夏季长江中下游和华南两类雨型的环流特征及预测信号

利用中国南方66站降水观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,采用经验正交函数分解（EOF）、合成分析和相关分析等方法,对夏季长江中下游和华南两类雨型进行了划分,对比分析了两类雨型同期大气环流和前期海温及环流的差异,以探讨两类雨型的形成机制及前期预测信号。结果表明:20世纪80年代之前华南型出现的频次较高,之后长江中下游型出现频次增多;长江中下游型年西太平洋副热带高压（副高）偏强偏西偏南,东亚夏季风（EASM）偏弱,副热带西风急流位置偏南,乌拉尔山阻塞高压（乌阻）和鄂霍次克海阻塞高压（鄂阻）较强,欧亚中高纬以经向环流为主,冷暖空气在长江中下游辐合,导致长江中下游降水偏多;华南型年大气环流与长江中下游型年大体相反,登陆华南的台风偏多,冷暖空气在华南地区辐合,导致华南地区降水偏多;其中副高的脊线位置和中高纬阻塞强弱是长江中下游型和华南型形成的关键因素。两类雨型前期海温分析表明,长江中下游型年,前冬赤道中东太平洋和印度洋偏暖,为典型的东部型El Ni?o,副热带南印度洋偶极子（SIOD）呈负位相,春季El Ni?o衰减,SIOD负位相也减弱,但印度洋持续增暖;华南型年,前冬和春季的海洋演变与长江中下游型年大体相反;关键区域海温与长江中下游夏季降水（YRR）和华南夏季降水（SCR）的年际关系存在年代际变化,YRR和SCR与前冬Ni?o3.4指数、SIOD指数和春季热带印度洋全区一致海温模态（IOBW）指数的相关关系在80年代之后逐步减弱,这主要是由于这三个关键海温指数与EASM及副高脊线的相关关系在80年代之后逐步减弱;两类雨型前期大气环流差异分析表明,春季大气环流的差异性要比前冬显著,长江中下游型年,春季副高、南海副高、马斯克林高压（马高）、澳大利亚高压（澳高）均偏强,大西洋欧洲区极涡强度偏弱,北太平洋涛动（NPO）呈正位相;华南型年春季的关键环流系统异常不明显,仅大西洋欧洲区极涡强度偏强,NPO呈负位相。前期海温演变及春季大气环流关键系统的异常可以作为两类雨型年的一些预测信号。     

两类大气热机对大气环流型影响的数值试验

本文使用简化全球大气环流模式，研究大气环流型季节特征的成因问题。模拟了两类不同热机在大地形强迫背景下形成的环流型的异同之处，分析了两类热机对大气环流型季节特征的影响程度及其形成机理，从而得到关于大气环流型成因的较为直观、清晰的物理图象。     

淮河流域大气环流型在冬季气温预测中的应用

应用Lamb-Jenkinson大气环流分型方法,根据由1970—2012年NCEP/NCAR逐日海平面气压场计算得到的环流指数,对淮河流域的环流进行分型。分析了冬季主要环流型和气温的分布特征及两者的联系,并以环流指数和主要环流型为预测因子,结合经验正交函数分解(EOF)方法和逐步回归方法,建立了淮河流域冬季气温距平的预测模型。结果表明,淮河流域冬季的主要环流型是东北风型、东风型、反气旋环流型以及东北风、东风配合下的反气旋性环流型,划分的环流型符合实际情况,这些环流型具有显著的年际和年代际变化特征。通过对预测模型进行后报试验和独立预报试验,表明该模型具有一定的预报技巧。     

全球大气垂直环流间的相关分析

利用三维分解方案对全球大气环流进行分解,得到全球大气垂直环流分量,计算各大气垂直环流活动中心之间以及赤道中太平洋大气垂直环流与全球大气垂直环流的相关系数,分析表明,全球大气垂直环流活动中心的季节变化具有明显的一致性,南半球热带垂直环流和亚洲季风环流关系密切;赤道中太平洋地区纬向垂直环流与热带大气经向垂直环流有较强的同步变化特征,与青藏高原上空大气纬向环流关系密切     

全球月平均高度距平场正斜压性的分析（Ⅱ）—与遥相关型的联系

利用欧洲中心全球客观分析的７层月平均位势高度距平资料，计算了几种大气环流遥相关型指数与各层位势高度距平的相关系数分布。发现：大气环流异常的正压，斜压性的地理差异与遥相关型的垂直结构关系密切。综合经验正交函数分析，结果亦然。     

Hadley环流的双层结构及其年代际演变特征

利用1948—2011年NCEP/NCAR月平均水平风场资料,采用全球大气环流的三型分解等方法,研究了Hadley环流的双层结构及其年代际演变特征。结果表明：(1) Hadley环流双层结构客观存在,且4、5、6、10、11月南半球Hadley环流双层结构长期存在;(2) 南半球Hadley环流双层结构较北半球更加明显,双层结构在垂直方向上呈现倾斜状,对Hadley环流强度和中心位置的变化进行研究时,应考虑双层结构的影响;(3) 4、5、6、10、11月南半球Hadley环流强度随时间都呈现强-弱-强的年代际演变特征,各个月份环流强度都存在20~30年和40~60年时间尺度的周期;(4) 4、5、6、10、11月南半球环流中心位置(双层结构平均位置)随时间一致地表现为向南移动,各个月份环流中心分别向南移动了5.18 °、2.11 °、2.50 °、1.79 °、5.76 °,平均向南移动了3.47 °。     

临沂市气温变化规律及其与大气环流的关系

利用临沂市53年气温资料和北半球大气环流资料，采用相关分析、小波分析方法，对临沂市气温变化特征及其与北半球大气环流特征的关系进行分析，发现临沂市年平均气温变化具有明显的阶段特征，季节变化不同步。近年来气候变暖的主要因素是冬季平均气温及平均最低气温升高。气温变化与副高面积指数、强度指数，极涡面积指数，经、纬向环流指数等的变化密切相关，与南方涛动指数、太阳黑子相对数、东亚大槽位置等关系不显著。     

夏季东亚副热带经圈环流特征及其对长江流域降水的影响

利用NCEP/NCAR 1979-2009年月平均风场资料,用质量流函数来定义东亚副热带的经圈环流指数,分析夏季(6-8月)东亚副热带经圈环流特征.结果表明,夏季东亚地区受反Hadlev环流影响,表现出与全球平均经圈环流不同的特征,用指数表征的东亚副热带经圈环流强度存在明显的年际和年代际变化.另外,利用相关性及水汽通量...     

关于大气环流型季节特征形成的物理因子的数值试验

本文着重研究大气环流季节特征的成因问题。模式试验中将牛顿强迫项的平衡温度斜压结构作类似冬夏气候特征的变化,且加入南北半球大地形强迫作用,研究大气环流型对冬夏全球热力结构特征以及南北半球大地形强迫效应的响应。     

中国北方季风区盛夏典型雨型的大气环流背景和海表温度演变特征

利用中国北方季风区46站盛夏降水观测资料,采用经验正交函数分解(EOF)、合成分析和相关分析等方法,将盛夏北方季风区划分为4类雨型:A型全区一致偏多、B型全区一致偏少、C型华北偏多东北偏少和D型华北偏少东北偏多,并对比分析了四类雨型同期大气环流和前期至同期海温演变特征的差异,以探讨其形成机制及前期预测信号.结果表明:四...     

Novel dynamical indices for the variations of the western Pacific subtropical high based on three-pattern decomposition of global atmospheric circulation in a warming climate

Previous studies have often used the 500 hPa geopotential height to define indices of the western Pacific subtropical high (WPSH). However, some studies reported that global warming caused a significant increase in geopotential height, particularly at the middle and lower latitudes, leading artificial results about long-term trend of the WPSH. To avoid the spurious signals resulting from global warming, this study first redefines the area, intensity, westward ridge point and ridge line indices of the WPSH by adopting the stream function R of horizontal circulation in the three-pattern decomposition of global atmospheric circulation (3P-DGAC). Subsequently, the climatic characteristics of the WPSH in summer are investigated by applying the new indices based on four reanalysis datasets. The results show that the circulation features of the WPSH could be revealed by the stream function R in 3P-DGAC. Moreover, the rain belt over East Asia is located at the northwest periphery of the zero-value isoline of the stream function R. We conclude that the climatological average WPSH is contracted and retreated eastward during 1979–2018 relative to 1948–1978. Nevertheless, by analyzing interdecadal changes of the time series of the new indices during 1948–2018, we find that area and intensity indices decrease with time before the end of 1970s and increase slightly with time after the end of 1970s, the western ridge point index moves eastward with time before the end of the 1970s and moves westward slightly with time after the end of 1970s, as well as there is no obvious interdecadal variations in the ridge line index. Because of the evident dynamical meaning, the stream function R in 3P-DGAC can be used as an objective indicator to describe the interdecadal variation of the WPSH under global warming.

     

Analysis of the July 2021 extreme precipitation in Henan using the novel moisture budget equation

Theoretical and Applied Climatology - In this study, we use the moisture budget equation and the three-pattern decomposition of global atmospheric circulation to analyze the extreme precipitation...     

THE DOUBLE-LAYER STRUCTURE OF THE HADLEY CIRCULATION AND ITS INTERDECADAL EVOLUTION CHARACTERISTICS

Based on the three-pattern decomposition of global atmospheric circulation(TPDGAC), this study investigates the double-layer structure of the Hadley circulation(HC) and its interdecadal evolution characteristics by using monthly horizontal wind field from NCEP/NCAR reanalysis data from 1948—2011. The following major conclusions are drawn: First, the double-layer structure of the HC is an objective fact, and it constantly exists in April,May, June, October and November in the Southern Hemisphere. Second, the double-layer structure is more obvious in the Southern than in the Northern Hemisphere. Since the double-layer structure is sloped in the vertical direction, it should be taken into consideration when analyzing the variations of the strength and location of the center of the HC.Third, the strength of the double-layer structure of the HC in the Southern Hemisphere consistently exhibits decadal variations with a strong, weak and strong pattern in all five months(April, May, June, October, and November), with cycles of 20-30 a and 40-60 a. Fourth, the center of the HC(mean position of the double-layer structure) in the Southern Hemisphere consistently and remarkably shifts southward in all the five months. The net poleward shifts over the 64 years are 5.18°, 2.11°, 2.50°, 1.79° and 5.76° for the five respective months, with a mean shift of 3.47°.     

"05.6"广东致洪暴雨过程的500 hPa环流场及低频特征

分析2005年6月15~25日广东出现的连续暴雨过程及结束期的500 hPa候平均环流场,并对4~9月暴雨中心区域的降水低频振荡特征进行了分析。结果表明:连续暴雨期欧亚中高纬度维持稳定的两槽一脊形势;中低纬度非洲与西太平洋副热带高压强大,西太平洋副高西伸到广东沿海,青藏高原为稳定的高压脊,高原下游为西风槽活动区,使冷空气沿着高原频繁扩散南下,并与西太平洋副高边缘的暖湿气流相遇,产生连续的暴雨过程。当巴尔喀什湖-贝加尔湖的高压脊东移而转为宽槽区,青藏高原高压脊减弱消失,高原以东为平直的西风环流,我国东北到日本为高压脊控制时,西北太平洋副热带高压加强北抬,华南降水减弱,连续暴雨过程结束。小波分析表明,连续暴雨期存在准20 d的周期振荡。     

2007年我国北方秋季连阴雨的天气学成因分析

利用数值预报模式客观分析资料,分析了2007年秋季连阴雨时期大气环流特征、影响系统和物理要素的平均场,揭示了该次连阴雨的天气学成因。结果表明：该次连阴雨的主要成因是大气环流异常且稳定维持,乌拉尔山高压脊偏强,西太平洋副热带高压比常年偏强,脊线偏北;稳定的环流背景下,副高西侧盛行的偏南气流及700hPa西风带短波槽沿副高西北缘东移,是造成连续降水的主要影响系统;动力条件、热力条件、水汽输送条件均有利于黄河流域形成降水。     

影响北京夏季降水异常的大尺度环流特征

利用1951--2004年500hPa高度场、副高特征量及北京降水量资料，采用相关和合成分析方法，研究了夏季北半球500hPa环流异常与北京旱涝的关系。结果表明：北京夏季降水与副高强度和位置的关系比较复杂，中高纬与副热带环流特征的各种配置会对北京夏季降水产生不同的影响。欧亚中高纬环流出现欧亚-太平洋遥相关型，华北上空持续受高压控制；北京及附近地区处在西高东低的形势下，持续受西北下沉气流控制是北京夏季少雨的有利环流条件。北京及附近地区位于低压槽区或处在东高西低的下游“阻塞”形势，是北京夏季多雨的基本环流条件。研究的结果为北京地区夏季旱涝预测提供了环流背景。     

长江中下游冬季两类冷空气活动事件的环流差异及其与急流的关系

利用1981—2020年台站观测的降水和最低气温资料,从长江中下游地区冬季冷空气活动事件中分出"降温有降水"和"降温无降水"两类事件(简称为"冷湿"和"冷干"事件),结合再分析资料,分析两类事件的冷暖空气活动特征和大气环流差异,进而探讨其与急流的联系。结果发现,长江中下游冷空气活动事件发生频次逐年减少,其中冷干事件发生频次逐年减少,冷湿事件发生频次显著增加,且冷湿事件的降温幅度大于冷干事件。冷湿事件发生时,高层副热带急流北移、极锋急流偏弱,中层存在倾斜槽脊、副热带高压偏西,低层西伯利亚高压增强,有来自西南的暖湿气流在长江中下游地区辐合上升;冷干事件发生时,高层副热带急流偏弱、极锋急流偏强,中层槽脊倾斜程度偏弱、副热带高压偏东,低层西伯利亚高压南移,有来自北方的偏干气流在长江中下游地区辐散下沉。此外,与冷湿事件相比,冷干事件过程中急流强度指数和经向风位置指数的波动更加频繁,冷空气活动持续时间更短。     

贵州省旱涝急转时空特征与大气环流异常的联系

本研究利用1961～2019年贵州省5～8月逐月降水资料和同期NCEP/NCAR的再分析资料,结合长周期旱涝急转指数,分析贵州省夏季旱涝急转事件的时空变化特征及其与大气环流异常的联系。结果表明:贵州省夏季旱涝急转存在连续性和阶段性变化的特征,年代际差异较大,但总体涝转旱次数少于旱转涝次数。贵州省旱涝急转事件更容易出现在南部及东部。分析环流特征发现:旱转涝年,旱期中高纬地区纬向型环流,西太平洋副热带高压(下称:副高)面积偏小,脊点偏东,贵州省位于其北侧,低层为下沉运动;涝期为经向型环流,副高脊线位置偏南,面积偏小,贵州省位于副高西侧边缘,低层为上升运动。涝转旱年,涝期环流经向度大,冷空气活跃,副高位置偏南偏东,冷暖空气交汇于长江流域,利于贵州省降水偏多;旱期副高偏北偏东,贵州省受高压脊控制,干旱少雨。      

亚洲热带夏季风指数与中国南方降水的关系

利用1979-2013年夏季全球2.5°×2.5°逐日环流资料和中国气象站点降水观测资料,采用动力学因子(西南风)与热力学因子(Radiation Longwave covting,OLR)相结合定义了标准化的亚洲热带夏季风指数(Tropical Summer Monsoon Index,TSMI).结果 表明,该指数...