东亚高空急流异常与江淮入梅的关系

使用NCEP/NCAR再分析资料分析了东亚高空急流异常与江淮入梅的关系,得出:东亚高空急流对江淮入梅早、晚有一定的短期预测指示意义。当东亚高空急流偏北时,江淮入梅偏早;反之,当东亚高空急流偏南时,江淮入梅偏晚。东亚高空急流偏北年,西北太平洋海区异常冷,亚欧大陆异常暖,东亚大陆和西太平洋的纬向海陆热力差异由冬到夏的季节转变异常偏早,导致东亚地区大气环流发生季节性转变也偏早;同时,中东太平洋地区ITCZ异常活跃,夏季风系统的推进和副热带高压以及南亚高压的北跳都异常偏早,这种环流有利于江淮梅雨季节开始偏早;高空急流偏南年情况正好相反。     

2005年江淮流域入梅偏晚的成因分析

2005年是江淮流域入梅偏晚年。利用NCEP／NCAR再分析资料、OLR资料和江苏省气象台提供的2005年逐日降水资料，对2005年江淮流域入梅前的异常环流形势进行分析，探讨了西太平洋副热带高压和低层中高纬冷空气的活动异常与东亚大槽、中西太平洋ITCZ以及东亚副热带高空西风急流等活动异常的关系。结果表明，入梅前，东亚大槽发展强盛，ITCZ偏弱以及东亚副热带高空西风急流强劲少动导致西太平洋副热带高压北抬偏晚。同时，东亚副热带高空西风急流的强劲少动也使南下冷空气势力强劲，中低层副热带锋区偏南，抑制了暖湿的东亚夏季风向江淮流域推进。东亚副热带高空西风急流和西太平洋副热带高压向北突跳偏晚是江淮流域2005年入梅偏晚的主要原因。     

海温异常影响江淮流域入梅的数值模拟

利用CCM3模式模拟了海温异常对江淮流域人梅的影响。结果表明,西风带的槽脊活动对西太平洋副高的北跳有较大影响,孟加拉湾、菲律宾、四川北部、江淮流域及其北部的潜热释放对副高也有较大影响。当马斯克林高压附近的区域为负海温异常时,江淮流域入梅偏早,正海温异常时入梅偏晚。当南大西洋区域的海温为正或负异常时,江淮流域的入梅均偏早。台湾以东区域的海温为正或负异常时,江淮流域的入梅均偏晚。这些结果表明,影响入梅早晚的主要因子可能是大气环流背景异常,而不是同期海温异常。     

长江中下游入梅指数及早晚梅年的海气背景特征

利用1957～2001年全国160站逐月降水资料和116站入梅日期资料,定义了一个长江中下游入梅指数,以定量描述长江中下游地区平均入梅的早晚,再结合ERA－40高分辨率再分析资料和ERSST海温资料,利用相关分析和合成分析, 分别研究了早、晚梅年同期（6～7月份）和前期（前一年12月份至当年5月份）的大尺度大气环流及海温的异常特征。结果表明:早梅年同期,200 hPa南亚高压偏北,印度北部、孟加拉湾－印度尼西亚－副热带太平洋地区上空的对流偏强,西太平洋副热带高压和赤道辐合带位置偏北,东亚副热带夏季风偏强,晚梅年则相反。前期1月份北太平洋涛动及4月份西太平洋暖池附近的对流与当年入梅早晚存在显著的相关关系:早梅年,1月份北太平洋涛动偏弱,4月份西太平洋暖池附近的对流活跃;晚梅年,1月份北太平洋涛动偏强,4月份西太平洋暖池附近的对流偏弱。此外, 从前期海温场来看,早梅年,1～4月份北大西洋中高纬地区海温偏低,低纬地区海温偏高,呈南北偶极子分布状态,2月份西太平洋暖池附近海域及北半球冬、春季环澳大利亚海域海温明显偏高,晚梅年情况正好相反。以上这些前期信号为长江中下游地区入梅的短期气候预测提供了参考依据。     

江淮梅雨异常的大气环流特征

江淮梅雨是我国夏季风雨带向北推进期中的一个重要阶段。利用江苏省气象局提供的江淮地区1954—2001年入梅日期、出梅日期和梅雨量资料,详细讨论了江淮梅雨丰、枯梅年同期大气环流的差异。结果表明:丰梅年高层100 hPa南亚高压呈纬向分布,高压强度增强。中层500 hPa极涡强度增强,乌拉尔山高压脊强度增强,鄂霍茨克海阻塞高压强度增强,蒙古高压增强,东亚大槽位置较常年偏东偏南,120°E副热带高压脊线位于20°~25°N之间。低层850 hPa南半球越赤道气流抵达北半球后向北偏西方向伸展,与来自阿拉伯海、孟加拉湾的西南气流和副热带高压西南侧的东南气流在南海北部汇合,在我国江淮流域形成一条准东—西向的强风速辐合带,一直延伸到国际日界线附近。丰梅年低层辐合增强,高层辐散增强,高低层抽吸作用增强,垂直运动增强,对流旺盛,有利于梅雨的异常偏多;枯梅年则反之。     

江淮入梅异常的强信号及其对入梅的影响

江淮入梅具有显著的年际变化特征.利用NCEP/NCAR再分析数据集以及NOAA提供的全球射出长波辐射(OLR)和扩展重建海温(ERSST)等资料,采用相关分析和合成分析等方法研究了江淮入梅异常的前兆强信号,并初步分析了其影响入梅的可能机制.结果表明,ENSO事件是影响江淮入梅早晚较强的前兆信号.前期冬春季出现ENSO暖位相时有利于入梅开始偏晚,ENSO冷位相出现时入梅往往偏早.前期冬季2月和春季Nino 4区的海温异常能较好地预测入梅早晚,具有短期气候预测的指示意义和实用性.ENSO暖位相年,亚澳"大陆桥"、菲律宾、西太平洋暖池以及印度半岛附近对流偏弱,不利于西太平洋副热带高压北跳和印度夏季风爆发,东亚地区大气环流季节转换偏晚,入梅因而偏晚;ENSO冷位相年情况则相反.     

2011年长江中下游梅雨特征及成因分析

利用NCEP2.5°×2.5°再分析资料、NOAA的OLR资料、常规观测降水资料以及历史梅雨特征指数等资料,系统地分析了2011年梅汛期南亚高压、副热带高压、季风和对流系统等的演变特征,以揭示2011年梅雨期降水异常的成因。分析表明： 2011年入梅和出梅均偏早,旱涝急转迅速,降水集中,梅雨总量异常偏多;南亚高压和西太平洋副热带高压北跳、500 hPa西风带环流的调整、西南季风北涌至长江流域的时间均早于常年是2011年入梅偏早的原因。ITCZ的北抬伴随强热带风暴“米雷”北上引起副热带高压的北抬东退是出梅偏早的主要原因;南亚高压和副热带高压位置和强度迅速调整,同时中高纬度环流也快速调整,西南季风和水汽输送也由弱转强,使得长江中下游地区由受冬季风控制迅速转为冷暖气流的汇合地,且此期间大气层结不稳定,降水强度大。以上原因导致该区域出现迅速的旱涝急转;梅雨期间,西太平洋副热带高压和高空西风急流稳定偏强,强盛的季风涌、中高纬度冷空气和青藏高原对流扰动东传的有利配置导致了2011年梅雨总量异常偏多。     

2017年秋季我国北方地区降水异常偏多成因分析

根据国家气象信息中心提供的中国台站气温、降水资料,NCEP/NCAR逐日大气环流再分析资料和NOAA提供的月平均海温资料,分析了2017年秋季我国北方地区降水异常偏多的成因。结果表明2017年秋季我国降水阶段性特征明显,9—10月北方地区降水异常偏多主要受东亚环流型组合异常的影响。东亚500 hPa高度距平场从高纬至低纬呈“+-+”的异常分布,极区高度场偏高,极涡分裂偏向东北亚地区,贝加尔湖 巴尔喀什湖地区为显著低槽区,西太平洋副热带高压较常年偏强偏西偏北,有利于华西秋雨偏强。此外,850 hPa距平风场上朝鲜半岛的反气旋式环流异常有利于引导偏东路径的冷湿气流输送至黄河与长江之间的地区,与来自孟加拉湾和南海的暖湿气流交汇,形成水汽通量异常辐合区,造成黄淮及江淮等地降水异常偏多。进一步诊断表明热带中东太平洋海温秋季转为偏冷状态,热带太平洋地区Walker环流明显增强,有利于西太平洋副热带高压偏强西伸偏北;9—10月热带印度洋偶极子维持正位相有利于在孟加拉湾形成反气旋式环流异常,并同样有利于副热带高压西伸偏北。因此,海温外强迫信号的影响加上中高纬环流异常的共同作用造成9—10月东亚环流型异常特征,并进一步导致我国北方地区降水异常偏多。     

梅雨雨带北跳过程研究

利用1979～2007年逐日再分析资料和高分辨率逐日降水资料,通过定义确定了每年梅雨雨带北跳的日期,对梅雨雨带的北跳过程及其可能的物理机制进行了研究。分析结果表明:梅雨雨带北跳日期存在明显的年际变化,本文合成得到的雨带北跳过程与前人的工作相一致。水汽输送的变化和对流层中层的垂直运动是影响梅雨雨带位置分布的关键因素。Omega方程诊断结果表明,在梅雨雨带北跳前期,对流层高层的环流异常导致江淮流域出现异常下沉运动,不利于梅雨雨带的北跳;而涡度方程的诊断结果表明,江淮流域的异常下沉运动导致的非绝热冷却在中国东部的对流层低层引起异常反气旋涡度倾向,有利于副热带高压西伸,从而有利于梅雨雨带的北跳。因此,当对流层高层环流发生变化（主要受纬向涡度平流影响）,使得江淮流域的异常下沉运动转变为异常上升运动时,高低层相互配合,造成了梅雨雨带的突然北跳。     

西北太平洋冷海温对东亚初夏大气环流影响的数值研究

利用改进的NCAR CCM3气候模式, 研究了1992年西北太平洋持续冷海温对东亚初夏季节大气环流的影响。西北太平洋冷海温不利于初夏东亚南支西风急流季节性北移, 引起亚洲东部沿海低槽明显加深, 东亚大槽平均高度场降低了4.66 dagpm, 从而也不利于西太平洋副热带高压的西伸加强。西北太平洋冷海温还不利于我国大陆初夏温度场回升, 特别是引起我国东北地区近地面温度下降2~5 ℃, 是影响东北冷夏现象的重要原因之一。模拟结果表明, 1992年初夏江淮入梅期较常年偏晚, 降水异常偏少, 与紧邻东亚大陆的西北太平洋持续冷海温有关。     

1998年二度梅雨期西太平洋副热带高压活动的诊断分析

文章对1998年长江流域二度梅雨期西太平洋副热带高压的活动与大气经圈环流的关系进行了分析。结果指出，副高的进退与经圈环流的调整有着密切的关系。副高的北跳并不是由与其相联系的反环流下沉支直接北移所引起的。低纬度深厚上升运动的发展不利于副高维持在较低的纬度，而中纬度反环流的突然向南调整则有利于副高在更北的纬度建立，于是副高出现突然北跳的现象。它是江淮地区出梅的一种经圈环流调整形式。副高在稳定期间，随着与它相联系的反环流的南北运动而作相应的南北运动。副高在南退之前，对流层顶附近有反环流生成，然后迅速向南运动，副高也随之迅速南退。     

CHARACTERISTICS OF SEASONAL VARIATION OF RAINFALL OVER THE TIBETAN PLATEAU DURING SUMMER 1998 AND ITS IMPACT ON EAST ASIAN WEATHER

The seasonal variation of rainy season over the Tibetan Plateau in summer 1998 is analyzed byusing daily observational rainfall data for Lhasa from 1955 to 1996,and rainfall data at 70 stationsfrom January to August of 1998 over the Tibetan Plateau (TP) and adjacent regions,as well asTBB data from May to August of 1998.The onset date of rainy season for Lhasa is climatologically6 June.Among the analyzed years,the earliest onset date is 6 May,while the latest may delay to2 July.The obvious inter-decadal variation can be found in the series of onset date.The onset dateof summer 1998 over middle TP (onset date of Lhasa) is 24 June,which is relatively later than thenormal case.The onset for rainy season of 1998 started over southeast and northeast parts of TP and thenpropagated westward and northward.The convection over east and west parts of TP shows thatthere is a quasi 12-15 day oscillation.In June,the convection over middle and lower reaches ofYangtze River is formed by the westward propagation of convection over subtropical westernPacific.while in July.it is formed by the eastward propagation of convection over TP.Besides,it is also found that there exists good negative and obvious advance and lagcorrelation between the convection over the middle and western TP and that over the subtropicalwestern Pacific and southern China.Therefore it can be inferred that a feedback zonal circulationwith a quasi two-three week oscillation exists between the ascending region of TP and descendingregion of subtropical western Pacific,i.e.the convection over TP may affect the subtropical highover western Pacific and vice versa.     

CHARACTERISTICS OF SEASONAL VARIATION OF RAINFALL OVER THE TIBETAN PLATEAU DURING SUMMER 1998 AND ITS IMPACT ON EAST ASIAN WEATHER*

The seasonal variation of rainy season over the Tibetan Plateau in summer 1998 is analyzed by using daily observational rainfall data for Lhasa from 1955 to 1996,and rainfall data at 70 stations from January to August of 1998 over the Tibetan Plateau (TP) and adjacent regions,as well as TBB data from May to August of 1998.The onset date of rainy season for Lhasa is climatologically 6 June.Among the analyzed years,the earliest onset date is 6 May,while the latest may delay to 2 July.The obvious inter-decadal variation can be found in the series of onset date.The onset date of summer 1998 over middle TP (onset date of Lhasa) is 24 June,which is relatively later than the normal case.The onset for rainy season of 1998 started over southeast and northeast parts of TP and then propagated westward and northward.The convection over east and west parts of TP shows that there is a quasi 12-15 day oscillation.In June,the convection over middle and lower reaches of Yangtze River is formed by the westward propagation of convection over subtropical western Pacific.while in July.it is formed by the eastward propagation of convection over TP.Besides,it is also found that there exists good negative and obvious advance and lag correlation between the convection over the middle and western TP and that over the subtropical western Pacific and southern China.Therefore it can be inferred that a feedback zonal circulation with a quasi two-three week oscillation exists between the ascending region of TP and descending region of subtropical western Pacific,i.e.the convection over TP may affect the subtropical high over western Pacific and vice versa.     

2016年和1998年长江中下游梅雨季风环流异同点及物理机制对比分析

利用海温和多种大气环流再分析资料以及中国逐日降水站点观测数据,通过滤波、合成等方法对2016和2020年江淮流域梅雨期降水的准双周振荡特征进行了对比分析。结果表明,这两年江淮流域准双周振荡降水均异常偏多,但2016年的降水准双周振荡强度及低频异常降水较2020年更为显著。中国南海和西太平洋对流层低层向西北方向移动的低频反气旋以及中高纬度对流层中高层随西风急流向东南方向传播的低频气旋是引起2016年江淮流域降水准双周振荡的主要原因。2020年江淮流域降水的准双周振荡受到日本南部向西南方向移动的低频气旋、菲律宾海向西北方向移动的低频反气旋以及中高纬度地区随极涡西向旋转而西移的低频气旋的共同影响。中国南海和热带西太平洋以及热带印度洋的持续海温正异常通过海-气相互作用激发并维持了2016年中国南海与西太平洋上空异常对流活动以及大气环流系统的准双周振荡。2020年黑潮及其延伸区和西北太平洋海温正异常通过海-气相互作用激发了该区域异常低频气旋反气旋交替生成和移出,调控西北太平洋副热带高压的进退,进而影响江淮流域降水的准双周振荡。在2016和2020年,对流层低层异常反气旋有利于海温的升高,海温正异常进一步激发大气低层异常气旋性环流,而异常气旋性环流会导致洋面变冷出现海温负异常,海温负异常又会促进异常反气旋环流的发展,通过这种准双周尺度上的海-气相互作用,对流层低层的大气准双周振荡信号可持续地向江淮地区传播,从而影响江淮流域梅雨期降水的准双周振荡。     

LONG-DISTANCE-RELAYED WATER VAPOR TRANSPORT EAST OF TIBETAN PLATEAU AND ITS IMPACTS

This paper attempts to reveal a long-distance-relayed water vapor transport(LRWVT) east of Tibetan Plateau and its impacts. The results show that from August to October, east of Tibetan Plateau, there exists a unique LRWVT,and the water vapor from the South China Sea and the western Pacific can affect the Sichuan Basin, Northwest China and other Chinese regions far from the tropical sea through this way. From August to October, the precipitation of the region east of the Plateau is closely linked both in the intra-annual and inter-annual variations, and the LRWVT from the South China Sea and the western Pacific is an important connection mechanism. The large-scale circulation background of the LRWVT impacting the precipitation of the region east of the Plateau is as follows: At high levels,the South Asian High is generally stronger than normal and significantly enhances with its northward advance and eastward extension over the region east of the Plateau. At mid-level, a broad low pressure trough is over Lake Balkhash and its surroundings, and the Western Pacific Subtropical High(WPSH) is northward and westward located, and the western part of Sichuan Basin and the eastern part of Northwest China are located in the west and northwest edge of WPSH.     

南亚高压演变过程及其变异机制研究进展

2022年夏季,重庆出现两次极端高温天气过程。利用重庆地区34个气象站点观测资料和ERA5再分析资料,分析了两次高温过程的主要环流异常特征。结果表明：南亚高压加强东伸和西太平洋副热带高压(以下简称副高)异常加强及西伸北抬,日本海以北至鄂霍次克海地区异常强盛的阻塞高压(以下简称鄂海阻高),使北方冷空气盘踞在40°—50°N以北地区,难以南下影响包括重庆在内的长江流域,重庆处于副高西段异常强盛的下沉和水汽辐散中心区,造成该地区持续极端高温天气。分析2001年以来不同等级区域性高温天气过程中的副高和南亚高压指数发现,2022年夏季副高西伸至最西,同时南亚高亚中心异常偏东,二者直接造成了重庆的极端高温天气。并且2022年夏季赤道太平洋西部海温的异常偏暖,130°E—150°W、30°—60°N区域平均距平值为1961年以来同期最高值,促使鄂海阻高强盛。在La-Niña事件作用下,110°—120°E范围内Hadley环流在20°—30°N为强盛的下沉运动,其下沉支与副高中心下沉区叠加,造成副高异常偏强和西伸,进而引发重庆极端高温天气。

     

Physical Mechanism of Phased Variation of 2020 Extremely Heavy Meiyu in Middle and Lower Reaches of Yangtze River

The extremely heavy Meiyu in the middle and lower reaches of the Yangtze River in 2020 features early beginning, extremely late retreat, long duration, and a dramatic north-south swing rain belt. It can be divided into three phases. The key point of the extremely heavy Meiyu is the long duration of precipitation. The physical mechanism of the phased variation is researched here by analyzing the phased evolution of atmospheric circulation, the thermal effect of Tibetan Plateau, the sea surface te...     

FGOALS模式对梅雨期东亚副热带西风急流变化特征的模拟

中国科学院大气物理研究所参与CMIP5项目的海—陆—气耦合气候系统模式（FGOALS）,能较好地模拟东亚副热带西风急流时空变化特征。FGOALS模式输出的1960~2005年风场再现了梅雨期东亚副热带西风急流气候态的三维结构,模拟出以120°E为界的急流海陆分布型,与NCEP/NCAR再分析资料风场空间分布一致,但FGOALS模式模拟的急流中心强度偏弱、位置偏北偏西。FGOALS模式也模拟出了ENSO年际演变过程中的海陆空间分布型,但对ENSO背景下西风急流强度、位置和形态演变过程的模拟与NCEP/NCAR再分析资料存在较大差异。基于热成风原理、地转风关系和波活动通量等研究了模式模拟急流位置和强度偏差产生的可能原因:FGOALS模式模拟的青藏高原加热效应偏弱、低纬度对流活动偏弱,导致对流层中上层上升运动偏弱和潜热加热减弱,使得中低纬度对流层中上层温度出现冷偏差、南亚高压偏弱,温度经向梯度和南亚高压北侧气压梯度力偏弱以及大气内部动力作用偏弱,从而造成急流中心强度和位置出现偏差。梅雨期西风急流空间分布型与长江中下游强降水落区有着密切联系,FGOALS模式模拟的西风急流中心强度偏弱和位置偏北偏西,模式输出的长江中下游地区降水量与观测值相比偏少。此外,FGOALS模式对ENSO背景下大气环流异常的模拟有待改善。     

2013年我国南方持续性高温天气及副热带高压异常维持的成因分析

本文利用NCEP再分析资料和逐日台站观测资料研究了2013年夏季我国南方地区持续高温天气时期内西太平洋副热带高压（以下简称西太副高）的异常特征,指出西太副高西伸、北抬并异常维持是导致南方地区罕见高温天气发生的直接原因,探究了影响其异常的中高纬环流及热带系统的活动,特别是对该年夏季热带环流,包括越赤道气流、赤道辐合带（Intertropical Convergence Zone,简称ITCZ）的异常,以及登陆台风异常集中等情况作了进一步分析,为深入研究持续高温的成因提供了一定的基础。