东北夏季降水的年代际特征及环流变化

利用1961-2012年中国东北地区91个气象站逐月降水资料、NCEP/NCAR再分析资料和海温资料,以及经验正交函数分解EOF、显著性检验等方法,分析了东北地区夏季降水的时空分布特征、年代际变化特征及相应的环流分布型变化,探讨了不同年代际背景下东北夏季降水年际变化的环流差异。结果表明,东北夏季降水存在明显的年代际变化特征,在1961 1983年(P1)期间降水偏少,19841998年(P2)期间降水偏多,1999年之后(P3)又进入偏少时段。P2与P1时段相比,东北气旋式环流和蒙古反气旋式环流异常增强,而西北太平洋副热带地区为气旋式环流异常,来自西北太平洋偏东水汽输送贡献明显。P3与P2时段相比,东北冷涡活动偏弱,东北地区东部在850 h Pa为偏北风异常,偏南水汽输送有所减弱。进一步分析证实,北太平洋年代际振荡(PDO)对于东北地区夏季降水及相关环流型的年代际变化有重要的调制作用。P1与P3同为降水偏少时段,PDO都处于负位相,东北地区反气旋式环流都偏强;然而P1时段的多雨年,水汽输送主要来自较强的夏季风偏南气流;P3时段的多雨年,水汽输送可能主要来自西北太平洋地区。     

西太平洋暖池混合层热力异常与我国东部夏季降水的关系

利用1981—2012年GODAS(Global Ocean Data Assimilation System)月平均次表层海温资料、混合层深度资料、NCEP/NCAR再分析资料及中国756个站的逐日降水资料,分析西太平洋暖池混合层热力异常与中国东部夏季降水的关系及可能的影响途径。结果表明,前期5月是西太平洋暖池(125~150 °E,0~18 °N)混合层热力异常影响我国东部夏季降水的关键期。在前期5月西太平洋暖池异常偏暖(冷)年,长江中下游流域的夏季降水偏少(多),黄河中下游流域夏季降水偏多(少)。1991—2012年,5月的西太平洋暖池热力异常呈现明显的变化趋势,由异常偏冷期向偏暖期转变。机制分析表明,由于前期5月西太平洋暖池热力异常,引起夏季菲律宾附近及其以东洋面和印度半岛中北部上空的对流活动、西太平洋副热带高压(简称副高)和南亚高压位置及强度的异常,进而影响水汽输送及上升运动,最终导致我国东部夏季降水的异常分布。      

夏季长江淮河流域异常降水事件环流差异及机理研究

长江、淮河同处东亚中纬度,天气过程的大尺度环流背景相似,大量相关研究基本是把江淮流域天气气候事件作为一个整体研究,然而对长江、淮河流域夏季降水的时空变化进行分析发现,长江、淮河流域夏季异常降水事件有各自不同的年际、年代际变化特征,但环流差异及成因并不十分清楚。本文根据中国台站降水资料及NCEP/NCAR再分析资料,利用物理量诊断和现代统计学等方法,重点分析长江、淮河流域梅雨期降水异常事件发生时南北半球大气环流内部动力过程的差异及成因。研究指出:长江（淮河）流域梅雨期降水异常偏多年500 hPa位势高度场亚洲中高纬度环流呈现为南北向（东西向）的波列与东亚中高纬鄂霍茨克海阻塞频次增多（减少）以及200 hPa高度场上东亚副热带高空西风急流强度加强（减弱）、稳定（移动）有关;长江（淮河）流域梅雨期降水异常偏多年主要水汽来源与南半球澳大利亚高压、马斯克林高压位置偏东（西）造成西太平洋150°E～180°（阿拉伯海50°E～60°E）地区越赤道气流加强有关。长江（淮河）流域梅雨期异常降水事件大气环流内部动力过程最显著的差异表现为:东亚副热带高空西风急流加强（减弱）以及南半球澳大利亚高压、马斯克林高压位置偏东（西）。     

The Relationship Between Abnormal Meiyu and Medium-Term Scale Wave Perturbation Energy Propagation Along the East Asian Subtropical Westerly Jet

The East Asian subtropical westerly jet(EASWJ) is one of the most important factors modulating the Meiyu rainfall in the Yangtze-Huaihe River Basin, China. This article analyzed periods of the medium-term EASWJ variation,wave packet distribution and energy propagation of Rossby waves along the EASWJ during Meiyu season, and investigated their possible influence on abnormal Meiyu rain. The results showed that during the medium-term scale atmospheric dynamic process, the evolution of the EASWJ in Meiyu season was mainly characterized by the changes of3-8 d synoptic-scale and 10-15 d low-frequency Rossby waves. The strong perturbation wave packet and energy propagation of the 3-8 d synoptic-scale and 10-15 d low-frequency Rossby waves are mostly concentrated in the East Asian region of 90°-150°E, where the two wave trains of perturbation wave packets and wave-activity flux divergence coexist in zonal and meridional directions, and converge on the EASWJ. Besides, the wave trains of perturbation wave packet and wave-activity flux divergence in wet Meiyu years are more systematically westward than those in dry Meiyu years, and they are shown in the inverse phases between each other. In wet(dry) Meiyu year, the perturbation wave packet high-value area of the 10-15 d low-frequency variability is located between the Aral Sea and the Lake Balkhash(in the northeastern part of China), while over eastern China the wave-activity flux is convergent and strong(divergent and weak), and the high-level jets are strong and southward(weak and northward). Because of the coupling of high and low level atmosphere and high-level strong(weak) divergence on the south side of the jet over the Yangtze-Huaihe River Basin, the low-level southwest wind and vertically ascending motion are strengthened(weakened), which is(is not)conducive to precipitation increase in the Yangtze-Huaihe River Basin. These findings would help to better understand the impact mechanisms of the EASWJ activities on abnormal Meiyu from the perspective of medium-term scale Rossby wave energy propagation.     

江淮梅雨对东亚副热带夏季风进程及海温异常的响应

利用1960—2020年江淮地区75个气象站逐日降水量、气温、相对湿度资料以及NCEP/NCAR再分析资料和Hadley中心海表温度资料，研究了东亚副热带夏季风进程变异对江淮梅雨的影响，揭示了不同类型梅雨期太平洋海温及大气环流异常特征。结果表明：8种江淮梅雨类型中，多雨型占45.9%，少雨型占54.1%，其中多雨型在前30 a占36.7%，后31 a占63.3%。江淮典型梅雨年（高温高湿多雨）的主要特征为安徽南部、江苏中部及湖北东部地区降水偏多，安徽南部、江西东北部及浙江西北部气温偏高，淮河流域湿度大；而在非典型梅雨年（低温低湿少雨）大部分地区雨量偏少，气温呈"东高西低"分布，低温中心区位于淮河中游，湿度呈"西大东小"分布。欧亚大陆中高纬度阻塞高压增强，脊前向南输送的西北气流加强且路径偏东，中国东北冷涡强度较强且位置偏西南，东亚大槽加深，槽后冷空气向南输送，有利于典型梅雨形成。当前期冬春季赤道东太平洋海温异常偏高，西太平洋海温异常偏低时，西太平洋副热带高压强度偏强、面积偏大、脊线位置偏南、西伸脊点偏西，东亚副热带夏季风推进到江淮地区的时间偏早，出梅偏晚，梅雨期降水量偏多。     

中国夏季降水对南印度洋偶极子的响应研究

分析了春季印度洋海表温度（SST）与中国160个站夏季降水的关系,得到:印度洋全海盆的增温趋势与我国夏季降水的气候线性变化趋势是十分一致的。另外,热带外南印度洋出现西南印度洋为正（负）、其东北部出现（负）正海温异常的分布模态时,定义为正（负）南印度洋偶极子PSIOD（NSIOD）事件。SIOD事件对中国夏季降水具有重要影响,PSIOD年,5月份中国江南和西南以及长江中下游的降水偏多;6～8月份华北、东北区域、长江中游以及华南地区降水增多,华南与华北之间的区域降水偏少,即主要为两条雨带的分布。NSIOD年,5月份中国大部降水偏少; 6～8月中国西南、江南地区以及黄淮地区降水偏多。不同时段SIOD所起的作用是不同的,5月,SIOD主要通过改变马斯克林局地环流的变化,影响印度洋低层越赤道的水汽通量输送;6～8月,通过改变海洋大陆下垫面SST热状态,改变其上空对流强度以及水汽输送方向,并间接影响西北太平洋副热带高压的强度和南北位置,进而对中国雨带的分布产生影响。     

长江中下游夏季雨带分型及其年代际变化Ⅰ:统计特征

利用中国气象局提供的1951—1998年全国160站月平均降水资料及NCEP/NCAR月平均再分析资料,采用REOF方法分析,结果表明:长江中下游地区夏季降水可以显著分为南北两支雨带,一支位于长江中下游以南,江西、湖南和浙江一线;另一支位于重庆、陕西东南部、湖北、河南南部和安徽一线,都呈现出东西向的带状分布。分析还表明:这两支雨带具有明显的年际和年代际变化特征;在年代际尺度上,南支雨带表现为14 a的主周期,而北支雨带表现为8 a的主周期,且两支雨带降水的多寡时段有明显的不同;东亚夏季风和西太平洋副热带高压的强弱对两支雨带降水的多少和分布形态有重要影响。     

河南夏季高温日数的时空分布特征及500 hPa环流型

对河南省40个代表站1961-2005年夏季≥35℃高温日数进行经验正交函数(EOF)展开分析,结果显示,前3个典型场基本能反映河南夏季高温日数分布的主要特征,前3个模态的累积方差贡献率达85%.据此,得出河南夏季≥35℃高温日数的时空分布类型为全省一致型、西北至东南差异型和西南至东北差异型.第一模态对应的时间系数序列的变化幅度最大,第二模态对应的时间系数序列的变化幅度比前一个时间序列要小.第一模态的时间系数演变显示,河南夏季高温日数平均呈减少趋势,且存在2～4 a、8～14 a的周期变化,目前河南夏季高温日数正处于偏多状态中.应用逐日20时500 hPa ECMWF北半球格点资料,对1991-2005年河南典型的大面积持续高温下的环流形势进行普查、分类,分别求各种类型下的环流平均场,从而得到河南省高温的两种环流型,即贝加尔湖高压型和副热带高压型.     

CORRELATION ANALYSIS OF THE WESTERN PACIFIC SUBTROPICAL HIGH AND EASTERN ASIAN SUMMER MONSOON SYSTEM BASED ON FUZZY SYSTEMS AND DYNAMICAL MODEL INVERSION FORECAST

Based on the adaptive network fuzzy inference system (ANFIS), methods to filter out the noise of impact factors from the main signal are discussed. Focusing on the abnormal weather conditions in 2010, we use the delay-relevant method to analyze the five members of the summer monsoon system that had the largest effect on the subtropical high anomalies from the observational data. ANFIS is suitable for research and simulation of subtropical highs that are difficult to describe accurately with dynamics, allowing the effect of five factors on the subtropical high anomalies to be examined. Our results show that the Mascarene cold high, the Indian monsoon latent heat flux, and the South China Sea monsoon trough had the largest effect on the subtropical high anomalies. Diagnostic analysis, with genetic algorithms (GA) and dynamical reconstruction theory, reconstructed the nonlinear dynamical model of the subtropical high and its main factors objectively and accurately from the sequence of observations in 2010. Furthermore, a dynamically extended forecast experiment is performed. The forecasts for the subtropical high area index, the Mascarene cold high index, the Indian monsoon latent heat flux, and the South China Sea monsoon trough index all show a strong short-term effect over less than 25 days. The forecasting trend is accurate, and the error rate is no more than 7%. Our results provide new insight and methods for research on the association between the western Pacific subtropical high and the East Asian summer monsoon system, and for the prediction of the western Pacific subtropical high index.     

盛夏副高脊线异常变化对我国气温影响及海气背景分析

利用1951—2006年全国160站盛夏（7—8月）气温资料、北半球500hPa高度场和北太平洋海温场资料,分析了盛夏西太平洋副高脊线位置异常变化对我国气温的影响及其与500hPa大气环流和北太平洋海温的关系,结果发现：盛夏副高脊线异常偏北年主要集中出现在上世纪60年代和90年代,副高脊线异常偏南年则主要集中出现在上世纪80年代;盛夏副高脊线位置与长江流域及其以北至黄河中下游以南的我国中东部广大地区气温存在着很好的正相关关系;盛夏副高脊线位置异常变化与东亚中纬度500hPa上空西风环流强弱变化密切相关,前期3月白令海至阿拉斯加地区500hPa高度场异常变化对盛夏副高脊线位置变动有着较好的指示性,前期北太平洋海温距平分布型,尤其是前期3月北亚热带海区关键区海温、加利福尼亚海区关键区海温和关键区综合海温指数对盛夏副高脊线位置异常变化具有很好的指示意义。