西北太平洋大气异常反气旋对海平面高度和海洋表层环流的影响

利用美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)的风场数据和SODA2.2.4版本的再分析流场和海平面高度数据,采用合成分析的方法研究了1971—2010年伴随印度洋海盆增暖(India ocean basin mode,IOBM)而发生的西北太平洋异常反气旋(Northwest Pacific anomalous anticyclone,NWPAC),以及由其引起的海洋表层环流和海平面高度异常的变化。伴随IOBM所形成的西北太平洋反气旋在夏季时强度最大,并对西北太平洋上层海洋环流和海平面高度异常有显著影响。西北太平洋异常反气旋会引起海洋反气旋环流异常,对应着海面辐合、海平面高度升高。南海上层海洋对西北太平洋大气异常反气旋的响应准同步,而菲律宾以东上层海洋的响应约滞后一个季节,海洋反气旋环流异常在秋季时达到最强,这种延迟可能和该纬度上西传Rossby波对海洋的调整有关。

厄尔尼诺年西北太平洋异常反气旋的年际变化特征及其影响

基于1901—2000年多种海-气资料,分析了厄尔尼诺成熟年冬季—初夏西北太平洋异常反气旋(WNPAC)的年际变化特征及其对东亚气候的影响。结果表明,无论是厄尔尼诺事件成熟期的冬季还是次年的春季和初夏,WNPAC的年际变化主要存在两个空间变化型,即反映其强度变化的经验正交函数分解第1模态和反映其位置变化的第2模态。厄尔尼诺成熟年冬季WNPAC强度不仅与赤道中东太平洋海温异常有关,而且与太平洋西部(WP)型遥相关的强度有关,而其位置的变化则主要与西北太平洋局地海温异常以及北极涛动(AO)有关;次年春季,WNPAC的强度除了与赤道中东太平洋海温异常和太平洋西部型遥相关存在显著相关外,还与赤道大西洋海温异常有关,而其位置的变化则主要与西北太平洋局地海温异常和太平洋西部型遥相关有关;次年初夏,WNPAC强度主要与西北印度洋和西南印度洋的海温异常以及东亚-太平洋(EAP)型遥相关的强度有关。进一步分析表明,成熟年冬季—初夏WNPAC的强度和位置的变化均可对东亚地区降水异常分布产生影响,这对预测厄尔尼诺事件发生后冬季及后期春、夏季节东亚地区降水异常分布具有一定的指示意义。此外,次年初夏,WNPAC强度变化与西北太平洋台风发生频数存在显著负相关,即WNPAC越强,台风发生的频数越少,反之亦然。

夏季北印度洋海温异常对西北太平洋低层反气旋异常的影响

采用1957—2002年850 hPa风场的ERA-40再分析资料,分析得知西北太平洋低层环流存在着明显的年际变化。这种年际变化表征了西北太平洋夏季风的年际变化,并且会影响东亚夏季风的变化。用Hadley海表面气压以及海表温度资料诊断得到,这种夏季西北太平洋反气旋异常(WPAC,northwest Pacific anomalous anticyclone)的年际变化与北印度洋同期海表温度变化存在很好的相关。用偏相关方法消除N ino3.4信号的同期线性影响,这种同期相关更加显著,而西南热带印度洋的同期海温与WPAC的相关并不显著。数值试验结果表明,北印度洋存在正海温异常时,北印度洋降水偏多,同时伴随着西北太平洋反气旋异常。当只有西南热带印度洋有正海温异常时,北印度洋会出现东风异常且降水减少,而西北太平洋有弱的气旋异常。数值模式结果与观测数据的诊断结果相吻合,说明当夏季北印度洋海表温度为正异常时,可能会产生西北太平洋反气旋异常。

El Ni?o衰退年夏季西北太平洋异常反气旋季节内演变特征及其机制

基于多种再分析资料和观测资料,分析ElNino衰退年北半球夏季西北太平洋异常反气旋(NWPAC)季节内演变特征及其机制。结果表明,较之ElNino衰退年6月,NWPAC在7月与8月北移,且其强度在7月与8月显著增强。NWPAC通过影响对流层低层水汽通量散度对东亚夏季季节内降水产生影响,使东亚夏季异常雨带随NWPAC北移而逐渐北移;与NWPAC相伴随的降水异常减弱与入射太阳短波辐射增强,可引起夏季中南半岛、菲律宾及我国南部地区地表气温正异常,且随着NWPAC北移,东亚地表气温异常也随之北移。局地海气相互作用过程可能是NWPAC夏季季节内北移的成因之一。NWPAC北侧短波辐射的减弱和海表潜热与感热释放的增强会造成其下海温负异常,而海温负异常有利于NWPAC的维持。与之相反,NWPAC南侧短波辐射的增强与海表潜热与感热释放的减弱会造成其下海温正异常,而海温正异常可能会激发对流不利于NWPAC的维持。

夏季西北太平洋大气环流异常及其与热带印度洋-太平洋海温变化的关系

本文分析了夏季西北太平洋大气环流异常特征及其与海温变化的关系,发现夏季西北太平洋异常反气旋/气旋(WNPAC/WNPC)是西北太平洋地区对流层中低层存在的重要大气环流异常现象,与东亚—西北太平洋低纬度至高纬度的经向PJ波列及欧亚中高纬度东西纬向波列的变化有关,通过与中高纬度环流变化的联系,对东亚及欧亚中高纬度气候有重要影响.夏季WNPAC/WNPC与热带海温变化的关系存在明显的不对称性,显著的WNPAC一般出现在El Nio衰减年夏季,与前期El Nio成熟年冬季的赤道东太平洋暖海温异常和El Nio衰减年春夏季印度洋海盆尺度的暖海温异常有明显的正相关关系,进一步表明了WNPAC在El Nio事件影响夏季气候中的重要桥梁作用;而夏季显著的WNPC与前期和同期热带海温变化的关系存在明显的不确定性,主要与夏季热带印度洋和赤道中东太平洋之间东暖西冷的热力差异异常引起的孟加拉湾—赤道西太平洋西风异常有关.进一步分析WNPAC/WNPC与海温变化关系不对称的可能原因,发现El Nio和La Nia衰减年夏季热带印度洋和太平洋海温变化所引起的印—太之间海温(热力)差异的一致性特征可能是导致WNPAC/WNPC与海温变化关系不对称的主要原因.

AMO对ENSO与初夏西太平洋海洋热浪年际关系的年代际调制作用

海洋热浪是发生在海洋上的极端高温事件,对海洋环境和生态系统具有破坏性影响。文章采用1960—2020年第五代欧洲中期天气预报中心再分析资料(European centre for medium-range weather forecasts reanalysis v5,ERA5)和英国气象局哈德来中心全球海冰和海洋表面温度资料集(Hadley centre global sea ie and sea surface temperature,HadISST)以及地球系统模式(community Earth system model,CESM1)北大西洋理想试验数据等,通过相关、合成分析等多种统计方法,研究了厄尔尼诺–南方涛动(El Niño-Southern Oscillation,ENSO)与次年初夏西太平洋海洋热浪年际关系的变化特征,并进一步探讨了二者关系发生年代际变化的可能成因。研究结果表明:1)ENSO与次年初夏西太平洋海洋热浪月数的年际关系具有明显的年代际变化特征,北大西洋多年代际振荡(Atantic multidecadal oscillation,AMO)是二者年际关系发生年代际变化的主要成因。当AMO处于正位相时,ENSO与次年初夏西太平洋海洋热浪存在显著的正相关关系,而当AMO处于负位相时,上述二者相关关系不再显著;2)AMO主要通过调控ENSO事件的强度进而影响西北太平洋大气环流的异常响应,从而进一步影响ENSO与次年初夏西太平洋海洋热浪之间的关系。当AMO处于负(正)位相时,相对较强(弱)的ENSO事件通过强(弱)风–蒸发–海温正反馈过程,使得ENSO事件次年初夏西北太平洋地区产生位置相对偏东(西)、强度相对偏强(弱)的异常反气旋/气旋。异常反气旋/气旋的位置和强度导致初夏西太平洋海洋热浪的分布在AMO正、负位相存在显著差异。

2015/2016厄尔尼诺事件的衰减位相及其对应的西北太平洋环流异常

利用季节平均Had ISST海温、CMAP降水及NCEP风场数据,分析了2015/2016超级厄尔尼诺衰减期的特征及其对应的西北太平洋大气环流异常。结果表明:2015/2016厄尔尼诺事件除了成熟位相冬季强度大以外,还具有在随后春季衰减快,到夏季就消亡的特征。伴随着厄尔尼诺的迅速衰减,西北太平洋有较强的反气旋环流异常维持。厄尔尼诺衰减位相与西太反气旋异常存在相互作用。一方面,由于此次厄尔尼诺事件强度强,衰减期热带印度洋有显著的暖海温异常从冬季一直维持到夏季,有利于西太反气旋的增强和维持。另一方面,西太反气旋环流异常的维持及其南侧东风异常的发展使得中东太平洋正海温异常减弱,令厄尔尼诺事件快速衰退。此外,通过与1982/1983和1997/1998年比较发现,这三次超强厄尔尼诺事件虽强度相当,但衰减位相及与之相联系的西太反气旋异常都不尽相同。1982/1983事件衰减慢,维持时间长,对应的西太反气旋强度弱。而1997/1998事件衰减快,维持时间短,对应的西太反气旋强度在春季和夏季都强盛维持。2015/2016事件的衰减速度明显快于1982/1983事件,对应的西太反气旋也强于1982/1983事件,由于2015/2016事件增暖中心偏向于中东太平洋,而这里是厄尔尼诺衰减过程中负海温异常最先出现的区域,因此尽管2015/2016事件中西太反气旋异常的强度弱于1997/1998事件,但衰减速度及衰减位相维持时间与1997/1998相当。本文研究结果表明厄尔尼诺衰减与西太反气旋异常之间的关系较为复杂,需进一步研究。

热带太平洋—印度洋海温异常综合模对南亚高压的影响

从综合考虑热带太平洋和印度洋海温异常特征出发 ,研究了热带太平洋—印度洋海温异常综合模对南亚高压的影响。当热带太平洋—印度洋海温异常综合模为正位相 (西印度洋和东太平洋海温距平为正 ,东印度洋—西太平洋海温距平为负 ) ,南亚高压偏弱 ,位置偏东偏南 ;当热带太平洋—印度洋海温异常综合模为负位相 (西印度洋和东太平洋海温距平为负 ,东印度洋—西太平洋海温距平为正 ) ,南亚高压偏强 ,位置偏西偏北。热带太平洋—印度洋海温异常综合模影响南亚高压主要通过三种机制 :一是通过影响亚洲季风从而影响了降水潜热形成的大气加热场分布 ,在正 (负 )位相年 ,青藏高原大气热源为负 (正 )异常 ,因此青藏高原上空空气上升减弱 (加强 ) ,南亚高压偏弱 (偏强 ) ;南海季风和热带辐合带加强 (减弱 ) ,菲律宾附近的大气热源加强 (减弱 ) ,有利于上空青藏高原东南侧反气旋 (气旋 )式的距平环流 ,因此南亚高压偏东偏南 (偏西偏北 )。二是热带太平洋—印度洋海温的纬向热力对比引起赤道纬向垂直 (Walker)环流异常 ,必将引起高空纬向风异常 ,在正 (负 )位相年 ,南亚高压南部的印度洋高空会出现西 (东 )风异常 ,导致南亚高压偏弱 (偏强 )。三是综合模的正 (负 )异常加强 (减小 )西印度洋经度范围的区域Hadley环流 ,

前期热带太平洋次表层海温异常与东亚夏季风的可能联系

利用1979—2012年日本气象厅次表层海温资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了前期冬季热带太平洋次表层海温与东亚夏季风的关系,并讨论了其可能机制。结果表明,前期冬季热带太平洋次表层海温与后期东亚夏季风强弱有显著的相关关系。冬季次表层海温呈现东正西负的类El Nio分布型时,夏季副热带高压偏强,西北太平洋地区受反气旋型环流控制,能将大量的水汽输送到长江和淮河流域,有利于水汽在该区域辐合,为夏季降水偏多创造了条件,此时东亚夏季风活动整体偏弱,反之亦然。但类El Nio分布型对东亚夏季气候变化的影响较类La Nia分布型更显著。此外,冬季热带太平洋次表层海温可能通过其自身能够持续性地影响东亚—太平洋地区的大气环流异常,次表层海温随季节变化有明显的发展和移动趋势:冬季西太平洋暖池次表层冷(暖)海温不断堆积,沿温跃层向东传播使得中东太平洋次表层海温逐渐变冷(暖),冷(暖)海温上翻加强使得海表温度异常,进一步影响到西太平洋副热带高压的位置和强度,并在东亚地区形成经向遥相关波列,通过西北太平洋地区异常反气旋(气旋)环流的作用,影响东亚地区大气环流以及气候变化。

东亚经向型气压异常偶极模与冬季北太平洋关键区域海温的关系及其数值模拟试验

进一步从资料分析和大气环流模式的敏感性试验,对西北太平洋海温异常与亚太中高纬度地区冬季海平面气压异常经向偶极模的关系及影响进行了研究。资料分析表明,对应冬季亚太地区海平面气压的经向(ME)型偶极模,西北太平洋中高纬度海温异常的影响存在两个重要关键区。尤其是(40°N～55°N,150°E～160°W)海区的海温异常与冬季东亚经向型气压偶极模指数IME有明显正相关,(20°N～35°N,125°E～170°W)海区的海温异常与指数IME有明显负相关。而上述两个关键海区的SSTA对经向型振荡模的影响,主要是通过热通量异常的作用。敏感性模拟试验清楚表明,西北太平洋关键区的海温异常对亚洲—太平洋地区冬季海平面气压场的经向偶极模有一定影响。区域1(42°N～62°N,145°E～165°W)的负异常相对于其自身的正异常来说,对亚太地区海平面气压场的负经向偶极模贡献更大,而区域2[(22°N～42°N,135°E～175°E)和(26°N～42°N,175°E～170°W)]的正异常相对区域1的负异常来说对负经向偶极模的贡献更大一些。但是,单独区域1的负异常海温和单独区域2的正异常海温影响下的海平面气压场响应的负经向偶极模都会有不同程度的位置偏移。当存在区域1的负异常海温和区域2的正异常海温相互匹配的情况下,亚洲—太平洋地区冬季海平面气压场的负经向偶极模特征更为显著。

厄尔尼诺对东亚大气环流和中国降水年际变异的影响:西北太平洋异常反气旋的作用

就有关厄尔尼诺通过西北太平洋异常反气旋影响东亚大气环流和中国降水年际变异的研究进展作了系统回顾,说明了与厄尔尼诺相关联的西北太平洋异常反气旋的形成机理以及对东亚大气环流和中国降水影响的物理过程.厄尔尼诺盛期时,热带西太平洋对流异常减弱造成的冷却异常,激发出大气Rossby波响应,导致了西北太平洋异常反气旋的产生.而热带西太平洋对流异常冷却的持续、西北太平洋局地海气相互作用以及热带印度洋和大西洋海温异常的持续等多种因子,导致了西北太平洋异常反气旋从厄尔尼诺盛期时的冬季持续到次年夏季.西北太平洋异常反气旋不仅对中国降水产生同期影响,也对厄尔尼诺次年夏季的中国降水产生滞后影响,导致中国南方降水异常偏多.本文也指出东亚大气环流和中国降水在拉尼娜冬半年不存在与厄尔尼诺相反的显著异常,说明了厄尔尼诺和拉尼娜对冬半年东亚大气环流和中国降水具有不对称影响.文中还讨论了厄尔尼诺的多样性及其影响、影响西北太平洋异常反气旋持续性的各因子与中国夏季降水异常的联系,并提出了一些需要进一步研究的问题.

ENSO组合模态对夏季西北太平洋异常反气旋维持的关键作用

基于1979~2020年美国环境预报中心/美国大气研究中心(NCEP/NCAR)提供的逐月大气环流和美国国家大气海洋管理局(NOAA)提供的逐月海表温度资料,文章研究了厄尔尼诺(El Ni?o)衰减年夏季西北太平洋异常反气旋(WNPAC)维持的关键物理成因,对比分析了西北太平洋(WNP)冷海温、印度洋(IO)暖海温和ENSO组合模态在其中的作用.结果表明,El Ni?o衰减年冬、春季,WNP地区通常存在显著的冷海温异常,但该信号不能持续到夏季,因而不能很好地解释El Ni?o衰减年夏季WNPAC的维持.IO暖海温对El Ni?o衰减年夏季WNPAC的影响具有明显的年代际差异,2000年之前,IO暖海温能通过斜压大气开尔文波响应显著加强WNPAC,但2000年之后,这种影响较弱.进一步分析发现,这种影响的年代际减弱可能与ENSO事件衰减速度的加快有关,2000年之后的El Ni?o事件衰减较快,衰减年夏季热带中东太平洋表现为类La Ni?a型海温异常,热带IO上没有显著的暖海温异常,因而其对El Ni?o衰减年夏季WNPAC的影响较弱.与WNP冷海温和IO暖海温相比,ENSO组合模态与夏季WNPAC的关系在研究时段一直较为稳定,在El Ni?o衰减年夏季WNPAC的维持中起到了关键的作用.由于ENSO组合模态自身持续性较强,因此基于ENSO组合模态可以更好地预测北半球夏季的WNPAC及相关天气气候异常.

2020年与1998年梅汛期洪涝的异常大气环流及相关海表温度强迫的差异性分析

2020年梅汛期长江流域强降雨范围超越1998年,且雨量中心偏北,这与两年的异常大气环流和海表温度强迫差异有密切联系。与1998年相比,2020年西北太平洋异常反气旋(WNPAC)偏北偏强,中心偏东,东亚双阻形势偏弱,使得副高北抬加强,北侧的西南气流亦偏北偏强,中高纬反气旋和气旋对的存在使得30°N以北为异常东北风控制,冷空气偏强,长江流域上空的水汽含量亦偏多,这些环流差异直接导致2020年降水较1998年偏多且中心偏北。这两年在对流层中层都存在大西洋—西太平洋的波列,但2020年波列偏南,有利于东亚反气旋和气旋对的维持以及WNPAC和副高的北抬加强,而1998年波列偏北且偏强,有利于双阻形势的稳定。2019/2020年(1997/1998年)冬季发生中部型(东部型)El Ni?o事件,前者强迫的6—7月WNPAC北界位置较后者偏北;同时2019/2020年印度洋—太平洋中部一致增暖,使得WNPAC加强,中心东移。2020年(1998年)同期处在北大西洋强(弱)负三极子模态,可能是两年中高纬度环流形势差异的主要原因之一。2020年(1998年)南太平洋中部暖海温异常(冷异常)能加强(减弱)越赤道气流,有利于WNPAC偏东偏北(偏西偏南)和水汽输送加强(减弱)。综上,2020年与1998年梅汛期降水差异可能由多洋盆海温强迫协同作用所致。

1998和2010年夏季降水异常成因的对比分析:兼论两类不同厄尔尼诺事件的影响

1998和2010年夏季长江流域均发生了明显的洪涝灾害,且都是厄尔尼诺事件的次年(衰亡位相)。不同的是:1997/1998年冬季的厄尔尼诺事件是传统东部型,而2009/2010年冬季的厄尔尼诺事件是中部型(ELNioModoki)。首先利用中国160个台站月降水观测资料,对比了1998和2010年降水异常情况,结果显示除长江流域多降水这一共同特征外,1998和2010年降水分布还存在一定差异。利用NCEP/NCAR再分析资料,对比了大气环流异常特征。结果表明:与1998年相比,2010年西北太平洋对流层低层异常反气旋中心位置偏北偏西,西太平洋副热带高压偏强、脊线偏北,使得南海—孟加拉湾西南风减弱而东亚南风加强,导致自印度洋、南海向内陆的水汽输送减少,而自西太平洋的水汽输送增加并输送到偏北的位置,雨带比1998年偏北,中国西南地区降水比1998年偏少。进一步分析厄尔尼诺的影响,揭示环流形势的变化与中部型厄尔尼诺年赤道太平洋异常上升气流比传统厄尔尼诺年偏西、西太平洋异常下沉气流随之变化有关。利用GFDL大气环流模式AM2.1,进行了给定1998和2010年实际观测海温强迫的试验,显示海温差异能够部分解释观测到的环流异常。最后,将这两个个例与历史合成进行了比较,发现2010年与历史合成的中部型厄尔尼诺存在较大差异,表明中部型厄尔尼诺对中国夏季降水的影响比以前所认识的要复杂。

2020年江淮流域超强梅雨年际异常的驱动因子分析

利用观测诊断和数值模拟相结合的方法,研究了2020年江淮流域6~7月超强梅雨年际异常的环流特征和驱动因子。结果表明:(1)2020年梅雨期长度和江淮流域总降水量均为1961年以来第一位,超强梅雨主要与西北太平洋异常反气旋(WNPAC)的异常偏强和异常西伸有关,WNPAC为江淮流域梅雨期持续的强降水提供了充沛的水汽来源;(2)2019年11月至2020年3月,赤道中东太平洋发生一次弱的中部型El Ni?o事件,本次事件持续时间短、强度偏弱,不足以激发和维持2020年梅雨期异常偏强的WNPAC,而春、夏季热带印度洋和热带北大西洋海温异常持续偏暖是WNPAC异常偏强和西伸的主要驱动因子;(3)热带印度洋暖海温在其东部的西太平洋激发出大气Kelvin波响应,造成了纬向风变化的不均匀分布,通过埃克曼抽吸,抑制了局地对流活动,驱动了WNPAC的生成;而热带北大西洋暖海温则引起局地对流活动增强,导致热带北大西洋上空上升运动和热带中部太平洋下沉运动增强,在西北太平洋上空激发异常的低空反气旋;热带印度洋和热带北大西洋暖海温对2020年6~7月WNPAC异常偏强均有显著的正贡献。

夏季大西洋Niňo基本特征及其与中国夏季降水异常的联系

利用NCEP-DOE AMIP-Ⅱ再分析资料、Hadley中心海表温度资料以及全国160站降水资料,运用经验正交函数(Empirical Orthogonal Function,EOF)分解和回归分析等方法,研究了夏季大西洋Nino的变化特征及其与中国夏季降水异常的联系。结果表明:夏季大西洋Nino是热带大西洋海温异常的第一EOF模态,其方差贡献率为33.7%,具有明显的年际变化特征。当夏季大西洋Nino处于暖位相时,对流层低层西北太平洋地区出现明显的异常反气旋,受其影响,西太平洋副热带高压强度增强、位置西伸,中国华南地区出现显著的西南风异常,有利于西太平洋副热带高压西南侧的水汽向中国长江流域及其以北地区输送,使中国长江流域和华北地区降水增多,而中国东南沿海地区则受西北太平洋异常反气旋控制,不利于降水发生;反之亦然。

2020年夏秋季北部湾SST异常特征及可能成因分析

利用MISST海温资料、表层海温实测资料和ERA5再分析资料等,采用天气动力学分析方法,重点对2020年夏秋季北部湾海表温度异常特征及大尺度环流成因进行分析。结果表明:2020年夏秋季北部湾海域SST持续异常偏高,平均SST为历史同期最高。北部湾SST异常偏高与夏秋季西北太平洋大尺度大气环流异常密切相关,2020年夏秋季西太平洋副热带高压持续异常偏强偏西,低层异常反气旋环流长期维持在南海北部,北部湾下沉气流持续偏强,为北部湾SST持续异常偏高提供极为有利的大气环流条件。在全球气候变暖背景下,受前期中部型厄尔尼诺衰减与热带印度洋全区一致海温模态持续异常偏暖影响,2020年夏秋季西北太平洋反气旋持续偏强,使北部湾长期处于西太平洋副高控制下,加剧了北部湾SST异常增暖。

江南5月降水与热带印-太海温及对流的联系

本文将1980-2021年江南5月降水作为研究对象,采用美国国家气候预测中心(Climate Prediction Center,CPC)降水、美国环境预测中心(National Center for Environmental Prediction,NCEP)大气环流以及英国气象局哈德莱中心(Met Office Hadley Centre)海表面温度等资料,对江南5月降水年际变化特征及其与热带印度洋、太平洋的海表面温度异常(Sea surface temperature anomaly,SSTA)以及对流异常的可能联系进行了分析。结果表明,偏涝年通常伴随有自年前秋季开始发展的热带印度洋暖SSTA,5月同期对流层850 hPa在热带东印度洋至中国南海一带出现东风异常,同时热带印度洋上空对流活动旺盛,通过Hadley环流增强了在西北太平洋的下沉气流,共同增强了西北太平洋异常反气旋(Northwest Pacific anomaly anticyclone,WNPAC),促进了水汽向江南地区输送。热带印度洋中东部的冷SSTA自偏旱年前的冬季开始不断发展,在5月同期的热带印度洋异常冷洋面上空表现为对流抑制,与偏涝年相反的异常Hadley环流促使副高减弱东退,撤出南海,不利于水汽向江南地区输送。除热带印度洋外,热带太平洋和海洋性大陆地区的SSTA及其上空的对流活动异常与WNPAC和江南5月降水异常在一些年份也存在一定的关系,但较热带印度洋复杂。

近20年北大西洋中纬度海温与江南5月降水关系增强的可能原因

本文以1980—2021年江南5月降水为研究对象,利用美国国家气候预测中心(Climate Prediction Center, CPC)降水资料、美国环境预测中心(National Centers for Environment Prediction, NCEP)大气环流和Hadley中心的海表面温度资料,分析了江南5月降水极端性的变化及其与大气环流、北大西洋海温的联系。结果表明,自2004年江南5月降水年际差异显著增大以来,200 hPa上的Rossby波能量从北大西洋向下游传播,一部分能量沿副热带西风急流传播,形成南支波列;另一部分沿不列颠群岛向西伯利亚地区传播,上述两支波列在旱涝年的不同配置一方面可以通过影响江南地区高空200 hPa附近的辐合辐散影响江南地区的垂直运动;另一方面波列下游的中国东南沿海200 hPa的异常气旋或反气旋具有准正压结构,对应于对流层中下层西北太平洋异常气旋或反气旋在孟加拉湾、中南半岛和南海上空位置和强弱变化,影响水汽向江南地区的输送。在偏涝年形成正位相的欧亚遥相关波列,利于冷空气在贝加尔湖附近积累并向江南地区输送,它和低纬暖湿气流在江南地区附近相遇,形成降水。2004年以来,欧亚大陆上空与5月不列颠群岛附近海温异常有关的波列分布发生了改变,影响了江南地区高空200 hPa的辐合辐散。上述遥相关波列增强了和西北太平洋异常反气旋的关系,进一步与江南5月降水建立起紧密联系。2004年以来自江南5月偏涝年前的冬季开始,北大西洋中纬度通常出现冷海温异常并随时间东移,于5月降水同期东移到不列颠群岛附近,偏旱年反之,这对江南5月降水具有一定的预报意义。

1998年和2016年北大西洋海温异常对中国夏季降水影响的数值模拟研究

基于1979—2016年ERA-Interim再分析资料和CAM5.3模式,研究了2016年和1998年北大西洋海温异常对中国夏季降水以及大尺度环流的可能影响及其机制。结果表明,这两年前夏(6—7月)长江中下游及其以南地区降水均异常偏多,但1998年降水异常较2016年更为显著。后夏(8月),2016年长江以南地区降水异常偏多,长江—黄河流域降水异常偏少,而1998年降水异常分布与之相反。2016年和1998年夏季中国东部降水异常的差异与西北太平洋对流层低层异常反气旋以及欧亚中高纬度环流变化的共同作用直接相关。敏感性数值试验的结果表明,北大西洋海温异常的显著差异是导致2016年和1998年夏季中国东部降水以及大尺度环流异常存在明显差异的重要原因之一。一方面,北大西洋海温异常可以通过改变欧亚中高纬度环流进而对中国夏季降水产生影响。1998年北大西洋海温异常自热带至副极地呈类似"+-+"型分布,这种海温异常型能够在前夏欧亚中高纬度地区激发出双阻型的环流异常响应。2016年北大西洋海温异常自热带至副极地呈相对弱的"-+-"型分布,欧亚中高纬度环流异常响应总体偏弱。另一方面,北大西洋海温异常还可以通过影响热带纬向环流进而对西北太平洋对流层低层异常反气旋起调制作用。1998年北大西洋海温异常对夏季西北太平洋异常反气旋起增强作用,这与热带印度洋—太平洋海温的强迫作用相协调。然而,2016年北大西洋海温异常则有利于西北太平洋异常反气旋的减弱,这与热带印度洋—太平洋海温的强迫作用相反。因此,在这3个大洋的协同作用下,2016年和1998年前夏西北太平洋异常反气旋均偏强,但前者的振幅弱于后者。在后夏,1998年西北太平洋对流层低层仍受异常反气旋控制,2016年则为异常气旋控制。