The multiscale factors favorable for a persistent heavy rain event over Hainan Island in October 2010

A case study is presented of the multiscale characteristics that produced the record-breaking persistent heavy rainfall event(PHRE) over Hainan Island,northern South China Sea(SCS),in autumn 2010.The study documents several key weather systems,from planetary scale to mesoscale,that contributed to the extreme rainfall during this event.The main findings of this study are as follows.First,the convectively active phase of the MJO was favorable for the establishment of a cyclonic circulation and the northward expansion of the Intertropical Convergence Zone(ITCZ).The active disturbances in the northward ITCZ helped direct abundant moisture from adjacent oceans towards Hainan Island continuously throughout the event,where it interacted with cold air from the midlatitudes and caused heavy rain.Second,the 8-daylong PHRE can be divided into three processes according to different synoptic systems:peripheral cloud clusters of a tropical depression-type disturbance over the central SCS in process 1;interactions between the abnormally far north ITCZ and the invading cold air in process 2;and the newly formed tropical depression near Hainan Island in process 3.In the relatively stable synoptic background of each process,meso-α and meso-β-scale cloud clusters repeatedly traveled along the same path to Hainan Island.Finally,based on these analyses,a conceptual model is proposed for this type of PHRE in autumn over the northern SCS,which demonstrates the influences of multiscale systems.     

青藏高原异常雪盖和ENSO的多尺度变化及其与中国夏季降水的关系

对青藏高原积雪和热带东太平洋Nin03区海温进行小波分析,讨论它们的年际和年代际变化。在年际变化中,积雪的主要周期是准两年振荡和准6～7年振荡,海温的主要周期是ENSO振荡和准两年振荡。积雪的年代际变化存在准10～12年和准22～24年振荡,海温存在准14～16年和准34～35年振荡。此外积雪和海温均在20世纪70年代后期发生了一次年代际气候跃变现象。积雪由少雪期向多雪期转化,海温从冷水期演变成暖水期。本文还建立了青藏高原积雪和Nifi03区海温与中国夏季降水各时间尺度的相关模型。不同时间尺度的积雪、海温和降水的相关场具有不同的地域特征。它们在有的地区相互加强,有的地区相互减弱。积雪和海温的年代际气候跃变与中国夏季降水的相关程度在某些地区高于年际变化。个例分析表明,利用青藏高原积雪和Nin03区海温多时间尺度变化可以较好地拟合出中国夏季降水的年际和年代际变化。所以在做中国夏季降水预报时,不同因子、不同尺度的作用府当分开考虑。     

2008/2009年秋冬季我国东部严重干旱分析

2008/2009年秋冬季我国12省区出现30～50年一遇的罕见干旱,这次我国大范围严重干旱是较长时期降水稀少所造成的.欧亚中高纬度存在稳定的准静止环流系统是造成这次干旱灾害的主要成因.东亚大槽维持在日本东北部,高原上空为稳定的高压脊,中国大陆长时期处于东亚大槽槽后西北气流控制下;从亚洲西部过来的扰动系统不易东移到东亚上空;此外,北非、印度次大陆、中南半岛和中国大部冬季风异常盛行,来自海洋上的水汽不易到达这些地区.欧亚大陆稳定长达3个月的异常环流的形成机制,有待深入研究.     

La Nia年冬季亚洲中高纬环流与我国南方降雪异常关系

2007/2008年冬季,赤道中东太平洋形成了一次中等强度的La Nia事件。本文根据NCAR/NCEP再分析资料,探讨La Nia气候背景下亚洲中高纬大气环流及南亚上空南支槽强度与我国南方（25～35°N,110～125°E）多雪、少雪以及2008年1月我国南方大范围低温雨雪冰冻灾害的关系。分析指出,La Nia气候背景下,500 hPa高度场亚洲高纬位势高度偏高易出现阻塞型,当乌拉尔山阻塞高压强度、位置比鄂霍次克阻塞高压偏强、偏北时,入侵我国南方的偏北气流主要来自乌拉尔山地区,南方偏冷（距平达-40 ℃）多雪;当鄂霍次克阻塞高压强度、位置比乌拉尔山阻塞高压偏强、偏北,入侵我国南方的偏北气流主要来自鄂霍次克海地区,南方偏暖（距平达10 ℃）少雪。2008年1月500 hPa高度上亚洲高纬乌拉尔山阻高偏北、强度偏强（正距平中心值达120 gpm）,入侵我国南方的2支偏北气流都来自乌拉尔山地区,南方出现了低温（温度距平达-40 ℃）雨雪冰冻天气;分析指出,200 hPa高度场南亚地区南支槽的强弱对我国南方降雪多寡有重要影响。     

北大西洋涛动对新疆夏季降水异常的影响

利用1961~2003年NCEP/NCAR再分析和新疆75个气象站月降水资料,分析新疆夏季降水与沿西亚副热带西风急流Rossby波和北大西洋涛动（NAO）的关系,研究表明,夏季斯堪的纳维亚半岛-中欧—西亚和中亚的准静止波传播是联系NAO与沿西亚副热带西风急流波活动和新疆夏季降水变化的纽带。通过波作用量的动力学诊断分析,讨论了夏季NAO正、负位相异常年准静止波传播特征和差异,夏季NAO强弱活动影响斯堪的纳维亚半岛EP通量散度强度和位置异常,该区EP通量散度强度和位置异常导致强辐散中心在中高纬向东传播的准静止波和沿副热带西风急流准静止波活动变化,从而影响新疆夏季降水。     

夏季西太平洋副热带高压北跳及异常的研究

根据欧洲中心1980～1989年逐日200,500和850hPa风场、高度场及日本气象厅提供的GMS观测的黑体辐射温度（TBB）逐日资料,探讨了夏季西太平洋地区（125～145°E）副热带高压脊线季节性北跳、季内脊线位置的异常与低纬度的西风爆发和热带对流的关系。研究表明：初夏西太平洋地区低层赤道西风爆发后,西太平洋地区的赤道对流加强（赤道地区的TBB值减小）;赤道西风向北扩展,赤道强对流向北推移,热带对流加强（热带地区TBB值减小）。夏季西太平洋副热带高压脊线的二次北跳现象与低层赤道西风二次北跳及赤道对流向北推移密切相关。研究指出：夏季热带对流弱（强）,西太平洋副热带高压脊线位置相对偏南（北）,夏季西太平洋副热带高压脊线位置的异常与高、低层流场辐合、福散中心的位置及高层西风传播方向有关。     

东亚-太平洋遥相关型形成过程与ENSO盛期海温关系的研究

利用1961～2000年NCEP/NCAR再分析资料、扩展重建的海表温度资料(ERSST)和中国730个站旬降水资料,采用SVD和扩展SVD（ESVD）分析、合成分析、相关分析等方法,在分析中国梅雨期降水与同期大气环流和前期冬季海温之间关系的基础上,研究了ENSO盛期海温异常导致与长江流域梅雨期降水密切相关的东亚/太平洋（EAP）遥相关型形成的过程,及与ENSO相关的海温和大气环流异常的持续性问题。结果表明,梅雨期EAP遥相关型的出现与ENSO遥强迫作用有密切关系。联系冬季ENSO和梅雨期EAP遥相关型的关键过程主要有三个:（1）西北太平洋低纬地区异常反气旋环流的形成和维持, 它在冬季形成后一直可维持到夏季,使得夏季西北太平洋副热带高压偏南偏强;（2）东亚大槽持续偏弱,冷空气活动路径偏北偏东,使西北太平洋海温呈亲潮区偏冷、黑潮区偏暖的海温分布; （3）PNA遥相关型的持续发展,使北冰洋地区高度增高。后二者通过局地海气相互作用和大气内部调整过程对初夏鄂霍次克海阻塞形势的形成起重要作用。另外,持续性分析表明,ENSO年大气环流和海温距平型的持续性要比非ENSO年大得多。在ENSO年大气环流和海温之间存在很强的相互作用耦合关系,ENSO引起的大气环流异常可导致太平洋海温异常,而海温异常一旦形成反过来又可导致大气环流异常的稳定和维持,对后期初夏东亚季风和我国天气气候产生明显滞后效应。     

2004年夏季短期气候集成预测及检验

分析了2004年夏季东亚大气环流的主要特点及对我国天气与气候的影响.对可能影响2004年夏季中国降水的主要物理因子及其演变的判断基本正确.跨季度预测指出2004年夏季我国大范围严重洪涝事件的可能性不大,6～8月主雨带可能位于黄河中下游与淮河之间;并较好地预测了影响我国的台风数.对2004年夏季跨季度气候预测中存在的问题进行了初步讨论,以便改进和完善中国科学院大气物理研究所短期气候预测系统.     

一次中亚低涡中期过程的能量学特征

中亚低涡是中期时间尺度（4天以上）的对流层深厚切断低压系统,也是造成新疆暴雨（雪）、持续低温天气的重要影响系统之一,对其形成、维持和减弱的能量特征还不十分清楚。利用美国国家环境预报中心/国家大气研究中心（NCEP/NCAR）2.5°×2.5°逐日再分析资料和有限区域能量循环方程,对1996年7月10—20日造成新疆区域两次暴雨过程的中亚低涡系统进行分析,以揭示低涡持续活动11天的能量循环和转换特征。分析结果表明,中亚低涡活动具有明显的阶段性能量学特征。这次低涡发展和减弱过程处于斜压不稳定状态,扰动动能来源于扰动位能的转换和区域开放边界扰动动能的输入,且两者作用相当,它们使得低涡快速发展,同时区域内部非绝热加热制造的一部分扰动有效位能向外输出,在减弱期扰动有效位能向外输出大于扰动位能的转换和区域开放边界扰动动能的输入,因此低涡逐渐减弱。低涡成熟期处于正压不稳定状态,系统内部的能量转换很小,扰动动能来自于外界扰动位能输入,支出项为向开放边界的扰动动能输出。低涡过程各个时期纬向平均动能向扰动动能的转换都很小,即正压不稳定造成的能量转换较弱。低涡活动过程中,在对流层中、高层扰动动能很强,表明中亚低涡是主要在对流层中、高层活动的天气尺度系统,低涡内部的能量转换及其与外界的能量输送主要发生在中、高层,扰动位能和扰动动能的变化很好地反映低涡的强度变化和发展阶段,且能量的垂直输送对低涡系统的发展也有一定促进作用。