东亚太平洋与欧亚遥相关型的相互配置及其气候影响

利用近60 a中国160站夏季降水资料和NCEP/NCAR月平均位势高度场、风场等再分析资料,采用相关分析和合成分析等方法对东亚太平洋遥相关型(EAP)和欧亚遥相关型(EU)的不同配置特征及其对中国夏季降水的影响进行了研究。研究结果表明:EAP与EU两种遥相关型是相互独立的,相关系数为-0.03。两者存在以下四种配置:EAP和EU均活跃且位相相同(第I类配置)、EAP和EU均活跃且位相相反(第II类配置)、仅EU活跃(第III类配置)和仅EAP活跃(第IV类配置)。EAP与EU呈现不同配置类型时,中国夏季的降水分布相应的存在差异。当二者之间是第I类配置时,降水异常分布呈北方型;当二者配置为第II类时,降水异常分布呈现出中间型,雨带集中在长江流域;第Ⅲ类配置时,降水大值区主要集中在长江中上游黄河以南地区;而第Ⅳ类配置时,降水集中在长江中下游地区,雨带呈东北—西南走向。

东亚-太平洋遥相关型形成过程与ENSO盛期海温关系的研究

利用1961～2000年NCEP/NCAR再分析资料、扩展重建的海表温度资料（ERSST）和中国730个站旬降水资料,采用SVD和扩展SVD（ESVD）分析、合成分析、相关分析等方法,在分析中国梅雨期降水与同期大气环流和前期冬季海温之间关系的基础上,研究了ENSO盛期海温异常导致与长江流域梅雨期降水密切相关的东亚/太平洋（EAP）遥相关型形成的过程,及与ENSO相关的海温和大气环流异常的持续性问题。结果表明,梅雨期EAP遥相关型的出现与ENSO遥强迫作用有密切关系。联系冬季ENSO和梅雨期EAP遥相关型的关键过程主要有三个：（1）西北太平洋低纬地区异常反气旋环流的形成和维持,它在冬季形成后一直可维持到夏季,使得夏季西北太平洋副热带高压偏南偏强;（2）东亚大槽持续偏弱,冷空气活动路径偏北偏东,使西北太平洋海温呈亲潮区偏冷、黑潮区偏暖的海温分布;（3）PNA遥相关型的持续发展,使北冰洋地区高度增高。后二者通过局地海气相互作用和大气内部调整过程对初夏鄂霍次克海阻塞形势的形成起重要作用。另外,持续性分析表明,ENSO年大气环流和海温距平型的持续性要比非ENSO年大得多。在ENSO年大气环流和海温之间存在很强的相互作用耦合关系,ENSO引起的大气环流异常可导致太平洋海温异常,而海温异常一旦形成反过来又可导致大气环流异常的稳定和维持,对后期初夏东亚季风和我国天气气候产生明显滞后效应。

北半球夏季EAP遥相关型的时空及环流特征研究

为更好地分析近年来EAP遥相关的时空变化特征,利用1951-2016年NCEP再分析资料,并主要采用合成分析的方法着重对夏季EAP的空间结构以及环流特征等进行了讨论和分析。结果表明,夏季EAP遥相关型的空间模态在各个层次和高度中都有体现,尤其是在对流层中层,并且中心位置都非常接近,表现出了明显的相当正压结构。同时EAP遥相关型主要存在的是准3年周期,主要以年际变化为主。EAP遥相关高指数年分布都呈现"-+-"的分布,西太平洋副热带高压偏北偏东,华南和华北地区降水偏多,而江淮和长江中下游地区夏季降水偏少,且有可能发生干旱;低指数年则为"+-+"的分布形势,西太平洋副热带高压偏西偏南,中国江淮流域等地区夏季降水偏多,并可能发生严重的洪涝灾害。

遥相关型对我国西南地区高温热浪天气的影响

为了进一步研究遥相关型对我国西南地区高温热浪天气的影响,本文利用中国西南地区148个气象站1979~2019年6~8月的逐日最高气温数据和NCEP/NCER的月平均位势高度场再分析资料,以6~8月500 hPa平均位势高度场作为夏季平均高度场,通过自然正交函数(EOF)分解得到西南地区高温热浪的时空分布特征,再分别对东亚–太平洋(EAP)遥相关型典型正负异常指数年的500 hPa位势高度场相对于1979~2019年夏季气候平均高度场作合成分析。结果表明:1) 总体看来,西南地区高温热浪次数分布东多西少,重庆为高温热浪次数大值区。2) 西南地区高温热浪次数具有整体增多的趋势,近几年都在增加但变化幅度不大,但是2006年是明显增多的异常年份。而且其空间分布具有明显的东西差异,在四川东部和重庆地区为大值区,其次是贵州和广西大部分地区,云南高温热浪次数较少。3) EAP遥相关型的年代际变化不明显,其主要是以年际变化为主的。EAP指数典型正负异常年的大尺度环流场具有比较明显的差异,典型正异常指数年,东亚夏季风比较强,而西太副高脊线偏北偏东,并且副高强度较弱;典型负异常指数年则刚好与之相反,夏季风较弱,西太副高脊线偏南偏西,且副高比较强。EAP遥相关型在500 hPa高度场中的异常分布特征对温度和大尺度环流形势有明显的影响,由此可进一步影响我国西南地区以及整个东亚的气候。

中南半岛和华南地区极端降水时空特征

全球变暖使得极端降水事件的强度和频率均呈上升趋势,位于亚洲季风区的中南半岛和华南地区更易受到极端降水影响而发生洪涝灾害。本文利用逐日降水资料对1951~2015年中南半岛和华南地区湿季(5~10月)的极端降水事件进行客观分类,并对每一类极端降水事件的大尺度流型特征及年际、年代际和长期趋势特征进行了分析。结果表明:(1)根据降水中心位置,中南半岛和华南地区的极端降水可客观分为华南类、中南半岛类、缅甸—云南类和华南南部—越南北部类,它们所联系的大尺度流型以中高纬波列和热带偶极子环流为主。其中,华南类的大尺度流型在对流层高层为类似于东亚—太平洋(East Asia–Pacific,简称EAP)遥相关型的“+−+”经向型波列,但中心位置较典型EAP型偏西南,中东部的负异常环流为关键系统,低层为位于低纬度地区的“+−”经向型波列。中南半岛类大尺度流型为热带偶极子异常环流,对流层低层较高层更为显著宽广。其余两类极端降水大尺度流型特征为在对流层高层受Rossby波列影响,低层主要为偏弱的热带偶极子异常环流。(2)中南半岛和华南地区极端降水的频次呈显著上升的趋势,主要来自于华南类和中南半岛类极端降水的贡献。其中,“+−+”经向型波列的频发是造成华南类极端降水增多的原因。(3)中南半岛与华南地区极端降水的空间分布具有反对称特征。

江淮流域持续性极端降水及预报方法研究进展

持续性极端降水过程会引发严重的洪涝灾害,是我国主要的灾害性天气之一,其形成机理和预报理论与方法研究受到广泛关注。近年来,针对持续性极端降水的形成机理和预报方法研究取得了一系列进展,主要包括：开展了我国区域性持续性极端降水事件的自动识别方法研究,研制建立了江淮流域持续性极端降水的大尺度环流概念模型,并提取了1-2周的前兆信号;从东亚一太平洋遥相关型（EAP）角度探究其对持续性极端降水的影响机理,并探讨利用EAP对江淮流域持续性极端降水进行预报的可行性。此外,在上述研究的基础上发展了基于关键影响系统的持续性极端降水的物理统计预报方法。

中高纬度Rossby波活动对华南前汛期EAP事件中期演变过程的影响

文中从中期过程的角度探讨了Rossby波活动在华南前汛期东亚-太平洋遥相关型事件的形成、成熟和衰减过程中的作用,并得出如下结果:(1)正负东亚-太平洋遥相关型事件的形成过程有相似之处:在对流层中上层,源自东北大西洋或欧洲的Rossby波在欧亚大陆中高纬弱波导区中不断地向下游频散,最终在东亚地区形成东亚-太平洋遥相关型事件的3个异常中心。在东亚-太平洋遥相关型事件的3个异常中心之间,Rossby波能量从高纬度向中纬度和副热带地区频散。东亚-太平洋遥相关型事件副热带异常中心的形成归因于东亚副热带急流波导的存在以及上游中高纬度地区Rossby波能量的注入。在对流层低层,Rossby波则从亚洲副热带地区向东亚中纬度地区频散。(2)东亚-太平洋遥相关型事件的3个异常中心在对流层中上层中,西太平洋副热带地区异常中心最后形成。(3)正负东亚-太平洋遥相关型事件也并不是简单的反位相演变过程:在对流层中上层,在正事件成熟阶段,斯堪的纳维亚半岛上的正异常环流基本维持了其中心强度和位置,它不断地向下游东亚地区频散能量,使正事件的持续时间较长;在负事件中,由于中高纬度盛行纬向型环流,波能量的频散较快,因而负事件成熟阶段的持续时间比正事件短。(4)在这一时期,东亚-太平洋遥相关型事件对中国长江以南地区的降水形势具有显著的影响。正(负)东亚-太平洋遥相关型事件易引起长江以南降水异常偏多(少)。