非洲地形对印度夏季风影响的数值试验

利用IAP9L AGCM模式对印度夏季风风场进行了数值模拟,基本上模拟出了印度夏季风系统中各风系分布;在此基础上,通过改变模式中非洲大陆的地形高度,设计了一组地形敏感性试验,对比了敏感性试验和控制试验的结果,分析非洲地形高度对印度夏季风的影响。结果表明,非洲地形高度升高使得阿拉伯海热带区域、南印度洋副热带区域和非洲大陆东南部在低层分别出现异常反气旋、气旋和反气旋环流,这些异常环流使非洲大陆东岸的越赤道气流增强,阿拉伯海热带地区的西风气流增强;地形升高也会使印度半岛区域低层水汽通量辐合增强,整层垂直上升速度加强,降水增加,故非洲地形升高最终导致了印度夏季风增强;而非洲地形高度降低,则情况相反,这充分说明了非洲大陆地形是印度夏季风形成的关键因子。     

夏季索马里越赤道气流垂直结构的变化特征及其与东亚夏季风活动的关系

采用NCEP/NCAR和ERA40再分析月平均资料,对比分析夏季垂直尺度上五层(1000 hPa、925 hPa、850 hPa、700 hPa、600 hPa)索马里越赤道气流(SMJ)的时空演变特征。指出对流层中低层SMJ存在不同的垂直结构,且具有年际、年代际变化特征。夏季SMJ垂直结构主要呈现出全区一致、上下反相两种分布型(“A”型和“B”型),细分为一致增强型(“A+”型)、一致减弱型(“A-”型)、上弱下强型(“B+”型)和上强下弱型(“B-”型)。进一步分析指出,SMJ垂直结构与东亚夏季风活动关系密切,SMJ“A+”(“A-”)型垂直结构对应东亚夏季风偏强(弱),我国内蒙古东部、华北地区降水偏多(少);夏季SMJ“B+”(“B-”)型垂直结构对应东亚夏季风偏弱(强),我国江南、日本地区降水偏少(多)。     

夏季索马里越赤道气流垂直结构特征及其与南亚夏季风的关系

采用1950-2009年NCEP/NCAR月平均再分析风场资料,对夏季低空索马里越赤道气流的垂直结构及其与南亚夏季风的关系进行研究.结果表明:夏季索马里越赤道气流在垂直方向上从低层至高层先增强,在925 hPa高度上达到最大值后逐渐减弱.某些年份索马里越赤道气流核心可向上延伸至850 hPa高度,而某些年份则维持在925 hPa高度上.索马里越赤道气流垂直结构不同时,其对应的南亚夏季风也有所不同,这种差异主要体现在对流层低层风场的变化,以及南亚夏季风的强弱差异方面.总体来说,索马里急流核心高度延伸至850 hPa时,对应的南亚夏季风偏强;急流核心高度维持在925 hPa时,南亚夏季风偏弱.     

东亚夏季风雨带和西太平洋副高季节变化的耦合特征

利用NCEP／NCAR数据集中1950～1999年4～9月500hPa位势高度和逐日降水率(PRATE)资料，通过奇异值分解，主要探讨了东亚夏季风雨带与西太平洋副高季节移动的耦合关系。分析发现，模态方差的大小只反映模态对整个分析时段和整个分析区域贡献的大小，但对某些时段、某些区域来说，方差较小模态的贡献很大；因而仅以模态方差贡献的大小来判定模态的重要性是不完全的，只有多个模态的配合才能比较全面地揭示两个场的耦合特征。结果表明：东亚夏季风雨带在不同地区的跳跃对应着西太平洋副高的三次突变，不同模态对三次突变有不同的贡献。     

近60年洪泽湖流域汛期降水特征及其与EASM关系

洪泽湖流域近60 a来汛期降水的综合分析表明,汛期降水呈现总体增加的趋势,且未来仍呈增加趋势。汛期降水在2000年出现突变,此后呈现明显增加特征,是2000年来洪涝频繁的主要因素。SPI旱涝等级显示,旱涝以1960 s波动最为显著,而2000 s以来SPI值明显偏高。汛期降水与东亚夏季风(EASM)指数存在6 a左右和准2 a的共振周期。在1960～1972年间的6 a左右共振周期上,EASM越强,降水越少;而在1986～1992年的6 a左右共振周期上,EASM与汛期降水呈较弱正相关。1996～2004年间准2 a左右的共振周期上,EASM与汛期降水呈反相关系。     

近540 a东亚夏季海平面气压场的重建及其与数值模拟的比较

 基于中国东部地区旱涝分布和东亚夏季海平面气压存在密切关系的基础上,利用1470—2008年中国东部地区旱涝等级资料、1850—2008年东亚夏季海平面气压资料,运用主成分回归的方法重建了1470—2008年的东亚地区夏季海平面气压场,并对重建结果进行了检验,同时对1470—2008年东亚夏季海平面气压重建场和FGOALS_gl数值模式模拟的海平面气压场进行了对比分析。结果表明:①1850—2008年重建的东亚夏季海平面气压场在东亚夏季风关键区（中国内陆地区以及西北太平洋部分地区）重建效果相对于其他地区要好。②1470—2008年重建的东亚夏季海平面气压场主要存在高纬与中纬气压差异、海洋与陆地差异的两种空间分布型;1470—1999年FGOALS_gl数值模拟的东亚夏季海平面气压主要体现了海陆气压差异。③根据重建的东亚夏季海平面气压场定义的1470—2008年东亚夏季风指数的演变具有明显的阶段性,16世纪中期到17世纪初东亚夏季风偏强,17世纪偏弱,18世纪经历了“弱-强-弱-强-弱”的变化,19世纪则是“强-弱-强-弱”的变化,20世纪是明显的“弱-强-弱”变化。而1470—1999年数值模拟的东亚夏季风指数序列与重建序列的主要差异出现在16世纪末和18世纪末,两者的变化趋势相反,其他时段的变化趋势基本一致。     

4—5月南亚高压在中南半岛上空建立的年际变化特征及其与亚洲南部夏季风的关系

利用1979--2008年NCEP／NCAR逐日再分析资料和向外长波辐射资料讨论了4-5月南亚高压在中南半岛上空建立的年际变化特征及其与亚洲南部夏季风的关系。发现南亚高压建立偏早年其建立过程时间长,中南半岛高空反气旋环流强,建立开始前位于菲律宾群岛以东洋面上空的反气旋环流中心位置较为偏西;偏晚年南亚高压建立过程时间短,中南半岛高空反气旋环流弱,建立开始前西太平洋上空无闭合的反气旋性环流中心。南亚高压建立的早晚与中南半岛地区对流建立发展关系密切,当中南半岛地区对流建立发展较早时,南亚高压建立较早;反之,对流建立发展偏晚时,南亚高压建立偏晚。南亚高压建立早晚年,亚洲南部夏季风的爆发存在明显差异。南亚高压建立偏早年,孟加拉湾东部一中南半岛夏季风和南海夏季风爆发早;建立偏晚年,孟加拉湾东部一中南半岛夏季风和南海夏季风爆发晚,因此南亚高压在中南半岛上空建立的早晚对后期亚洲南部夏季风的爆发具有较好的指示意义。     

20世纪90年代初东亚夏季风的年代际转型

利用1979—2009年JRA-25和NCEP/NCAR再分析资料,通过复矢量经验正交方法揭示了东亚地区夏季850 hPa风场变率的优势模态。结果表明:两套再分析资料所揭示的东亚夏季风在20世纪90年代初均发生了年代际转型,与我国夏季降水的年代际转型时间一致。伴随着东亚夏季风的年代际转型,我国北方大部分地区夏季降水减少,尤其是我国东北北部和长江、黄河之间105°E附近区域显著减少,而华南地区和淮河流域降水显著增加。从动力上解释我国夏季降水年代际转型特征,夏季500 hPa高度场两个时段 (1993—2009年和1979—1992年) 的差值分布显示为欧亚大陆北部准纬向遥相关波列,夏季850 hPa风场差值分布表现为贝加尔湖东南侧和日本以南地区存在两个异常反气旋式环流,而我国南方地区和鄂霍次克海附近均为异常气旋式环流。夏季西北太平洋、北印度洋以及部分中高纬度海洋的海温和春季欧亚大陆积雪在20世纪90年代初出现显著变化,春季北极海冰的年代际转型发生在20世纪90年代初,都可能成为东亚夏季风年代际转型的原因。     

登陆热带气旋与夏季风相互作用对暴雨的影响

利用《热带气旋年鉴》资料、NCEP/NCAR再分析资料采用动态合成分析方法,研究了登陆热带气旋降水与夏季风急流之间的关系,同时对登陆热带气旋与夏季风急流发生相互作用的典型个例强热带风暴Bilis (0604) 利用数值模拟方法研究了二者之间的相互作用对暴雨的影响。结果表明:登陆后造成大范围强降水的热带气旋往往与低层急流长时间相连,其水汽通量和潜热能显著大于弱降水热带气旋。数值试验结果表明:夏季风低空急流向热带气旋输送水汽对热带气旋结构维持有利,当水汽输送被截断后,热带气旋气旋性结构被破坏,强降水减弱、范围明显缩小;季风急流风速增强时可增加水汽通量输送,使得强降水范围增加、强度增强;在夏季风影响背景下,热带气旋在陆上的移动改变水汽和不稳定能量的分布,而热带气旋本身独特的动力结构使得强降水强度增加。     

20CR再分析资料在东亚夏季风区的质量评估

本文利用NCEP1和ERA40再分析资料, 并结合观测资料, 对最新公布的一套再分析资料——20CR再分析资料在东亚夏季风区的质量进行了综合评估。本文主要是从气候态、年际变率、年代际变化三个方面, 来评估20CR再分析资料在东亚夏季风区的质量。结果表明, 在气候平均态上, 20CR再分析资料基本合理再现了东亚夏季风区的高低层环流场(包括南亚高压、副热带西风急流、近地层风场)以及经向环流圈特征。但相较于NCEP1和ERA40, 20CR所刻画的南亚高压偏强, 西风急流偏北, 对流层中上层温度系统性偏高。在年际变率方面, 除了NCEP1在1967年之前存在偏差, 使其结果和ERA40、20CR不同之外, 三套再分析资料刻画的东亚夏季风变率在其它时段高度一致。三套资料在以纬向风为基础的东亚夏季风指数上的一致性, 高于以经向风为基础的东亚夏季风指数, 其中以低层纬向风为基础的东亚夏季风指数的一致性最高。20CR再分析资料可以较好地再现与东亚夏季风相联系的地表气温和降水年际变化特征, 其刻画的地表气温正相关中心位置偏西、强度最强, 且在河套平原地区有一个弱的负相关中心, 而其描述的降水在孟加拉湾和长江流域较之另外两套再分析资料更接近观测结果, 在热带地区和海上却反之。在年代际变化方面, 20CR再分析资料未能合理再现东亚夏季风年代际减弱的现象, 这也体现在不能合理再现青藏高原下游年代际变冷和“南涝北旱”降水型上, 这主要是因为20CR再分析资料所刻画的东亚地区对流层中上层年代际变冷信号偏弱所致。而在百年时间尺度上, 20CR再分析资料所刻画的东亚夏季风变化与观测较为一致;20CR再分析资料可以合理再现出东亚夏季风区1920年代前的显著冷期和1990年代之后的迅速增暖期, 但对1920～1950年代相对暖期和1950～1980年代相对冷期的再现能力较差。