MJO活动对云南5月降水的影响

本文分析了1979～2008年5月MJO(Madden and Julian Oscillation)不同位相上大尺度环流对流和水汽输送的异常情况及其对云南5月降水的影响。按MJO活动中心位置从西向东分为8个位相, 在不同位相上, 云南5月降水呈现出明显的差异:第4～6位相(MJO对流中心位于赤道印度洋中部至西太平洋)降水偏多, 而第7～8位相(赤道太平洋中部以东)和第1～3位相(赤道印度洋中西部)降水偏少, 其中以第6位相的降水正异常和第2位相的负异常最为显著。在MJO 1～8位相中, 对流主体从热带印度洋东移。在第1～3位相, 孟加拉湾还未形成西南向水汽输送, 而云南又处于水汽辐散区, 降水较少;第4位相时对流主体到达90°N附近, 部分对流云系向孟加拉湾北传, 并在孟加拉湾生成气旋性环流, 向云南输送水汽, 云南降水增多;第5位相时对流主体传到南海, 部分对流云系在南海北传, 同时在南海形成北传的气旋性环流;第6位相时赤道MJO对流主体虽然东移出孟加拉湾, 但孟加拉湾和南海的两个气旋性环流依然继续北传, 孟加拉湾气旋东部的西南风和南海气旋西部的东北风在云南交汇, 云南被强烈的水汽辐合区控制, 降水最充沛。第7～8位相时, 对流主体减弱, 东移到南海和西太平洋一带, 孟加拉湾转向为偏北风, 停止向云南输送水汽, 且云南处于水汽辐散区控制, 降水偏少。因此, MJO主体在东传过程中, 激发了热带对流在孟加拉湾和南海两条通道上的北传, 强盛的水汽输送和两个海区气旋环流的有利配置是造成云南5月降水的重要原因。     

2001年云南雨季开始偏早与孟加拉湾季风爆发的关系

分析2001年云南雨季开始期东南亚环流形势的逐日演变,并用OLR资料分析了雨季开始前东南亚对流活动的逐日演变。指出云南雨季开始受孟加拉湾季风影响,孟加拉湾季风爆发早且偏强,导致云南2001年雨季开始偏早,雨量偏多,在预报云南雨季开始时东南亚地区环流的季节调整及对流活动的北上应是重要因素。     

云南5月雨量与热带海温异常及亚洲季风变化的关系

利用相关分析和合成分析方法, 研究了云南5月雨量与热带海温、热带对流活动及亚洲季风等大尺度气候环流背景变化的关系。指出云南5月雨量与北印度洋季风气流区赤道东太平洋地区的对流活动有明显的相关, 揭示了云南5月多雨年和少雨年赤道东太平洋和印度洋地区的海温距平、200 hPa纬向风和850 hPa矢量风场的不同分布特征。这种前后期海温、对流活动和高低层风场的变化具有很好的持续性, 对预测云南5月雨量的变化有一定的指示指义。还计算了南亚地区4~6月的季风指数, 分析了云南5月雨量与初夏南亚季风指数变化的关系。结果表明, 南亚季风指数高, 云南5月雨量偏多; 南亚季风指数低, 云南5月雨量偏少。同时, 研究还表明南亚季风指数在季风爆发前期和季风爆发时段的变化有很好的一致性。     

前期季节内振荡对云南5月降水的影响

采用OLR和风场再分析资料及降水资料,发现一个与云南雨季5月降水显著相关的关键区(77.5~82.5 °E,5~10 °N),关键区内OLR低频振荡(Ikey)在4月2—3候的平均值(Ikey-Apr)与云南5月降水具有显著负相关,云南5月多雨年时为负值(低频对流活跃),少雨年时为正值(低频对流受抑制)。多雨年时,关键区在4月2—3候出现的强低频对流标志着亚洲热带季风开始在关键区建立并进入ISO(季节内振荡)活跃期,约20 d后的4月末—5月初关键区低频振荡再次进入活跃位相,激发西南季风沿西南-东北方向传播并向云南输送水汽,当低频对流传到云南后,西南季风在云南建立,云南较早进入雨季,5月降水迅速增多。而当关键区低频信号于4月末—5月初较晚出现时,第二次低频对流和西南季风ISO的东北向传播也随之推迟,夏季风在云南建立和云南雨季开始偏晚,5月降水偏少。把Ikey-Apr作为云南雨季开始早晚和降水多寡的前兆信号。云南5月多雨年从4月第4候—5月第5候,低频对流在云南形成了一个完整波型,5月第1候前孟加拉湾和云南处于低频对流抑制区控制下,西南向水汽输送未形成。5月第1候后关键区低频对流开始向西北-东北向传播,孟加拉湾低频西南风加强,暖湿气流逐渐传向云南,西南季风在云南建立,雨季提前开始,降水迅速增多。      

云南5月降雨量可预报性的时空分布

基于交叉验证计算方案,利用OSR和EOF-CCA两种预测方法,使用1961～2005年500、100 hPa月平均高度和SST海温资料作为预报因子,客观定量地探讨了不同因子和方法对云南5月降雨量可预报性的时空分布特征.在时间变化上,500 hPa使用OSR方法时,2和3月资料可预报性最高,使用EOF-CCA方法时7和9...     

孟加拉湾季风爆发对南海季风爆发的影响Ⅰ:个例分析

利用南海季风试验分析场和NCAR向外长波辐射通量(OLR)资料研究了1998年孟加拉湾季风和南海季风爆发期间副热带环流的大尺度和天气尺度特征,探讨了孟加拉湾季风爆发与南海季风爆发之间的物理联系及孟加拉湾季风气旋的对流凝结潜热释放对副热带高压“撤出”南海的影响。结果表明,1998年5月爆发的东亚季风展现出典型的从孟加拉湾地区东传发展到南海地区的过程。随着孟加拉湾季风爆发和对流活动增强、北移,南海北部出现了低层西风和对流活动,领先于副热带高压在南海地区减弱和撤退。结果还显示南海北部地区的对流凝结加热有助于该地区经向温度梯度的反转,在热成风关系的制约下南海上空副热带高压脊面的垂直倾斜由冬季型转向夏季型,季风爆发。     

孟加拉湾季风爆发可预测性的分析和初步应用

基于季风区对流层中高层副高脊附近的经向温度梯度能表征季节转换和季风爆发的物理本质这一事实,使用1980—1999年过渡季节期间(3～5月)逐日和月平均的NCEP／NCAR高空温度场再分析资料,对该温度梯度潜在的预报季风爆发进行了分析。结果表明：在已知初始时刻孟加拉湾季风区对流层中高层经向温度梯度的前提下,依据初始时刻的经向温度梯度和气候平均的经向增温率梯度,可以对孟加拉湾季风爆发的迟早做出定性预测。另外,由于孟加拉湾地区季风爆发日期与3月份青藏高原上空对流层中高层气温有显著相关,故前期高原上空对流层中高层的气温高低也是判断孟加拉湾季风爆发迟早的重要因子。对2000年和2001年孟加拉湾季风爆发迟早定性预测的结果表明,这两种预报方法具有潜在的应用价值。     

孟加拉湾云团影响下云南强降水分析

2001年云南初夏洪涝与孟加拉湾(简称孟湾)云的活动密切相关，本文分析了云南强降水过程中几次孟加拉湾云团发展的大尺度动、热力背景和卫星云图的TBB特征。结果表明：孟加拉湾北上云贵高原的对流云必须得到足够的辐合和抬升动力，才能在高原维持和进一步发展；青藏高原横槽是孟加拉湾云团在云贵高原产生强降水的重要天气系统；孟加拉湾云团的发展与正压和斜压不稳定均有关系；冷空气对北上孟加拉湾云团的发展至关重要，它不但有利于水汽凝结量的增加，还有利于形成强降水天气发生的动力、热力环境；TBB分布更直观地反映了孟加拉湾云团的活动，≤-52℃的冷云覆盖区与云南强降水落区有较好的关系。     

孟加拉湾西南季风与南海热带季风季节内振荡特征的比较

采用美国国家环境预报中心的向外长波辐射和风场资料及日本气象厅的降水资料,用30-60d滤波后的夏季风指数在孟加拉湾和南海的区域平均值分别代表孟加拉湾西南季风和南海热带季风季节内振荡,对两支季风的季节内振荡特征进行比较分析,发现孟加拉湾西南季风的季节内振荡和南海热带季风的季节内振荡在夏季风期间(5-10月)都有约3次半的波动.夏季风期间,在阿拉伯海-西太平洋纬带上,夏季风的季节内振荡有4次从阿拉伯海的东传和3次从西太平洋的西传,其中7月后东传可直达西太平洋.孟加拉湾和南海在夏季风期间都有4次季节内振荡的经向传播,但孟加拉湾在约15°N以南为季节内振荡从热带东印度洋的北传,在约15°N以北则为副热带季风季节内振荡的南传;而在南海则是4次季节内振荡从热带的北传.在以孟加拉湾西南季风季节内振荡和南海热带季风季节内振荡分别划分的6个位相中,都存在1-3位相和4-6位相中低频对流、环流形势相反的特征,这是由热带东印度洋季节内振荡的东传和北传所致.热带印度洋季节内振荡沿西南-东北向经过约14d传到孟加拉湾,激发了孟加拉湾西南季风季节内振荡的东传,经过约6d到达南海,激发了南海热带季风季节内振荡的北传,经过约25d到达华南,形成热带印度洋季节内振荡向华南的经纬向接力传播(45d).孟加拉湾西南季风季节内振荡所影响的降水主要是在20°N以南的热带雨带随低频对流的东移而东移;而南海热带季风季节内振荡所影响的降水除了这种热带雨带随低频对流的东移外,还有在20°N以北的东亚副热带地区存在雨带随南海低频对流的北移而北移.     

孟加拉湾季风爆发对南海季风爆发的影响Ⅱ:数值试验

通过数值试验研究了孟加拉湾季风爆发期间该地区旺盛的对流凝结加热对南海季风爆发和副热带高压“撤出”南海的影响,结果证明在孟加拉湾地区引入模拟的对流凝结潜热使该地区出现了强烈的上升运动,引起了孟加拉湾季风的爆发。同时由于对凝结加热的非对称Rossby响应,在南海北部导致西风出现和增强及垂直上升运动。因低层水汽平流的共同作用下,在南海北部引起了对流的发展。而正是南海北部的凝结加热促使南海地区温度经向梯度逆转,使副热带高压脊面的倾斜从冬季型转为夏季型,即低层的副热带高压减弱南移。最后当对流在南海地区发展起来时,副热带高压移出南海地区。     

云南雨季开始期与5月雨量的TBB特征

利用17年卫星TBB及云南雨量资料,研究了热带TBB演变与云南雨季开始期及5月雨量的关系。结果表明:当孟加拉湾至中南半岛上空TBB≤-10℃的主对流云云涌稳定通过20°N,TBB≤-20℃强对流区北移到18°N附近,而且TBB≤-5℃区稳定控制云南时,云南大部分地区雨季开始。云南5月少雨年,孟加拉湾至中南半岛上空TBB≤-10℃位置偏南且为正距平区控制,云南为TBB正距平区,对流活动偏弱;云南5月多雨年,上述地区的TBB场分布特征则反之。同时还提出了利用TBB资料跟踪预测云南雨季开始期的方法。     

初夏孟加拉湾低压与云南雨季开始期

通过对46年(1961—2006年)的初夏(4月21日~5月31日)孟加拉湾低压的研究,发现影响云南雨季开始期的初夏孟加拉湾低压系统源地大致位于9°~12°N,88°~91°E之间,较强的低压系统从源地移出后分别沿着两条路径影响云南,这两条路径对应着不同强弱的南亚高压环流。初夏孟加拉湾低压出现频率与云南雨季开始早晚有明显的负相关关系。前期3月中南半岛附近海域的对流强(弱),则有(不)利于初夏孟加拉湾地区产生低压系统。初夏孟加拉湾低压与前期南印度洋海温呈负相关,当南印度洋海温下降(上升)时,有(不)利于孟加拉湾地区对流加强、低压系统生成。     

阿拉伯海和孟加拉湾夏季风气候特征的差异

利用 1 958— 1 997年 3— 1 1月 NCEP/NCAR850和 2 0 0 h Pa再分析风场资料 ,研究了南亚夏季风活动的气候特征。发现南亚不同区域的经、纬向风季节变化及纬向风的峰型结构差异明显。夏季在阿拉伯海和孟加拉湾分别有两个最明显西南风速中心 ,这两个地区的西南风活动明显不同 ,孟加拉湾西南风出现及向北推进到2 0°N时间比阿拉伯海明显偏早 ,结束时间偏晚 ,是南亚季风区西南夏季风维持时间最长的地区。对比分析强、弱夏季风年 6— 8月高、低层经、纬向风距平垂直切变矢量风场发现 ,热带低纬度越赤道气流及南亚季风区的流场结构明显不同。     

云南雨季逐候降水量的低频振荡特征

应用主分量方法分析了云南省84站1991~2000年雨季(5~10月)逐候降水量的主要时空特征,并用非整波技术分析了所提取的第1、第2主分量频谱分布的低频振荡特点,同时分析了低频振荡现象与El Nino(La Nina)事件及云南雨季降水多、少之间的关系。结果表明:①云南地区雨季降水主要低频振荡周期为6候(30天)、10候(50天)的月际振荡和15~17候(75~85天)的季节内振荡;②云南雨季的候降水每年都存在30天振荡周期,30天振荡是云南雨季固有的振荡;③当发生El Nino或La Nina异常气候事件时,云南雨季的候降水存在50天振荡周期;④当云南雨季存在75~85天振荡时,云南主汛期(6~8月)降水距平百分率为正(除2000年为零距平);当云南雨季不存在75~85天振荡时,云南主汛期降水距平百分率为负。     

索马里越赤道气流对西南雨季开始早晚的影响

基于中国气象局西南雨季监测标准和高空间分辨率的台站日降水资料及NCEP/NCAR再分析资料,分析了西南雨季开始日期的气候特征及和索马里、孟加拉湾越赤道气流的关系,发现西南雨季的气候平均开始时间约为5月第4候,且在2000年前后有从偏晚向偏早转变的趋势。统计诊断分析表明,在东半球低层的几支越赤道气流中,只有索马里和孟加拉湾越赤道气流的强弱会影响到雨季开始早晚和雨量大小,且都对应于急流强雨季早、急流弱雨季晚的特征,但在月尺度上前者的作用更强。急流通道中心经向风和赤道印度洋纬向风对雨季的超前相关及逐日变率合成分析表明,索马里地区经向风速在雨季爆发前十日开始为正的日较差,即十日前经向风持续增强,并在约七日至五日前作用最为显著,从而对西南雨季起到触发作用。在这一触发过程中,索马里急流的超前影响要早于孟加拉湾越赤道气流。受上游越赤道气流影响,赤道印度洋西风和孟加拉湾西南气流也会增强,为西南地区提供充沛的水汽。     

春末初夏异常环流对云南雨季开始期的影响

通过小波分析表明云南目前处于雨季开始期偏早的年代际变化中。2006(2005)年是云南雨季开始特早(晚)的异常年,把这2个雨季开始期相反的极端异常年进行对比分析,发现云南雨季偏早(晚)的4月主要环流特征差异是:200 hPa对流层东西风交界线比多年平均偏北(南);500 hPa中高纬环流有(不)利于冷空气南下;850 hPa北印度洋赤道纬向西风较常年偏强(弱),孟加拉湾南部苏门答腊岛附近的对流较常年偏强(弱)。