夏季风爆发前后南沙海区上层水体中的现代放射虫

利用在南沙群岛及其邻近海域获取的2002和2004年两个春季航次的28个浮游拖网站位,分析了南海夏季风爆发前后南沙海区上层水体中的现代放射虫分布特征及其年际变化。研究结果显示,南沙海区春季两个航次放射虫属种组成以热带亚热带暖水种为主要优势种,但在主要属种组成及其丰度分布上具有明显的年际差异。上层水体中放射虫丰度以及主要属种相对丰度在夏季风爆发前后的分布变化也非常明显,表明南海上层水体中放射虫对夏季风爆发有响应;在夏季风爆发后放射虫总丰度明显增高,推测夏季风爆发后的海洋环境变化可能更有利于放射虫群的发育繁盛。但对造成放射虫在夏季风爆发前后分布差异特征的直接环境因素或其形成机制还有待深入分析。研究结果还进一步证实了T.octacantha和S.glacialis可以作为热带上升流的指示种。

1998年夏季风爆发前后南海上混合层的特征及成因

利用１９９８年“南海季风实验（ＳＣＳＭＥＸ）”南北部两个点的资料，采用１． Ｌａｕｎｉａｎｅｎ和Ｔ．Ｖｉｈｍａ提出的方法，计算了潜热通量、感热通量和风应力，分析了南海上 混合层动力、热力特征及其与南海夏季风爆发之间的关系。发现在西南季风爆发前后，南海 北部、南部的两个观测点的海洋上混合层温度和深度随时间的变化具有不同的特点：北部混 合层温度经历由高到低再变高，混合层深度经历由浅变深再变浅的３个时段；南部混合层温 度经历由低到高再变低，混合层深度经历由深变浅再变深的３个时段。这与南海南、北部海 面的风和海面热通量具备不同的特征有关。在５～６月南海上混合层动力、热力特征基本受 局地风与短波辐射控制，海面潜热和感热的作用较小。在５月份，南海南部观测点海面附近 存在浅薄的高盐高密度层，在６０ｍ以上的上层海洋内存在着许多高盐高密度核。在１９９８年 “南海季风实验”期间南海南、北部两个观测点都存在较浅薄的障碍层，在西南季风爆发期 间，南海北部观测点的障碍层较厚达到 ２０ ｍ以上。

亚洲夏季风爆发前后西北太平洋和孟加拉湾热带气旋活动统计特征

亚洲夏季风爆发始于孟加拉湾,然后向中国南海和印度次大陆扩展,其过程约持续1个月。各地区夏季风爆发时间呈明显的年际变化。利用热带气旋资料和气象再分析资料,统计了1951—2010年孟加拉湾和中国南海夏季风爆发前后西北太平洋热带气旋、孟加拉湾气旋风暴活动和夏季风爆发的关系。结果表明,在孟加拉湾夏季风爆发过程中,共有36a出现孟加拉湾气旋风暴,并且夏季风爆发偏早年出现风暴的几率最高,为80%。在孟加拉湾夏季风爆发偏早、正常和偏晚3种类型中,孟加拉湾风暴活动频率高峰期多出现在夏季风爆发前后几天内。并且在孟加拉湾风暴活动频率高峰出现前期,西北太平洋热带气旋最先出现活动频率高峰。孟加拉湾夏季风爆发前有40%—50%的年份西北太平洋出现热带气旋活动,其中,夏季风爆发偏早年,爆发前西北太平洋热带气旋活跃的时间偏早(4月第2候),且多活动在中国南海和菲律宾附近;爆发正常年,西北太平洋热带气旋活跃的时间为4月第4候,多活动在略偏东的海域;爆发偏晚年,西北太平洋热带气旋活跃的时间为5月初,活动区域最偏东。中国南海夏季风爆发过程中,60a中共有29a西北太平出现热带气旋,其中爆发偏早和正常年出现热带气旋的频率较高,并且热带气旋多出现在爆发当日和爆发后一段时间。整体来看,亚洲夏季风爆发前,西北太平洋热带气旋活动频率最先开始增强,然后孟加拉湾风暴开始活跃并伴随着孟加拉湾夏季风爆发,夏季风爆发偏早和正常年,孟加拉湾夏季风爆发后,西北太平洋热带气旋再次增强,中国南海夏季风爆发。

南亚夏季风爆发前后高度场温湿场的演变特征

利用诊断分析方法,研究南亚夏季风爆发前后高度场、温湿场的演变特征。结果发现夏季风的爆发与南亚高压、马斯克林高压、南美洲大陆上的高压以及巴哈马群岛附近海域上的高压密切相关。季风爆发前后,印度次大陆上高度场在垂直方向发生了反相变化,低层减弱,高层加强,这使得垂直对流发展加强。南亚夏季风爆发前后在印度次大陆及其西岸各层上湿度均急剧增大。表明随着南亚夏季风的爆发,全球温度场、高度场、湿度场都发生了重大调整,南亚夏季风的爆发是全球环流形势调整的一环。

南海夏季风爆发前后华南前汛期降水日变化对比分析

利用华南地区248个国家级地面气象站逐小时降水数据和14个探空站数据,分析了2003-2016年4-6月华南前汛期降水日变化特征。据南海夏季风爆发时间,将降水分为爆发前后两个时段。华南地区主要存在两条大雨带,一个位于云贵高原至南岭山脉以南,另一个位于广东沿海地区。偏北雨带集中发生在后半夜至清晨时段,偏南雨带集中发生在中午至下午时段。南海夏季风爆发前后,降水量不存在明显相关性,相关系数较大时次位于中午至下午时段。前后期年降水标准差在0.5附近,变化幅度明显时段主要集中于凌晨至清晨。午后出现3 h多年降水量变化幅度最大值,最小时段为中午12时。降水量、降水频率和降水强度的经向分布特征明显且相似:降水量和降水频率在112°E附近出现日变化转折,以西多出现不稳定夜雨,以东白天降水波动较大。在南海夏季风爆发前,降水特征主要表现为西部高频、南部高强,在清晨更多作用于对暴雨系统的增长;季风爆发后则表现为西北-东南南的高频率高强度降水形态,在傍晚更多作用于增加降水发生频率。

印-太暖池高温暖水的移位与南海夏季风爆发

为了揭示高温暖水在中国南海(文中简称南海)夏季风爆发中所起的作用,依据欧洲中期天气预报中心发布的第5代全球大气海洋再分析资料,发现气候平均意义下印度洋—太平洋暖池中30℃以上高温暖水会在5月出现移位:5月上旬高温暖水出现在孟加拉湾中部,而到下旬消退并移位到南海南部。通过分析局地天气尺度的海洋-大气相互作用过程,揭示了上述高温暖水月内移位的物理机制:在孟加拉湾夏季风爆发后,逐渐增强的潜热释放和减少的短波辐射会导致孟加拉湾高温暖水的面积逐渐缩小;与此同时,在副热带高压影响下,南海菲律宾岛西南高温暖水出现,并因其面积逐渐增大,并与泰国湾的高温暖水共同构成了南海南部的高温暖水。研究发现南海季风爆发几乎都出现在上述高温暖水移位之后,因此孟加拉湾中部和南海南部海表温度的差由正转负可以作为南海季风爆发的先兆。

东亚地区夏季风爆发过程

利用中国１９４站 １９６１～１９９５年日降水资料及 ＮＣＥＰ １９７９～１９９７年候格点降水资料，探讨了亚洲地区自春到夏的雨季开始分布。结果表明，东亚地区自春到夏存在副热带季风雨季开始和热带季风雨季开始。前者于４月初开始于华南北部和江南地区，随后向南和向西南扩展，于４月末扩展到华南沿海和中南半岛，这个雨带主要是冷空气和副热带高压西侧转向的ＳＷ风以及南亚地区冬春副热带南支西风槽中西风汇合而形成的，是副热带季风雨季开始。后者是南海热带季风爆发后使原来由江南移到华南沿岸的副热带季风雨带随副热带高压北进而北进，前汛期雨季进入盛期，江南出现第二次雨峰，形成梅雨期和江淮及华北雨季。同时，热带季风雨带也自东向西传播到达南亚地区而形成热带季风雨季。还讨论了 １９９８年东亚地区夏季风爆发过程，指出南海夏季风爆发期的季风由副高北侧形成的新生气旋进入南海造成南海中部西风和南海越赤道气流转向的ＳＷ季风加强汇合而形成，因而是东亚季风系统中环流系统季节变化造成的，和印度季风无关。在南海季风爆发期阿拉伯海仍由副热带反气旋控制．南亚仍是上述副热带反气旋北侧ＮＷ风南下后转向的偏西副热带气流所控制，索马里低空急流仍未爆发，赤道西风并未影响南海。

南海夏季风爆发与大气对流低频振荡的年际变化

根据１９８０～１９９１年云顶黑体温度（ＴＢＢ）相位和强度的变化确定了南海夏季风爆发的时间，分析研究了夏季风爆发期间 ＴＢＢ场和 ８５０ ｈＰａ风场的变化过程及其与海温的关系。结果表明：南海夏季风爆发平均时间是５月第４候，它爆发的时间和强度有显著的年际变化，并与大气的低频振荡及前期海洋的热力状况有密切关系。南海夏季风爆发早年（４月第６候），副热带高压较弱，撤离南海较快，从赤道东印度洋到赤道西太平洋，大气对流活动较强，夏季风爆发南海早于盂加拉湾，季风爆发时９０～１００°Ｅ区域过赤道气流显著加强。夏季风爆发晚年（６月第１候）情况相反。南海夏季风爆发早晚与大气３０～６０天振荡到达南海的位相有关，前冬和早春南海海温的高低和４月中旬至５月中南半岛强对流区的出现时间，是南海夏季风爆发年际变化的前期征兆。根据前冬南海海温预测１９９８年南海夏季风爆发的时间和强度与实际相符。

海温及其变化对南海夏季风爆发的影响

文中利用 1 5a(1 982～ 1 996)的 NOAA射出长波辐射 (OLR)、NCEP/NCAR的风场和海表温度 (SST)再分析网格点资料研究了南海、太平洋和印度洋海温及其变化对南海夏季风爆发的影响。首先发现爆发时南海区域平均的海表温度高于 2 9℃。季风爆发的时间与南海南部SST年循环最高值出现的时间基本一致。冬春季海表增暖是环流场突变的基础。SST超前于低层西风和对流的增强而升高 ,从而造成季节性的大气条件不稳定增大。通过暖池移动过程 ,考察了南海夏季风爆发期间 SST场、风场和 OLR场的演变特征。季风环流的变化是对海表增温强迫的响应。最大暖水轴在 1 0°N出现有利于 ITCZ在南海建立。南海 -西太平洋增温时 ,具有很强的纬向不均匀性 ,而印度洋则比较均匀。南海深对流的爆发与 SST纬向梯度有关。南海夏季风爆发的年际变化与 SST异常有关系。季风爆发偏晚年和偏早年冬春季 SST正、负距平区的符号相反。偏晚年的 SSTA分布呈 El Nino型 ,偏早年的 SSTA分布如同 L aNina型。不同类型的 SST异常对季风环流的影响不同。在 El Nino型强迫下 ,西太平洋副热带高压比常年偏南、偏西 ,东风在南海维持的时间较长 ,赤道西风出现的时间晚 ,南海地区对流活动受到抑制 ,故南海季风爆发偏晚。反之 。

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。

南海夏季风爆发与海温和大气对流的低频变化

根据云顶黑体温度（ＴＢＢ） 相位变化并参考西沙站海面温度（ＳＳＴ） 状况确定了南海夏季风爆发时间，分析研究了与夏季风爆发时间和强度有关的ＴＢＢ 和ＳＳＴ 变化过程。结果表明：南海夏季风爆发平均时间是５ 月第４ 候，爆发的时间和强度有显著的年际变化，爆发期间的海气状况与大气的低频振荡密切相关。夏季风爆发早年（５ 月第２ 候） ，大气对流活动较强，西南风较强，海温下降显著；夏季风爆发晚年（６ 月第１ 候） 情况则相反；它爆发的强度还与爆发期间大气对流的３０ ～６０ 天振荡到达南海的位相有关；前冬和早春南海海温的高低和４ 月下旬至５ 月中南半岛强对流区的出现时间是南海夏季风爆发年际变化的前期征兆。根据前期南海海温预测１９９８ 年南海夏季风爆发的时间和强度与实况相符。

南海夏季风爆发日期与海温的多尺度关系及最优子集回归预测

采用小波变换,Lanczos时间滤波器,相关分析研究了南海夏季风爆发日期的多尺度特征及与海温场的关系,并研制了南海夏季风爆发日期的短期气候预测新方法——多尺度最优子集回归预测方法。结果表明,1958—2008年南海夏季风爆发的平均日期为5月18日,标准差约10d,具有弱的偏早爆发趋势,存在15.4a的年代际变化和5.3a的年际变化周期。在年际变化尺度上,南海夏季风爆发日期与前期冬季(12—2月)海温场有4个显著的相关区,分别为热带南印度洋,菲律宾以东的热带西北太平洋,赤道中东太平洋,热带东太平洋。在年代际尺度上,南海夏季风爆发日期与前一年(前一年3月至当年2月)海温场的显著相关除有与年际尺度一致的热带西北太平洋海区外,还存在5个显著不同的相关区,即西南印度洋,东南印度洋,北太平洋,热带东南太平洋和东南太平洋。1999—2008年的独立样本检验表明,多尺度最优子集回归预测方法的最大预测误差为8.5d,预测值与实际值相差在5d以内的占50%,且对爆发日期的异常迟早具有较好的预测能力,它明显好于最优子集回归预测与单,多变量的线性回归预测。多尺度最优子集回归预测可以为南海夏季风爆发日期的短期气候预测业务预报提供重要参考。

南海夏季风爆发的大气热源特征及其爆发迟早原因的探讨

利用ECMWF(1979～1993年)的再分析资料分析了南海夏季风爆发前后的大气热源演变特征,并由此确定了南海夏季风爆发的大气热源判据.将该判据应用于1979～1993年总共15年的平均场,可判定南海夏季风平均于28候(5月第4候)爆发.而且,对于逐年南海夏季风爆发,该判据也有较好的指示意义.本文还发现,南海夏季风爆发的迟早与4月份40 (S纬圈平均的大气热源垂直积分<Q1>有着非常密切的联系,由此得到的南海夏季风爆发时间的前期判定指标能较好地判断南海夏季风的爆发时间.南海夏季风爆发迟早的原因,及其与4月份40 (S纬圈平均<Q1>之间的联系,可以通过南北半球哈得莱环流的变化得到解释.

影响南海夏季风爆发年际变化的关键海区及机制初探

利用1958—2011年NCEP/NCAR再分析资料和ERSST资料,采用Lanczos时间滤波器、相关分析、回归分析、合成分析和交叉检验等方法,研究了影响南海夏季风爆发年际变化的关键海区海温异常的来源与可能机制。结果表明,前冬(12—2月)热带西南印度洋和热带西北太平洋是影响南海夏季风爆发年际变化的关键海区。冬季热带西南印度洋(热带西北太平洋)的异常增暖是由前一年夏季El Ni?o早爆发(强印度季风异常驱动的行星尺度东-西向环流)触发、热带印度洋(西北太平洋)局地海气正反馈过程引起并维持到春季。冬季热带西北太平洋反气旋性环流(气旋性环流)及印度洋(热带西北太平洋)的暖海区局地海气相互作用使得印度洋(热带西北太平洋)海温异常维持到春末。春季,逐渐加强北移到10°N附近的低层大气对北印度洋(热带西北太平洋)暖海温异常响应的东风急流(异常西风)及南海-热带西北太平洋维持的反气旋性环流(气旋性环流)异常,使得南海夏季风晚(早)爆发。

关于亚洲夏季风爆发及北半球季节突变的物理机理的诊断分析:Ⅱ青藏高原及邻近地区地表感热加热的作用

本文是系列文章的第二篇，首先分析了１９８９年亚洲夏季风爆发时期青藏高原及邻近地区地表感热通量和大气温度场季节变化的基本特征，着重讨论了春季高原地表感热加热和亚洲季风爆发的联系，然后分析了１９８０～１９８９年１０ａ南海季风爆发的气候学特征。上述工作表明，在春末初夏过渡季节，高原上空大气温度变化出现阶段性的跃升，并同亚洲夏季风阶段性的爆发有很好的对应关系。高原地表感热通量的持续增大导致了对流层高层局地反气旋式扰动环流的出现，使南亚反气旋北进的过程明显受到高原局地热力环流的调制，而热带东风急流入口区所产生的强烈的高层辐散，提供了有利于热带季风对流在南海地区首先爆发的动力学条件。此外，从５月份至６月中下旬，青藏高原、伊朗—阿富汗上空强大暖中心相继建立的结果，直接导致了热带地区上空大气南北温度梯度的反向依次在南海—孟加拉湾东部和阿拉伯海—印度次大陆由东向西相继建立，从而决定了亚洲季风建立的过程在不同地区爆发的时间不同。

南海夏季风爆发的数值预报模拟实验

１９９８年５月２１日００时（ ＵＴＣ），对流层上部 ２００ ｈＰａ的南亚反气旋中心位于（１６°Ｎ， ９４°Ｅ）附近， ８５０ｈＰａ南海的中南部仍为副热带反气旋控制；到 ２１日１２时， ２００ｈＰａ的南亚反气旋中心迅速移到（２１°Ｎ， ９４°Ｅ）附近，同时 ８５０ ｈＰａ的南海副热带反气旋减弱东撤，南海的中南部由东南风转变为西南风，南海夏季风爆发。本文利用美国国家大气研究中心和宾西法尼亚州大学联合研制的中尺度模式（ＭＭ５Ｖ２）模拟预报这一过程，同时通过敏感性实验研究了区域边界条件和水平分辨率对季风预报模拟实验的影响。

孟加拉湾春季海温增暖对其夏季风爆发的影响

孟加拉湾中部海表温度(SST)在春季快速升高,并在夏季风爆发前达到全年最大值。利用7a的卫星观测资料,进行合成分析,讨论孟加拉湾春季SST增暖对其夏季风爆发的可能影响。结果表明,SST增暖会通过诱导季节内振荡(ISO)进入孟加拉湾而影响夏季风爆发。春季,孟加拉湾中部SST的增暖引起大气底层水汽的快速上升从而显著增强局地的大气对流不稳定性,为对流的发展提供有利的背景条件。当ISO沿赤道传播至东印度洋时,对流加热引起的Rossby波响应,在南北半球产生2个涡旋(低压)扰动。位于孟加拉湾的Rossby涡旋扰动在对流不稳定的层结背景下发展成为强对流系统,其进一步向北移动从而触发孟加拉湾夏季风。

南海夏季风爆发与热带海洋海温和大气环流异常变化关系的研究

用合成和相关分析方法及ＳＶＤ技术研究了南海夏季风爆发早、晚年份４～６月季风建立时期季风环流的异常及其与热带太平洋－印度洋海温的关系。结果表明，南海夏季风爆发与热带大气环流和海温变异密切相关。（１）当热带中、东太平洋－印度洋（主要在西南部）及南海海温低（高），西太平洋－澳洲邻近海域海温高（低）时，南海夏季风爆发早（晚）。不同区域海温对季风的影响有明显的季节差异，印度洋主要为晚春至初夏（４～６月），南海为５～６月，而热带太平洋从前冬一直持续到夏季。（２）不同的海温异常产生不同的季风环流型，南海夏季风爆发早、晚年大气环流的异常变化基本相反。南海夏季风的活动主要受印度季风环流变化的影响，与前期冬春季西太副高的强弱及位置变化密切相关。西太副高弱时，南海夏季风爆发早；反之，爆发晚。（３）热带太平洋－印度洋海温异常引起季风环流和Ｗａｌｋｅｒ环流的异常变化可能是影响南海夏季风爆发早、晚的物理过程。

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。

春季青藏高原表面感热加热的年际变化特征及其对印度夏季风爆发时间的影响

本文基于日本气象厅(JMA)的JRA-25再分析资料,分析了春季青藏高原表面感热加热年际变化的时空特征,及其对印度夏季风爆发过程的影响。EOF分析结果表明,春季高原感热加热的年际变化在高原中西部最为明显,这主要与局地地—气温差的年际变率有关。统计分析表明,当春季高原中西部表面感热偏强(弱)时,印度夏季风爆发偏早(晚),且高原中西部表面感热与ENSO事件无显著相关。春季高原中西部感热能够通过改变印度季风区对流层高层和低层的经向热力结构来影响印度夏季风的爆发时间。当春季高原中西部感热偏强时,造成的上升气流在高原以西的印度季风区北部下沉,通过绝热增暖引起局地对流层中上部的异常暖中心,令印度季风区对流层中上部平均温度经向梯度由冬至夏的季节性反转提早。同时,印度季风区北部的下沉运动能够抑制当地降水,令陆面温度升高,并通过非绝热过程造成对流层低层的异常暖中心,进一步增强了印度季风区的海陆热力对比。在印度季风区以北地区对流层高、低层异常增暖的共同作用下,印度夏季风提前爆发。