月尺度西太平洋副热带高压指数的重建与应用

针对目前国家气候中心业务监测中使用的月时间尺度西太平洋副热带高压指数存在的问题,利用NCEP/NCAR月平均再分析资料,对西太平洋副热带高压面积指数、强度指数、脊线指数和西伸脊点4种指数重新进行定义和计算,重建了1951—2010年逐月历史时间序列。面积指数、强度指数采用真实的面积和体积进行定义和计算,脊线指数则同时利用500 hPa高度场和纬向风切变线进行定义,且不仅仅局限于588 dagpm等值线,充分考虑了西太平洋副热带地区高压系统对我国夏季降水的影响作用。选取其中两个相对独立的指数——脊线指数与西伸脊点,通过对这两个指数的9种组合类型的构建,最大程度上涵盖了我国东部夏季降水各种雨型的分布特征。

夏季西太平洋副热带高压的不同类型与中国汛期大尺度旱涝的分布

利用历史数据,研究了西太平洋副热带高压指数的特征,证实脊线指数和西伸脊点指数可以较好地描述西太平洋副热带高压,同时也指出这两个指数的年际和年代际变化及其不同的配置,是造成中国夏季降水时空分布和旱涝异常的复杂性、多变性的主要原因之一。据此,将西太平洋副热带高压西伸脊点指数和脊线指数的距平投影到二维平面上,对西太平洋副热带高压进行了分类,并对其各种类型下中国夏季降水进行了合成分析,发现夏季西太平洋副热带高压西伸脊点和脊线不同配置下中国夏季降水的总体分布具有明显的规律性:在西太平洋副热带高压脊线偏北的情况下,夏季降水总体表现出南北两条雨带;在西太平洋副热带高压脊线正常的情况下,夏季降水总体表现为北多南少,长江以北降水偏多;在西太平洋副热带高压脊线偏南的情况下,夏季降水总体表现为南多北少,长江流域及其以南地区降水偏多;上述3种情况下西伸脊点越偏西,降水范围越大。此外,通过计算1951—2010年各年夏季降水实况与其西太平洋副热带高压所属年份夏季降水合成的距平相关系数,发现同一类型下各年夏季降水与其合成分布总体相似,说明了西太平洋副热带高压位置对中国降水具有明显的影响,同时也说明此种分类具有一定的合理性。最后,通过对9种西太平洋副热带高压类型下北半球夏季500hPa高度场和850hPa风场距平分别进行合成,对不同西太平洋副热带高压类型下中国夏季降水的大尺度环流背景和可能机理进行了分析。

夏季西太平洋副热带高压的客观定量化预测及其对汛期降水的指示

基于动力-统计相似预报原理,将模式误差动力统计预报方案应用于西太平洋副热带高压的客观定量化预测,通过交叉检验距平相关系数,筛选出对副热带高压区域的500hPa高度场模式预报结果订正较好的因子作为前期关键因子集。对2003—2010年的副热带高压区域的500hPa高度场进行了回报检验,结果显示该方案在数值模式预报结果基础上有了进一步提高,显示出较高的预测水平。在此基础上,从高度场预测结果中提取出与中国降水关系最为密切的两个典型副热带高压特征指数(脊线指数与西伸脊点指数),将其投影在二维平面上,并根据不同类型的副热带高压特征下对应的雨型分类特征得到预报年副热带高压所属类型下中国夏季降水的分布类型,多年检验结果表明,预测的投影类型所对应的降水合成分布与实况的降水具有较好的一致性,进一步验证此种副热带高压与雨型分类的合理性,达到通过副热带高压的定量化预测对夏季的旱涝分布形式进行预测的目的,为进一步提高汛期降水预测水平提供一种可能的思路。

晚春初夏西太平洋副热带高压南撤过程的气候学特征

利用1979—2006年多年平均逐日NCEP/NCAR再分析资料、NOAA的OLR和逐候CAMP降水资料,从气候学角度探讨了晚春初夏季节转换时期,西太平洋副热带高压(副高)脊线位置变化及其与亚洲夏季风爆发的关系。发现晚春初夏时期西太平洋副高在向北移动过程中存在一次显著的南撤过程,之后西太平洋副高发生第一次北跳,南撤主要发生在对流层高层和低层,南撤生命期可达2周,且高层的南撤过程结束时间比低层的南撤过程开始时间早约1旬,这为预测低层副高南撤及其第一次北跳提供了有意义的前期信号。低层西太平洋副高南撤的同时伴随着一次显著东退过程。在低层副高南撤结束后(约5月底),由于气温经向梯度的变化使副高脊轴倾斜发生反转。晚春初夏的西太平洋副高南撤过程与亚州夏季风爆发、强对流活动和降雨带的移动变化关系密切。在对流层高层西太平洋副高南撤过程的中后期(约4月底),夏季风在安达曼海和临近孟加拉湾爆发。在对流层低层西太平洋副高南撤过程开始后,南海夏季风开始爆发(5月14—15日);南撤过程结束后(6月初),印度夏季风爆发;在副高脊线返回日后(6月中),东亚夏季风爆发。西太平洋副高南撤过程不同阶段的建立时间为预知亚洲不同地区夏季风的爆发时间提供了非常有用的信息。此外,在西太平洋副高主体南北两侧存在两支强的雨带,与副高主体控制的少雨带构成一个典型的"湿干湿"三明治雨型,这个雨型的变化与西太平洋副高脊线移动有关。

西太平洋副热带高压的变化趋势及其气候效应

文章采用1948—2016年2.5°×2.5°夏季6月、7月、8月三个月500 hPa风场观测资料,以及同期NCEP/NCAR再分析资料,通过对西太平洋副热带高压年代际平均西脊点位置统计计算以及1979年前后气候要素变化,分析在全球变暖的大环境下,1979年前后西太平洋副热带高压年代际变化趋势,以及这种变化对西太平洋以及东亚大陆可能产生的影响。结果显示:西太平洋副热带高压在1979年前后年代际移动趋势是东退衰弱,使1979年前后陆地区域温度整体上升,盛夏雨带呈现东移态势。江淮地区与华北地区平均雨带的位置在1979年前后均呈现东移态势,两个地区平均雨带的位置在1979年前后均东退了约3个经度,比西太平洋副热带高压在1979年前后年代际东退幅度小一些。

西太平洋副热带高压变化特征与四川盆地夏季降水的关系

本文根据川渝地区47个台站1981—2000年夏季日常观测降水资料和同期副高特征指数资料,以及NCEP/NCAR再分析资料分析了川渝地区夏季降水和副高的关系。结果表明:川渝地区降水带是随副高脊线和北界位置北抬而向北移动,随西伸脊点的西进东退而变化,降水偏多的地区主要出现在副高北侧边缘水汽输送带附近,而副高本体控制区域往往降水偏少;多雨年,副热带高压为经向性,强度较弱,位置偏东偏南,有利于冷空气南下和水汽输送;少雨年,副高为纬向性,强度较强,位置偏北,西伸明显,不利于冷空气南下和水汽的输送。

西太平洋副热带高压活动规律初探

副热带高压是一常年存在于副热带地区的暖性高压天气系统,它的活动变化对全球天气气候的影响作用非常重要,西太平洋副热带高压是对我国天气气候有影响作用的天气系统,本文着重探讨它的活动变化规律,从天气学角度预报副高压的进退规律。

太平洋年代际涛动与云南夏季气温的年代际变化

云南夏季气温具有年代际变化特征, 近年来一系列的云南夏季气温异常偏高事件是年代际变化的体现。其中云南夏季气温在准50年年代际变率上与春季太平洋年代际涛动(PDO)指数具有较好的正相关关系, 夏季西太平洋副热带高压西伸脊点位置与前两者在年代际上都具有较好的负相关关系。分析认为, 可能是由于当春季PDO进入暖(冷)位相阶段时, 中东太平洋海温距平持续偏高(低),夏季西太平洋副热带高压位置偏西(东), 导致云南夏季不(容)易出现云雨天气, 从而进入了气温偏高(低)的年代际时期的关系。春季PDO的变化是夏季云南气温年际变化的重要背景。

西太平洋副热带高压的准两年振荡及其与热带海温和大气环流异常的关系

东亚季风区在年际尺度上存在显著的准两年振荡（TBO）周期, 对我国气候异常有着重要影响. 本文基于一套能够客观描述西太平洋副热带高压系统的重建指数, 重点分析了东亚季风系统中的关键成员之一——西太平洋副热带高压（以下简称副高）的TBO特征及其与低纬地区海温与大气环流异常的关系. 研究表明： （1） TBO作为副高一个重要的年际分量, 在20世纪70年代末期表现出显著的转折特征, 近30年副高TBO的变率比前30年显著增大, 具有年代际尺度的变化. （2） 副高TBO与几个关键海区SSTa的时滞关系比副高原始序列更为显著, 相关持续时间更长; 其中西伸脊点对ENSO响应要早于副高强度, 分别在滞后3~5个月和5~6个月时相关系数达到最大. （3） 在一次完整的副高TBO循环过程中, 冬季赤道中东太平洋的类似El Ni？o型总是和弱东亚冬季风耦合出现, 对应副高TBO处于显著增强期; 而冬季的类似La Ni？a型则总是和强东亚冬季风耦合出现, 副高TBO则处于显著减弱期. （4） 在副高TBO循环中, 热带海洋和大气环流呈现不对称的异常分布, 副高TBO振荡在中东太平洋地区类似El Ni？o型发展期较类似La Ni？a型发展期更为显著, 因此当热带海洋处于类似El Ni？o型发展时, 在短期气候预测中需要更加关注TBO年际分量的信号.

用格点资料作汛期大降水预报

一、数值预报在青藏高原及其边坡地带的准确性数值预报产品对地处青藏高原边坡地带的甘肃,能否充分有效地发挥其作用,这是我们首先需要考虑的问题。我们应用1986年7月、8月欧洲中心500百帕48小时形势预报与实况资料,对东亚50—140°E。

1970-2009年冬季昆明准静止锋的变化特征及其影响分析

利用1970-2009年冬季逐日地面常规观测资料和国家气候中心提供的74项环流指数资料,统计分析了1970-2009年冬季昆明准静止锋的移动变化特征,并分析了贵阳、昆明、沾益的阴天日数、降雨日数、干旱变化与准静止锋活动的联系。结果表明:1970-2009年,昆明准静止锋的活动总体呈减少趋势,准静止锋影响范围的变化明显,锋面位于沾益与贵阳之间最为频繁,影响贵阳最多,其次是锋面在沾益与昆明之间,而锋面影响昆明最少。昆明准静止锋对昆明的影响总体呈减少趋势,对滇东北沾益的影响总体上变化不明显,但从2000/2001年冬季至2008/2009年冬季影响次数则呈增加趋势,对贵阳的影响次数总体呈略减弱趋势。昆明准静止锋对贵阳的阴天日数均有影响。随着影响昆明的准静止锋减少,昆明的阴天日数呈减少趋势。准静止锋的影响时间与降雨日数呈正相关,而与干旱日数的变化呈反相关。昆明冬季降雨日减少以及干旱次数增加与准静止锋明显减少有关。不同的天气系统对静止锋位置变化的影响并不完全一致。准静止锋的活动范围与西太平洋副热带高压西伸脊点的相关最好,且与静止锋影响云南的日数呈正相关。当西太平洋副热带高压西伸且维持时影响云南的静止锋较少,东退时则影响云南的静止锋偏多;西太平洋副热带高压西伸脊点与影响贵州的静止锋持续时间呈反相关。另外,准静止锋位于云南的时间还与南支槽、副热带高压面积和强度、亚洲纬向环流指数、欧亚纬向环流呈负相关,与亚洲极涡面积的活动呈正相关;而准静止锋位于贵州的日数与西太平洋副热带高压面积、南支槽的影响有关,且均为正相关。

中国大范围持续性低温事件与中国南方降水异常

本文利用1951~2009年的数据资料,探讨了与冬季大范围持续性低温事件对应的中国南方降水多寡的原因以及不同降水类型事件的不同前兆信号。主要结果如下:(1)欧亚大陆中高纬大型斜脊斜槽是中国大范围持续性低温事件的关键环流特征。降水偏多型和偏少型低温事件的中高纬环流系统存在显著差异:当大型斜脊的纬向尺度较大且其正高度距平中心偏强时,斜槽的负距平中心靠近东亚大槽区,西伯利亚高压大范围加强,南侵冷空气活动偏强,使中国南方地区降水偏少。相反,当大型斜脊的纬向尺度相对小时,斜槽位置偏西,西伯利亚高压加强范围偏小,南侵冷空气活动也偏弱,有利于中国南方地区降水偏多。(2)在低温事件中我国南方地区的降水多寡,也取决于西太副高和孟加拉湾南支槽。当西太副高和孟加拉湾南支槽加强时,来自西太平洋、南海和孟加拉湾的三支暖湿气流到达我国南方地区,导致南方降水偏多,反之亦然。(3)不同降水类型低温事件的前兆环流信号(之前1~3侯)显著不同。降水偏多型低温事件前期,源自北大西洋地区的波列向东亚地区传播。降水偏少型事件前期,极涡在欧亚大陆一侧的次极区显著减弱,同时极涡呈两极型,一极伸向南欧及地中海地区,另一极伸向阿留申群岛。在中期—延伸期时间尺度上,这一结果可为持续性低温事件降水形势的预测提供依据。