变化及纬向风的峰型结构差异明显。夏季在阿拉伯海和孟加拉湾分别有两个最明显西南风速中心 ,这两个地区的西南风活动明显不同 ,孟加拉湾西南风出现及向北推进到2 0°N时间比阿拉伯海明显偏早 ,结束时间偏晚 ,是南亚季风区西南夏季风维持时间最长的地区。对比分析强、弱夏季风年 6— 8月高、低层经、纬向风距平垂直切变矢量风场发现 ,热带低纬度越赤道气流及南亚季风区的流场结构明显不同。     

孟加拉湾热源对亚洲夏季风环流系统的影响

利用 1951—2000年NCEP/NCAR再分析逐日及月平均资料和我国 160个测站 1951—2000年月降水量资料,计算了夏季大气热源气候分布,分析了夏季孟加拉湾地区热源年际异常及亚洲季风环流系统的响应,以及夏季孟加拉湾地区热源与中国夏季降水的年际关系。结果表明:夏季亚洲季风区最强的热源中心位于孟加拉湾东北部一带。当孟加拉湾热源异常强 (弱 )时,南亚高压偏西 (东 ),西太平洋副热带高压位置偏东(西);印度夏季风偏强 (弱),东亚热带季风偏弱 (强 )。孟加拉湾热源异常对南亚高压、南亚季风、副热带高压的影响显著,对东亚热带季风的影响不显著。夏季孟加拉湾热源与同期长江以南、华南东部部分地区降水呈明显负相关,而与西南到华南西部地区降水呈明显正相关。     

一次孟加拉湾风暴Akash (0701) 对我国西南地区强降水过程的影响分析

孟加拉湾地区是全球热带气旋频繁活动的海域之一,孟加拉湾风暴常对我国青藏高原和西南地区造成严重影响.孟加拉湾风暴Akash (0701) 于2007年5月15～17日引发了云南、广西等地一次持续性强降水过程.本文利用地面降水资料、NCEP(the National Centers for Atmospheric Prediction)/NCAR(the National Center for Atmospheric Research)再分析资料和JMA(Japan Meteorological agency)卫星TBB(Black Body Temperature)资料,研究Akash对我国西南地区这次强降水过程的影响.结果表明:这次强降水过程发生在Akash与青藏高原低槽密切配合的形势下.Akash登陆减弱期间其对流云团移上青藏高原,加强槽前云系引发强降水.受孟加拉湾风暴高层辐散影响,南亚高压加强并北上控制我国西南地区,这增强了降水区的高空辐散,有利于上升运动发展.同时孟加拉湾风暴为降水区提供了充足的水汽输送.降水区的水汽净流入、湿斜压性增长以及强烈条件性对称不稳定是这次强降水产生的有利条件.研究还发现,低纬高原地形对孟加拉湾风暴偏南风的强迫抬升加剧了降水区的上升运动,有助于强降水的产生.