南海地区大气30～60天低频振荡及其对南海夏季风的可能影响

本文利用1979~2008年美国国家环境预报中心（NCEP）和美国国家大气研究中心（NCAR）第二套再分析资料、美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的向外长波辐射（OLR）资料及1979~2007年全球降水资料（CMAP）,分析了南海地区热带大气的低频振荡及其对南海夏季风的可能影响。结果表明,夏半年南海地区存在显著的30~60天的周期振荡。当30~60天低频振荡处于活跃位相时,南海及其周围地区的低层大气为低频西南风,南海和菲律宾北部为低频气旋流场且为正的位涡度,对应着增强的南海夏季风槽和南海夏季风;当30~60天低频振荡处于不活跃位相时,情形正好相反。进一步的研究揭示出,夏半年30~60天低频振荡变化的空间型与夏半年平均场的年际变化的空间分布非常相似,并且南海及其附近地区的30~60天低频振荡活动的年际变化对夏半年平均场的年际变化有显著的贡献。强、弱南海夏季风年30~60天低频振荡活动的比较也说明,强的南海夏季风年30~60天低频振荡活跃状态发生的概率大于不活跃状态发生的概率,而弱的南海夏季风年则是不活跃状态发生的概率大于活跃状态发生的概率。因此,南海地区30~60天低频振荡对南海夏季风很可能有重要影响,当30~60天低频振荡的活跃状态处于主导时,南海夏季风往往会偏强;反之,如果不活跃状态处于主导时,南海夏季风往往会偏弱。

对流凝结加热的垂直分布与低纬大气的30～60天低频振荡

运用一个包含Wave-CISK机制的斜压半地转8层模式和本征函数展开方法,研究了三种不同的对流凝结加热廓线对低纬大气的30~60天低频振荡的影响。研究表明,不同的加热廓线分布时30~60天低频振荡具有不同的相速和周期,并且低频振荡特征相速的量级都是o(10 m/s),由Wave^CISK机制激发的低频CISK-Kelvin波和CISK-Rossby波都是稳定的。同时,还进一步揭示了不同加热廓线对低纬大气30~60天低频振荡垂直结构的影响。

7—9月500百帕高度场30—50天振荡的遥相关结构及其演变特征

利用1982、1983年7—9月的欧洲中期天气预报中心(ECMWF)网格点资料,分析了北半球中高纬度以及热带地区500百帕高度场的30—50天周期振荡的遥相关结构及其演变特征。发现30—50天周期振荡的分布,在热带与对流活动中心相对应,在中高纬地区与主要的气压活动中心相配合。振荡的相关中心分布于15—70°N之间,并成大弧状排列,具有波列的结构特征,其路径具有显著的年际变化,其弧状排列的振荡中心具有纬向移动,移动方向与高度场振荡位相的纬向移动相一致,高度场振荡的纬向移动和波列的能量频散密切相关。

30—50天振荡动能特性及其与平均气流正压不稳定能的转换

该文利用冬季500hPa 的欧洲中心(ECMWF)网格点逐日资料,分析了30—50天振荡的(?)矢量分布、动能特性及平均气流的正压不稳定能转换特征,从而得到:30—50天振荡的能量传播与西风急流的位置有密切的关系,在西风大风速区作纬向能量传播,在小风速区作指向赤道的经向传播;在急流的出口区有较强的正压能转换,低频振荡从基本流中获得能量,使这里的低频动能最大,并表现出较强的正压特性,与低纬度的斜压特性形成鲜明对照。

中高纬大气环流异常和低纬30～60天低频对流活动对南海夏季风爆发的影响

利用1979—2003年NCAR／NCEP-2再分析全球日平均资料，及1979-2003年全球候平均的CMAP降水和NOAA日平均的向外长波辐射资料，分析了中高纬大气环流异常和低纬30-60天低频对流的活动对南海夏季风爆发迟早的影响。分析结果表明，当5月1～15日期间乌拉尔山及其以西地区对流层出现位势高度负距平（低频气旋）、中纬度大陆为位势高度正距平（低频反气旋）、我国东部沿岸地区为位势高度负距平（低频气旋）、鄂霍次克海地区为位势高度正距平（低频反气旋）时，副热带高压脊较早撤出南海，与此同时，孟加拉湾东部低频对流活跃东传，菲律宾南部周围低频对流发展西移，华南地区低频对流活动南移以及加里曼丹低频对流活跃北移。在这种情况下，南海夏季风爆发偏早。相反，当5月1～15日期间乌拉尔山及其以西地区对流层出现位势高度正距平（低频反气旋）、中纬度大陆为位势高度负距平（低频气旋）、我国东部沿岸地区为位势高度正距平（低频反气旋）、鄂霍次克海地区为位势高度负距平（低频气旋）时，副热带高压脊撤出南海较迟；与此同时，孟加拉湾东部低频对流不活跃、东传晚，菲律宾南部周围低频对流不活跃、其西移与孟加拉湾东部低频对流的东传反位相，华南地区低频对流活动也不活跃，加里曼丹低频对流较弱。在这种情况下，南海夏季风爆发偏迟。

热带低层大气30～60天低频动能的年际变化与ENSO循环

利用ＮＣＥＰ再分析资料，通过统计相关及合成分析研究了热带大气季节内振荡（ＩＳＯ）的年际变化与ＥＮＳＯ循环之间的关系。结果表明，热带大气季节内振荡（也称３０～６０天低频振荡）的年际变化在热带中西太平洋地区最强。在曰 Ｎｉｎｏ。成熟之前的春夏季，热带西太平洋的 ３０～６０天振荡异常活跃，其动能明显增加且逐渐东移；在曰 Ｎｉｎｏ成熟以后，热带西太平洋大气３０～６０天低频振荡迅速减弱。与这种加强的３０～６０天振荡相伴随，在赤道北侧为异常的气旋式环流，赤道地区出现偏西风异常。相反，在 Ｌａ Ｎｉｎａ成熟之前的春夏季，热带西太平洋大气３０～６０天振荡偏弱。进一步的分析还发现，东亚冬季风的年际变化是引起热带大气３０～６０天振荡的年际变化的主要机制：强东亚冬季风导致热带西太平洋积云对流加强，从而引起热带西太平洋大气３０～６０天振荡加强；相反，对应于弱的东亚冬季风，热带西太平洋地区积云对流偏弱，大气３０～６０天振荡偏弱。作者的资料分析还证实，热带大气 ３０～６０天低频振荡的年际变化，作为一种外强迫，对曰 Ｎｉｎｏ的形成起着十分重要的作用。

青藏高原夏季风和南海夏季风低频振荡的关系

利用1948-2010年NCEP/NCAR全球大气逐日平均的再分析资料分析了青藏高原夏季风和南海夏季风大气低频振荡的可能关系。结果表明,夏半年高原地区和南海地区季风均存在明显的30~50天的振荡周期,并且两者在这个振荡周期上存在明显的位相关系,即南海夏季风的低频振荡比青藏高原夏季风提前约3/4个位相,对500 h Pa和850 h Pa低频风场的研究也得出同样的结果。两者存在明显位相关系的原因之一可能是3月下旬开始南海向青藏高原地区的低频输送。

汛期强降水过程与月内低频降水的联系及其可能机制

利用1981 2010年中国753站逐日降水观测资料、NCEP/NCAR第二套逐日再分析资料及实况天气图等,选取长江中下游32次大范围持续性强降水过程,分析了该类强降水过程与月内(10~30天)低频降水的联系,并重点讨论了形成该类强降水过程的可能机制。结果表明:(1)长江中下游夏季降水具有显著的月内低频振荡周期。大范围持续性强降水过程基本位于降水低频振荡的峰值阶段。(2)梅汛期(6 7月)月内低频降水峰值位相前期,西太平洋副热带高压(下称西太副高)西伸北进,高低空急流发展加强。在强降水过程发生期,高中低层配置出现垂直方向上的最佳耦合;而台汛期(89月)低频降水峰值位相前期,西太副高东退南撤,低空急流逐渐南落至长江中下游东南部,与高空急流相配合,为强降水过程的发生提供了有利条件。(3)梅汛期东北亚低频位势高度低值区南下,与中纬太平洋西传的低频波列在长江中下游汇合。同时西太副高发展加强,造成了长江中下游降水峰值位相南高北低的低频位势高度分布,有利于强降水过程的发生;台汛期伴随从热带西太平洋到日本海低频波列的西北向移动,菲律宾东北部的低频气旋及其北侧低频反气旋的降水峰值位相分别移至长江中下游和东北亚地区,导致暖湿、干冷气流在长江流域交汇,进而造成强降水过程。(4)菲律宾以东洋面低频强对流可作为梅汛期和台汛期强降水过程发生的前期热带信号,提前低频降水峰值位相10天左右。

2000~2017年江淮地区持续性异常降水低频特征分析

利用中国气象局提供的2000~2017年地面气象观测站点逐日降水资料、NCEP逐日4次FNL再分析资料和NOAA向外长波辐射(OLR)资料,依据持续性异常降水指数挑选出67个低频降水事件,之后采用功率谱分析、Lanczos滤波、位相合成分析等统计方法,对江淮地区低频降水的统计特征和高中低层的低频环流场特征进行了分析。结果表明:江淮地区的异常降水事件降水最强的阶段平均持续3~8天,降水带分布在长江沿岸及其以南地区,中心主要位于安徽南部和江西北部。低层(850 hPa),江淮地区的持续性异常降水受到西北太平洋上空西北向传播的低频信号和河套地区东南向传播的低频信号共同作用的影响;中层(500 hPa),江淮地区的持续性异常降水主要受到位于其上空的气旋式系统和南海–菲律宾海地区的反气旋系统的影响;高层(200 hPa),南海–菲律宾海的反气旋环流、江淮地区西北侧的气旋环流及巴尔喀什湖的反气旋环流,三者构成西北–东南向移动的低频波列,与江淮地区持续性异常降水的活跃中断相对应。

江淮持续性暴雨过程前MJO热带低频信号初探

我国江淮流域持续性暴雨过程发生前,热带大气30~60天低频振荡特征明显。选取近35年的21个典型的江淮持续性暴雨过程,基于位相统计及合成分析方法 ,探讨了与过程相关的热带大气低频振荡特征以及相关低频系统的传播特征。结果表明,MJO的位相1、2可作为江淮流域持续性暴雨过程发生的热带信号,热带印度洋北侧-热带西太平洋一带受低频东风以及我国东南沿海低频反气旋有利于副高的西伸。

印度洋—西太平洋对流涛动的季节内特征

本文利用30~60天带通滤波资料,考察了不同季节印度洋—西太平洋区域对流活动季节内尺度变率的主要模态,发现在不同季节赤道东印度洋(5°S^10°N,70°E^100°E)和西北太平洋(5°N^20°N,110°E^160°E)对流活动均存在反相变化的关系,将之称为季节内尺度的印度洋—西太平洋对流涛动(Indo–West Pacific Convection Oscillation),简称IPCO。对IPCO两极子区域对流活动进行超前滞后相关分析,发现IPCO事件形成—发展—消亡的生命周期是由对流活动季节内振荡及其传播造成的。对流扰动首先在赤道中西印度洋形成,随后逐渐向东发展变强,在其继续变强的过程中将分两支传播:一支由赤道印度洋向北传播,至印度半岛南部后逐渐减弱消失;另一支沿赤道继续东传,在海洋大陆受到抑制,快速越过海洋大陆到达赤道西太平洋后又开始发展变强,随后北传至西北太平洋区域逐渐减弱,最终至我国长江流域中下游到日本区域消失。将这一过程划分为8个位相,详细分析了不同位相对应的环流场和降水场特征,最后给出了IPCO事件演化示意图。