GAMIL CliPAS试验对夏季西太平洋副高的预测

利用GAMIL CliPAS “两步法” 季度预测试验, 检验了后报的1980～1999年北半球夏季西太平洋副热带高压 (简称副高) 的年际变化, 检查了Seoul National University (SNU) 动力统计预测系统对SST预测准确度, 并讨论了影响中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室格点大气模式 (GAMIL) 对副高预测效果的可能原因。500 hPa位势高度可预报性指数表明西太平洋副高具有较高可预报性。集合平均基本能再现西太平洋副高的变率特征, 但最大方差的位置和强度与观测稍有区别。观测证据显示, 副高存在2～3年变率和3～5年变率, 且2～3年变率比3～5年变率强。GAMIL能够准确预测观测副高的3～5年变率, 尽管其强度要强于观测。这与试验所用的预测海温能够很好表现赤道中东太平洋 (5.5°S～5.5°N, 190.5°E～240.5°E) 海温的年际变率有关。同时, GAMIL预测的副高2～3年变率较之观测显著偏弱, 这可能与SNU预测的海洋大陆地区 (5.5°S～0.5°N, 110.5°E～130.5°E) SST的2～3年变率偏弱有关。分析表明, SNU预测海温的这种弱点, 与SNU海温统计预测模式所用的历史海温 (OISST) 本身对海洋大陆地区2～3年变率的刻画能力较弱有关。     

西太平洋副热带高压的年际变率及其与ENSO的相关性

利用NCEP资料定义了西太平洋副高的强度指数、脊线指数，并对这两种指数进行功率谱分析，且分别与Nino3指数作相关性分析，发现副高强度指数、脊线指数都存在年际尺度的变率，而且与Nino3指数在年际尺度上存在很好的相关性。在此基础上，对可能引起副高年际变率的机理作了尝试性探讨：在年际尺度上，副高脊线位置首先出现异常南移，同时副高强度减弱，副高南侧正的西风距平加强了赤道纬向西风；异常的西风使得暖水向东传播，约2个月后Nino3区海温异常升高并西传，其后约1个月中太平洋海表温度异常升高，中太平洋海水升温的同时加热大气，在。Hardly环流作用下，约3个月以后，副高开始增强。     

2003 年陕西暴雨与西太平洋副热带高压的关系

利用实时资料和中央气象台提供的副热带高压资料,对2003年汛期陕西暴雨和500hPa副热带高压的活动特征关系统计分析,并对ECMWF、T213数值预报产品对副高的预报能力作了客观分析。结果表明,汛期7、8、9月副高偏强,副高脊线在25～28°N、西脊点在104～112°E进退,是陕西关中陕南多阴雨、暴雨频繁的主要原因;陕西连续暴雨产生于副高脊线沿25～28°N持续西伸、持续东移经过105°E时段。ECMWF对副高的进退、热带气旋路径预报准确率较高。     

近百年夏季西太平洋副热带高压的变化

利用国家气候中心给出的1951～1998年副高强度(Is)、西界(Iw)、北界(IN)3个指数与国家气候中心同期的500hPa观测高度场分别作相关分析,并在高度场中分别找出几个有意义的点,用其高度计算副高3个指数I＇s、I＇N和I＇w,计算出I＇s与Is、I'N与IN、I＇w与IW的相关系数均大于Is、IN和IW与单点高度的相关系数.对NCEP资料作同样分析,结果相同,说明可以利用500hPa高度场数值计算副高活动指数.于是利用重建的1880～1950年北半球高度场资料将副高3个指数向前恢复到1880年.对1880～1999年副高强度、西界、北界作功率谱及小波分析,发现副高强度、北界具有明显的40年周期,西界具有明显的16年周期,即副高指数的变化以低频振荡为主.北界还有3～5年的年际变化.     

热带西太平洋暖池和副热带高压之间的关系

文中研究了热带西太平洋暖池和西太平洋副热带高压的季节性变化和年际变化关系。结果表明,西太平洋暖池面积和副热带高压面积指数季节变化趋势基本一致,暖池中心的纬向移动与副热带高压西伸脊点相反,而经向移动和５００ｈＰａ副热带高压脊平均位置的南北季节性变化非常一致。西太平洋副热带高压的年际变化落后暖池大约３个月左右,用暖池２８℃或２９℃面积指数可以很好地预测出当年６,７,８三个月西太平洋副热带高压的面积指数。     

基于交叉小波分析方法的西太平洋副热带高压年际变率与热带海温及大气环流异常的相关性研究

西太平洋副热带高压的年际变率受热带多个关键海区的海-气相互作用过程调控,但彼此间的因果关联和影响机制尚不清楚。为揭示西太平洋副热带高压的年际变率与热带海温及大气环流异常之间的内在关联特性,定义了三个关键海区以及赤道纬向西风区的特征指数,并分别与西太平洋副热带高压强度、脊线指数进行了交叉小波和相干小波分析。研究发现:西太平洋副热带高压指数存在显著的2～3年和准5年的周期振荡,20世纪八九十年代后,由于暖池区海温及赤道纬向西风区的Hadley环流强迫加强,致使副热带高压特征指数的2～3年周期振荡加强;从位相关系看,先是西太平洋副热带高压减弱南撤导致纬向西风加强,其后影响赤道东太平洋海温升高,同时暖水向东传,使赤道中太平洋以及暖池区海温逐渐升高,在Hadley环流作用下使副高加强北抬。基于上述西太平洋副热带高压的年际变率与热带海温及大气环流异常变化相关性诊断研究,进一步探讨了造成这种相关性的影响机理和因果关联,为揭示西太平洋副热带高压年际变率与热带海温及大气环流异常的相关性做探索研究。     

PDO对西太平洋副热带高压年代际东退的可能贡献

以往的研究已证实,西太平洋副热带高压(副高)在1970s后期减弱东退.基于大气模式(CAM4)的理想型海温强迫试验,结果表明:副高的东退可能是大气对于正位相太平洋年代际振荡(PDO)的相应.伴随着PDO转变为正位相,西太平洋至印度半岛以及热带东太平洋的对流加热增强,大气表现为Gill型响应,在亚洲大陆至西太平洋上空低层产生气旋性异常,有利于副高东退.同时,高层产生反气旋异常,使得东亚西风急流加强和向南扩展,进而调节西太平洋上空的次级环流,进一步有利于副高东退.     

夏季南亚高压与西太平洋副热带高压的相关性分析

利用1951—2010年NCEP/NCAR再分析月平均资料研究夏季南亚高压与西太平洋副热带高压(简称西太副高)的相关性。结果发现,夏季南亚高压与西太副高的联系密切,年际尺度上强度指数之间的显著正相关关系相对稳定,两者同时偏强(简称同强)与同时偏弱(简称同弱)的模态超过70%。当南亚高压与西太副高同强(同弱)时,西风急流偏强(偏弱),高纬度地区大气环流呈经向(纬向)型,太平洋EAP遥相关为正(负)位相。贯穿对流层中上层的中纬度纬向西风与高压强度异常有密切的联系,西风急流可作为中纬度地区连接两者作用的纽带。青藏高原与太平洋地区对流层的温度差异分布对当地的环流系统造成很大影响,高原热力异常和海温异常联系着高压系统的演变。南亚高压、西太副高的异常影响了整体东亚大气环流的配置,是了解不同纬度系统相互作用的又一着眼点。     

四川地区夏季旱涝与西太平洋副热带高压的关系

利用近46年西太平洋副热带高压特征指数资料、四川地区123个测站的逐日降水资料集及NCEP\NCAR再分析资料,研究了四川地区夏季旱涝事件的空间分布特征及其与西太副高的关系。结果表明,四川盆地东西部经常出现"西旱东涝"或者"西涝东旱"的异常特征。西太平洋副热带高压的脊线、北界位置与四川盆地东(西)部区的旱涝之间存在很高正(负)相关关系。西太平洋副热带高压南北位置的异常变化对应着东亚地区大气环流的异常变化,从而影响四川盆地东部区及四川盆地西部区的旱涝变化。     

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...     

副高北进过程的个例数值研究

就一次出梅时西太平洋副热带高压北进过程,用数值试验的方法,对副高北进的原因进行了分析研究,重点分析了非绝热过程在副高北进过程中所起的作用。结果表明:1）对应出梅时的环流形势,大气内部的动力调整过程具有使副高增强北进的趋势,是副高北进的主导因子。2）在3～5天时间尺度上,非绝热过程的作用不可忽视,其总效应使副高减弱。就各非绝热因子而言,净辐射过程的总效应使副高减弱,不利副高北进;降水凝结潜热释放有利副高的维持和增强,有利副高北进。就地区而言,南亚季风区加热具有同副高南侧热带辐合带加热相同的作用,正的加热增强有利副高增强北进。     

Different Configurations of Interannual Variability of the Western North Pacific Subtropical High and East Asian Westerly Jet in Summer

This study investigates the circulation and precipitation anomalies associated with different configurations of the western North Pacific subtropical high(WNPSH) and the East Asian westerly jet(EAJ) in summer on interannual timescales. The in-phase configuration of the WNPSH and EAJ is characterized by the westward(eastward) extension of the WNPSH and the southward(northward) shift of the EAJ, which is consistent with the general correspondence between their variations. The out-of-phase configuration includes the residual cases. We find that the in-phase configuration manifests itself as a typical meridional teleconnection. For instance, there is an anticyclonic(cyclonic) anomaly over the tropical western North Pacific and a cyclonic(anticyclonic) anomaly over the mid-latitudes of East Asia in the lower troposphere. These circulation anomalies are more conducive to rainfall anomalies over the Yangtze River basin and south Japan than are the individual WNPSH or EAJ. By contrast, for the out-of-phase configuration, the mid-latitude cyclonic(anticyclonic) anomaly is absent, and the lower-tropospheric circulation anomalies feature an anticyclonic(cyclonic)anomaly with a large meridional extension. Correspondingly, significant rainfall anomalies move northward to North China and the northern Korean Peninsula. Further results indicate that the out-of-phase configuration is associated with the developing phase of ENSO, with strong and significant sea surface temperature(SST) anomalies in the tropical central and eastern Pacific which occur simultaneously during summer and persist into the following winter. This is sharply different from the in-phase configuration, for which the tropical SSTs are not a necessity.     

Two Northward Jumps of the Summertime Western Pacific Subtropical High and Their Associations with the Tropical SST Anomalies

Based on the pentad mean ridgeline index of the western Pacific subtropical high (WPSH), the authors identified the two northward jumps of the WPSH from 1979 to 2008 and revealed their associations with the tropical SST anomalies. The authors show that the northward jumps, especially the second jump, exhibited remarkable interannual variability. In addition, the authors find that the two northward jumps were mutually independent and were influenced by the SST anomalies in the different regions of the tropical Pacific. The first jump was positively correlated with the SST anomalies in the tropical central Pacific from the preceding winter to June. In contrast, the second jump was positively related to ENSO in the preceding winter, but this correlation tended to weaken with the decay of ENSO and disappeared in July. Instead, a positive correlation was found in the Indian Ocean. We therefore suggest that ENSO plays an indirect role in the second jump through the capacitor effect of the Indian Ocean.     

Interdecadal Change in the Interannual Variation of the Western Edge of theWestern North Pacific Subtropical High During Early Summer and the Influenceof Tropical Sea Surface Temperature

This study reveals that the interannual variability of the western edge of the western North Pacific(WNP)subtropical high(WNPSH) in early summer experienced an interdecadal decrease around 1990. Correspondingly, the zonal movement of the WNPSH and the zonal extension of the high-pressure anomaly over the WNP(WNPHA) in abnormal years possess smaller ranges after 1990. The different influences of the tropical SSTAs are important for this interdecadal change, which exhibit slow El Nino decaying pat...     

GAMIL1.0大气模式模拟的西北太平洋夏季风：阵风参数化方案的影响

本文分析了中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室( LASG/IAP)发展的大气环流格点模式(GAMIL1.0)对1980～1999年西北太平洋夏季风的模拟,讨论了阵风参数化方案对模拟效果的影响.结果表明:GAMIL1.0能合理再现西北太平洋夏季风气候态和年际变率的主要特征,不足之处在于其...     

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。     

DERF2.0模式对月尺度西太平洋副热带高压预测能力评估

基于国家气候中心第二代月动力延伸预测模式业务系统(DERF2.0)1983—2015年回报数据,利用时间相关系数、标准化均方根误差、距平符号一致率和泰勒图分析等方法综合评估了DERF2.0模式对月尺度西太平洋副热带高压的预测性能。结果表明:模式能够预测出气候平均态上588 dagpm等值线的空间分布及强度和纬向风切变位置,但有偏大偏强的系统偏差。模式对高度场年际变率的预测性能好于纬向风场。模式较为准确地预测了副高气候态的年循环信息,但存在系统偏差,副高面积相对观测偏大,强度偏强,脊线偏北,西伸脊点偏西。模式对副高年际变率的预测性能较好,其中强度最佳,面积其次,脊线相对较差。副高预测性能依赖于超前起报时间,随着起报时间的临近,预测性能整体呈上升趋势,业务中及时更新预测。模式对副高面积超前0~20 d、强度超前0~2 d、西伸脊点超前0~5 d、脊线超前0~7 d起报对未来一个月的预测性能优于持续性预测,业务中可以重点参考。