东亚夏季风与澳洲冬季风强弱互补变化联系及其异常环流特征

利用NCEP/NCAR再分析资料、Hadley中心海温资料及CMAP降水资料等,通过亚澳季风联合指数挑选异常年份,对东亚夏季风和澳洲冬季风强度反相变化特征进行研究。结果表明,当东亚夏季风偏强、澳洲冬季风偏弱时,南北半球中低纬地区都出现了复杂的异常环流系统。在热带地区对流层低层,西北太平洋为异常反气旋式环流系统所控制,与南太平洋赤道辐合带的异常反气旋环流在赤道地区发生耦合,形成赤道异常东风,而在南北印度洋上则存在两个异常气旋式环流系统。在这两对异常环流之间的海洋性大陆地区,出现赤道以南为反气旋环流而赤道以北为气旋式环流。在东亚季风区,东南沿海的东侧海洋上存在反气旋异常,中国东南地区受异常反气旋西南侧的东南风影响。此外,澳洲北部受异常西风影响。这就形成了东亚夏季风偏强、澳洲冬季风偏弱的情形,从而东亚夏季风和澳洲冬季风活动出现了强弱互补的变化特征。当东亚夏季风偏弱、澳洲冬季风偏强时,南北半球的环流特征则出现与上述相反的环流特征。总体而言,当东亚夏季风偏强、澳洲冬季风偏弱时,东亚—澳洲季风区在南北半球呈现出不同的气候异常分布特征,即北半球降水北少南多、气温北高南低,南半球降水西多东少、气温西高东低。     

PRINCIPAL MODES OF THE SOUTH PACIFIC SSTA IN JUNE, JULY AND AUGUST AND THEIR RELATIONS TO ENSO AND SAM

The relationships of variations of sea surface temperature anomalies (SSTA) in the South Pacific with ENSO and Southern Hemisphere Annular Mode (SAM) are examined in the present article by employing the NCEP-NCAR reanalysis from 1951 to 2006. Two principal modes of South Pacific SSTA are obtained using the EOF (Empirical Orthogonal Function) analysis for austral winter (June, July and August). Our results suggest that EOF1 is closely related with ENSO and EOF2 links to SAM. The EOF1 varies largely on an interannual and EOF2 on a decadal scale. The time series of coefficients of EOF1 is highly correlated simultaneously with Nino3 index. However, the time series of coefficients of EOF2 is significantly correlated with the March-April-May mean SAM index. Both the EOF1 and EOF2 are found in significant correlation to summer precipitation over China. With higher-than-normal SSTs in the eastern South Pacific and simultaneously lower SSTs in the western South Pacific in June-July-August, the summertime rainfall is found to be less than normal in northern China. As displayed in EOF2 of SSTA, in years with lower-than-normal SSTs in mid-latitude southern and equatorial eastern Pacific and higher-than-normal SSTs in the equatorial middle Pacific in March-April-May, the summer precipitation in August tends to be more than normal in regions south of Yangtze River.     

大气环流与灾害性天气气候研究:黄士松先生学术成就和贡献回顾

黄士松先生出生于1920年10月27日,系我国著名的气象学家和气象教育家、新中国气象事业的奠基人之一。他从事气象科学研究六十余载,始终面向世界气象科学前沿,立足中国天气气候实际,围绕大气环流与灾害性天气气候问题,在大气环流成因、副热带高压变动规律、平流层与对流层环流联系、南北半球环流联系、东亚夏季风体系结构和暴雨台风重大灾害性天气过程等诸多研究领域取得了开创性、前瞻性和系统性成果。他提出了诸多新发现、新理论、新观点和新方法,均具有重大学术与实践指导意义,为丰富天气学、气候学及提高中国天气预报和气候预测水平作出了重要学术贡献。值此黄士松先生百年诞辰之际,本文从大气环流、副热带高压、东亚夏季风及暴雨和台风4个方面对先生的主要学术成就进行了回顾,以此纪念和缅怀他对气象科学的重要学术贡献。     

低纬季风涌影响登陆台风“榴莲”（0103）和“碧利斯”（0604）暴雨增幅的比较

以2001和2006年盛夏登陆中国南方并造成巨大灾害的两次热带气旋过程为例,利用＂CMA-STI热带气旋最佳路径数据集＂、NCEP/NCAR再分析资料及地面加密观测资料,对2001年0103号＂榴莲＂和2006年0604号＂碧利斯＂热带气旋陆上维持和暴雨增幅的大尺度环境场及成因进行了对比分析。结果表明：1）＂榴莲＂登陆后与中纬度西风槽发生相互作用,构成了典型的＂北槽南涡＂天气形势,＂碧利斯＂登陆后受西太平洋副高、北方大陆高压坝和南侧副高向西南方向延伸的高压脊所包围,有利于其环流维持。2）＂榴莲＂和＂碧利斯＂陆上维持期间越赤道气流明显增强,但是在＂榴莲＂活动期间,100°E附近越赤道气流表现突出,而在＂碧利斯＂陆上活动期间,80°E附近越赤道气流尤为显著,它们都增强了当时的西南季风,把大量来自热带海洋的水汽注入登陆后减弱的＂榴莲＂和＂碧利斯＂环流,使其非但没有很快减弱消亡,反而能在登陆后长时间维持不消。3）2001和2006年东亚夏季风存在明显低频振荡,2001年低纬夏季风10～20d低频振荡显著,而2006年则以30～60d低频振荡为主,由不同低频振荡周期表示的低纬季风涌均存在明显的北传特征。当低频振荡处于极端活跃位相时,季风涌最为强盛并侵入＂榴莲＂和＂碧利斯＂环流系统,正好对应着当时的台风暴雨剧烈增幅。此外,低频气流的辐合和低频水汽输送也是＂榴莲＂和＂碧利斯＂暴雨增幅的重要原因。     

北半球冬季WA遥相关型影响东亚初夏季风的可能途径

通过ＳＶＤ和滞后相关分析,研究了北半球冬季ＷＡ遥相关型与后期初夏东亚季风的联系及可能的影响途径。结果表明,北半球冬季ＷＡ型与东亚初夏季风存在密切的联系,其影响东亚初夏季风的过程可概述为：在北半球冬季,ＷＡ型强弱可引起西北大西洋海温异常,由于海温具有很好的持续性,这种海温异常可一直持续到春季和初夏６月份;而春季和初夏６月份,北大西洋海温异常又反过来对大气环流产生影响,引起欧亚中高纬大气环流异常,特别     

春季格陵兰海冰与夏季中国气温和降水的关系

采用英国Hadley中心的GISST海冰面积资料、NCEP/NCAR再分析资料以及中国160站气温和降水资料,分析了春季格陵兰海冰面积与夏季中国区域气温和降水的关系.初步研究表明,春季格陵兰海冰面积变化和随后夏季我国黄河长江中下游之间地区气温以及8月份华北和西南地区降水呈明显正相关,而和6月黄河中上游地区降水则具有明显的负相关.同时,春季格陵兰海冰异常时期对应着北半球大气环流的明显变化,表明海冰与我国气温及降水之间的联系具有一定的环流背景.     

2018年1月江苏省两次暴雪过程积雪效率差异及其机理

2018年1月3～5日江苏省第一次暴雪过程中降雪量大、积雪效率偏低,而1月24～28日第二次暴雪过程降雪量小、积雪效率高。基于ERA-Interim再分析资料和中国气象局积雪、近地气温等观测资料,利用等熵大气质量环流理论从温度、水汽条件差异对2018年1月江苏省两次暴雪过程积雪效率差异进行了深入分析。研究表明：（1）第一次过程前期,深厚且强盛的向极地暖支将大量暖空气输送至江苏南部,导致该地区整层增温;第二次过程中,低层强大的向赤道冷支输送使地面温度在整个降雪期间均低于0°C,低温条件使得积雪效率偏高。（2）第一次过程,江苏地区深厚、强盛的水汽质量流入层配合大范围上升运动,将水汽携带至高层产生更大降雪量,低层经向水汽质量输送强,纬向水汽质量流出较弱,使得近地面比湿相应增加,积雪效率偏低;第二次过程,低层深厚的水汽质量流出层不利于水汽在江苏省汇聚,低湿条件利于积雪累积,贡献于偏高的积雪效率。因此,异常强的经向干冷空气质量输送和弱的经向和纬向水汽质量输送引起的低温、低湿环境条件是造成第二次暴雪过程比第一次过程积雪效率偏高的主要原因。积雪效率与温度和湿度空间分布型的对比分析还表明：在相对高温、...     

西太平洋海温和南方涛动与中国冬季气候异常关系年代际变化的对比分析

利用NCEP/NCAR再分析资料和全球海温海冰GISST2.3b资料、英国CRU提供的南方涛动指数以及中国160站月平均降水和气温资料, 分析了冬季西太平洋海温和南方涛动与中国冬季气候异常关系年代际变化特征。结果表明:最近50年, 西太平洋海温指数 (WPI) 与南方涛动指数 (SOI) 之间相关关系的年代际变化在冬季很明显。当WPI-SOI相关关系不显著时, 在西太平洋赤道北侧的对流层低层存在高 (低) 海温-反气旋 (气旋) 异常环流系统, 不利于维持ENSO与西太平洋海温变化间的紧密联系; 与此相对应, 冬季整个对流层环流呈相当正压结构。在WPI-SOI相关显著 (不显著) 时段, 冬季中国降水、气温与西太平洋海温之间的相关较弱 (较强)。     

1980—2012年春末夏初江淮气旋活动的气候特征及其年际、年代际变化

利用1980—2012年NCEP/NCAR逐6 h海平面气压再分析资料及定义的气旋客观识别方法,统计分析了春末夏初江淮地区气旋活动频数和强度的气候特征及其年际、年代际变化。结果表明:5—7月江淮地区存在明显的气旋活动高频中心,5、6月高频中心位于两湖盆地之间;7月北移,淮河以南频数较高。20世纪80—90年代江淮气旋活动频数偏少,强度偏弱;21世纪初期的10 a间气旋活动频数偏多,强度偏强。气旋活动频数多发年与少发年500 h Pa均出现稳定的长波环流结构,但仍存在显著差异。多发年两个南支槽向南伸展直达阿拉伯海和孟加拉湾地区,少发年仅出现孟加拉湾南支槽。多发年,对流层低层华南至江淮地区存在气旋式环流辐合异常中心,高层则出现辐散异常。西风带上的异常扰动沿着副热带急流向东亚地区传播能量,导致东部地区出现异常气旋式环流,为江淮气旋的发生提供了有利的环流背景。     

华北地区“16·7”极端强降水事件之环流及扰动能量变化特征

2016年7月18—22日在华北地区发生了一次极端强降水事件，其中19—20日降水较为集中，20日降水最强。本文利用NCEP/NCAR再分析逐日风场资料和国家级地面气象站基本气象要素日值数据集，研究了本次事件的Rossby波活动及能量变化，结果表明：本次极端强降水事件持续时间约5 d，雨带呈西南—东北走向。华北地区受对流层中低层的气旋性异常环流和对流层上层反气旋性异常环流的控制，水汽则主要源于孟加拉湾和中国南海地区。发生极端降水期间，波扰动能量在对流层低层主要呈经向传播而在对流层上层呈纬向传播，对流层低层的波扰动能量对华北地区的影响比上层更为明显。涡动动能在华北地区的增强和维持主要是涡动非地转位势通量散度项、涡动有效位能和涡动动能的斜压转换项以及其他剩余部分与摩擦耗散引起的能量损耗之和的共同作用，涡动动能在19日增强、20日维持，随后减弱。涡动热量通量变化显示低层有暖湿空气向北输送，高层有干冷空气向南输送，支持了正压和斜压转换，而华北地区上空涡动动量通量的变化则使得基本气流中的涡动动能增强，这些变化影响到极端降水事件的发生发展。