副热带高压气候动力学研究回顾

基于早期副热带高压气候动力学的研究,本文重点介绍了近10 a在南亚高压和西太平洋副热带高压形成和变异机理方面的动力学研究,包括南亚高压的建立和维持机理、副热带高压的季节变化、年际—年代际变化和未来预估,最后讨论了需要进一步深入研究的方面。

西太平洋副热带高压的变化趋势及其气候效应

文章采用1948—2016年2.5°×2.5°夏季6月、7月、8月三个月500 hPa风场观测资料,以及同期NCEP/NCAR再分析资料,通过对西太平洋副热带高压年代际平均西脊点位置统计计算以及1979年前后气候要素变化,分析在全球变暖的大环境下,1979年前后西太平洋副热带高压年代际变化趋势,以及这种变化对西太平洋以及东亚大陆可能产生的影响。结果显示:西太平洋副热带高压在1979年前后年代际移动趋势是东退衰弱,使1979年前后陆地区域温度整体上升,盛夏雨带呈现东移态势。江淮地区与华北地区平均雨带的位置在1979年前后均呈现东移态势,两个地区平均雨带的位置在1979年前后均东退了约3个经度,比西太平洋副热带高压在1979年前后年代际东退幅度小一些。

西太平洋副热带高压的年代际变化及其气候影响

西北太平洋副热带高压是影响我国夏季气候的一个非常重要的环流系统，本文主要分析了其年代际尺度的变化。发现在１９７９／１９８０年前后，其强度和范围发生了一次明显的年代际尺度的变化。１９８０年代以来，副高明显偏强，范围向西向南显著扩展。副高的年代际变化也对我国东部地区的气候产生了显著的影响。主要表现在近２０多年来长江中下游地区夏季降水显著增加，华南地区夏季气温显著偏高，以及西太平洋２０°Ｎ以南台风活动相对偏弱而２０°Ｎ以北洋面台风活动相对增强。副高的年代际变化与冬、春季赤道太平洋海表温度及同期热带印度洋海温有密切联系。

西太平洋副热带高压强度和位置的气候特征

利用45年西太平洋副热带高压5个特征指数的月平均资料,对副高强度和位置变化的气候特征进行了诊断研究。结果表明,副高的强度在一年中出现两次峰值,第一次出现在6月,第二次在9月。在45年里,副高强度有明显加强,副高位置有南落西移的趋势。副高强度存在3～4年、10～13年的振荡周期,10～13年的周期振荡在1950、1960、1970年代占主要地位,3～4年的周期振荡在1980、1990年代占主要地位。副高在1978年附近发生气候突变,副高强度由负距平为主转为正距平为主,而脊线位置正好相反。

OLR揭示的北太平洋副热带高压的气候学特征

本文利用ＮＯＡＡ卫星观测的射出长波辐射（ＯＬＲ）资料，分析了北太平洋副热带高压的气候学特征，揭示并解释了北太平洋副高的位置和强度显著东西向振荡的年循环现象，探讨了用卫星资料研究副高的新途径。

我国青藏高原气候动力学研究的近期进展

文章回顾了我国在青藏高原气象学的基础上发展起来的青藏高原气候动力学研究的近期进展 ;指出了青藏高原“感热驱动气泵 (SHAP)”在调制东亚季风及全球气候中的重要作用 ;在强调全球海陆分布所产生的“四叶型”加热LOSECOD激发出夏季副热带基本环流型的基础上指出高原的隆升增强了东亚季风的北伸 ;论述与青藏高原抬升相联系的高原负涡度源所激发的Rossby波对全球气候异常的影响 ,指出春季青藏高原的表面感热加热是造成东亚环流季节突变的重要原因 ,并导致亚洲夏季风首先在孟加拉湾东部地区爆发 ;

2002年西太平洋副热带高压的气候变化与山西省夏季降水

西太平洋副热带高压是副热带大型环流系统,也是直接影响我国夏季降水的环流系统,它的状况(强弱和位置变化)将直接影响我国夏季的降水分布,亦对山西省夏季降水有重要影响。研究副热带高压,特别是西太平洋副热带高压的变化规律及其对山西省夏季降水的影响是十分必要的。

西太平洋副热带高压气候特征

利用国家气候中心1951-2008年逐月高度场资料,通过合成分析和小波分析对西太平洋副热带高压面积指数、强度指数、西脊点、脊线位置和北界位置进行诊断。结果表明,从年内变化看,副高位置的变动与北半球太阳辐射变化相一致,峰值出现在8月份;副高强度的变化则呈现出2个峰值,分别为6月和9月。副高强度指数越大,则面积指数越大,西脊点位置越偏西,反之亦然。从小波分析结果来看,无论是副高指数还是脊线位置均存在20年的振荡周期。

气候变暖背景下西太平洋副热带高压体形态变异及热力原因

采用美国NCEP/NCAR再分析资料,利用相关、合成分析、大气热源的计算等方法,研究了气候变暖背景下西太平洋副热带高压(副高)空间形态的变异及热力原因。结果表明,气候变暖前、后各层副高形态特征有很大的差异,副高体的空间形态从850—700 hPa开始显著西伸南扩,到500 hPa最为明显。各层副高在冷、暖期的形态差异与其周围大气热源和涡度的变化相对应。随着气候变暖,副高西侧和南侧的大气热源在850—700 hPa上开始有明显的加强,500 hPa热源加强最明显,且副高体南侧热源中心有所南移;同时,其西侧和南侧从对流层低层至中高层有反气旋涡度的增大,西侧的反气旋涡度在850—700 hPa增大最明显,南侧的反气旋涡度在500 hPa增大最明显,且反气旋中心整体南移。表明气候变暖后,副高体西侧和南侧大气热源的加强,导致相应区域反气旋涡度增大,副高体向反气旋涡度增大的方向发展,从而使副高西脊点西伸,南边界南扩,整体南移。

副热带高压与巴马县独特气候成因分析

通过对广西巴马县独特气候与西太平洋副热带高压关系的分析,找出副热带高压与巴马县气温和降雨量的时空变化的关系,以及副热带高压边缘小气候和巴马县乡村山地小气候形成机理。结果显示,巴马县夏天不酷热,独特气候宜人、宜居的原因与副热带高压活动及周边的大气环流运动有密切联系,西太平洋副热带高压主导下形成的特定大气环流形势,是形成世界长寿之乡巴马县独特气候环境重要原因之一。

副热带高压研究进展及展望

介绍了国家自然科学基金委员会九五重点项目“副热带高压形成和变异的机理”的研究成果。该项目的研究纠正了对副热带高压成因的若干传统认识,揭示了副热带高压脊线年际变化的新事实,发展了脊线这一东西风交界面的动力模型,建立了“全型涡度方程”、“热力适应”理论及“两级热力适应”模式,并通过模拟和资料诊断研究了各副热带高压单体的形成机制及其季节和年际变化,在西太平洋副热带高压变化的规律和机制的研究中得到了新的认识。

近百年夏季西太平洋副热带高压的变化

利用国家气候中心给出的１９５１～１９９８年副高强度（Ｉｓ）、西界（Ｉｗ）。北界（ＩＮ）３个指数与国家气候中心同期的 ５００ ｈＰａ观测高度场分别作相关分析，并在高度场中分别找出几个有意义的点，用其高度计算副高３个指数Ｉ＇ｓ、Ｉ＇Ｎ和Ｉ＇ｗ，计算出Ｉ＇ｓ与Ｉｓ、Ｉ＇Ｎ与ＩＮ、Ｉ＇ｗ与Ｉｗ的相关系数均大于Ｉｓ、ＩＮ和Ｉｗ与单点高度的相关系数。对ＮＣＥＰ资料作同样分析，结果相同，说明可以利用 ５００ ｈＰａ高度场数值计算副高活动指数。于是利用重建的１８８０～１９５０年北半球高度场资料将副高３个指数向前恢复到１８８０年。对１８８０～１９９９年副高强度、西界、北界作功率谱及小波分析，发现副高强度。北界具有明显的４０年周期，西界具有明显的１６年周期，即副高指数的变化以低频振荡为主。

台风活动对副热带高压位置和强度的影响

利用一个浅水模式 ,实施了 6组时间积分为 4～ 5个模式日的试验 ,研究了台风对副热带高压中心位置及强度的影响。结果表明 :台风和副热带高压的相互作用可以使高压中心位置西移 ,强度增加。据此讨论了台风活动和西北地区东部干旱之间统计联系的可能机制。

海陆气相互作用及对副热带高压气候的影响

主要获奖项目简介 因大气能量方程在副热带不能简化，发展副热带气候动力学成为大气科学面临的挑战。开展海陆气相互作用的时空变化规律及其对平均副热带高压（简称副高）和我国气候影响的研究，能为提高我国短期气候预测水平提供理论基础，属当代“世界气候研究计划”（WCRP）的前沿。1990年代以来，项目组围绕上述问题进行系统研究，发展FGOALS_s气候系统模式进行数值试验，开展理论研究和诊断分析，主要发现点是：

1998年副热带高压中期数值预报产品的误差分析

通过统计和动力学分析结果的验证,可以得到:(1)欧洲中期数值预报产品是预报副高中期活动的重要依据,并且预报值的平移订正不可能对预报准确率有多大的改进。(2)不考虑天文潮汐可能是1998年欧洲中期数值预报产生较大误差的重要原因。(3)进一步分析找到二条判断欧洲中期数值预报因不考虑天文潮汐将发生较大误差的指标: ① 当交点月奇异点月下点 54.7 线与当日20时500 hPa的 50～150 E 范围内副热带急流槽线相重合,并与等温线夹角 α>60 °时,那末若以奇异点后0～2天作为初日,欧洲中期数值预报120 E 588线北界预报将出现连续三天大于等于2个纬距的连续性错误(7/9),反之,将不出现连续性错误(13/13);② 在不满足上述情况下,如果54.7 跋咄ü至迅备咧涞脱骨保?则在交点月奇异点当日出现离散性错误(5/7),反之,将不出现错误(6/6)。(4)1999～2000年汛期实际应用结果基本上证实了上述二个指标。

副热带高压在兴安盟短期气候预测中的应用

从太阳黑子相对数的周期变化中 ,计算副热带高压特征量与太阳黑子的相关系数 ,得出太阳黑子相对数与副热带高压特征量有很好的相关关系 。

谱模式中负地形的处理与东亚副热带气候的模拟

谱模式中负地形对气候模拟有来重干扰。本文重新处理ＩＡＰ／ＬＡＳＧ ＧＯＡＬＳ模式地形及海陆分布，通过对比新旧地形强迫下数值试验的结果，揭示了原有ＧＯＡＬＳ／ＬＡＳＧ 气候模式对西太平洋副高模拟中存在的系统偏差与（３０°Ｎ，１２０°Ｅ） 长江口附近的负地形及纬向地形谷有关。与ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ 再分析资料和ＣＭＡＰ 综合分析资料比较表明，新的地形方案减弱了负地形效应，使东亚气候，如夏季西太平洋副热带高压及夏季降水的模拟得到明显改善。

基于热带印-太海温异常主要模态的夏季西太平洋副热带高压预测模型构建

利用1981—2018年国家气候中心的西太平洋副热带高压(Western Pacific Subtropical High,以下简称“西太副高”或“WPSH”)特征指数、美国国家海洋和大气管理局海表温度、美国气候预测中心NINO3.4指数资料,对热带印-太海洋海温异常(Sea Surface Temperature Anomaly,SSTA)主要模态及其与西太副高变动的可能联系进行了探讨,并基于这些联系建立了西太副高面积、强度和西脊点异常的预报方程。结果表明,热带印-太海洋上最重要的SSTA模态为纬向三极型,其次是纬向偶极型和东南-西北向跨南、北半球的“跷跷板”异常。这三种模态解释了印-太海洋海温异常中61.58%的方差,与太平洋El Nio、印度洋海盆尺度模、Ningaloo Nio等异常信号的出现密切相关。另外,这三种模态与夏季WPSH异常活动存在紧密联系。基于过去30 a稳定的相关关系建立的预报模型可较好地预报未来8 a夏季WPSH面积、强度和西脊点的异常。

副热带高压影响场区天气研究

采用国家气候中心气候系统诊断预测室74环流指数研究了1950～2005年西太平洋副热带高压的变化规律,发现近50年来副热带高压有增强的趋势,总结了副热带高压影响西昌卫星发射场的影响时间、影响方式和影响程度,分析了副热带高压指数与场区降水的相关性,建立了基于副高指数的场区降水预报方程,建立了副热带高压影响场区天气模型,给出了每种类型的经典特征、关键区和预报着眼点,在发射任务中得到良好的应用。