中东急流的季节变化特征及其与热力影响的关系

采用多年平均的NCEP/NCAR再分析资料,研究了中东急流强度和位置的季节变化特征及其与南北温差的关系。结果表明：1）中东地区上空西风带的强度和位置的垂直结构均具有明显的季节变化特征,冬、春季西风中心强度较大,夏、秋季西风中心强度较小;600hPa以上,冬、春季西风中心位置偏南,夏、秋季西风中心位置偏北。各季节的所有高度上,200hPa的西风中心风速最大。2）中东急流的强度和位置具有明显的季节变化特征。冬半年（11月—次年4月）中东急流较强,南北位置基本维持在27.5°N附近;夏半年（5—10月）中东急流较弱,5月后急流中心位置偏北,6—9月位于40°N附近,10月南撤至32.5°N。3）中东急流的强度和南北位置变化与500～200hPa整层平均的南北温差的对应关系很好,根据热成风原理,认为南北温差的季节性变化对中东急流的强度和南北位置变化具有重要影响。     

南海夏季风与印度夏季风爆发早晚的年际差异

利用NCEP/NCAR逐日再分析资料分析了南海夏季风与印度夏季风的爆发时间,根据爆发时间差值区分了差异大小年,结果表明二者的爆发具有明显的年际异常.差异偏小年,南海夏季风爆发时,印度半岛已经盛行偏西风,两者几乎同时建立;而差异偏大年,南海夏季风爆发后7候左右印度才盛行偏西风,印度夏季风爆发得晚,环流形势有明显差异;进一步分析机制表明,印度夏季风的建立主要由经向温度反转所决定,而南海夏季风的建立取决于纬向温度反转,二者的爆发具有相对独立性,且纬向温度反转的早晚更大程度上影响了差异的大小,积温线密集带出现的早晚决定了温度反转的早晚.     

南海夏季风爆发早晚环流EOF特征

取国家气候中心提供的南海夏季风爆发期≤26候的偏早年(1970、1973、1987、1989、1991),爆发期≥32候的偏晚年(1966、1972、1996、2000、2001),利用ECMWF逐日4月10日～5月10日资料,进行EOF进行展开.揭示南海夏季风爆发偏早、偏晚的前期环流特征.     

QBO 与南海夏季风爆发的关系

利用1979—2001 年ECMWF 再分析资料和NOAA 海温资料,通过相关分析和合成分析等统计方法,分析了平流层准两年周期振荡(QBO)与南海夏季风建立时间的关系。结果表明,QBO 位相与南海夏季风爆发时间有显著的相关关系:超前南海夏季风爆发约18 个月的QBO 西(东)风位相对应着季风爆发时间偏早(晚)。QBO 与南海夏季风爆发的联系要比ENSO 与南海夏季风爆发的联系更密切。      

南半球夏季风的爆发和撤退日期

采用１５年（１９７８年４月－１９９２年１２月）经纬网格为１度的地球静止卫星５天平均高云量资料对印度尼西亚、澳大利亚和新几内亚地区的夏季风季节循环、爆发和撤退日期进行分析。对上述资料的分析表明，用平均高云量大于３０％的区域能定义热带对流区（ＩＴＣＺ）云的季节循环。１１月与ＩＴＣＺ相联系的高云区在爪哇和新几内亚北部增强，随后１２月－１月这些高云区向印度尼西亚东部和澳大利亚区域扩展。     

2019年南海夏季风爆发特征及其与10~25 d ISO的关系北大核心

使用NCEP/NCAR再分析资料对2019年高度场、OLR场和风场进行了环流分析,计算假相当位温、西南风和垂直风切变等物理量,并且使用Lanczos滤波器滤波后进行分位相讨论了ISO与2019年南海夏季风爆发的关系。结果表明,2019年南海夏季风爆发的日期为5月6日,其爆发偏早。在5月6日后具体特征表现为:200 hPa高空急流范围扩大,强度增强;副热带高压不断东撤,南海地区不再盛行西南风;850 hPa上南海地区盛行西南风且对流大面积爆发;假相当位温随高度变化的特征显示出对流增强的趋势。为了探讨2019年南海夏季风爆发与ISO的关系,进一步研究发现2019年存在10~25 d大气季节内振荡。一方面,ISO有利于2019年爆发时间偏早,另一方面,南海夏季风爆发后从孟加拉湾—印度洋东部低频对流多次随时间向东北传播,经历发展—最强—减弱—抑制—最弱—恢复的6个阶段,有利于南海地区偏西风增强以及对流活动的爆发维持,使得其爆发强度增强。     

亚洲夏季风爆发的基本气候特征分析

利用统一的亚洲热带夏季风爆发指标,重新制作了季风爆发日期的推进图,确证了亚洲热带夏季风最早在热带东印度洋与中印半岛中南部爆发的观点,这发生在26候(5月10日前后),28候(5月20日前后)在南海地区相继爆发,这两个地区的爆发是属同一季风系的不同爆发阶段.以后通过对海陆热力对比、季节内振荡等多方面的分析,对夏季风的爆发机制问题进行了深入的研究,提出了气候学意义下影响亚洲热带夏季风爆发的关键影响因子.在此基础上,给出了夏季风最早在热带东印度洋-中印半岛-南海地区爆发机理的一种概念模式图,即大气环流的季节进程是季风爆发的背景条件;而中印半岛及其邻近地区对流活动和感热与潜热加热的迅速增强与北推、印缅槽的强烈加深,以及高原东部地区的西风暖平流作用是夏季风爆发的主要驱动力,其结果是使经向温度梯度首先在这个地区反向并建立强的上升运动区,使热带季风和降水迅速发展和加强;来自不同源地的低频30-60 d和10-20 d季节内振荡的锁相则是夏季风爆发的一种触发因子,正是这些因子的共同作用导致了亚洲热带夏季风在这个地区的最早爆发.     

南海夏季风爆发早晚的经向环流异常的机理研究

南海夏季风爆发与东亚地区的局地经向环流密切相关.本文利用线性局地经向环流诊断模式,定量诊断分析了1979~2003年5月1~15日的局地经向环流及其在夏季风爆发早晚年的差异,分析找出了在该关键时段对经向环流异常有正贡献的主要因子,从而确立影响季风爆发的相应天气过程及贡献机制.结果表明,在季风爆发早年期间,局地经向环流异常呈现为"Hadley环流"形态:上升运动(下沉运动)影响南海中北部(江淮地区),低空非地转南风(北风)影响南海中南部(华南和江南地区).季风爆发晚年的情况则与季风爆发早年相反.对造成经向环流异常的各个因子进行定量分析发现,经向分布不均匀的潜热加热的贡献作用最大,其次是温度平流和西风动量输送过程,与越赤道气流有关的边界效应则对南海中南部的低空南风有一定贡献.相应的天气学分析表明,季风爆发偏早年的副热带高空急流强度偏强且位置偏南,其动量输送过程导致对流层上层出现非地转南风、急流轴南侧(北侧)的华南(华北)地区出现高空辐散(辐合)和低层辐合上升(辐散下沉).与此同时,中纬度西风带扰动的南下和副热带高压脊从南海地区的撤出,中低层温度平流导致华中地区冷却和南海中北部增暖,进一步加强低纬地区上升、中纬地区下沉的经向环流异常.华南地区异常的非地转北风与南海中南部异常的非地转南风,显著加强了南海中北部的低空水汽辐合和对流潜热释放,从而激发出强烈上升运动.由此可见,中低纬天气系统配置能有效调节中国东部及南海地区的潜热加热和冷暖平流的南北分布,从而引起与季风爆发对应的局地经向环流的显著变化.     

印度夏季风的减弱及其与对流层温度的关系

对43aNCEP/NCAR再分析资料和台站实际观测资料的分析,揭示了对流层温度变化和印度夏季风环流减弱之间的联系。印度夏季风的变化与东亚上空对流层温度具有密切的关系,主要表现为对流层平均温度与整个印度夏季降雨和季风环流强度之间存在显著的正相关。结果表明:印度夏季风环流在近几十年经历了两次减弱过程,第一次减弱约发生在20世纪60年代中期,第二次减弱则发生在20世纪70年代后期;通过改变海陆热力对比,对流层平均温度在印度夏季风减弱过程中可能起着重要作用,东亚地区与东印度洋至西太平洋热带地区之间的对流层温度差异导致了印度夏季风环流的减弱。     

1998年南海夏季风建立前后的突变特征及爆发过程

利用南海季风试验所得到的最新资料分析了１９９８年南海夏季风建立前后的突变特征及其爆发过程,初步认定１９９８年亚洲夏季风最早（５月２３日）在南海地区建立,它是亚洲冬季风形势向夏季风形势转换的最早体现。副高从南海地区连续东撤是南海地区夏季风建立的直接过程,它的撤出有利于不稳定能量的释放,形成南海夏季风的爆发性。提出赤道印度洋地区的西风和降水向中南半岛地区扩展、华南静止锋活跃南压,这种形式的中低纬相互作     

CHARACTERISTICS OF MIDDLE EAST JET STREAM DURING SEASONAL TRANSITION AND ITS RELATION WITH INDIAN SUMMER MONSOON ONSET?

By using the NCEP/NCAR pentad reanalysis data from 1968 to 2009, the variation characteristics of Middle East jet stream(MEJS) and its thermal mechanism during seasonal transition are studied. Results show that the intensity and south-north location of MEJS center exhibit obvious seasonal variation characteristics. When MEJS is strong, it is at 27.5°N from the 67 th pentad to the 24 th pentad the following year; when MEJS is weak, it is at 45°N from the 38 th pentad to the 44 th pentad. The first Empirical Orthogonal Function(EOF) mode of 200-hPa zonal wind field shows that MEJS is mainly over Egypt and Saudi Arabia in winter and over the eastern Black Sea and the eastern Aral Sea in summer. MEJS intensity markedly weakens in summer in comparison with that in winter. The 26th-31 st pentad is the spring-summer transition of MEJS, and the 54th-61 st pentad the autumn-winter transition. During the two seasonal transitions, the temporal variations of the 500-200 hPa south-north temperature difference(SNTD) well match with 200-hPa zonal wind velocity, indicating that the former leads to the latter following the principle of thermal wind. A case analysis shows that there is a close relation between the onset date of Indian summer monsoon and the transition date of MEJS seasonal transition. When the outbreak date of Indian summer monsoon is earlier than normal, MEJS moves northward earlier because the larger SNTD between 500-200 hPa moves northward earlier, with the westerly jet in the lower troposphere over 40°-90°E appearing earlier than normal, and vice versa.     

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。      

南亚夏季风爆发前后降水量时空变化特征

用南亚夏季风爆发前后的降水量资料作了经验正交函数分解（EOF）,分析表明,南亚夏季风的爆发主要体现在降水的突然增加和季风雨带的快速推进上,雨带的时空分布有突变的特点。第1模态反映了南亚夏季风爆发前后季风区降水量的突然增加。第2模态反映了南亚夏季风爆发前后季风降水从南向北的快速推进过程。第3模态反映了季风爆发期间南亚季风区降水量的东西分布型态,及在季风爆发后印度半岛降水快速增加的过程。第4模态反映了印度次大陆东海岸降水的准双周振荡型态。     

SEASONAL TRANSITION OF EAST ASIAN SUBTROPICAL MONSOON AND ITS POSSIBLE MECHANISM

The NCEP/NCAR reanalysis datasets and Climate Prediction Center(CPC) Merged Analysis of Precipitation(CMAP) rain data are used to investigate the large scale seasonal transition of East Asian subtropical monsoon(EASM) and its possible mechanism.The key region of EASM is defined according to the seasonal transition feature of meridional wind.By combining the ’thermal wind’ formula and the ’thermal adaptation’ equation,a new ’thermal-wind-precipitation’ relation is deduced.The area mean wind directions and thermal advections in different seasons are analyzed and it is shown that in summer(winter) monsoon period,the averaged wind direction in the EASM region varies clockwise(anticlockwise) with altitude,and the EASM region is dominated by warm(cold) advection.The seasonal transition of the wind direction at different levels and the corresponding meridional circulation consistently indicates that the subtropical summer monsoon is established between the end of March and the beginning of April.Finally,a conceptual schematic explanation for the mechanism of seasonal transition of EASM is proposed.     

WINTERTIME MIDDLE EAST SUBTROPICAL WESTERLY JET STREAM INTERANNUAL VARIATION CHARACTERISTICS AND ITS POSSIBLE PHYSICAL FACTORS

Using National Centers for Environmental Prediction/Department of Energy (NCEP/DOE) monthly reanalysis data and an extended reconstruction of the sea surface temperature data provided by National Oceanic and Atmospheric Administration, the basic characteristics of the interannual variation in the wintertime Middle East subtropical westerly jet stream (MEJ) and its possible physical factors are studied. The results show that the climatological mean MEJ axis extends southwestward-northeastward and that its center lies in the northwest part of the Arabian Peninsula. The south-north shift of the MEJ axis and its intensity show obvious interannual variations that are closely related to the El Ni?o-Southern Oscillation (ENSO) and the mid-high latitude atmospheric circulation. The zonal symmetric response of the Asian jet to the ENSO-related tropical convective forcing causes the MEJ axis shift, and the Arctic Oscillation (AO) causes the middle-western MEJ axis shift. Due to the influences of both the zonal symmetric response of the Asian jet to the ENSO-related tropical convective forcing and the dynamical role of the AO, an east-west out-of-phase MEJ axis shift is observed. Furthermore, the zonal asymmetric response to the ENSO-related tropical convective forcing can lead to an anomalous Mediterranean convergence (MC) in the high troposphere. The MC anomaly excites a zonal wave train along the Afro-Asian jet, which causes the middle-western MEJ axis shift. Under the effects of both the zonal symmetric response to the ENSO-related tropical convective forcing and the wave train along the Afro-Asian jet excited by the MC anomaly, an east-west in-phase MEJ axis shift pattern is expressed. Finally, the AO affects the MEJ intensity, whereas the East Atlantic (EA) teleconnection influences the middle-western MEJ intensity. Under the dynamical roles of the AO and EA, the change in the MEJ intensity is demonstrated.     

DETERMINATION OF SOUTH CHINA SEA MONSOON ONSET AND EAST ASIAN SUMMER MONSOON INDEX

Results of the definition of South China Sea summer monsoon onset date and East Asian summer monsoon index in recent years are summarized in this paper. And more questions to be resolved are introduced later.     

TBB资料揭示的亚澳季风区季节转换及亚洲夏季风建立的特征

发展了一个用于台风路径预报的初始场人造台风方案。该方案除包含对称台风环流外,也考虑了非对称风的作用。使用双向移动套网格模式作的试验预报结果表明,初始场中引入人造台风后能明显提高径预报的水平。     

东亚副热带夏季风环流指数及其与中国气候的关系

采用大气环流正、斜压分解方法,从东亚副热带夏季风为正、斜压混合型季风观点出发,定义并计算了1958-1997年东亚副热带夏季风环流指数。该环流指数与1961-1995年中国160站夏季降水、气温的相关分析表明,它与中国东部夏季降水和气温的关系密切：强季风年,以河套地区为中心的黄河流域及华北地区多雨,长江流域少雨,华南和东南沿海多雨,以长江流域为中心的全国绝大部分地区气温偏高。弱季风年情况相反。此外,还将该环流指数与目前常用的4种东亚夏季风指数进行了对比分析。     

THE EAST ASIAN SUBTROPICAL SUMMER MONSOON INDEX AND ITS RELATION WITH THE CLIMATE ANOMALIES IN CHINA

A new East Asian subtropical summer monsoon circulation index is defined, where the barotropic and baroclinic components of circulation are included. Results show that this index can well indicate the interannual variability of summer precipitation and temperature anomalies in China. A strong monsoon is characterized by more rainfall in the Yellow River basin and northern China, less rainfall in the Yangtze River basin, and more rainfall in south and southeast China, in association with higher temperature in most areas of China. Furthermore, comparison is made between the index proposed in this paper and other monsoon indexes in representing climate anomalies in China.