江南5月降水与热带印-太海温及对流的联系

本文将1980-2021年江南5月降水作为研究对象,采用美国国家气候预测中心(Climate Prediction Center,CPC)降水、美国环境预测中心(National Center for Environmental Prediction,NCEP)大气环流以及英国气象局哈德莱中心(Met Office Hadley Centre)海表面温度等资料,对江南5月降水年际变化特征及其与热带印度洋、太平洋的海表面温度异常(Sea surface temperature anomaly,SSTA)以及对流异常的可能联系进行了分析。结果表明,偏涝年通常伴随有自年前秋季开始发展的热带印度洋暖SSTA,5月同期对流层850 hPa在热带东印度洋至中国南海一带出现东风异常,同时热带印度洋上空对流活动旺盛,通过Hadley环流增强了在西北太平洋的下沉气流,共同增强了西北太平洋异常反气旋(Northwest Pacific anomaly anticyclone,WNPAC),促进了水汽向江南地区输送。热带印度洋中东部的冷SSTA自偏旱年前的冬季开始不断发展,在5月同期的热带印度洋异常冷洋面上空表现为对流抑制,与偏涝年相反的异常Hadley环流促使副高减弱东退,撤出南海,不利于水汽向江南地区输送。除热带印度洋外,热带太平洋和海洋性大陆地区的SSTA及其上空的对流活动异常与WNPAC和江南5月降水异常在一些年份也存在一定的关系,但较热带印度洋复杂。

近20年北大西洋中纬度海温与江南5月降水关系增强的可能原因

本文以1980—2021年江南5月降水为研究对象,利用美国国家气候预测中心(Climate Prediction Center, CPC)降水资料、美国环境预测中心(National Centers for Environment Prediction, NCEP)大气环流和Hadley中心的海表面温度资料,分析了江南5月降水极端性的变化及其与大气环流、北大西洋海温的联系。结果表明,自2004年江南5月降水年际差异显著增大以来,200 hPa上的Rossby波能量从北大西洋向下游传播,一部分能量沿副热带西风急流传播,形成南支波列;另一部分沿不列颠群岛向西伯利亚地区传播,上述两支波列在旱涝年的不同配置一方面可以通过影响江南地区高空200 hPa附近的辐合辐散影响江南地区的垂直运动;另一方面波列下游的中国东南沿海200 hPa的异常气旋或反气旋具有准正压结构,对应于对流层中下层西北太平洋异常气旋或反气旋在孟加拉湾、中南半岛和南海上空位置和强弱变化,影响水汽向江南地区的输送。在偏涝年形成正位相的欧亚遥相关波列,利于冷空气在贝加尔湖附近积累并向江南地区输送,它和低纬暖湿气流在江南地区附近相遇,形成降水。2004年以来,欧亚大陆上空与5月不列颠群岛附近海温异常有关的波列分布发生了改变,影响了江南地区高空200 hPa的辐合辐散。上述遥相关波列增强了和西北太平洋异常反气旋的关系,进一步与江南5月降水建立起紧密联系。2004年以来自江南5月偏涝年前的冬季开始,北大西洋中纬度通常出现冷海温异常并随时间东移,于5月降水同期东移到不列颠群岛附近,偏旱年反之,这对江南5月降水具有一定的预报意义。

2020—2022年与2010—2012年两个“二次变冷”La Nina事件的特征与机制对比

厄尔尼诺-南方涛动(EI Nino-Southern Oscillation, ENSO)是由热带太平洋海-气相互作用产生的显著年际变率,其负位相的拉尼娜(La Nina)事件对中国极端天气有巨大影响。本文利用海洋、大气观测、再分析资料集,对比研究了2010—2012年和2020—2022年两个“二次变冷”La Nina事件演变过程中各阶段的物理过程和机制。结果表明,2010—2012年La Nina事件第一个峰值强于2020—2022年La Nina事件,但第二个峰值较后者弱,且其海表温度异常(Sea surface temperature anomaly, SSTA)偏西,该SSTA的强度和位置特征可从次表层海温异常得到进一步验证。另外,赤道太平洋的东风异常也在2010年夏秋季明显比2020年偏强、偏西;而偏东且增强的东风异常使2020—2022年La Nina事件的第二个冬季峰值强于2010—2012事件。通过海洋混合层热收支诊断分析,纬向平流反馈(海表面热通量异常)是引起La Nina事件发展(衰减)的主要因素。在发展阶段,东风异常引起的纬向海流异常将冷水向西输运,成为赤道中-东太平洋冷SSTA发展的主导因子,垂直方向温跃层反馈过程的贡献也不可忽略。本研究以近十年来的两个“二次变冷”La Nina事件为例进行定性和定量的对比分析,明晰了二者生命演变史过程中的物理机制,为探究La Nina事件生消机理和ENSO不对称性在全球变暖下的可能变化提供了一定的参考。

2021年5月江南持续强降水的准双周振荡及可能成因

2021年5月江南地区降水量是近40年最多的,达到常年的2倍,严重影响了人民的生产和生活。基于逐日的降水和NCEP再分析资料,本文对2021年5月江南地区的异常降水事件进行分析,并重点分析了降水的准双周振荡特征及可能机制。结果表明,乌拉尔山阻塞和异常偏西、偏北的西北太平洋副热带高压(简称为副高)为持续性强降水提供了稳定的大气环流形势。来自北大西洋的Rossby波的能量向欧亚大陆频散,维持欧亚遥相关(Eurasian teleconnection,EU)稳定的正位相,使冷空气不断南下影响江南地区。异常偏西、偏北的副高有利于来自孟加拉湾、南海和西北太平洋的暖湿空气输送至江南地区。来自热带的暖湿气流与高纬度南下的冷空气在长江流域及其以南地区形成锋面,产生降水。副高脊线和西伸脊点的准双周振荡引起江南地区降水的南北摆动,造成降水量和降水落区的准双周振荡。此外,海洋大陆(Maritime continent,MC)附近对流活动也具有显著的准双周振荡特征,可能通过激发东亚遥相关波列影响副高位置和强度的准双周振荡,进而造成江南降水的准双周振荡。