华南夏季风降水开始日的异常与前冬大气环流和海温的关系

利用1951～2004年NCEP/NCAR再分析资料及ERSST海温资料,研究了华南夏季风降水开始日期的变化特征及其与前期冬季大气环流和海温的关系。小波分析表明,夏季风降水开始日期具有明显的年际和年代际变化,年际变化以准2～3年变化为主,年代际变化周期约16年。华南夏季风降水开始偏早年在大气环流上的前兆信号表现为前期冬季乌拉尔山阻塞高压偏强、东亚大槽较深,阿留申低压偏强,冷空气活动偏强。冬季,鄂霍次克海附近的海温异常为华南夏季风降水开始迟早有物理意义的、稳定正相关前兆信号。合成分析表明,冬季鄂霍次克海附近SST正异常时,5月100 hPa青藏高压偏东偏北偏弱,异常偏西风控制华南;850 hPa环流在华南表现为东北风,华南受冷空气影响为主,华南夏季风降水开始日期偏晚。相反时,若冬季鄂霍次克海附近SST负异常,5月100 hPa青藏高压偏西偏南偏强,异常偏东风控制华南;850 hPa环流在华南表现为偏南风,华南受热带系统影响为主,华南夏季风降水开始日期偏早。并提出冬季中高纬度地区冷空气活动影响华南夏季风降水开始日异常的物理机制。     

SCIPUFF模式的简化及验证

将SCIPUFF（Second-order Closure Integrated PUFF)模式中烟团分解和合并的思想予以保留，而对其与二阶矩有关的扩散参数则予以简化，用Briggs公式给出扩散参数。开发出合并与分解的烟团模式（Splitting-Merging Puff)，简称SMP模式，通过与SCIPUFF模式结果相比较，SMP模式对计算精度影响不大，与Monte-Carlo方法相比较，两者模拟结果较接近，但计算效率至少可以提高一个数量级，SMP模式在预报的准确性和时效性方面都能满足开展空气质量预报的要求。     

黑潮输送的异常及其与大尺度海气相互作用的关系

以128.5°E为界,沿27°N,北太平洋西边界流输送可以分成呈明显负相关的东、西2段。西段(即黑潮)主要参与副热带环流(STG)和经向环流(STC);东段主要参与日本东南的反气旋式涡旋再回流。从气候态来看,西段输送在7、8月份最大,3月份次大;东段输送在6—8月份最小,其它月份比较接近;整体结果表现为全年有2个接近的极大值,分别是3、4月份和7、8月份。从年序列来看,西段输送在20世纪70年代后期有一次明显的突变;而东段在1955年突然减小,在1963年突然增大。小波分析表明,东、西两段的振荡周期都随时间变化。西段输送时间序列的20a左右周期振荡在1976年以前非常明显,9a左右周期振荡在1985年以后比较显著;东段输送的13a左右周期在1976年以前显著,1985年以后的主要振荡周期从7a逐渐减小到3a左右。奇异谱分析表明,西段输送的年代际变化占总方差的45%,年际变化占总方差的13.6%;东段输送的年代际变化占总方差的24.3%,年际变化占总方差的32.3%。黑潮输送异常和太平洋年代际振荡(PDO)及ENSO有着非常密切的关系。在年代际尺度上,一个可能的过程是,PDO超前于黑潮输送异常;异常的黑潮输送通过改变北太平洋中部的SST梯度引起的海气相互作用过程而调制ENSO的变化。在年际尺度上,黑潮输送异常滞后于PDO和ENSO变化,且呈负相关。     

Impacts of Sea Surface Temperature on the Interannual Variability of Winter Haze Days in Guangdong Province

The impact of sea surface temperature (SST) on winter haze in Guangdong province (WHDGD) was analyzed on the interannual scale. It was pointed out that the northern Indian Ocean and the northwest Pacific SST play a leading role in the variation of WHDGD. Cold (warm) SST anomalies over the northern Indian Ocean and the Northwest Pacific stimulate the eastward propagation of cold (warm) Kelvin waves through the Gill forced response, causing Ekman convergence (divergence) in the western Pacific, inducing abnormal cyclonic (anticyclonic) circulation. It excites the positive (negative) Western Pacific teleconnection pattern (WP), which results in the temperature and the precipitation decrease (increase) in Guangdong and forms the meteorological variables conditions that are conducive (not conducive) to the formation of haze. ENSO has an asymmetric influence on WHDGD. In El Ni?o (La Ni?a) winters, there are strong (weak) coordinated variations between the northern Indian Ocean, the northwest Pacific, and the eastern Pacific, which stimulate the negative (positive) phase of WP teleconnection. In El Ni?o winters, the enhanced moisture is attributed to the joint effects of the horizontal advection from the surrounding ocean, vertical advection from the moisture convergence, and the increased atmospheric apparent moisture sink (Q2) from soil evaporation. The weakening of the atmospheric apparent heat source (Q1) in the upper layer is not conducive to the formation of inversion stratification. In contrast, in La Ni?a winters, the reduced moisture is attributed to the reduced upward water vapor transport and Q2 loss. Due to the Q1 increase in the upper layer, the temperature inversion forms and suppresses the diffusion of haze.     

华南前汛期的锋面降水和夏季风降水Ⅰ. 划分日期的确定

前汛期暴雨常常引发华南地区的洪涝, 但是前汛期降水的预报能力却相当低.降水的预报在很大程度上依赖于对降水性质的理解, 而华南前汛期降水通常被认为只是锋面性质的降水.事实上, 南海夏季风在6月(甚至5月)就可以影响到华南地区并产生季风对流降水.因此, 华南前汛期包含了两种不同性质的降水, 即锋面降水和夏季风降水, 如何区分它们是非常重要的.为了区分它们, 利用NCEP/NCAR再分析资料、 CMAP资料和中国730站降水资料, 分析气候平均(1971～2000年)状态下锋面降水和季风降水期间大气性质和特征的差异, 得到华南前汛期夏季风降水开始的基本判据: 100 hPa纬向风由西风转为东风并维持5天以上.利用该判据得出气候平均条件下的华南夏季风降水开始于5月24日, 并得到1951～2004年逐年华南前汛期锋面降水和季风降水的划分日期.合成分析的结果表明, 得到的划分日期是基本合理的, 因为它将锋面降水和季风降水期间大气特点的显著差别区分开来.     

近55年影响广州的强冷空气及其准双周变化

利用1951～2005年冬半年（10月～次年3月）广州逐日地面气温资料及NCEP/NCAR逐日资料,采用功率谱分析、小波分析、Lanczos滤波器等方法对近55年来冬半年影响广州的强冷空气变化特征及其与低频振荡的关系进行了研究, 并用合成分析的方法建立了影响广州的强冷空气准双周振荡的大气环流模型。结果表明,虽然20世纪80年代后期以来广州冬半年升温的趋势很明显,但90年代~2003年影响广州的强冷空气次数却偏多。影响广州的强冷空气具有明显的准2～3年、9年左右的周期振荡。广州冬半年逐日气温具有明显的准单周、准双周振荡,而30～60天的振荡较弱, 且影响广州强冷空气活动主要受准双周振荡低频波控制,与我国北方的强冷空气活动主要受30～60天周期的低频波控制有明显的不同。El Ni?o (La Ni?a) 事件发生的冬半年,准双周振荡的强度以偏强 (弱) 为主,影响广州的强冷空气次数以正常至偏多(偏少)为主。所建立的广州强冷空气准双周振荡的大气环流模型较好地反映了广州强冷空气爆发前后准双周振荡不同演变阶段的大气环流及地面气压场的变化特征,可为中期预报提供参考。     

THE DOWNSCALING FORECASTING OF SEASONAL PRECIPITATION IN GUANGDONG BASED ON CLIMATE FORECAST SYSTEMS PRODUCTS

The Climate Forecast Systems （CFS） datasets provided by National Centers for Environmental Prediction （NCEP）, which cover the time from 1981 to 2008, can be used to forecast atmospheric circulation nine months ahead. Compared with the NCEP datasets, CFS datasets successfully simulate many major features of the Asian monsoon circulation systems and exhibit reasonably high skill in simulating and predicting ENSO events. Based on the CFS forecasting results, a downscaling method of Optimal Subset Regression （OSR） and mean generational function model of multiple variables are used to forecast seasonal precipitation in Guangdong. After statistical analysis tests, sea level pressure, wind and geopotential height field are made predictors. Although the results are unstable in some individual seasons, both the OSR and multivariate mean generational function model can provide good forecasting as operational tests score more than sixty points. CFS datasets are available and updated in real time, as compared with the NCEP dataset. The downscaling forecast method based on the CFS datasets can predict three seasons of seasonal precipitation in Guangdong, enriching traditional statistical methods. However, its forecasting stability needs to be improved.     

南海夏季风爆发日期与海温的多尺度关系及最优子集回归预测

采用小波变换,Lanczos时间滤波器,相关分析研究了南海夏季风爆发日期的多尺度特征及与海温场的关系,并研制了南海夏季风爆发日期的短期气候预测新方法——多尺度最优子集回归预测方法.结果表明,1958-2008年南海夏季风爆发的平均日期为5月18日,标准差约10 d,具有弱的偏早爆发趋势,存在15.4a的年代际变化和5....     

不同时间尺度上南海夏季风强度与海洋热力条件的关系

用NCAR/NCEP1958—1997年共40年资料对南海夏季风撤退的气候特征进行了分析。8月上旬西伯利亚冷空气开始南进，由于青藏高原的阻挡作用，在我国东部大陆推进得很快，到达南海后继续向南推进，最后导致9月中旬左右南海夏季风从南海撤退。就个别年份而言，最早的撤退时间是8月中，最晚的是10月中，可以差两个月。南海夏季风撤退与建立过程是很不相同的，南海夏季风和夏季风雨带的建立都是爆发性的，在全区域几乎是同时建立，但撤退是由北向南缓慢撤退的，历时一个月左右。在撤退期间，南海降水形势变化不大，但在撤退之后，南海夏季风雨季转变为ITCZ雨季，其相应和雨区随着太阳南移向南推进。南海夏季风撤退后，南海降水30—60天振荡明显减弱，而准两周振荡仍比较活跃。     

2008年广东强龙舟水与准10天振荡

采用小波分析、相关分析、Lanczos时间滤波器等方法分析了2008年广东强龙舟水与大气低频振荡的关系.结果表明,强龙舟水期间广东逐日降水存在显著的准7～12天周期振荡即准10天振荡,广东上空的逐日500 hPa高度场存在显著的8～13天周期振荡、南海北部平均的逐日850 hPa纬向风场存在显著的准12天周期振荡.广东...