淮河流域5～6月降水的年际及年代际变化

对淮河流域降水异常进行分析对于预测黄海绿潮具有重要意义。选取淮河流域10个站,长江流域15个站,通过对国家气象信息中心1951~2011年的逐月降水数据进行分析,研究淮河流域和长江流域5~6月平均降水异常。2000~2010年,淮河流域5~6月降水呈现增加趋势,与长江流域降水呈反位相变化。分别对淮河流域5~6月平均降水异常与印度洋偶极子指数(Dipole Mode Index,DMI),以及太平洋年代际振荡(the Pacific Decadal Oscillation,PDO)指数做相关性分析,结果表明:淮河流域5~6月平均降水异常与6个月前的DMI指数达到最大正相关,与20个月前的北太平洋(20°N以北)SST呈现明显的负相关,与PDO指数达到最大负相关。这表明,PDO、DMI指数对淮河流域5~6月降水异常的年代际、年际变化具有明显的指示作用。     

Modulation of Western North Pacific Tropical Cyclone Genesis by Intraseasonal Oscillation of the ITCZ: A Statistical Analysis

The present study investigates modulation of western North Pacific(WNP) tropical cyclone(TC) genesis in relation to different phases of the intraseasonal oscillation(ISO) of ITCZ convection during May to October in the period 1979-2008.The phases of the ITCZ ISO were determined based on 30-80-day filtered OLR anomalies averaged over the region(5-20 N,120-150 E).The number of TCs during the active phases was nearly three times more than during the inactive phases.The active(inactive) phases of ISO were characterized by low-level cyclonic(anticyclonic) circulation anomalies,higher(lower) midlevel relative humidity anomalies,and larger(smaller) vertical gradient anomalies of relative vorticity associated with enhanced(weakened) ITCZ convection anomalies.During the active phases,TCs tended to form in the center of the ITCZ region.Barotropic conversion from the low-level mean flow is suggested to be the major energy source for TC formation.The energy conversion mainly depended on the zonal and meridional gradients of the zonal flow during the active phases.However,barotropic conversion weakened greatly during the inactive phases.The relationship between the meridional gradient of absolute vorticity and low-level zonal flow indicates that the sign of the absolute vorticity gradient tends to be reversed during the two phases,whereas the same sign between zonal flow and the absolute vorticity gradient is more easily satisfied in the active phases.Thus,the barotropic instability of low-level zonal flow might be an important mechanism for TC formation over the WNP during the active phases of ISO.     

东北冷涡活动的季节内振荡特征及其影响

东北冷涡是造成我国东北地区低温冷害、持续性阴雨和突发性强对流的重要天气系统.利用1979～2009年NCEP/NCAR逐日再分析资料和中国气象科学研究院提供的中国区域高分辨率格点降水资料,定义了一个客观描述东北冷涡活动的指数 (NECVI),并基于该指数分析了东北冷涡活动的低频特征及其与相关环流和降水的关系.结果表明,东北冷涡活动具有显著的10～30天振荡周期.与东北冷涡活动相关的大气环流的10～30天振荡和我国东部夏季降水异常具有明显的锁相关系,对雨带的位置起着重要的调制作用,在东北冷涡及其相关低频环流由西北向东南的移动过程中,我国东部也经历一次由北至南的降水过程.本文还进一步讨论了东北冷涡的低频活动与中高纬大气环流遥相关型的关系.与东北冷涡相联系的低频环流是夏季低频欧亚 (EU) 型遥相关波列的一部分,低频欧亚型 (EU型) 与东亚/太平型 (EAP型) 遥相关波列在东亚地区交汇,并通过波列之间的相互作用影响东北冷涡低频系统的移向和移速,进而影响中国东部降水的位置与维持时间.因而前期EU型和EAP型低频波列的发展情况可能预示着后期中国东部各个区域降水的演变.本文研究结果将为提高我国东部强降水的1～2周延伸期天气预报提供参考.     

西北太平洋低频振荡对热带气旋生成的动力作用及其物理机制

利用全球再分析资料以及美国联合台风预报中心的热带气旋(TC)数据, 从动力和能量转换方面深入分析了西北太平洋上空30～60天大气低频振荡(MJO)对西北太平洋区域TC生成的调制作用。研究结果表明, 当西北太平洋西侧为MJO的西风位相所控制时, MJO通过纬向风的辐合作用使得在辐合区传播的波动发生波数增加, 波长减短的结构改变, 从而触发较大尺度波动向天气尺度波动的演变; 西风位相期间纬向风的纬向辐合与经向切变可以使得低频波动动能向高频波动的转换得到加强, 从而使得在此区域TC生成的数量明显偏多。相反, 当西北太平洋西侧为MJO的东风位相时, TC生成的数量得到抑制。此外, 随着西风位相中西风的加强(东风位相中东风的加强), TC的生成概率将得到增加 (减少)。但是, 在西北太平洋东侧海域, MJO对TC活动的调制作用要减弱许多。对MJO活动年际变化的研究表明, 在西太暖池处于暖状态年时, 西北太平洋西侧的MJO活动频繁, 西风位相活跃, 从而有利于此区域TC的生成, 而冷年的情况正好相反。     

近五十年中国西北地区夏季降水场变化特征及影响因素分析

利用中国气象局信息中心提供的西北地区1951～2005年夏季月平均资料集和1958～2002年ERA40资料, 分析近五十年来西北地区夏季降水场的主要变化特征, 及与之相关的大尺度水汽输送和环流场变化, 讨论大尺度环流指数如涛动、 极涡、 赤道太平洋Niño3.4区海温与西北地区夏季降水的相关性。结果表明, 近五十年西北西部尤其是南疆的降水增多, 与西伯利亚 (50°N～60°N, 40°E～70°E) 上空位势高度增加和伊朗高原 (35°N～42.5°N, 60°E～75°E) 上空位势高度减少有很大关系。1987年后, 西北西侧水汽辐合也是该区降水增多的一个重要因素。西北东部降水受海温影响大。此外, 北大西洋涛动、 极涡面积可以反映近几十年来西北降水西增东减的年际波动。极涡面积大小与西北降水第一模态相关性尤其突出, 可以作为考察西北降水变化的一个重要指标。     

2007年淮河强降水时期低频环流特征

利用NCEP/NCAR再分析资料以及中国气象台站降水资料,研究了2007年夏季淮河流域强降水的低频振荡及其环流特征。结果表明,2007年夏季淮河流域强降水低频振荡的主要周期是10 25天。淮河流域降水强弱与对应低频周期存在联系,降水主要发生在低频周期的正位相时期,而在负位相时期结束或明显减弱。降水的低频变化一方面与副热带高压和南亚高压的低频变化有关,另一方面还受到中高纬度冷空气低频变化的影响。在低频周期的峰值位相,对流层高层出现的低频反气旋使南亚高压偏东,脊线偏北,并有利于西太平洋副热带高压向更西、更北的方向发展,整个对流层垂直方向上有低频的上升运动。中高纬地区出现大片正位势涡度,冷空气的低频活动显著偏强,南下侵入到中国淮河流域的冷空气较多,形成有利于淮河流域强降水的环流场。相反,在低频周期的谷值位相,对流层高层出现的低频气旋使南亚高压偏西,脊线偏南,不利于西太平洋副热带高压向更西、更北的方向发展,整个对流层垂直方向上有低频的下沉运动。高纬度冷空气的低频活动偏弱,南下侵入到中国淮河流域的冷空气也较少,最终形成不利于淮河流域强降水的环流场。     

Simulations of the Tropical Intraseasonal Oscillation by the Atmospheric General Circulation Model of the Beijing Climate Center

The performance of BCC (Beijing Climate Center) AGCM 2.0.1 (Atmospheric General Circulation Model version 2.0.1) in simulating the tropical intraseasonal oscillation (TIO) is examined in this paper.The simulations are validated against observation and compared with the NCAR CAM3 (Community Atmosphere Model version 3) results.The BCC AGCM2.0.1 is developed based on the original BCC AGCM (version 1) and NCAR CAM3.New reference atmosphere and reference pressure are introduced into the model.Therefore,the origi...     

副热带北太平洋大气季节内振荡时空特征的诊断研究

用时空谱分析和小波变换方法,对1958—2002年NCEP/NCAR再分析资料经、纬向风速和位势高度的年时间序列进行了波谱分析,并重点研究了北太平洋副热带区域经向风30—60天振荡(ISO)的时空特征。研究结果表明,北半球经向风与纬向风和位势高度的30—60天振荡特征迥然不同,代表风场经向低频扰动的经向风ISO在副热带和中高纬度最为活跃,而在热带地区的活动十分微弱;北半球副热带850 hPa高度场和纬向风在10—90天内(季节内)振荡的主要能量集中在纬圈波数为1、周期为30—60天的波动上,而850 hPa经向风季节内振荡的主要能量集中在纬圈波数为4—6、周期为30—60天以及70—90天的波动上,上述3个物理量30—60天振荡向西传播的能量都强于向东传播的能量。一年当中,东亚到北太平洋的副热带地区,经向风ISO在东亚—西北太平洋与东北太平洋两个区域的活动最强,且在这两个区域存在明显的季节振荡,即东北太平洋的ISO在冬季最强在夏季最弱,而东亚—西北太平洋区域的ISO在夏季最强冬季最弱。850 hPa经向风ISO的年际和年代际变化分析表明,在东亚副热带区域其活动1958—1975年较强,1976—1990年明显减弱,而1991—2000年最强;其在ENSO发生期间有较为明显的异常活动,但其强弱变化没有显著的定势,然而2—7年的带通滤波分析表明西北太平洋ISO的年际活动含有较显著的ENSO信号,9年的低通滤波分析表明,年代际时间尺度上,西北太平洋ISO的活动与ENSO循环有较为显著的反相关特征,而东北太平洋区域ISO与ENSO循环有较为显著的正相关关系。     

Sensitivity of the Simulated Tropical Intraseasonal Oscillation to Cumulus Parameterizations

The sensitivity of the simulated tropical intraseasonal oscillation or MJO (Madden and Julian oscilla tion)to different cumulus parameterizations is studied by using an atmospheric general circulation model (GCM)-SAMIL(Spectral Atmospheric Model of IAP LASG).Results show that performance of the model in simulating the MJO alters widely when using two different cumulus parameterization schemes-the moist convective adjustment scheme(MCA)and the Zhang-McFarlane(ZM)scheme.MJO simulated by the MCA scheme was found to be more realistic than that simulated by the ZM scheme.MJO produced by the ZM scheme is too weak and shows little propagation characteristics.Weak moisture convergence at low levels simulated by the ZM scheme is not enough to maintain the structure and the eastward propagation of the oscillation.These two cumulus schemes produced different vertical structures of the heating profile.The heating profile produced by the ZM scheme is nearly uniform with height and the heating is too weak compared to that produced by the MCA,which maybe contributes greatly to the failure of simulating a reasonable MJO.Comparing the simulated MJO by these two schemes indicate that the MJO simulated by the GCM is highly sensitive to cumulus parameterizations implanted in.The diabatic heating profile plays an important role in the performance of the GCM.Three sensitivity experiments with different heating profiles are designed in which modified heating profiles peak respectively in the upper troposphere(UH), middle troposphere(MH),and lower troposphere(LH).Both the LH run and the MH run produce eastward propagating signals on the intraseasonal timescale,while it is interesting that the intraseasonal timescale signals produced by the UH run propagate westward.It indicates that a realistic intraseasonal oscillation is more prone to be excited when the maximum heating concentrates in the middle-low levels,especially in the middle levels,while westward propagating disturbances axe more prone to be produced when the maximum heating appears very high.