1998年夏季风爆发前后南海上混合层的特征及成因

利用1998年“南海季风实验（SCSMEX）”南北部两个点的资料,采用J.Launianen和T.Vihma提出的方法,计算了潜热通量、感热通量和风应力,分析了南海上混合层动力、热力特征及其与南海夏季风爆发之间的关系。发现在西南季风爆发前后,南海北部、南部的两个观测点的海洋上混合层温度和深度随时间的变化具有不同的特点：北部混合层温度经历由高到低再变高,混合层深度经历由浅变深再变浅的3个时段;南部混合层温度经历由低到高再变低,混合层深度经历由深变浅再变深的3个时段。这与南海南、北部海面的风和海面热通量具备不同的特征有关。在5～6月南海上混合层动力、热力特征基本受局地风与短波辐射控制,海面潜热和感热的作用较小。在5月份,南海南部观测点海面附近存在浅薄的高盐高密度层,在60m以上的上层海洋内存在着许多高盐高密度核。在1998年“南海季风实验”期间南海南、北部两个观测点都存在较浅薄的障碍层,在西南季风爆发期间,南海北部观测点的障碍层较厚达到20m以上。     

2007年南海夏季风爆发前后大气环流的非典型性突变特征

南海夏季风爆发的一般特征是南亚高压移至中南半岛北部;西太平洋副热带高压连续向东撤出南海地区,移到120°E以东的热带洋面上;高（低）空东北（西南）气流占据南海大部分地区,相应的105°E附近的越赤道气流建立,南海季风槽形成并同时伴有对流降水的发展和温、湿等要素的突变。国家气候中心的监测表明,2007年南海夏季风于5月第5候爆发。该年季风爆发后,虽然源自热带地区的低空西南气流迅速占据南海上空,高空盛行东北气流,且南亚高压西移至中南半岛上空,但对流、高度场以及降水场的突变特征均很不明显,表现为季风爆发后南海上空的对流依然偏弱,副高没有马上撤离南海,同时华南地区的降水量也没有迅速增强。因此,2007年南海夏季风爆发前后大气环流的变化特征具有非典型性。     

1998年南海及其附近地区夏季风的爆发特征及其机制分析

利用NCEP/NCAR 1998年再分析资料和SS T资料, 研究了1998年南海季风爆发的特征及其机制。结果显示, 南海及其附近地区夏季风爆发分为3个阶段, 并具有不同的特征, 在南海季风爆发前, 南海海温已提前突然增温达极高值, 感热通量梯度在海陆之间的转换可能是引起东亚副热带季风和南海季风爆发的重要因子。     

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。     

南海夏季风降水的区域差异及其突变特征

使用1950~1997年NCAR/NCEP再分析逐日降水资料,采用聚类和相关分析相结合的方法对南海夏季风降水进行了区域划分,分析了南海夏季风降水爆发前后南海降水的突变特征。结果表明:南海 105~120°E,0~20°N区域可划分为 SCS1区、SCS2区、SCS3区和SCS4区4个小区域,每个区域的降水有其各自不同的变化特征。前三个区域的降水变化不显著,不能反映南海夏季风降水爆发的突然性,变化最显著的是SCS4区,它最好地刻画了南海夏季风降水的变化特征,因此,我们选取它作为今后工作中南海夏季风降水的研究范围。突变检验表明,5月17日,南海SCS4区降水发生明显的突变,与5月15日相比,SCS4区降水场形势发生明显变化,其区域平均降水突增超过6 mm/day,标志着南海夏季风降水的爆发。     

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.     

南海夏季风爆发前后大气环流的演变

利用1958-1997年的NCEP/NCAR再分析资料,以南海夏季风爆发日为临界日,分析了季风爆发前后全球平均环流和扰动环流的演变.结果显示,季风爆发前后气候平均场的环流形势是完全不同的,且这一变化是全球性的.从扰动场的演变看,伴随季风的爆发,扰动环流的变化不仅是全球的,而且具有突发性.分析还指出了南海西南季风的来源和三支越赤道气流的作用,特别是南半球环流的变化以及其对南海夏季风爆发的影响.     

40a南海夏季风建立日期的确定

对1958～1997年NCEP/NCAR4～6月逐候资料的分析表明,将(10～20°N,110～120°E)区域内面积平均的850hPa层上稳定地有θse≥335K且纬向风由东风稳定地转变为西风的时刻为南海夏季风爆发时间具有较好的指示意义.所谓稳定是指从该时刻起,这一状况必须持续3候且其后间断不超过2候,或持续2候后间断1候但立刻又回到间断前状态.     

南海夏季风爆发期间的波包传播特征

利用2004年和1998年强弱南海夏季风年的逐日位势高度场资料,从能量传播的角度诊断分析了南海夏季风爆发期间的波包传播特征及其与季风爆发的联系.结果表明(1)孟加拉湾是南海季风爆发的关键区域.(2)南海季风爆发前,南海地区的波包值有明显的突变,可能体现了季风爆发的爆发性特征.(3)1998弱夏季风年波包值相对较小,传播较慢;2004强夏季风年波包值相对较大,传播迅速.(4)南海夏季风爆发前,对流层整层的波包值都随时间增加,爆发前一天低层和高层的波包值有相同的变化,夏季风爆发之后,低层波包值与高层的波包值有反相的变化.     

南海夏季风爆发的数值模拟

利用高分辨率的区域气候模式 (RegCM_NCC) 对南海夏季风爆发进行模拟研究。研究表明:该模式对积云对流参数化方案的选择十分敏感, 其中以Kuo积云参数化方案为最好, 可以比较成功地模拟出南海夏季风的爆发时间、爆发前后高、低层风场的剧烈变化以及季风与季风雨带的向北推进。然而该方案对于雨量和副热带高压位置的模拟, 与观测相比尚存在一定的偏差, 主要表现为副热带高压位置模拟偏北、偏东; 南海地区的降水量模拟偏少、降水范围偏小。此外, 采用4种参数化方案 (Kuo, Grell, MFS, Betts-Miller) 集成的结果在某种程度上要优于单个方案的结果, 这种改善主要体现在对南海地区季风爆发后降水的模拟上。     

ABRUPT CHANGE IN ELEMENTS AROUND 1998 SCS SUMMER MONSOON ESTABLISHMENT WITH ANALYSIS OF ITS CHARACTERISTIC PROCESS

The latest dataset from the SCS(South China Sea)Monsoon Experiment is used to investigatethe features of abrupt change in some meteorological elements before,during and after the summermonsoon's establishment in 1998 and explore its onset characteristic process.We have arrived at apreliminary conclusion that the 1998 Asian summer monsoon is established first in the SCS as earlyas May 23,which is representative of the earliest indicator of the conversion from a winter into asummer monsoon situation in Asia;the continued retreat eastward of the western Pacificsubtropical high from the SCS region has direct effect on the SCS summer monsoon establishmentbecause the withdrawal favors the release of unstable energy,responsible for the sudden onset ofthe monsoon.Our tentative investigation indicates that the eastward extension of the westerly andrainfall band from the equatorial Indian Ocean into the Indo-China Peninsula and the southwardspreading of an active South-China stationary front,acting as the interaction between mid and lowlatitude systems,are likely to be the characteristic events contributing to the subtropical high'seastward retreating and the summer monsoon's onset over the SCS.     

ABRUPT CHANGE IN ELEMENTS AROUND 1998 SCS SUMMER MONSOON ESTABLISHMENT WITH ANALYSIS OF ITS CHARACTERISTIC PROCESS*

The latest dataset from the SCS(South China Sea) Monsoon Experiment is used to investigate the features of abrupt change in some meteorological elements before,during and after the summer monsoon's establishment in 1998 and explore its onset characteristic process.We have arrived at a preliminary conclusion that the 1998 Asian summer monsoon is established first in the SCS as early as May 23,which is representative of the earliest indicator of the conversion from a winter into a summer monsoon situation in Asia;the continued retreat eastward of the western Pacific subtropical high from the SCS region has direct effect on the SCS summer monsoon establishment because the withdrawal favors the release of unstable energy,responsible for the sudden onset of the monsoon.Our tentative investigation indicates that the eastward extension of the westerly and rainfall band from the equatorial Indian Ocean into the Indo-China Peninsula and the southward spreading of an active South-China stationary front,acting as the interaction between mid and low latitude systems,are likely to be the characteristic events contributing to the subtropical high's eastward retreating and the summer monsoon's onset over the SCS.     

1998年南海夏季风低频振荡特征分析

利用NCEP/NCAR1998年再分析资料和SST资料，研究了南海夏季风的低频振荡特征。结果表明，南海夏季风的低频振荡对南海夏季风的爆发具有加强的作用；南海低频低层辐合（散）区对应低频降水正（负）值区；南海地区的大气低频振荡以向北、向东传播为主，南海地区低频散度在垂直方向呈现出相互补偿的特征。     

亚洲夏季风建立格局和南海季风爆发特征及其成因初探

使用１９８０￣１９８６年欧洲中期预报中心（ＥＣＭＷＦ）格点资料和１９８０￣１９９２年日本地球静止气象卫星（ＧＭＳ）观测到的黑体辐射（ＴＢＢ）资料，分析了南海季风爆发和亚洲夏季风建立格局及其可能机制。发现亚洲夏季风建立征兆最早出现在中南半岛－南海地区，随后自该地区分别向西、向东扩展；中南半岛地区是东亚季风和印度季风的天然分界线，其两侧夏季风的建立特征和形成机制迥然不同。亚洲夏季风自东向西逐渐建立的格     

1998年夏季中国南部低频降水特征与南海低频夏季风活动

1998年 5～ 8月 4 0°N以南的中国地区低频 (含准 4 5天、准 2 3天和准14天 )降水率及其方差占总降水率及其方差的比重很大 ,因此研究低频降水及与其相对应的低频环流对长江流域洪涝的影响是很重要的。研究表明 ,准 4 5天东西向低频槽脊由南海不断向北传播 ,以及低槽中的低频低涡向西传播是形成长江流域低频降水的重要原因 ,低频降水主要位于低频西风区 ,而低频槽南侧的低频西风实质是南海低频夏季风的表现 ,由此可见 ,南海低频夏季风的向北传播对长江流域降水具有重要贡献。     

1998年地面加热场的基本特征及其与南海夏季风爆发的可能联系

文中对 1 998年 1月 1日到 8月 31日共 2 4 3d的南海季风试验再分析资料的地面感热场和潜热场进行 EOF分析 ,由感热的第一特征向量场发现 ,中南半岛地区、青藏高原的东北部和印度半岛的大部分是感热通量大值区 ,而海洋上是小值区 ,海陆热力差异十分明显 ,这种海陆感热对比是促使季风爆发的大背景。由感热的时间经度演变图可以看出 ,中南半岛所在经度范围内南北连续的感热分布对南海季风的早爆发具有重要作用。由温度平流项的分布可发现 ,中南半岛的加热作用明显早于青藏高原地区 ,使得中南半岛对南海季风的早期爆发有重要作用 ,而青藏高原对于南海季风的维持具有重要意义。由于印度半岛与中南半岛的海陆分布的差异 ,使得两个地区的温度平流项也有所不同     

黑潮地区海温影响南海夏季风爆发日期的数值试验

采用合成分析和相关分析等方法讨论了季节转换时期（４～６月）黑潮地区海温异常同海夏季风爆发时间和西太平洋副高位置与强度的影响。教值模拟结果进一步表明,该地区海温正针导致西太平洋副高位置偏南,强度偏强,南海夏季风建立较晚,弱度偏北 ,江淮流流域偏涝;反之亦然。     

ANALYSIS OF LOW-FREQUENCY OSCILLATIONS FOR THE SOUTH CHINA SEA SUMMER MONSOON IN 1998

1INTRODUCTIONLocatingatthesoutheasternpartofAsia,theSouthChinaSea(SCS)linkstheIndianOceanandwesternPacificandimmediatelyborderswiththeSouthAsiamonsoonregion.ItisanimportantlocationinwhichtheEastAsiamonsoonsysteminteractswiththeIndianOceanoneandamostdirectsourceofmoistureforthesubtropicalmonsoonsysteminEastAsia.TheSCSmonsoonanomaliescandirectlyaffectonthetemporal-spatialdistributionofprecipitationinthesouthofChinaandtheChangjiangRivervalleysothatseriousfloods/droughtsarecaused.Com…     

关于东亚夏季风突变的机制研究

建立一个一维模型来模拟东亚季风,模型的中心是水汽平流反馈。通过分析发现,它允许两种稳定状态存在,分别是暖湿和少雨的东亚夏季风。这个模型可以用来证明冰川边界条件的改变会对季风系统产生重要影响。最为显著的结论是,随着控制系统热量平衡的某些特征量如行星反照率、CO2浓度等的变化,东亚夏季风模型会出现一些突变点。这个发现表明,由于人类活动的影响,如土地利用的改变、硫化物的扩散、温室气体浓度的增加等,都有可能对东亚夏季风系统造成很大的影响,甚至能引发突变。     

NUMERICAL SIMULATION EXPERIMENTS OF THE IMPACTS OF LOCAL LAND-SEA THERMODYNAMIC CONTRASTS ON THE SCS SUMMER MONSOON ONSET

1INTRODUCTIONAmongdrivingfactorsfortheEastAsianmonsoonareplanetary-scaleland-seathermodynamiccontrast(e.g.betweentheEurasiancontinentandthePacificOcean)andsub-planetary-scaleone(e.g.betweentheIndochinaandtheSouthChinaSea).ItisovertheSouthChinaSea(SCS)andadjoiningareasthattheEastAsiansummermonsoonfirstbreaksout.ItthenadvancestotheregionsofEastAsiaandSouthAsia.ItisthereforenaturaltofindlocalgeographicandtopographiceffectsoftheSCSregionevidentlyshownontheonsetoftheSCSsummermonsoon…