定量诊断华南春旱的形成机理

华南地处气候年际变化很大的东亚季风区,近年来秋冬春干旱灾害频繁,尤其自20世纪90年代末以来的干旱灾害给华南工农业生产和人民日常生活造成严重的影响。华南地区春季降水多是偏南暖湿气流在华南抬升的结果,为了全面而客观地查找华南春旱的主要成因,本研究从建立在流体所有守恒定律的华南(局地纬向平均)经向环流数学模式入手,在成功地模拟了导致华南春旱的华南地区(105°E^120°E纬向平均)经向环流后,定量地诊断分析了各动力热力因子对该经向环流的贡献。结果表明,激发华南地区下沉和30°N附近上升的距平经向环流的因子主要有:反映位置偏北的锋面对流活动的潜热加热(由其激发的经向环流下沉支对华南地区总下沉运动贡献占56%)、反映西风带扰动的经向温度平流(占25%)和反映西风急流的纬向西风动量平流(占20%)。为了了解使锋面位置偏北的大气环流统计特征,本研究还分析了华南春旱年(涝年)500 hPa位势高度距平(相对于1980~1999年平均)和华南春旱严重的1991年旱期(雨期)500 hPa位势高度场,发现华南春旱(涝)时乌拉尔山阻塞高压偏强(弱),副热带高压偏西偏北(偏东偏南)。对华南春旱严重的1991年乌拉尔山阻高与500 hPa位势高度距平场作相关分析发现,西太平洋副高变化滞后乌拉尔山阻高变化2~6天。

中高纬大气环流异常和低纬30～60天低频对流活动对南海夏季风爆发的影响

利用1979—2003年NCAR／NCEP-2再分析全球日平均资料，及1979-2003年全球候平均的CMAP降水和NOAA日平均的向外长波辐射资料，分析了中高纬大气环流异常和低纬30-60天低频对流的活动对南海夏季风爆发迟早的影响。分析结果表明，当5月1～15日期间乌拉尔山及其以西地区对流层出现位势高度负距平（低频气旋）、中纬度大陆为位势高度正距平（低频反气旋）、我国东部沿岸地区为位势高度负距平（低频气旋）、鄂霍次克海地区为位势高度正距平（低频反气旋）时，副热带高压脊较早撤出南海，与此同时，孟加拉湾东部低频对流活跃东传，菲律宾南部周围低频对流发展西移，华南地区低频对流活动南移以及加里曼丹低频对流活跃北移。在这种情况下，南海夏季风爆发偏早。相反，当5月1～15日期间乌拉尔山及其以西地区对流层出现位势高度正距平（低频反气旋）、中纬度大陆为位势高度负距平（低频气旋）、我国东部沿岸地区为位势高度正距平（低频反气旋）、鄂霍次克海地区为位势高度负距平（低频气旋）时，副热带高压脊撤出南海较迟；与此同时，孟加拉湾东部低频对流不活跃、东传晚，菲律宾南部周围低频对流不活跃、其西移与孟加拉湾东部低频对流的东传反位相，华南地区低频对流活动也不活跃，加里曼丹低频对流较弱。在这种情况下，南海夏季风爆发偏迟。

印度洋海温异常和南海夏季风建立迟早的关系 II.机理分析

通过区分ENSO外部影响和偶极子内部局地作用,探讨了前期春季的印度洋海温异常对南海夏季风建立早晚的可能影响途径。结果表明:在没有去除ENSO信号(外部作用)的情况下,全区一致型的海温分布主要通过影响热带印度洋上空纬向季风环流的强弱来影响南海夏季风建立的早晚。去除ENSO信号后,非ENSO全区一致型的海温分布则主要通过影响低层东西向的气压差异和对流层中上层的南北温度梯度的逆转,进而对南海夏季风建立的早晚产生影响;而南印度洋偶极子(SIODM)型的海温分布则主要通过影响亚洲大陆热低压、西太平洋副热带高压和高低层的辐合辐散运动影响南海夏季风的建立。

大气30-60d振荡特征及其与广东持续性强降水的联系

利用美国NCEP/NCAR的逐日再分析资料,分析了2005年6月华南持续性强降水期间850和500 hPa低频位势高度场、850 hPa低频风场和低频OLR场的水平分布及经、纬向传播特征。结果表明,2005年6月2-5日较弱的持续性降水期间,广东地区上空无明显的低频位势扰动和低频对流的发展和加强,但6月18-23日的持续性强降水过程中,大气的30-60 d振荡明显,副热带西太平洋上对流层中低层低频位势扰动有明显的西传特征,南海中北部低频位势扰动向北传播的速度比低频对流活动传播更快。6月初副热带高压带上西太平洋地区低压扰动可能是该区低频气旋和低频对流扰动的源,其中低频气旋北移和西太平洋上低频反气旋的发展是促使广东地区上空低频对流发展和加强的重要原因,为此次持续性强降水的发生提供了有利环流背景。

热带海温异常与南海夏季风建立迟早的初步研究

利用NCEP再分析的海表温度场、风场、高度场的格点资料,应用合成和相关分析等方法,初步探讨了热带印度洋和热带太平洋海温异常与南海夏季风建立的关系。研究结果表明,热带印度洋和热带太平洋海温异常在有些年份并不同号,从而对南海夏季风建立迟早的影响并不完全一致。进一步分析表明,热带印度洋和热带太平洋海温异常可能是通过影响热带地区Walker环流建立和加强,进而南海夏季风建立的迟早。

南海夏季风爆发早晚的经向环流异常的机理研究

南海夏季风爆发与东亚地区的局地经向环流密切相关。本文利用线性局地经向环流诊断模式,定量诊断分析了1979~2003年5月1~15日的局地经向环流及其在夏季风爆发早晚年的差异,分析找出了在该关键时段对经向环流异常有正贡献的主要因子,从而确立影响季风爆发的相应天气过程及贡献机制。结果表明,在季风爆发早年期间,局地经向环流异常呈现为＂Hadley环流＂形态：上升运动（下沉运动）影响南海中北部（江淮地区）,低空非地转南风（北风）影响南海中南部（华南和江南地区）。季风爆发晚年的情况则与季风爆发早年相反。对造成经向环流异常的各个因子进行定量分析发现,经向分布不均匀的潜热加热的贡献作用最大,其次是温度平流和西风动量输送过程,与越赤道气流有关的边界效应则对南海中南部的低空南风有一定贡献。相应的天气学分析表明,季风爆发偏早年的副热带高空急流强度偏强且位置偏南,其动量输送过程导致对流层上层出现非地转南风、急流轴南侧（北侧）的华南（华北）地区出现高空辐散（辐合）和低层辐合上升（辐散下沉）。与此同时,中纬度西风带扰动的南下和副热带高压脊从南海地区的撤出,中低层温度平流导致华中地区冷却和南海中北部增暖,进一步加强低纬地区上升、中纬地区下沉的经向环流异常。华南地区异常的非地转北风与南海中南部异常的非地转南风,显著加强了南海中北部的低空水汽辐合和对流潜热释放,从而激发出强烈上升运动。由此可见,中低纬天气系统配置能有效调节中国东部及南海地区的潜热加热和冷暖平流的南北分布,从而引起与季风爆发对应的局地经向环流的显著变化。

东亚和南亚夏季风气候特征分析

利用１９８２～１９９６年的ＮＣＥＰ再分析资料对东亚地区和南亚地区夏季风的气候特征进行了分析．结果表明：①东亚地区夏季风环流圈的建立比南亚地区夏季风环流圈的建立大约早５个候．②东亚地区低层西风存在２次持续加强过程，而南亚地区低层西风的加强则无明显的阶段性．③西南风首先于４月第４候出现在２５°Ｎ，５月第４候向北推到７５～１２５°Ｎ，于６月第３候影响到３０°Ｎ．２２５°Ｎ以北西南风减弱南撤迅速，以南则减弱南撤缓慢．６～９月间，整个东亚和南亚夏季风区存在明显的波动．④积云对流区在东亚地区的主要特征表现为５月４候的突变，而在南亚地区的主要特征则表现在６月３候的突变．即ＯＬＲ场的变化与东亚和南亚夏季风的进退有密切关系。

面向21世纪大气科学教学改革探讨

面向２１世纪大气科学教学改革探讨⒇温之平贺海晏黎伟标（中山大学大气科学系，广州５１０２７５）随着国家高等教育管理体制的改革，综合性大学大气科学系在地学人才培养方面的作用将会得到加强。为了２１世纪科技、经济和社会发展对人才培养工作的要求，各校都在努力探...

OLR资料所揭示的热带地区低频振荡的变化特征

本文使用1979年1月至1984年12月射出长波辐射(OLR)资料,对热带地区低频振荡的一些特性进行了研究,认为正常年份30—60天振荡的合成功率谱最强,El Nino年最弱。低频波活动冬夏差异较大,其年际变化大值区冬季在赤道地区,夏季位置偏北,位于印度洋和西太平洋。就六年平均而言,低频波在西太平洋及印度洋地区有明显的经向传播,赤道地区低频波的纬向传播主要集中在北半球夏季。此外,30—60天OLR滤波场的强弱与印度季风的爆发和减弱有较好的对应关系。

热带地区积云对流的长期变化特征

使用１９７９年１月至１９８４年１２月向外长波辐射（ＯＬＲ）资料，对热带地区积云对流的长期变化特征进行了研究。结果表明：热带地区积云对流活动存在显著的季节变化，冬季积云对流区主要是东西向，位于南印度洋和西太平洋的近赤道地区；夏季则北移至北印度洋和菲律宾附近的西太平洋地区。低纬地区积云对流活动存在明显的季节性位移，北印度洋地区的积云对流活动主要集中在５—１０月，７—８月位置最北；北半球热带西太平洋地区的积云对流活动则主要集中在６—１１月，８—９月位置最北。标准差分析表明，冬季北半球热带西太平洋、赤道中太平洋及热带印度洋东部地区积云对流的年际变化最明显。经验正交函数（ＥＯＦ）分析的主要空间型反映了赤道中太平洋、热带西太平洋、阿拉伯海和副热带西太平洋地区的积云对流活动存在一定的关系。结合遥相关计算还表明秋云对流存在４种遥相关型，即２种东西向偶极型涛动型、西太平洋型和北印度洋型。

1980～1983年低纬西太平洋、印度洋地区低频振荡的空间型和遥相关分析

利用１９８０年１月～１９８３年１２月已滤波的ＯＬＲ资料，采用经验正交函数分析方法，对１９８０～１９８１年（正常年）和１９８２～１９８３年（异常年）低纬西太平洋和印度洋地区低频振荡的空间分布及遥相关特征进行了研究．结果表明：正常年与异常年，这些地区低频振荡的强度、空间型及时间系数的变化有较大的差异．此外，还发现正常年这些地区存在３种低频遥相关，即赤道西太平洋型，北热带西太平洋型和赤道印度洋型；异常年则仅存在２种低频遥相关，即赤道西太平洋型和南热带西太平洋型．由于受厄尔尼诺事件的影响。

华南前汛期区域持续性暴雨的分布特征及分型

利用广东和广西两省共175个台站的日降水观测资料,采用计算机检索的方法,对1961-2005年间华南前汛期区域持续性暴雨进行了定义。对南海夏季风爆发前后区域持续性暴雨的气候分布特征的分析发现,季风爆发前持续性暴雨频数从60年代至今呈现出正态分布的年代际变化特征,而季风爆发后的区域持续性暴雨频数变化则几乎相反;广东省前汛期区域持续性暴雨降水明显比广西强。此外,通过EOF方法和相关分析得到了夏季风爆发前后出现频率较高的几种分布雨型,它们能较好地代表季风爆发前后华南降水分布的特点。

登陆广东热带气旋统计及个例的对比分析

热带气旋造成的危害与其登陆时强度、登陆点及登陆后维持的时间长短有直接关系。根据1949-1988年《台风年鉴》和1989-2001年《热带气旋年鉴》的资料,对登陆广东沿岸的热带气旋作了登陆点及登陆后维持时间等的分类统计。另外,在统计分析的基础上,选取了一对登陆月份、登陆时强度、登陆地点相近,但登陆后维持时间不同的台风———9309号和9908号热带气旋进行对比分析。结果表明,季风槽、副高的活动、西南季风的活跃程度、准静止锋云系的发展,以及高空辐散场的建立对热带气旋登陆后的水汽输送和维持时间长短有重要影响。

华南地区未来地面温度和降水变化的情景分析

利用英国Hadley气候预测和研究中心的区域气候模式系统PRECIS,模拟分析基于政府间气候变化专门委员会(IPCC)2000年发布的《排放情景特别报告》(SRES)中设计的B2情景下华南区域2071～2100年的温度和降水量的可能变化,结果显示:2071～2100年均地面温度相对于气候基准时段(1961～1990年)上升约2～4℃;华南区域未来夏季降水量在22°N以北区域较气候基准时段增加,而以南区域减少;冬季降水则表现为华南区域较气候基准时段减少。2071～2100年华南区域的温度气候趋势系数为正值,年均降水气候趋势系数为负值。2071～2100年的高温事件和强降水事件的发生频率均比气候基准时段明显增加。

中国台风灾害及其影响的研究

中国是世界上受热带气旋影响最严重的国家之一。本文对影响和登陆中国的热带气旋活动的特征、台风灾害特点及其形成规律作了分析,并讨论了台风灾害对中国社会和经济发展的影响。分析结果指出,影响中国的台风灾害具有发生频率高、突发性强、群发性显著、影响范围广、成灾强度大等特点,这类灾害主要由台风带来的狂风、暴雨、风暴潮及其引发的灾害链所造成。台风灾害不仅造成大批人员伤亡,而且对中国各个经济部门都有严重影响,它所造成的直接经济损失有逐年增加的趋势,进入90年代以来,平均每年损失达100亿元以上。

PRECIS对华南地区气候模拟能力的验证

分别采用ECMWF 1979-1993再分析数据作为准观测边界条件和由HadAM3P模拟的大尺度场驱动英国Hadley气候预测和研究中心的区域气候模式系统PRECIS,将华南地区的模拟结果与实测资料进行比较,验证PRECIS对华南地区区域气候的模拟能力,并检验GCM模拟的大尺度边界场的误差对PRECIS模拟能力的影响。结果显示PRECIS模拟的年平均气温、降水的区域分布和频率分布与实测数据均有较好的一致性,气温的相关系数为0.95,降水超过0.6。通过统计学方法的分析,表明PRECIS能较好的模拟出华南地区气候的周期变化和时空特征分布。通过比较分析GCM模拟的大尺度场作为边界条件驱动PRECIS的模拟结果,显示GCM产生的边界值的偏差对PRECIS的模拟效果没有明显的影响。

1982～1996年亚洲热带夏季风建立迟早的探讨(Ⅰ)热带季风环流的主要特征和季风建立指数

利用NCEP再分析的 1982～ 1996年的风场和高度场资料 ,分析讨论了亚洲热带夏季风环流的若干基本特征 ;从季风环流的主要特征出发 ,定义了一个季风建立指数 ;计算、确定和分析了东亚季风区和印度季风区 15年平均的季风建立时间 .结果表明 ,在 1982～ 1996年期间 ,平均而言 ,东亚热带季风 5月第 4候建立 ,维持到 10月第 2候 ;印度季风 6月第 2候建立 ,比南海热带季风晚约 4候 ,持续至 9月第

华南秋、冬、春季水汽输送特征及其与降水异常的联系

华南秋、冬、春季水汽输送特征的季节差异明显,水汽输送异常与降水异常存在密切联系,利用1958—2005年实测降水资料及NCEP/NCAR逐月再分析资料,探讨了华南秋、冬、春三季的水汽特征及其与降水异常的关系,主要结论有:大气中的水汽主要集中在500 hPa以下气层中,最大值出现在850～700 hPa;输送至华南的水汽秋季主要来源于孟加拉湾及副热带西太平洋,冬季主要来源于青藏高原南侧的东亚南支偏西风气流,春季则主要来源于东亚南支偏西风气流及热带西太平洋海区;华南秋、冬、春三季的降水偏多和偏少年的水汽输送距平场,并不是单纯的反向关系或主要输送带的偏强和偏弱,而是更为复杂;El Nio成熟期菲律宾附近的反气旋环流异常、冬季风的强度异常都是导致水汽输送异常的重要原因。

华南6月降水异常及其与东亚—太平洋遥相关的关系

利用1959～2010年共52年的大气环流和降水资料,我们分析了华南前汛期季风降水(6月降水)的变化特征,发现6月华南降水与同期EAP(East Asia-Pacific,东亚—太平洋)遥相关型有显著的相关关系,两者之间的相关系数为0.35。EAP指数为正时,长江中下游以南的地区降水偏多,而长江以北和黄河之间的地区降水偏少。将华南6月降水分为与EAP相关的降水序列和与EAP独立的降水序列,比较了二者所对应环流异常的异同点。结果表明,与EAP相关的降水异常对应着EAP相关型的环流异常分布特征,降水为正异常时,850hPa风场从低纬度到高纬度呈现"反气旋、气旋、反气旋"的异常分布,湿的偏南风和干的偏北风在华南上空交汇,降水增多;而整个淮河流域上空为偏北风异常,导致南风带来的水汽输送减少,降水偏少,因此降水异常呈现偶极子分布。相比之下,与EAP独立的降水正异常对应的环流异常表现为热带西北太平洋上空的反气旋性环流异常,华南地区上空为显著的西南风异常,输送到华南地区的水汽增多,导致降水偏多。

华南冬春降水的年际变化及其与水汽输送的联系

利用1960—2008年华南47个基准站降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,研究了华南冬春降水的年际变化特征及其与水汽输送的联系。结果表明,1960年代—1970年代和1990年代末至今,华南冬、春降水明显偏少。华南冬春降水异常以"全区冬春同号型"居多,且冬春连旱频率较高。影响华南冬春连续旱/涝的水汽输送存在季节性差异,冬季水汽输送变化主要来源于孟加拉湾和南海,春季水汽输送变化则来源于南海和我国北方。进一步探讨海温异常的影响发现,与华南冬春连续旱(涝)事件相关的Ni o3.4海温存在正、负异常型,海温异常中心分别偏向Ni o4(Ni o3)区和Ni o3(Ni o4)区。Ni o3.4区海温正异常时,孟加拉湾和南海水汽输送与华南冬春连续旱涝有密切联系;Ni o3.4区海温负异常时,冬季自西北太平洋经南海的水汽输送及春季自菲律宾海经南海的水汽输送和北方水汽输送对华南冬春连续旱涝有重要影响。以上水汽输送在两种海温异常情况下,连涝(旱)年均异常偏强(弱)。因此,Ni o3.4海温异常的变化及分布与华南冬春持续旱/涝事件存在联系,在此气候背景下,水汽输送异常是影响华南冬春降水异常的重要物理因子,其中南海是水汽输送异常显著相关区。