云南夏秋连续干旱事件及前期海平面气压异常信号

近十多年来云南地区多次发生极端的季节性连续干旱,尤其是夏季、秋季的连续干旱会加重传统冬、春季节干旱的危害,给当地经济和社会活动造成了严重的影响。本文基于1970~2019年云南省气象局120站降水数据及NCEP海平面气压场数据,从降水持续性异常指数出发,分析了云南夏、秋季节连续干旱事件发生的演变特征,进而探究了该区域夏秋连续干旱事件与前期4月海平面气压的可能联系,以期能够在极端干旱的预报中提供帮助。研究结果表明:(1)云南夏秋降水持续性异常的主要特征为全省一致的偏多或偏少;(2)云南夏秋连续干旱事件发生前期表现为3个区域海平面气压异常的组合,分别为北大西洋、北印度洋和中太平洋海平面气压异常;(3)由前期4月上述关键信号构建的组合信号指数,能够较好地表征云南夏季、秋季的降水连续异常,是具有意义的潜在前期预报信号。

NCEP/NCAR再分析资料中北半球夏季海平面气压的年代际变化

NCEP/NCAR再分析资料集中1948—2005年北半球夏季海平面气压(sea level pressure,SLP)场具有明显的年代际变化特征,主要在东亚和北非大陆地区以及极地地区。20世纪60年代中后期和70年代中后期夏季SLP场有两次跃变过程。对于北半球夏季SLP的这次年代际变化过程而言,20世纪60年代末首先于北欧地区出现距平变化,然后逐渐向东南方向移动,70年代早期贝加尔湖地区开始出现正距平信号,之后这种正距平信号开始往南移,70年代中期东亚大陆出现正距平中心。另外,20世纪60年代中期西北大西洋SLP距平也开始了转变,之后分别向南、北移动,于70年代早期加强了北欧的正距平强度,同时非洲北部也开始了SLP距平的转变。

北半球冬季海平面气压场的气候基本态与气候变率特征及其影响的初步研究

研究了近１００多年冬季北半球海平面气压场的气候基本态、气候变率的特征及时间演变规律。指出北半球冬季海平面气压基本态的标准差的高值区在北太平洋的阿留申低压区、冰岛低压区的西北部及西伯利亚高压区。基本态的第一特征向量表现为弱西伯利亚高压、强北大西洋高压的强纬向环流的特征；第二特征向量表现为弱阿留申低压及强北太平洋高压。研究还指出，阿留申低压区及冰岛低压区在基本态改变的同时，标准差也有长期变化，而且主要表现为近百年中变率线性增大。此外，北半球冬季气温及我国冬季气温的长期变化都与北半球冬季海平面的基本态变化有关。

近20年全球冬、夏季海平面气压场和500 hPa高度场年代际变化特征分析

利用 195 8— 1997年全球海平面气压场和 5 0 0hPa高度场的月平均资料分析了 70年代中后期年代际突变前后 16a平均的冬、夏海平面气压场和 5 0 0hPa高度场的变化特征。结果表明 ,发生在 70年代中后期的年代际气候突变是全球性的 ;突变后与突变前相比 ,冬季海平面气压场上的阿留申低压增强并发生了东移 ,与之对应的冬季 5 0 0hPa高度场上的东亚大槽减弱 ,同时也发生了明显的系统性东移 ;冬季 ,蒙古高压北部减弱 ,南部稍有增强 ;夏季 ,印度低压和东亚的季风低压均减弱 ;

近100年来中东亚干旱区气候异常与海平面气压异常的关系

利用中东亚干旱区近100年(1901—2002年)降水、气温及北半球海平面气压的格点资料,分析了该干旱区冬季、夏季降水和气温与海平面气压分布形势的相关关系,同时对典型的降水和气温异常年份的海平面气压距平场进行了合成分析。结果表明:冬季西北太平洋海平面气压持续增强、阿拉伯海附近维持较高气压时,中东亚干旱区冬季降水偏多、气温偏高。前期春季海平面气压的变化对中东亚干旱区夏季降水有显著的影响,当春季阿留申低压和其南部的西太平洋副热带高压偏强时,中东亚干旱区夏季降水偏多;当春季西太平洋副热带高压位置附近的海平面气压偏高时,中东亚干旱区夏季气温偏低;前期春季海平面气压的异常对中东亚干旱区气候变化的显著影响,对气候预测有很好的指示意义。另外,中东亚干旱区冬季异常多雨、高温年份,海平面气压在中高纬度地区为负距平,在低纬度地区则为正距平。而冬季异常少雨、低温年份,气压场分布的主要特征则相反。在夏季异常多雨年,中东亚干旱区主要位于正的气压距平区,夏季异常少雨年则反之。夏季异常气温偏高年,正距平区主要分布在印度半岛北部,中东亚干旱区西部处于负距平区、东部处于弱的正距平区中。分析结果同时说明了中东亚干旱区易出现冬季多雨/高温(少雨/低温)和夏季多雨/低温(少雨/高温)的气候配置。

亚洲冬季地表气温与北半球海平面气压场的关系

利用NCEP资料对 1 949～ 1 999年间的地表气温进行经验正交函数分解 (EOF) ,得到的前两个模态均表明 ,2 0世纪 70年代中期以后 ,在两个模态迭加的情况下 ,亚洲大部分区域冬季气温升高 ,增暖明显 ,发生了显著的年代际变化。奇异值分解 (SVD)冬季亚洲地表气温和北半球海平面气压场得到的结果说明 ,北极涛动对亚洲冬季气温的年代际变化有显著影响 ,其次北太平洋海平面气压与陆地海平面气压的反相分布可能对亚洲冬季气温的年际变化有影响。

近百年北半球海平面气压分布结构及其对长江中下游梅雨异常的影响

分析了1899-2003年近百年北半球海平面气压的典型空间分布模态,在此基础上将海平面气压和长江中下游梅雨量相对数序列进行年代际和年际尺度分离,分析海平面气压年代际尺度的气候背景和年际尺度变化与梅雨相应尺度之间的相关关系及综合作用．得到如下结论:(1)高纬地区与中纬地区的环状模态环流变化是近百年北半球海平面气压典型的主导分布结构,无论是年代际尺度还是年际尺度变化均有十分清晰的表现;(2)从年代际尺度而言,当北半球海平面气压的高纬地区与中纬地区位相相反的分布结构处在较强(弱)的气候背景时,长江中下游梅雨通常处于偏多(少)时期;海平面气压和梅雨在年际尺度上的关系与年代际尺度的情形相反,即在前期春季位相相反的分布结构较弱的年份,夏季长江中下游梅雨容易偏多,反之亦然;(3)逐步回归结果也证实,海平面气压的年代际变化和前期春季年际变化对长江中下游梅雨异常起重要作用．

全球海平面对大气压变化的响应

利用TOPEX/POSEIDON卫星测高数据来确定海平面对大气压变化全球响应(反变气压计响应 )的空间分布和频率特征 .采用多元回归方法 ,得到全球反变气压计响应系数为 - 0 85± 0 47cm/hPa .在赤道区域 ,反变气压计响应受平均气压和经向风的影响比较明显 .在全球区域 ,应用希尔伯特 (Hilbert)变换和傅里叶变换两种方法 ,给出反变气压计响应的周期为 30— 2 0

海平面对大气压变化的空间响应

海平面对大气压变化的响应在理想情况下接近均衡态海洋响应.在这个假设下,任何海域的大气压变化都会瞬时传播到整个海洋上.通过比较大气压和海平面变化的标准差,可以发现,在空间尺度上,大气压变化主要是长波信号,而海平面变化除了长波信号外,还存在明显的短波长信号.由大气压变化驱动的海平面变化应与大气压变化在空间尺度上具有一致性.因此,可以对海平面数据进行空间高斯低通滤波,来得到与大气压变化更相近的空间标准差分布.通过阶振幅谱分析,表明海平面对大气压变化响应的空间尺度为800km.

北太平洋区域浅层海温与海平面气压场年代际异常关系的分析

用奇异值分解(SVD)方法,研究了北太平洋区域1、7月浅层海温(ST)异常与同期海平面气压(SLP)异常场的关系.结果表明:(1)统计显著的主要是第一模态,且1月的0～80 m层、7月的20～120 m的上层ST′与SLP′第一模态层际差异很小;(2)年代际变化是该区域海气相互作用的主要时域特征,'突变'发生在1970年代后半期,1月的年代际变化早于7月的1～2年;(3)合成分析表明,年代际变化的环流实质是北太平洋中部前期(1970年代中叶以前)ST持续偏高,相应1(7)月阿留申低压(北太平洋副高)偏弱、位置偏西(变化不明显),而东亚冬(夏)季风偏弱,反之亦然.

太平洋和印度洋表层水温、海平面气压变化关系及对东亚冷夏的影响

太平洋和印度洋表层水温、海平面气压变化关系及对东亚冷夏的影响沙文钰，蔡剑平（空军气象学院，南京２１１１０１）近１０多年来，关于海气关系的研究很多。Ｗａｌｌａｃｅ和Ｇｕｔｚｌｅｒ〔１〕论证了５００ｈＰａ高度场上５个遥相关型，而Ｈｏｒｅｌ和Ｗａｌｌａｃｅ...

北半球夏季大气活动中心与海平面气压场的气候基本态及变率特征

研究了近 1 0 0多年北半球夏季大气活动中心强度与北半球海平面气压场的气候基本态及气候变率特征及时间演变规律。指出 ,夏季太平洋高压区与印度低压区基本态的改变最大。基本态的变化表现为两个基本模态 :第一模态主要反映印度低压的变化 ;第二模态主要表现太平洋高压及大西洋高压的特征。它们都有明显的长期变化。近百年来 ,印度低压与太平洋高压已明显地加强了 ,大西洋高压也有所加强。印度低压的低频强度具有大约 80年周期变化特征。而太平洋高压及大西洋高压则表现为明显的正趋势 ,它们的突变加强发生在本世纪初 ,在此以前两个高压都很弱 ,以后高压增强 ,2 0世纪 1 0～ 30年代最强。此外 ,东亚夏季风的强度与夏季太平洋高压、北半球海平面气压第二模态在气候尺度上有明显的正相关。

夏季500hPa西太平洋副高与海平面气压的关系

本文利用SLP(海平面气压)资料,综合分析夏季6—8月副高各特征量与北半球SLP场的同期及前期关系,着重研究它们的时空分布特征及变化规律。最后提出了利用SLP作副高各特征量长期预报的可能途径。

春季海平面气压指数与我国夏季降水的关系

对近五十年全球海平面气压场和我国夏季降水资料进行奇异值分解 ,得到海平面气压场与夏季降水的分布特征及其反映年际变化的关键区 ,据此分别构造了春季 (3～ 5月 )经向气压指数 (IMP)、纬向气压指数 (IZP)。结果表明 :长江中下游夏季旱涝的发生与前期春季的环流异常有关 ,春季 IMP和 IZP与长江中下游夏季降水有很好的相关性 ,并能有效地反映极端降水 (旱 /涝 )情况。在强 (弱 )气压指数年 ,长江中下游地区降水偏多 (少 )。同时两气压指数与华南地区夏季降水有显著的负相关 ,这与我国东部长江中下游与华南地区降水负相关相一致。因此 ,春季 IMP和 IZP具有预报意义。

近百年北半球冬季海平面气压场与冬季气温的多时间尺度相关

用 1 8 84～ 1 994年资料研究了北半球冬季海平面气压距平场的时空结构及其与北半球冬季气温的相关关系。指出 ,近百年北半球冬季大尺度海平面气压场表现为4个基本模态。研究了这些模态的空间环流结构和时间演变特征 (长期趋势、突变及阶段性 )。指出 ,反映北半球阿留申低压强度的冬季海平面气压距平场的第二特征模态 ,在年际 ,年代际变化关系上与北半球的平均气温关系是非常密切的。

散射计风场反演的台风海平面气压场分析

利用QuikSCAT散射计获取的海面风场资料,借助美国华盛顿大学开发的行星边界层(UWPBL)模式,对2006年16个台风个例的海平面气压场进行了反演.通过将反演结果与NCEP海平面气压场及台风报文资料的对比分析表明:反演出的台风海平面气压场准确度较NCEP海平面气压场高;与报文资料相比,台风中心位置偏差不大,一般在1°以内,多数台风中心气压明显偏高,超强台风可偏差几十hPa,而强度较弱的台风则偏差较小,可仅为几hPa以内.

南北半球海平面气压与西北太平洋台风活动

该文利用相关分析方法，研究了台风活动季节南北半球海平面气压与西北太平洋编号台风、登陆我国的台风和强台风频数的关系．对比分析了典型多、少台风年南北半球海平面气压的分布特征．指出秋、冬季节海平面气压与夏季海平面气压存在着隔季遥相关关系，并对台风活动的预报有很好的指示意义．通过回归集成，建立了预报编号台风、登陆台风、强台风发生频数的预报方程．文中还讨论了台风发生、发展的环境条件以及南北半球海平面气压影响台风活动的可能途径．

两种数值模式资料的平均海平面气压和地面风速在中国区域的评估

利用中国气象局国家级自动站(2 421个)的观测资料,分别对2012年的ECMWF(欧洲中期数值预报中心)和JMA(日本气象厅)数值模式资料的平均海平面气压和地面风速在中国地区的适用性进行了对比研究.结果表明:两种数值模式资料均能在一定程度上反映观测资料所具有的时空分布特征,东部地区的适用性均要高于西部地区.对于平均海平面气压,在西南地区JMA比ECMWF资料更接近实际观测;而在其他地区,两种数值模式资料都较接近实际观测,冬季的结果比夏季好.对于地面风速,这两种数值模式资料各具优势.在中国东南部地区,JMA相对于ECMWF的地面风速资料更接近实际观测值,而在中国西部地区,则相反.就8个时次的年变化而言,ECMWF资料的年变化趋势与观测资料更为一致,而JMA资料的地面风速大小与观测资料更为接近.

夏季欧亚海平面气压场主要非线性模态的时空变化

用非线性主成分分析方法研究了欧亚地区1948-2007年60年夏季海平面气压距平场主要空间模态的非线性特征。结果表明,夏季欧亚地区海平面气压场异常变率具有显著的非线性特征,非线性主成分分析法有能力表示出更一般的低维结构特征。当第一非线性主成分取不同异常值时,对应的海平面气压异常空间分布型具有显著的非对称性。其解释方差为47.5%,比线性PCA第一模态高出12.8%,因而非线性较强。同时,第一非线性主成分时间变化表现为不均匀的周期为2～4年的年际振荡,其强度在1967年以后迅速增强。这个主要非线性空间模态与东亚地区大气内部非线性相互作用密切相关,反映了夏季欧亚地区环流非线性低频波活动的时空不对称性。

同化QuikSCAT海面风场和海平面气压场对台风“Wukong”的模拟影响

为评估由散射计资料反演的海面风场和海平面气压场对台风模拟的影响,使用中尺度天气研究与预报(Weather Research and Forecasting,WRF)模式和WRF三维变分同化系统,以2006年强热带风暴"Wukong"为例,把QuikSCAT风场资料代入华盛顿大学行星边界层(The University of Washington Planetary Boundary Layer,UWPBL)模式反演得到的海平面气压场后,对海平面气压场进行同化研究,并与同化QuikSCAT风场结果进行对比。试验结果表明:同化海平面气压场在改进热带气旋的初始场和路径、强度预报方面,均较同化QuikSCAT海面风场资料效果要好。