伴随南海夏季风爆发的大尺度大气环流演变

主要基于美国ＮＣＥＰ和ＮＣＡＲ的再分析资料（１９８０～１９９６ 年），针对南海夏季风爆发日期进行合成分析， 研究了伴随南海夏季风爆发的大尺度大气环流演变。其结果清楚地表明伴随南海夏季风爆发， 南亚和东南亚地区的对流层低层风场、对流层高层位势高度场以及大气湿度场和垂直运动场都有极显著的变化。南亚和东南亚８５０ ｈＰａ 上涡旋对的发展和活动以及５００ ｈＰａ 副高从南海地区的东撤对南海季风爆发起着重要作用。伴随南海夏季风的爆发， 在孟加拉湾到南中国海一带整层湿度和５００ ｈＰａ 垂直上升运动都出现了极明显的增加。对流层高层和对流层低层环流演变的特征也清楚表明， 南海夏季风爆发既是全球环流冬夏演变的一个部分， 又有显著的区域性特征。本文还指出南海夏季风在北部比中部和南部早建立的结论依据不足， 进而补充给出了亚洲季风爆发日期示意图。

1998年南海夏季风的爆发与大气季节内振荡的活动

利用ＮＣＥＰ再分析及ＴＢＢ资料，系统地研究了１９９８年南海夏季风爆发与大气季节内振荡活动的关系，结果表明，１９９８年南海夏季风爆发与南海及其临近地区３０～６０天低频振荡的发展有着极为密切的关系。南海及临近地区３０～６０天低频纬向风及低频动能的时间－经（纬）度剖面明显地反映出该地区的大气季节内振荡的加强是由于其临近地区（菲律宾以东）３０～６０天低频气旋发展及其向西扩展的结果，与孟加拉湾地区低频气旋的活动关系不大；同时，我们也看到了夏季风爆发前后南海地区为 ８５０ｈＰａ低频动能的大值区，而 ２００ｈＰａ上为一弱区，反映了１９９８年南海夏季风爆发期间该地区大气季节内振荡有上弱下强的垂直分布特征。进一步分析表明，南海及其临近地区大气季节内振荡的活动主要为局地振荡型，夏季风爆发后才有明显的向北传播，成为南海夏季风爆发影响东亚大气环流和天气的重要途径之一。另外，１９８０和１９８６年南海地区３０～６０天低频动能的发展特征与 １９９８年的类似，说明了南海及其临近地区大气季节内振荡的局地振荡特征并不是１９９８年所特有的，它对南海夏季风爆发有普遍的重要作用。

夏季风爆发期南海西边界急流的变化特征研究

南海西边界区域的海流是南海环流中的主要流系,其物质、动量及能量交换可以影响到整个南海。通过分析高分辨率的HYCOM同化数据,同时结合再分析风场数据,对季风爆发时南海西边界急流的特征进行研究,主要结论概括如下:夏季风爆发时期南海环流最主要的变化发生在西边界区,西边界急流的型态转变导致了南海整体环流型态的变化;由截面流速分析结果可知,每年南海西边界急流在季风爆发过程中的变化相较于其它区域是比较恒定的,但其它区域的不稳定变化并不影响南海环流型态的过渡过程;地形、黑潮同季风一样是南海西边界急流型态转变的重要动力因素。

索马里跨赤道气流对南海夏季风爆发的重要作用

通过分析 ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ多年再分析资料，清楚地揭露了南海夏季风爆发与索马里跨赤道南风气流建立之间的重要关系。对应南海夏季风爆发，总是已先期在赤道印度洋地区有西风加强和索马里跨赤道南风气流的建立；而且，若南海夏季风爆发偏早（晚），赤道印度洋地区西风的加强和索马里跨赤道南风气流的建立也偏早（晚）。可以认为，索马里跨赤道南风气流的稳定建立是南海夏季风爆发的重要物理机制之一，它的建立导致赤道印度洋地区西风的持续加强和向东扩展，并最终在南海地区形成西南气流。

东亚气候异常与东海赤潮发生频次的关系研究

从海气相互作用角度,利用东海区20年的赤潮实况资料以及EAR-40海洋高分辨率再分析资料,分析赤潮年际变化规律,重点研究赤潮发生频次与厄尔尼诺年份的相关关系,得出厄尔尼诺次年赤潮发生次数偏多的结论。同时探讨了东亚季风的年际变化及异常对东海赤潮的影响,尤其是东海近海对于气候异常的响应主要表现在近地层大气辐散能力增强,且大值区集中在长江口以南至台湾海峡海域,正与赤潮发生次数剧增的时间和海区相吻合。本文讨论了大尺度的气候异常对东海赤潮的影响,为赤潮的年度预测研究工作提供分析依据,也为赤潮的监测和预警报工作提供新的思考角度。

东亚夏季风过程大气低频振荡的数值模拟研究

利用区域气候模式RegCM3对东亚夏季风及其中的大气低频振荡(LFO)进行了模拟研究。(1)进行控制试验,借助Lanczos带通滤波等方法分析了实测及模拟结果LFO强度和传播等特征,检验RegCM3对夏季风LFO的模拟能力;(2)通过增、减南海表面海温两个敏感试验探讨海温异常变化对LFO各特征的影响,并探究异常海温下的LFO与季风爆发时间的可能联系。结果表明:季风LFO强值集中在低纬地区,低纬夏季强冬季弱,高纬则相反。季风爆发前后的发生南传向北传的转换。模式RegCM3对季风区LFO基本特征有较好的把握,但高纬地区偏强。南海异常增(减)温有利于季风提前(推迟)爆发,也有利于LFO传向发生转换时间的提前(推迟)。说明季风爆发时间与LFO传向转换存在一定联系。两个试验均有使振荡能量大值区南移的趋势,且通过LFO的变化造成较高纬地区季风后期的气候异常。

印度洋热力分异与洋际协同对中国气候的影响及关键灾害风险初探

印度洋是泛第三极海陆气系统的重要成员,同时是全面顺利推进“21世纪海上丝绸之路”建设的关键海域,其热力状况严重影响亚洲季风变异及我国和全球的气候变化。文章从印度洋热力异常的模态分型、中小尺度关联、海气相互作用过程、洋际协同效应以及对我国气候环境的关键影响风险等角度进行分析探讨,并针对研究现状和不足提出研究建议。结果表明:印度洋热力分异与跨区域多源、多尺度交互胁迫对我国东部季风气候与环境生态具有重要协同调控作用和高致灾风险。建议通过国际合作开展海洋全要素过程综合调查,夯实印度洋多维度系统观测体系,突出印度洋中小尺度动力过程研究,深化跨界面多尺度过程相互作用、影响和适应有关的耦合机理、联合影响、协同效应气候诊断分析,明确作用隶属和通道机制;发展大数据诊断人工智能和机器学习自适应自组织新方法与数字孪生新技术,丰富中小尺度理论和建模研发,提高我国季风气候和海洋环境变化及其极端灾害研究与预测水平,服务于关键风险预估和等级区划以及灾害精准防治,为“21世纪海上丝绸之路”的气候与海洋环境安全保障及我国防灾减灾与风险治理提供必要科学参考和科技支撑。

南海夏季风爆发与南海热含量异常特征的相关分析

通过利用1958—2007年SODA月平均海温资料、1958—2008年NCEP/NCAR再分析资料以及1974—2008年NOAA卫星月平均OLR资料,分析了南海季风与南海上层海洋热含量之间的可能关系,发现南海夏季风爆发早晚与前冬南海上层海洋热含量存在显著的负相关,即当冬季南海上层海洋热含量偏高(低)时,次年南海夏季风爆发早(晚)。进一步对南海夏季风爆发异常年前期及前冬南海东部热含量异常年的相关大气环流特征分析后发现,南海夏季风爆发偏早和偏晚年前期的OLR特征、对流层环流特征及位势高度场分别与前冬南海东部热含量异常偏高和偏低年相一致。得出冬季南海东部热含量偏高(低)时,OLR在赤道东印度洋至我国南海及菲律宾以东为负(正)距平,南海地区对流加强(减弱);在纬向方向上,大气环流特征表现为正(负)的Walker距平环流,低纬Walker环流发展(减弱);在经向方向上,南海地区南北向局地Hadley环流加强(减弱);次年初春(3—4月)500hPa位势高度场在西太平洋副热带高压区总体为负(正)距平,副热带高压偏弱(强)。因此有(不)利于南海夏季风的早爆发。南海和西太平洋暖池区热含量异常都通过对流作用影响其上空大尺度环流异常,与南海夏季风爆发时间呈反相关。不同之处在于南海热含量异常可能激发南北向局地Hadley环流异常,促进或抑制西南季风向北延伸,从而影响南海夏季风的爆发时间。

2012年南海夏季风特征分析

为进一步认识夏季风的爆发机制,利用NCEP再分析资料及永兴岛的探空资料,对2012年季风爆发前后的环流形势、对流场、水平风场进行分析。结果表明,2012年南海夏季风于5月4候在南海爆发,时间较常年(5月4候)正常。南海夏季风爆发前,南海海域底层盛行东北风,高层盛行偏南风;爆发后,南海底层盛行西南风,高层盛行偏北风。南海夏季风先在南部爆发,再向北部拓展;先在底层爆发,再向高层发展。南海夏季风爆发前后北部垂直运动普遍比南部强;夏季风爆发后,永兴岛的垂直速度出现极大值。影响南海夏季风最大的全球性环流是索马里越赤道气流;索马里越赤道气流自西向东,跨过中南半岛后开始影响南海季风。