南海夏季风活动指标的定义及应用

为了分析南海夏季风活动不同阶段的大气环流特征,引入南海区域(105~120°E,5~20°N)平均高(200 hPa)低(850 hPa)层风场和向外长波辐射(OLR)作为南海夏季风指数。分析结果表明这些指数的组合可以较好地反映南海夏季风季节内以下时间尺度的活动情况。当南海地区低层平均为西南风、高层为东北风且OLR异常(OLRa)小于零时,南海夏季风处于活跃期,此时副高远离南海,南海区域对流强盛,有明显的季风槽;当南海地区低层为西南风,高层为东北风,但是OLRa大于零时,南海夏季风处于不活跃阶段,此时副高远离南海,虽然南海地区对流不活跃,但是季风环流依然存在且向北扩展,使得华南-江南对流活跃;当南海地区风场为其他情况时,此时不论对流强弱,南海夏季风处于中断期,南海或者受副高控制,或者受热带气旋影响,季风环流在南海地区中断。利用定义的南海夏季风活动指标对2011年和2012年南海夏季风活动进行分析,结果指出这两年南海夏季风活跃期较长,季节内对流北传事件一般发生在南海夏季风活跃期或活跃期向非活跃期的转换期,而中断期即使有强对流发生,也不会向北传播。分析了这两年中断和不活跃情况下的大气环流分布,进一步验证了定义的南海夏季风活动指标的实用性。     

夏季风期间南海对流活动对西北太平洋热带气旋的影响分析

利用1979—2008年NCEP/NCAR逐日再分析资料、NOAA的OLR逐日资料和西北太平洋热带气旋(TC)资料,分析了夏季风期间南海(105～120 °E,5～20 °N)对流活动的季节内振荡(ISO)特征及其对西北太平洋TC的生成及路径的影响,并采用TC路径模式从大尺度环境场角度初步探讨了ISO对TC运动的影响机制,结果表明,(1) 夏季风期间的南海对流活动存在活跃期、不活跃期交替更迭的ISO现象,与之对应的季风环流型存在显著差异:南海对流活跃(不活跃)表示南海夏季风活跃(不活跃),南海-西北太平洋季风槽强(弱)且向东伸展(向西撤退),副热带高压偏东(西),季风环流强(弱)。(2) 南海夏季风活跃(不活跃)期,TC生成频数多(少)且生成位置偏西(东)。(3) 针对西行进入135 °E以西,25 °N以南的这类西北太平洋TC(WNP-TC),在活跃期,多以偏西或西北路径直行进入南海;而不活跃期时,多转向北上不进入南海。(4) 路径模式模拟结果显示:南海季风活跃(不活跃)时,大尺度环境场的引导作用有利于WNP-TC直行进入南海(转向北上,不进入南海)。同时,WNP-TC的生成位置越偏西越有利于WNP-TC进入南海。      

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.     

云导风和TBB在监测南海夏季风爆发中的应用

利用风云静止气象卫星的可见光图像、水汽导风（AMV）、云顶亮温（TBB）和射出长波辐射（OLR）等多种资料,分析了2006—2011年南海及附近区域的对流活动和风场分布,选取110～120 °E,5～20 °N作为气象卫星监测南海夏季风活动的区域。分析表明,近6年间,亚洲夏季风爆发前,多数年份的对流首先在孟加拉湾东南部以及中南半岛南部生成,然后向西和向东扩展,少数年份的对流首先在南海区域活跃;多数年份南海夏季风首先在南海南部爆发,少数年份首先在南海北部爆发。通过对比分析,南海夏季风区域平均TBB<273 Ｋ和OLR<230 W/m2有很好的一致性,但是TBB<273 K滞后于南海夏季风爆发时间,南海夏季风活动期间出现多次TBB高值,经向平均TBB更能显示南海夏季风的爆发特征。南海夏季风区域平均的对流层中高层风场（AMV）由西风转为东风能较好地描述南海夏季风的爆发特征,其转为东风的时间和气候中心确定的南海夏季风爆发时间较吻合。这为利用气象卫星监测南海夏季风活动提供了新方法。      

东亚夏季风强弱年季节内振荡的传播特征

利用1979—2007年的逐日OLR资料和1960—2007年NCEP/NCAR逐日再分析风场资料,采用合成分析和波谱分析方法研究了强弱夏季风年北半球夏季季节内振荡(BSISO)的基本特征。结果表明:BSISO的能谱主要分布在1波和2波范围内,在热带地区,主要是以1波东传为主,在较高纬度,可以看到明显的西传分量;而在经向上主要是以30～60 d周期的北传为主。在强(弱)夏季风年时,纬向方向上,热带地区ISO东传加强(减弱),而20°N以北的较高纬度,ISO西传是减弱(加强)的;经向方向上,最显著的差异是西太平洋地区北传ISO是加强(减弱)的。造成强弱夏季风年ISO传播差异的原因是由于强弱夏季风年中西太平洋地区纬向风场和对流场存在明显差异,在这种大范围大气环流异常的情况下,ISO的经向和纬向传播产生了明显的差异。     

1979年东亚地区的夏季风环流特征及其与降水的关系

本文用1979年5—8月份美国华盛顿发布的格点风资料(5°×5°网格)、卫星云图、中央气象局出版的《中国高空气象》、历史天气图等资料计算了低纬地区(30°N—10°S)逐日110°E115°E、120°E三个经度上的平均经圈环流。按其环流的主要特征和性质分为三类,然后用合成分析的方法求出各类的平均环流。并分析了其平均垂直环流和水平环流及降水分布,在此基础上概括出各类三维环流图象及其与降水的关系。这些环流型,较好地反映了东亚夏季风环流的季节特征和环流特征。      

南海季风爆发期间大气环流结构与对流热量、水汽输送特征

利用中国南海季风试验(SCSMEX)区1998年5～6月"科学1号"和"实验3号"观测船得到的一天4次加密探空资料,重点分析了南海北部地区(15～25°N,108～122°E)夏季风爆发前后大气环流的动力、热力和湿度场分布与海洋对流热量和水汽输送特征.结果表明,南海北部季风爆发前后的大气动力场、温湿场出现快速而明显的变化.季风爆发前,南海北部地区高层辐合、低层辐散,以下沉气流为主;季风爆发后,在200 hPa左右高层辐散,而在900～950 hPa左右低层辐合,并出现强上升气流.这种动力场的显著变化引起温度、湿度场的改变,直接导致南海对流的快速发展,对流活动伴随着剧烈的热量和水汽垂直输送和转化.     

气候变暖背景下南海夏季风建立和结束日期及与其强度的关系

利用1948—2012年NCEP/NCAR再分析全球格点日平均资料,将南海区域(110～120 °E,10～20 °N) 850 hPa 候平均纬向风稳定地由东(西)风转为西(东)风,且同一层上稳定地有θse≥335 K(θse<335 K)确定为南海夏季风建立(结束)日期,得到近65 a南海夏季风建立、结束、持续日期序列。赤道印度洋地区的顺时针旋转的涡旋与越赤道气流及副高对南海夏季风的爆发起着决定性作用。南海夏季风建立日期与其强度的关系密切,夏季风建立越晚(早)其强度越强(弱),纬向风在对流层高层先(后)发生突变。气候变暖对南海夏季风的建立和结束日期及强度的影响是显著的,气候变暖后南海夏季风建立早(晚)年明显偏多(少),强度明显偏弱。      

亚洲热带气候态夏季风涌传播特征及其对中国降水的影响

基于1979—2020年逐日的NOAA向外长波辐射资料、NCEP/NCAR再分析风场资料,以及全球CMAP再分析降水资料,探讨了气候态亚洲热带夏季风涌的传播过程及与我国夏季相应的降水联系。分析结果表明,主汛期亚洲热带气候态夏季风季节内振荡(CISO)活动是亚洲夏季风活动的主要特征,随时间北传的亚洲热带夏季风CISO称为亚洲热带夏季风涌,主要有南亚夏季风涌和南海夏季风涌。亚洲热带夏季风涌的传播可分为四个阶段。在亚洲热带夏季风涌的发展阶段,印度洋区域低频气旋与对流活跃,孟加拉湾和南海热带区域被低频东风控制,我国大部分地区无降水发生,降水中心位于两广地区。当进入亚洲热带夏季风涌活跃阶段,孟加拉湾和南海热带地区低频气旋和对流活跃,东亚低频“PJ”波列显著,我国降水中心北移到长江以南的附近区域。亚洲热带夏季风涌减弱阶段,孟加拉湾与南海低频气旋消亡,对流减弱,低频西风加强,日本南部附近为低频反气旋控制,我国长江中下游低频南风活跃,降水中心也北移到长江中下游地区,而华南地区已基本无降水,此阶段的大气低频环流场与亚洲热带夏季风涌发展阶段基本相反。进入亚洲热带夏季风涌间歇阶段时,孟加拉湾和南海热带地区低...     

南海夏季风维持期的气候特征Ⅰ——40年平均

使用NCEP的1958～1997年逐日格点气象资料,对我国南海地区(105～120°E,5～20°N)夏季风维持期40年平均的气候特征进行了分析,分析时间尺度是候.南海夏季风维持期由活跃期和非活跃期组成.我们将南海上空850hPa连续有40%以上面积盛行暖湿的西南风的候定义为南海夏季风的活跃期,不足40%则定义为非活跃期.这里所指的暖湿西南风是θse必须大于335K,西南风的风速必须大于2m/s.就40年平均而言,南海夏季风维持时间大约为23候约4个月,每年南海夏季风活跃期约出现4.3次,每次的平均维持时间约为3.9候,非活跃期约出现3.3次,每次的平均维持时间约为2.4候,活跃期每年的总长度约为17候,非活跃期约为8候.无论是南海夏季风活跃期还是非活跃期,南海上空850hPa都为一个低槽辐合区,200hPa为高压辐散区,也就是说与活跃期相比非活跃期主要气候特征表现为季风的减弱,在环流的偏差场上(活跃期减非活跃期)在南海上空850hPa上为西风,200hPa上为东风.活跃期无论在850hPa或在200hPa上都比非活跃期要暖一些,与此相应,非活跃期的季风降水要比活跃期的小得多,对流活动也大大减弱.南海夏季风和夏季风降水都有明显的30～60天的低频振荡,在多数情况下夏季风和夏季风降水的低频振荡的位相比较一致.     

亚洲两个季风区大气季节内振荡的比较分析

本文利用ECMWF逐日再分析资料(1961～2000年),主要从结构和水平传播包括经向传播和纬向传播方面对南海和南亚两个季风区的30～60天振荡进行了比较分析.研究结果发现,两个季风区的大气季节内振荡都存在明显的年际变化,但并没有出现同相或反相的变化关系.两个季风区ISO在结构上既有相似的地方也有不同点,在垂直结构上都...     

散射计海面非气旋风场块状模糊去除方法

利用最大似然法 (MLE) 对散射计数据反演得出的风矢量,一般存在多个模糊解,故需采用圆中数滤波法进行模糊去除。但传统圆中数滤波法难以解决风场反演中块状模糊问题。该文根据散射计非气旋性第1风场的空间分布特性,归纳出一套适合散射计的加强型圆中数滤波块状模糊去除方法,并探讨了其适应性。该方法定义简单,计算量小,且易收敛。利用欧洲EUMETSAT提供的部分ASCAT (Advanced SCATterometer) L2原始数据对该方法进行验证结果表明,对于非气旋风场分布情况,该方法在利用其他工具去除台风气旋覆盖区域后,能有效解决非气旋区域风场块状模糊问题。     

THE SOUTHERN HEMISPHERE MID-LATITUDE QUASI-40-DAY PERIODIC OSCILLATION WITH ITS EFFECT ON THE NORTHERN HEMISPHERE SUMMER MONSOON CIRCULATION

By using the method of power spectrum combined with band-pass filtering with May—September1982 grid data from ECMWF,the spatial structure and propagation characteristics are tentatively examinedof the SH (Southern Hemisphere) mid-latitude quasi-40-day (ranging from 30—60 days) periodic oscilla-tion (QPO) together with the relation to NH (Northern Hemisphere) summer monsoon,with the result thatthere exists similar periodicity in the development of baroclinicity and activities of cold air at the same latitudes,and in response to this the zonal wind shows profound QPO with a nearly vertical axis of disturbance and thatthe air activities can act as periodic external forcing for the monsoon,which intensifies the west wind on thesouth side of the Mascarene or Australian high,and then the system itself,leading to the reinforcement of theSE trade wind on the north side,followed by the strengthening of cross-equatorial flow that,in turn,causesactive monsoon with its northward march over the eastern part of China.The process is responsible for thelow-frequency oscillation propagated in a meridional direction,which confirms the speculation of theauthor.     

一种基于整层水汽通量的南海夏季风爆发指数

利用1951～2000年的NCEP/NCAR逐日再分析风场、比湿和海平面气压资料,得到南海区域的整层水汽通量。根据南海夏季风爆发前后水汽通量的特征分析,定义了南海夏季风爆发指数IVIMT,并确定出1951～2000年南海夏季风的爆发日期。通过分析发现,利用该指数可以合理地确定南海夏季风的爆发时间。     

利用风云气象卫星反演产品定义南海夏季风爆发指标

夏季风爆发伴随着风场和大气温湿度的急剧变化,我国风云气象卫星反演的云导风(AMV)和黑体亮温(TBB)产品可从大气动力和热力两个方面对夏季风活动进行实时监测。根据气象卫星AMV和TBB资料综合分析,选择南海夏季风监测区域为110~120 °E,10~20 °N。夏季风爆发期间,对流层高层(150~300 hPa高度层范围)云导风由偏西风转为偏东风,风云气象卫星区域日平均TBB下降至280 K以下,综合利用AMV和TBB双指标可更好描述南海夏季风的爆发特征。定义气象卫星监测南海夏季风爆发判别方法为:4月15日以后,AMV和TBB指标同时稳定大于临界值,其中,AMV指标稳定是指持续10天且中断不超过5天,TBB指标稳定是指维持5天。该判别方法可为南海夏季风业务服务和研究提供参考。      

南海夏季风爆发前后低纬大气环流突变特征

利用1982～1996年15年平均的NCEP再分析资料,研究南海夏季风爆发前后低纬大气环流的突变特征。结果表明,东南亚地区对流层中上层厚度（温度）场、高低风场和大气层顶净辐射加热率（QRT）都有突变发生。海温场的变化相对其他要素较为缓慢,但也存在明显的转折点。QRT突变最早,其次是海温场变化出现明显转折,再是厚度（温度）场、低层风场突变,高层风场的突变最迟;低层风场突变最快,其次是厚度（温度）场,最后是QRT和高层风场。南海地区的降水,水汽场的突变发生在南海夏季风爆发前,而且突变较快。     

基于CCMP风场的中国近海18个海区海面大风季节变化特征分析

利用1988-2010年CCMP(Cross Calibrated Multi-Platform)高时空分辨率10 m风场分析了我国近海海区的大风(6级以上)日数和大风风速的空间分布特征,并且按照中央气象台对近海海区的划分,分析了近海18个海区大风的季节变化特征.我国近海大风日数高值中心及大风风速高值中心都集中于巴士海峡、台湾海峡和南海东北部海域,在巴士海峡和南海东北部海域交界处最高可达140天以上,平均大风风速达到13m/s以上.从季节变化来看,大风日数和大风风速充分体现了东亚季风冬强夏弱的特点.冬半年,大风日数及风速高值中心一直位于东海东北部、台湾海峡、巴士海峡、南海东北部以及南海西南部海域,12月是一年之中大风日数和强度的峰值时期.从4月开始,南海西南部的高值中心消失,而以北海域的高值区的分布基本不变,这种情况一直持续到9月.近海18个海区的季节变化呈现出不同的区域差别,南海中部和南部的4个海域大风日数呈双峰型变化,冬季的12月至次年1月出现最高值,夏季西南季风时期的7-8月出现次高值.除琼州海峡外,包括南海北部海域的其余13个海区高值均在冬季12月至次年1月,低值出现在夏季6-7月.     

Variations in High-frequency Oscillations of Tropical Cyclones over the Western North Pacific

Variations in the high-frequency oscillations of tropical cyclones(TCs) over the western North Pacific(WNP) are studied in numerical model simulations. Power spectrum analysis of maximum wind speeds at 10 m(MWS_(10)) from an ensemble of15 simulated TCs shows that oscillations are significant for all TCs. The magnitudes of oscillations in MWS_(10) are similar in the WNP and South China Sea(SCS); however, the mean of the averaged significant periods in the SCS(1.93 h) is shorter than that in the open water of the WNP(2.83 h). The shorter period in the SCS is examined through an ensemble of simulations,and a case simulation as well as a sensitivity experiment in which the continent is replaced by ocean for Typhoon Hagupit(2008). The analysis of the convergence efficiency within the boundary layer suggests that the shorter periods in the SCS are possibly due to the stronger terrain effect, which intensifies convergence through greater friction. The enhanced convergence strengthens the disturbance of the gradient and thermal wind balances, and then contributes to the shorter oscillation periods in the SCS.     

印度洋和南海海温与长江中下游旱涝

作者统计分析了1958～1999年42年长江中下游地区夏季5～8月旱涝事件的分布特征.结果表明,42年中旱涝月出现频次相等,但洪涝强度远大于干旱强度.对比分析旱涝月的环流异常和海温异常(SSTA)发现,南海地区SSTA和对流层低层经向风异常均与长江中下游旱涝显著相关,尤其正SSTA和涝月的关系更为密切,因此南海SSTA为我国长江中下游地区旱涝的一个强讯号.进一步分析发现,夏季南海SSTA与前春赤道南印度洋SSTA存在显著相关,可将其作为预报因子.最后得到的预报思路为:当前春赤道南印度洋海温异常偏暖,则夏季南海海温异常偏暖,南海低空出现异常偏南风,异常多的水汽向我国南方输送,长江中下游地区易涝;反之当前春南印度洋海温异常偏冷,夏季南海海温亦异常偏冷,南海低空出现异常偏北风,向北输送水汽偏少,长江中下游易旱.     

APPLICATION OF HYSPLIT MODEL IN DEFINITION OF THE ONSET OF SOUTH CHINA SEA SUMMER MONSOON

Using NCEP reanalysis data and an airflow trajectory model based on the Lagrangian method, the Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory (HYSPLIT) model, the daily backward trajectories on the height of 850 hPa above the South China Sea (SCS) area are simulated from April to June. The onset date of the SCS summer monsoon from 1948 to 2009 is determined according to the simulated source of airflow in the monitored area of the SCS. By analyzing the SCS monsoon onset dates over the 62 years, we found that the number of years in which the SCS monsoon onset is earlier accounts for 13%, and the later years 14%, the normal years 73%, of all the 62 years. Analyses with the Lagrangian method, done in comparison with the other two methods which combine wind and potential pseudo-equivalent temperature, were performed to determine the onset dates of the SCS summer monsoon. In some years, the source of the southwest airflow in the monitored area of the SCS is in the subtropical region before the onset of the SCS monsoon, so the airflow from the subtropics can be distinguished with the airflow from the tropics by using the Lagrangian method. The simulation by the trajectory model indicated that in some years, after the onset of SCS summer monsoon, the SCS will be controlled by the southeast wind instead of the southwesterly usually expected.