不同年代际背景下南半球环流变化对中国夏季降水的影响

利用1951～2008年NCEP再分析资料和中国夏季降水观测资料,分析了南半球环流的年代际变化特征以及在不同年代际背景下南极涛动(AAO)对中国东部夏季降水的影响。结果表明,20世纪70年代末,南半球环流发生了年代际变化,东南太平洋和南大西洋副高减弱,而马斯克林高压(南印度洋副高)增强,绕南极低压带加深。在此背景下,AAO由负位相转变为正位相,对中国夏季降水的影响也随之发生改变。在春季AAO偏强的情况下,1976年之前,长江以南地区和华北地区降水偏多,江淮流域降水偏少;而在1976年之后,从华南沿海一直到江淮流域降水都偏多,华北到东北地区降水偏少。这说明AAO对中国夏季降水的影响与年代际背景有关,1976年之后,AAO对中国夏季降水的影响增强,影响范围更加偏北。在当前海温预报因子作用减弱的情况下,AAO有可能成为中国夏季降水预测的一个重要预报因子。

华北盛夏降水年代际变化与南半球环流异常的关系

利用NCEP/NCAR再分析资料和中国160个台站降水资料,分析了华北盛夏降水与南半球马斯克林高压、澳大利亚高压的年际关系。结果表明,华北盛夏降水和马高、澳高在年际变化尺度上都有着显著的负相关关系,且这种关系存在年代际变化,并重点分析了与华北盛夏降水年代际变化相对应的南半球环流异常型的特征。

南半球环流异常与我国夏季旱涝分布关系及其影响机制

利用1951—2000年NCEP/NCAR风场和高度场再分析资料及全国160站降水量资料,采用奇异值分解、相关和合成分析方法,研究6—8月南半球500 hPa高度、高低层纬向风距平差异常(Δu850-Δu200)与我国夏季旱涝分布的关系及其影响机制。结果表明:当500 hPa澳大利亚高压脊偏强及西南太平洋热带地区高低层纬向风距平差为负值时,来自南半球冷空气活动偏弱,有利于西北太平洋副热带高压位置偏南,热带季风偏弱,我国夏季雨带偏南。反之,当澳大利亚高压脊偏弱及西南太平洋热带地区高低层纬向风距平差为正值时,我国北方降水偏多。同时,定义了澳大利亚冬季风指数,指出澳大利亚冬季风强年和弱年影响我国夏季旱涝分布异常的水汽输送型式不同。

夏季西太平洋副热带高压的年代际变化及其与南半球环流的联系

根据1958—2002年的再分析资料,研究了夏季西太平洋副高的年代际变化及其与南半球环流变化的联系.20世纪70年代末之后,副高偏向西南,强度增强,但这种变化趋势在6—8月间逐渐趋弱.从全球范围看,最显著的变化发生在南半球,南极涛动趋于正位相,索马里急流偏强,致使副高偏向西南,强度增强.同时,由于副高在夏季期间向北移动,南半球环流变化对副高的影响在6—8月间逐渐减弱,这与副高的变化趋势相吻合.

南半球环流变化对东亚夏季风的影响

南半球环流是影响东亚夏季风季节内、季节到年际变化的重要因子之一。作者系统综述了南半球环流各系统包括连接两半球的越赤道气流、马斯克林高压和澳大利亚高压、南极涛动和南极海冰等对东亚夏季风环流和中国夏季降水的影响。特别是,近年来的研究揭示了南极涛动是影响东亚夏季风年际变化的强信号。当南极涛动偏强时,马斯克林高压和澳大利亚高压和相关的越赤道气流也趋于偏强。同时,西太平洋副热带高压偏西偏南,强度增强,长江流域降水偏多,其两侧降水偏少。这对中国夏季降水的预测有重要的应用价值。最后提出了一些相关的科学问题以供进一步研究。

南半球高纬地区前期环流异常和我国华北地区夏季降水的联系

利用1951～2000年共50年中国160个站的逐月降水与地面气温资料以及美国NCEP/NCAR全球再分析资料,找出了影响华北地区夏季降水的南半球关键区--50～60 °S.研究结果表明,该区前期1月份的环流异常能够影响当年夏季华北地区的降水,反映这种异常的指数IDX高时,华北夏季降水偏少;IDX偏低,华北夏季降水偏多.

青藏高原夏季热力状态和南半球大气环流的可能联系

本文通过对观测和再分析数据采用最大协方差分析以及回归、合成等分析方法,研究了青藏高原夏季地表气温与南半球大气环流之间的遥相关关系。结果表明,前期(4月)南半球极地—中高纬度大气环流呈现负位势高度异常、较低纬度印度洋—西太平洋区域呈现正位势高度异常时,高原中部和东部大部分区域夏季出现暖异常。在上述遥相关中,印度洋—西太平洋海温异常可能起到了重要的中间桥梁作用。在高原夏季温度偏高的年份,前期跨赤道的印度洋—西太平洋海温也持续偏暖,带来的海陆热力对比减小、经向跨赤道气流减弱有利于削弱夏季的季风环流,使得高原夏季降水偏少,有利于形成高原夏季的暖异常。在这一高原气温—南半球大气环流的遥相关关系中,4月南半球的大气位势高度场异常和与印度洋—西太平洋海温异常相关的异常高度场分布也十分相似。这一前期的跨赤道区域海温异常与南半球中高纬度位势高度场异常的因果关系仍有待进一步揭示。

南半球前期环流异常与重庆汛期降水的关系研究

利用1960—2006年近47年重庆34个测站、西南地区96个国家级基本站的汛期(6~8月)降水量以及美国NCEP/NCAR和欧洲ECMWF的全球再分析资料,研究了重庆汛期降水与南半球大气环流异常的关系。结果表明,南半球中高纬度(40°~60°S)1~5月的环流异常与当年重庆汛期降水有显著关系。在此基础上定义了一个用于诊断重庆汛期降水异常的前期因子,该因子与汛期降水量有显著的负相关关系,当其偏高时,重庆汛期降水偏少;反之,降水偏多。

南极海冰与南半球大气环流关系的初步探讨

本文利用１９７３—１９８２年南极海冰北界资料，分析了南极海冰平均北界（海冰范围）的变化及其与南半球大气环流变化间的联系。１９７６年前，南极海冰平均北界偏北（海冰范围扩大），而１９７７年－１９８０年，南极海冰平均北界偏南（海冰范围缩小）。与此相对应，这两个时期的南半球大气环流具有明显不同的特点。在南极海冰平均北界偏北、海冰范围扩大时期，南极高压和绕极低压带偏弱，南半球中高纬度地区槽脊位置偏西，南印度洋和南大晒洋副热带高压偏弱，南太平洋副热带西凤减弱、中纬度西风加强，而南太平洋副热带高压和印度尼西亚低压带发展，南方涛动处于正位相阶段；在南极海冰平均北界偏南、海冰范围缩小时期，则相反。分析表明，南方涛动与南极海冰之间存在相互联系，并以南极海冰超前南方涛动约２个月时的关系最好，其次是南极海冰落后南方涛动４个月。

前期南半球大气环流异常对云南5月降水的影响

利用1961～2006年NCEP/NCAR全球月平均再分析资料以及云南省124站5月降水资料,研究前期1～4月南半球大气环流对云南5月降水的影响。结果表明:前期1～2月影响的关键区主要位于南半球中纬西风带,当南半球中纬西风带位势高度偏高(低)时,5月降水易偏多(少),前期1月,南极绕极波北线与5月降水显著正相关。前期3月,南极地区影响显著,到前期4月时,南半球中高纬环流的影响减弱,热带太平洋的影响加强,当南方涛动处于正(负)位相时,5月降水易偏多(少)。前期1～4月,太平洋上空出现经向分布的波列结构,该波列结构在对流层低层到高层都存在且随时间不断变化,太平洋地区有可能是影响5月降水旱涝异常的另一个的关键区。

南半球大气环流活动对云南汛期降水的影响

采用1948-2006年6-8月云南124个测站的月平均降水资料以及NCEP/NCAR 1948-2006年1-5月100hPa及500hPa位势高度月平均再分析资料,对云南省月平均降水做EOF分解,以第一主分量与南半球100hPa和500hPa高度场进行相关分析,希望找出南半球与云南汛期降水相关密切的因子。结果表明:南半球大气环流与云南汛期降水联系密切,影响因子从一月的南极逐月向中纬的南半球西风带和低纬移动;四月和五月南极区域与中纬度呈明显的"跷跷板式"的反位相变化特征。

南半球大气环流、南极海冰对广西区前汛期降雨的影响

利用南半球５００ｈＰａ和海平面气压网格点资料和南极海水资料，对广西前汛期降雨作了相关计算和初步分析，认为澳大利亚高压、马斯克林高压、南太平洋高压在前汛期不同时期起着季风分量和季风变异源的作用。指出，前汛期南半球海平面气压距平场特征和南极罗斯海方向海冰北界距平对广西区前汛期雨情有预示作用。

气候系统模式FGOALS-s2对南半球气候的模拟和预估

针对参加"国际耦合模式比较计划"(CMIP5)的IAP/LASG气候系统模式FGOALS-s2,评估了其对南半球气候平均态的模拟能力,在此基础上,预估了未来不同"典型浓度路径"(RCPs)情景下南半球气候的变化特征。对20世纪历史气候模拟结果的分析表明,模式能够合理再现南半球大气环流气候态分布特征,包括6～8月平均(JJA)南半球双西风急流现象,只是模拟的北支急流偏弱、南支急流偏强。未来气候预估试验中,不同RCPs情景下南半球温度变化以增暖为主要特征,陆地增温大于海洋,只有南大西洋—印度洋海盆存在局部变冷。综合四种不同情景,未来随着温室气体浓度的增加,南半球中纬度高压带将显著加强,绕极低压带将加深。降水呈现出增多的特征,12月到来年2月平均(DJF)强于JJA,海洋强于陆地,只有南印度洋和南太平洋中部局部降水减少。未来不同RCPs情景下,马斯克林高压表现出先减弱后增强的特征,而澳大利亚高压则呈现出先增强后减弱的特征。南极涛动(AAO)的变化表现为:RCP2.6和RCP4.5情景下AAO都表现为先增强后减弱,RCP6.0和RCP8.5情景下都为一致的增强趋势,这主要与四种情景中模拟的未来温度变化结构不同有关。例如在RCP6.0和RCP8.5情景下,南半球高纬高层温度增暖趋势小于中纬地区,使得经向温度梯度增大,中纬度西风加强,60°S以南位势高度减小,最终令AAO增强。

夏季长江淮河流域异常降水事件环流差异及机理研究

长江、淮河同处东亚中纬度,天气过程的大尺度环流背景相似,大量相关研究基本是把江淮流域天气气候事件作为一个整体研究,然而对长江、淮河流域夏季降水的时空变化进行分析发现,长江、淮河流域夏季异常降水事件有各自不同的年际、年代际变化特征,但环流差异及成因并不十分清楚。本文根据中国台站降水资料及NCEP/NCAR再分析资料,利用物理量诊断和现代统计学等方法,重点分析长江、淮河流域梅雨期降水异常事件发生时南北半球大气环流内部动力过程的差异及成因。研究指出:长江(淮河)流域梅雨期降水异常偏多年500 hPa位势高度场亚洲中高纬度环流呈现为南北向(东西向)的波列与东亚中高纬鄂霍茨克海阻塞频次增多(减少)以及200 hPa高度场上东亚副热带高空西风急流强度加强(减弱)、稳定(移动)有关;长江(淮河)流域梅雨期降水异常偏多年主要水汽来源与南半球澳大利亚高压、马斯克林高压位置偏东(西)造成西太平洋150°E^180°(阿拉伯海50°E^60°E)地区越赤道气流加强有关。长江(淮河)流域梅雨期异常降水事件大气环流内部动力过程最显著的差异表现为:东亚副热带高空西风急流加强(减弱)以及南半球澳大利亚高压、马斯克林高压位置偏东(西)。

无显著海温异常强迫下西太平洋副热带高压的异常变动:1980年和1981年的对比分析

1980年和1981年夏季及其前期冬春季太平洋和印度洋海温均未出现显著异常。然而,这两年东亚夏季风环流的季节内变化却呈现显著异常,且截然不同,具体表征为:1980年西太平洋副热带高压(副高)第一次北跳异常偏早,第二次北跳异常偏晚,而1981年则相反,第一次北跳接近气候态,第二次北跳却异常偏早。就副高两次北跳过程而言,其直接原因也有显著差异:1980年副高两次北跳主要受热带西太平洋对流增强的影响,而1981年两次北跳则是由于热带西太平洋对流增强后所激发的极向传播的Rossby波列与中高纬度东传的Rossby波的锁相作用造成的。与北跳过程相比,副高北跳前后环流稳定维持的时间长短显得更为重要。研究表明,1980年夏季副高异常程度之所以堪比1983年和1998年强El Ni?o衰减年,主要是由于不同阶段南半球环流和北半球中高纬度环流的相互配合与接力,其中,6月和8月副高异常偏强对夏季平均副高异常偏强起到主要贡献,但二者的影响因子不同:6月主要受马斯克林高压(马高)偏强的影响,而8月则与澳大利亚高压(澳高)异常偏强有关。此外,7月和8月副高异常偏南是因为鄂霍茨克海阻塞高压长期维持。与1980年相比,1981年夏季马高和澳高均异常偏弱,因而南半球环流对副高异常的影响有限。北半球中高纬度环流的季节内变化对该年夏季副高的快速北进和南退起主导作用,特别是8月中高纬度盛行强烈的经向环流,使得副高异常偏东偏弱,从而导致夏季平均副高异常偏东偏弱。本文的个例分析表明,在无显著海温异常强迫的年份需要特别关注南半球环流和北半球中高纬度环流对副高及与之相关的东亚夏季风环流的季节内演变的影响,但是这些环流因子持续性较差,难以用于跨季度预测。