大气动力学中三种Rossby波作用通量的特征差异和适用性比较

大气动力学诊断Rossby波的传播时,通常用波作用通量来表示。常用的三种波作用通量分别为Plumb波作用通量,T-N波作用通量和局地E-P通量。本文详细讨论了这三种方法的特征差异,并结合2016年1月的一次寒潮事件,比较了三种方法在该事件中的适用性。结果表明:1)Plumb波作用通量的纬向分量较大而经向分量较小,适用于振幅较小的纬向均匀的西风带Rossby长波的诊断。2)T-N波作用通量是对Plumb波作用通量的改进,经向分量得以增强,能更好地描述纬向非均匀气流中的较大振幅的西风带Rossby长波扰动。T-N波作用通量计算时,背景场取多年平均的当月气候场较合适,能更好地反映当前季节内的Rossby波传播异常。3)局地E-P通量可以诊断一段时间内天气尺度瞬变波对背景场(定常波)总的调控作用,但无法直接反映Rossby长波的逐时演变(T-N波或Plumb波作用通量则可以)。

台风暴雨过程中位势散度波作用密度分析和预报应用研究

在位涡的基础上,考虑散度效应,把水平风矢量旋转90°后的旋度在广义位温梯度方向上的投影定义为位势散度,并把其二阶扰动量定义为位势散度波作用密度,该波作用密度代表扰动热量的扰动输送,与位势稳定度的发展演变有关.登陆台风Morakot(2009)的诊断分析表明,在台风登陆台湾岛,进入台湾海峡和登陆大陆三个阶段,波作用密度高值区与大陆和台湾降水区相重叠,扰动热量的扰动输送显著;在前两个阶段,大陆和台湾降水区波作用密度逐渐增大,扰动热量的扰动输送逐步增强;在台风登陆福建霞浦市后,大陆地区波作用密度减小,扰动热量的扰动输送减弱.在影响波作用密度局地变化的诸多物理因素中,扰动非地转风位涡项是主要强迫项.统计分析表明,波作用密度与观测降水有一定的相关性,据此发展了位势散度波作用密度降水预报方程,其本质是数值模式预报资料的动力延伸释用,预报应用表明,利用24h模式预报场计算的波作用密度降水能够较好地再现观测降水的落区,对台风Morakot引发的暴雨有一定的预报技巧.

广西两次罕见致灾冷空气活动过程中Rossby波作用的差异及成因

2016年1月广西出现了大范围的低温雨雪天气,多个市县出现1956年以来首次降雪观测记录,多地测站最低气温打破历史记录。在4年后的2020年1月,广西出现了当年首场区域性暴雨,此次过程具有明显的对流性质,伴有大范围的雷暴大风、短时强降水和冰雹等强对流天气。两次过程中均有冷空气活动,但在欧亚大陆上空南北两支Rossby波列的不同影响下,环流形势具有明显差异。北支波列在2016年过程中强度更强,调控了乌拉尔高压脊的发展以及横槽转竖,起到主导作用。而南支波列调控了印缅槽的减弱,使得低纬地区暖湿气流输送减弱,冷空气更易南下,使得此次过程主要以降温为主,雨雪并不明显。2020年过程则是南支Rossby波列起到了主要的调控作用,促进了南支槽的发展东移。而北支波列则起到了协同作用,促进了乌拉尔山冷槽与中东槽的发展合并,从而增强了南支扰动能量向下游的传播,进一步增强了南支槽。南支槽的增强不仅提供了动力抬升作用,还对暖湿气流的输送具有重要贡献,使得冷暖空气在广西上空交汇,导致大气对流剧烈。此外,两次过程中北大西洋Rossby波源地区具有不同的强迫背景。2016年和2020年过程中NAO分别维持负、正位相,后者在欧亚低纬地区的扰动明显强于前者,更有利于南支波列向东亚传播,促进南支槽发展。这一差异造成了两次冷空气活动过程中不同类型的灾害性天气,体现了南支波列对NAO位相差异的响应。

Rossby波传播特征及其对北极东北航道起始段海域天气的影响研究

北极东北航道起始段海域位于我国黄渤海,大风和强降水是可能威胁到该海域航运安全的主要灾害性天气类型。其中寒潮天气过程伴随的冷空气大风以及热带气旋、温带气旋等天气系统产生的大风、强降水等灾害性天气,对该海域航运安全造成很大影响。利用1991—2020年美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)全球逐日再分析资料,分析了北极东北航道适航期(7—10月)Rossby波沿高空急流能量传播特征及其对北极东北航道起始段海域天气的影响,特别是对强降水的影响。结果表明:(1)沿北半球副热带地区250hPa高空西风急流轴经向风表现为纬向三波型准静止的Rossby波形态;(2)高空250hPa大气准静止Rossby波波源位于地中海地区,波动在此激发并沿急流向东传播,传播过程中波动能量耗散,但波源即地中海地区能量的不断注入,使其得以维持和加强;(3)波作用通量散度指数与北极东北航道起始段海域降水量、风速相关系数绝对值达0.5以上,其中位于我国东北部至鄂霍茨克海地区的波作用通量指数与降水量和风速相关系数的绝对值均接近0.9,属于强相关,说明Rossby波沿高空急流传播时能量汇集、加强,对北极东北航道起始段海域的降水量、风速影响较大,从而可触发强降水、大风等灾害性天气;(4)当Rossby波扰动偏强时,向下游传播能量偏强,则西风急流加强,垂直上升运动增强,导致北极东北航道起始段海域降水异常偏多。

广西一次冷空气过程前后Rossby波作用的对比分析

基于T-N波作用通量以及NCEP/NCAR再分析资料,对比分析了2016年1月广西一次强冷空气过程前后两个阶段中大尺度环流以及Rossby波的调制作用。结果表明,冷空气活动过程前后阶段大气环流存在明显差异。第一阶段中欧亚中高纬地区阻塞形势明显,低纬度地区环流平直。第二阶段中欧亚低纬地区环流经向度增大,南支槽发展活跃;两个阶段中欧亚大陆上空均存在南北两支Rossby波列。第一阶段中北支波列调控了乌拉尔高压脊的发展以及横槽转竖,而南支波列调控了印缅槽的减弱,两者协同使冷空气更易南下。第二阶段南支波列主导了南支槽的发展东移,为该阶段降水提供了动力抬升以及水汽条件;NAO与南北两支波列的活动密切相关,NAO由负到正的位相转变是第二阶段南支波列增强的可能原因。

夏季沿亚洲副热带西风急流Rossby波传播及其与我国降水异常的联系

利用1960-2015年夏季(6-8月)NCEP 2.5°×2.5°全球逐日再分析资料,采用涡度源方程和Eliassen-Palm通量,对夏季沿亚洲副热带西风急流Rossby波活动的波源、能量传播及其与我国降水异常的关系进行了分析和研究。结果表明:夏季200 hPa大气准静止行星波产生的源地主要集中在地中海地区,亚洲副热带西风急流(ASWJ)中的准静止Rossby波在此激发并沿急流向东传播,东传过程中在急流轴南侧波流相互作用相对活跃。波作用通量的辐合辐散中心沿副热带西风急流交替分布,波流相互作用是ASWJ上西风强弱交替变化的动力机制。沿ASWJ交替分布的五个波作用通量辐合辐散关键区散度具有较强的关联性,表现为同一Rossby波列的不同部分,其中波源处Rossby波动能量的传播对其下游ASWJ的强弱影响最大,而急流关键区内纬向风的大小也与波作用通量散度场的强弱和分布密切相关。波源处以及位于我国青藏高原东部至黄土高原上空的波作用通量散度指数WFD-Ⅰ和WFC-Ⅱ与我国南、北方降水相关性较为显著,在WFD-Ⅰ为正异常年时,对应南方关键区降水偏多年份占比为62.5%,在WFD-Ⅰ为负异常年时,对应北方关键区降水偏多年份占比为80%;在WFC-Ⅱ为正异常年时,对应南方关键区降水偏少年份占比为66.7%,在WFC-Ⅱ为负异常年时,对应北方关键区降水偏少年份占比为81.8%。研究夏季波源处WFD-Ⅰ异常年导致我国降水异常的环流成因发现,WFD-Ⅰ为正异常年时,由上游波源地区激发的Rossby波向下游地区的能量频散偏强,位置偏南,波流相互作用导致我国南方上空高空急流加强,高低空辐散辐合配置加强,垂直上升运动增强,易造成我国南方地区降水异常偏多。WFD-Ⅰ为负异常年时,Rossby波能量的经向传播较强而纬向传播较弱,北方降水关键区受波通量辐散控制,高空西风急流加强,高低空辐散辐合配置和垂直上升运动增强,有利于我国北方地区降水的发展。

汉江流域2021年伏秋连汛降水季内差异特征及成因分析

汉江流域是中国重要的调水水源区,研究其降水特征对防涝抗旱具有重要意义。基于汉江流域62个国家气象站降水资料及美国国家环境预报中心/国家大气研究中心(National Center for Envi⁃ronmental Prediction/National Center for Atmospheric Research,NCEP/NCAR)再分析资料,通过百分位数、相关分析和T-N波作用通量,探讨了2021年伏秋(8—10月)连汛期间汉江降水的季内差异特征及其与大气环流和海温的关系。结果表明:2021年伏秋期间,汉江上游流域出现破纪录降水,极端性强、总量大。降水在伏夏和秋季两个时段均偏多,但秋季的多雨区位置更偏北。伏夏期间,北大西洋经西伯利亚向东频散的Rossby波使得欧亚上空维持“两槽两脊”,冷空气较强,同时西太平洋副热带高压(简称“副高”)强势西伸,通过西南和偏东两支通道向北输送暖湿水汽;冷暖空气在高空急流南侧对峙并辐合上升,导致降水异常偏多。秋季,北太平洋频散的Rossby波使得欧亚上空维持“两槽一脊”,冷空气较弱;副高断裂导致水汽通道偏南,高空急流北抬使冷暖空气辐合上升位置偏北,造成雨区偏北。2021年汉江流域伏夏降水异常受热带东大西洋海温正异常影响,秋季受赤道中太平洋冷海温影响。

江淮流域持续性强降水过程的多尺度物理模型

本文对江淮流域持续性暴雨事件(PHREs)的多尺度物理模型和能量转换特征以及青藏高原东部对流系统东移影响下游地区降水的研究成果进行了总结。从欧亚大陆Rossby波列能量频散的角度揭示了江淮流域PHREs中纬度系统槽脊稳定的机制,定量分析了冷暖空气的源地和输送路径,提出了江南型和江北型PHREs的多尺度物理模型。从天气尺度和次天气尺度之间的能量转换角度呈现了不同尺度系统相互作用的物理图像,指出背景场的能量供给是直接触发暴雨的次天气尺度系统维持的最重要因子,尤其是在对流层的低层,动能的降尺度级串(即能量由背景场传递给次天气尺度系统)最强。研究表明青藏高原东部对流系统东移影响江淮流域的降水是一系列天气系统配合和活跃的结果,主要由青藏高原和四川盆地、二级地形和东部平原之间的热力环流、西南涡、二级地形以东中尺度涡旋和对流系统的共同影响。除了本文总结的内容,还有一些影响PHREs的因子值得深入研究,多尺度相互作用中的Rossby波源及其波列如何影响天气系统,中尺度系统对其背景场的能量反馈等。

淮河流域夏季旱涝急转的低频环流成因

利用1960 2007年4—8月逐日降水资料挑选了淮河流域各分区旱涝急转事件,分析了旱涝急转夏季,逐日降水的低频振荡特征。结果表明,旱涝急转夏季逐日降水30 60 d周期振荡明显加强,流域大部分地区30—60 d低频振荡的方差贡献与夏季降水量呈正相关,低频方差贡献大(小)对应夏季降水量多(少),并且,相关显著区域位于流域南部。欧亚中高纬度高度场、经向风场的低频位相在少雨、多雨期呈相反纬向分布是造成旱涝急转的环流成因。通过对典型年份分析,给出了低频分布型的形成过程。在少雨期,北半球中高纬度扰动场为4—5波列,从东北大西洋经欧洲和贝加尔湖至东亚太平洋沿岸为"+、-、+、-",与低频位相分布一致。在多雨期,副极地波导从欧洲北部沿急流流向亚洲高纬度地区,并在鄂霍次克海形成强盛的正扰动中心,有利于鄂霍次克海阻塞形势的形成与维持。当中纬度中亚为负扰动中心,印度季风偏弱时,由于下游效应在日本海形成负扰动,导致副热带高压位置偏南。在低纬度孟加拉湾到中国南海对流层高层为负扰动时,中国南海对流活动偏弱。少雨、多雨期的欧亚中高纬度纬向低频环流型实际上反映了副极地、副热带急流罗斯贝波导结构及其传播的异常。

台风莫拉克(2009)暴雨过程中位势切变形变波作用密度诊断分析和预报应用

在水平风场切变形变的基础上引入物理量—–位势切变形变,把水平风场的垂直分量和切变形变与广义位温的空间梯度结合起来.该物理量的二阶扰动被定义为波作用密度,在局地直角坐标系中推导了能够描述中尺度扰动系统发展演变的波作用方程.对2009年登陆台风莫拉克引发的暴雨过程进行诊断分析,结果表明,台风中心区切变形变向涡度的转化显著,该转化通过纬向风的经向梯度实现.纬向风速的经向梯度与广义位温垂直梯度的耦合引起位涡和位势切变形变之间的转化,以至于位势切变形变和位涡的异常值区分别位于台风环流的外侧和内侧.波作用密度因能够描述水平扰动风场的垂直切变和切变形变以及凝结潜热函数扰动梯度而与观测降水联系紧密.相关统计分析表明,2009年夏季波作用密度与6h观测降水存在明显滞后相关性,对未来6h降水有一定的指示意义.另外,波作用密度通量散度和扰动非地转风位涡是影响波作用密度局地变化的主要物理因素.基于波作用密度与观测降水的良好相关性,建立了波作用密度暴雨预报方程.2009年登陆台风"苏迪罗","天鹅","莫拉菲"和"巨爵"的暴雨预报个例分析和长时间序列的ETS评分计算表明,波作用密度对台风暴雨具有较好的预报效果,其预报降水能力略优于美国全球预报系统(GFS)的直接降水预报.

中国东部夏季极端降水事件及大气环流异常分析

主要利用1961~2014年中国东部地区438个台站的逐日降水资料和NCEP/NCAR的再分析资料,从大气内部动力角度对夏季不同极端降水情况下的环境场进行分析,结果表明:对长江中下游地区而言,在极端降水频次偏多年时,850 hPa风场及整层水汽输送距平场均表明东亚夏季风偏弱,有利于更多的水汽输送到长江中下游地区,500 hPa鄂霍次克海阻塞高压持续日数偏多,有利于冷空气南下,200 hPa东亚副热带急流偏南,且30°N以南偏西风异常有利于辐散,而在斜压波包从西北东南向传播为极端降水事件分发生集聚了能量;对华北地区极端降水频次偏多年而言,850 hPa风场及整层的水汽输送距平场均表明东亚夏季风偏强,有利于更多的水汽输送到华北地区,500 hPa高度距平场日本海正距平,贝加尔湖蒙古地区为负距平,华北地区东高西低,200 hPa东亚副热带急流偏北,从而导致我国华北地区极端降水频次偏多,能量传播也为西北东南向。这些结果表明极端降水的变化,与大气内部的动力作用和能量的传播有密切的关系。

Energy-Casimir方法在中尺度扰动稳定性研究中的应用

考虑湿空气中的水汽效应,引进Casimir函数(它是虚位温的单值函数),在x方向动量方程和总能量方程的基础上,采用Energy-Casimir方法建立了三维非地转平衡和非静力平衡的拟能量波作用方程,由于该方程建立在非地转平衡和非静力平衡的动力框架下,因此可用于讨论层结稳定大气内中尺度扰动系统的发展演变。理论分析表明,拟能量波作用方程具有非守恒形式,其中的拟能量波作用密度主要由扰动动能、有效位能和浮力能三部分组成;拟能量波作用密度局地变化除了受拟能量波作用通量散度影响之外,纬向基本气流切变、科氏力作功以及由非绝热加热和水汽相变所构成的波作用源汇项对其也都有贡献。诊断分析结果表明,对流层中低层的拟能量波作用密度与观测的6 h累积地面降水在水平空间分布和时间演变趋势上比较接近,说明拟能量波作用密度能够较好地抓住强降水区上空对流层中低层动力场和热力场的扰动特征,并在一定程度上可以有效地表征降水系统的发展演变,因而与地面降水量存在紧密联系。波作用方程各项的计算分析表明,波作用通量散度与拟能量波作用密度局地变化的倾向以及强降水区的变化比较一致,并且在强度上强于纬向基本气流切变项和科氏力作功项,因此波作用通量散度对拟能量波作用密度的局地变化具有重要贡献。

冬季南极涛动对欧亚大陆地表气温的影响

基于1962~2011年NCEP/NCAR逐日再分析资料,本文研究了北半球冬季南极涛动(Antarctic Oscillation,AAO)对欧亚大陆地表气温的影响及其物理过程。线性回归结果表明,在扣除冬季ENSO信号后,1月AAO与2月欧亚大陆地表气温呈显著正相关关系。当1月AAO处于正位相时,东南太平洋出现显著的位势高度正异常,这对应着南半球副热带高压的增强。该高度正异常在空间上从南半球向北扩展至北半球东太平洋地区,在时间上可一直持续到2月,它在南北半球相互作用过程中起重要作用。2月,北半球东太平洋高度正异常随高度向北倾斜,在对流层上层位于美国西南侧,该位置对应着北大西洋风暴轴入口处。进一步的相关分析表明,美国西南侧的高度正异常与地中海西北侧的瞬变波活动显著正相关,进而对应着斯堪的纳维亚半岛地区的高度负异常的形成。该负异常通过向下游频散波能量,引起贝加尔湖西侧高度正异常,形成典型的负位相斯堪的纳维亚环流型。该环流型对应60°N附近的西风异常,抑制了北侧冷空气南下,进而引起欧亚大陆地表气温正异常,反之亦然。

ENSO对于1950-2010年高空急流的影响

采用1950-2010年美国气象环境预报中心和美国国家大气研究中心再分析资料,利用最新发展的高空急流指数,研究了全球近61 a来高空急流的气候特征及厄尔尼诺南方涛动(ENSO)对急流核频次的影响.结果表明,1950-2010年,高空急流主要分布在欧洲-大西洋、东亚、北美洲南部、非洲以南、印度洋经澳大利亚到南太平洋和南美洲南部,东亚的高空急流最多、最强.冬季北半球急流多而南半球急流少,夏季相反且北半球带状大值中心移动到最北位置.北半球急流核频次在冬春季较稳定,分别在6、10月急流位置出现季节性北移和南移;南半球5-9月急流核频次较大且纬度偏北.ENSO对高空急流核频次的影响主要在南北纬30°之间,影响最显著的是冬季,最显著的地区是南北美洲及其之间的赤道太平洋.冬季,El Nio的影响是使副热带急流增强并向赤道方向移动,La Nia影响则相反.超前和滞后相关结果表明,ENSO发展最强的12月前后3个月对于高空急流核频次有显著影响,之前3个月影响主要集中在120°W以西,次年3个月显著影响地区向东移动并逐渐减弱、消失.ENSO对于北半球冬季高空急流的影响与Rossby波的传播有关,波作用通量在太平洋-北美地区传播最强且在400~100 hPa均存在,东亚地区仅存在于200 hPa附近.

1994年东亚夏季风异常与中高纬度环流调整及其动力特征分析

1994年是东亚夏季风影响东北地区最显著的年份,受东亚夏季风进退和中高纬度环流演变的共同影响,整个夏季有4个显著强降水过程.利用三维波作用通量进一步分析这4个强降水过程的Rossby波传播特征,发现对应各降水过程的中高纬度Rossby波的传播特征存在较大差异,其波源来自不同地区,且传播路径不同;还发现,急流波导的波动能量辐合、辐散利于副热带高压维持在偏北的位置以及副热带高压后部低值系统的发展,从而直接影响东北地区降水,北支波动的能量辐合、辐散则利于高纬异常环流的维持,间接影响东北地区降水.

山东春季极端低温与前冬北大西洋海温的关系

基于1961—2018年山东122个国家级气象站逐日气温资料,计算3个极端低温指数,发现利用日最低气温24 h降温幅度定义的极端低温事件发生频率可以更好地反映山东春季极端低温特征。在此基础上利用ERA-Interim逐月再分析资料和Hadley海温数据分析山东春季极端低温事件发生频率时空分布特征及大气环流异常特征。结果表明:(1)山东春季极端低温事件发生频率具有多时间尺度变化特征;(2)山东春季典型极端低温年500 hPa位势高度距平场中高纬呈现出明显的波列结构;(3)格陵兰岛以南的北大西洋是垂直波作用通量传输的关键区,在该关键区低层能量向上传输,传输到高层的能量向外频散,有利于山东地区春季极端低温的维持和加强;(4)前冬北大西洋海温“三极子”模态与山东春季极端低温事件发生频率显著正相关,海温“三极子”模态异常激发出欧亚波列,导致贝加尔湖地区500 hPa高空槽加深加强,受槽后冷空气影响,山东春季极端低温事件频发。

浙江一次强雨雪过程大气环流特征及成因分析

利用1981年1月至2018年3月浙江省75个国家级气象观测站降水、雪深、气温资料,NCEP/DOE(the National Centers for Environmental Prediction/Department of Energy,NCEP/DOE)逐日再分析资料、及MJO(Madden-Julian Oscillation)指数等对2018年1月下旬浙江地区一次雨雪冰冻过程特征及其可能的影响机制进行分析。结果表明:(1)2018年1月24—28日浙江出现大范围连续雨雪天气,全省平均累计降水量36.2 mm,最大积雪深度平原10~20 cm,山区20~35 cm。雨雪冰冻期间湖州平均气温均低于0℃,较历史同期偏低4℃左右。(2)降雪期间贝加尔湖附近槽东移南下,低纬南支槽东移北抬,冷暖气流交汇于浙江上空,水汽辐合强烈,导致强降雪天气的产生。(3)强MJO事件向东发展,海洋性大陆区域海表气温升高,加强局地经向环流的同时促使暖湿气流西伸北抬,为雨雪天气的形成提供动力及水汽条件。(4)源自北大西洋的Rossby波能量与源自低纬孟加拉湾-中国南海附近的经向Rossby波能量共同堆积于东亚地区,促使负东亚太平洋(East Asia-Pacific,EAP)遥相关型维持、发展,是造成浙江地区连续降雪(雨)的重要原因。

1978-2017年秋季北极海冰对中国大陆地区冬季极端低温事件的影响

利用1978-2017年英国Hadley中心的海冰密集度资料、中国地面站点观测资料及欧洲中期天气预报中心的ERA5再分析资料,结合天气系统定量化表征指数,分析北极放大效应背景下前期秋季海冰变化对冬季中国大陆地区极端低温发生的影响及可能的机制.结果表明,在极地放大效应的背景下,当前期秋季巴伦支海-喀拉海和拉普捷夫海北部-东西伯利亚海东部-楚科奇海海域的海冰偏少时,中国大陆地区极端低温形势加剧,华南地区极端低温频次显著增多,北方地区低温强度明显增强.相对于海冰高值年,海冰低值年西伯利亚冷高压控制范围扩张且强度增强,西伯利亚高压指数由-0.48增至0.50;850 hPa风场上中国以北区域的偏北风增强,东亚冬季风综合指数由-0.56增至0.72;乌拉尔山地区阻塞形势更明显,瞬时阻塞比高值年高6 d.动力诊断分析显示, 500 hPa等压面上乌拉尔山阻塞关键区和北大西洋区存在相对涡度的显著负异常、中高纬度经向温度梯度异常高值中心和Rossby波作用通量扰动异常,能够解释在极地放大效应背景下,北极海冰减少时,有利于乌拉尔山阻塞高压的建立、发展以及与极地高压的合并,使得入侵中国大陆地区的极地冷空气增强,极端低温事件增多、增强.

中国西南地区春季降水的时空变化及其异常的环流特征

利用中国气象局国家气象信息中心整编的中国西南地区97站逐日观测资料及美国国家环境预报中心/大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析资料,对中国西南地区1961—2013年春季降水的时空分布特征进行了分析,并研究了造成西南地区春季降水异常的环流成因。结果表明,中国西南地区春季降水的主模态呈现为全区一致型,该模态具有明显的2.5—3.5a及准5a的活动周期。对流层中低层副热带地区的异常气旋式环流波列形成的异常气流将洋面上空的水汽向中国西南内陆地区输送,暖湿气流与异常活跃的北方冷空气活动相配合,加上西南地区大气低层辐合、高层辐散而产生抽吸作用,使得当地对流层中低层出现较强的沿地形抬升的上升气流,从而有利于西南地区降水的形成,反之亦然。造成环流异常的原因除了与西南地区、热带地区的异常辐合/辐散运动造成的位涡扰动能量有关,亦与中高纬度波扰动能量下欧亚大陆下游地区的频散及辐合有关。此外,冬季1月的青藏高原地面加热场特征可作为预测后期西南地区春季降水异常变化的一个前期信号。

华中地区夏季区域性极端日降水事件变化特征及环流异常

利用1961—2010年夏季(6—8月)华中区域239个中国国家级气象台站逐日降水观测资料及NCEP/NCAR再分析资料集,对华中地区夏季区域性极端日降水事件及环流异常进行了分析,结果表明:华中地区夏季区域性极端日降水量的99百分位阈值为23.585 mm/d,20世纪80年代中期以后的极端日降水事件明显偏多,且6月下旬至7月中旬为华中地区极端降水多发期。极端日降水事件由具有从低层到高层呈斜压结构的异常环流控制,其南侧的水汽通过孟加拉湾与中国南海地区的异常反气旋外围呈阶梯状输送至华中地区。位于青藏高原东北侧的波作用量通量向华中地区的辐合有利于华中地区上空波动扰动的产生和维持,同时极端日降水事件的发生亦与华中地区的大气净加热及华中周边大范围区域中的净冷却形成的加热场梯度有关。这些结果表明华中地区夏季区域性极端日降水事件有显著的年际和年代际变化,且极端事件的发生与华中地区气旋性环流异常、青藏高原东北侧地形强迫、以及华中地区与周边非绝热加热梯度异常关系密切。