Contrasting Impacts of Three Types of ENSO Event on Boreal Autumn Rainfall over Southwest China

The autumn precipitation over southwest China is one of the main causes of meteorological disasters. Using observed monthly station rainfall data and HadISST and NCEP/NCAR analysis data, the impacts of three types of El Niño-Southern Oscillation (ENSO) events on the boreal autumn rainfall over southwest China were determined. Over southwest China, autumn rainfall constitutes > 20% of the total annual rainfall and a marked decline in autumn rainfall commenced around 1990. During La Niña events, there is surplus (deficit) over the middle (northwest and southeast) of southwest China. In cnetral Pacific (CP) El Niño events, the autumn rainfall anomaly shows a deficiency over China. The large-scale atmospheric circulation anomalies in the three ENSO categories also exhibit distinct characteristics. During CP El Niño autumns, the pressure anomaly over the North Pacific Ocean displays a “” structure, with a high-pressure anomaly over the Asian continent. An anomalous cyclone appears over the western North Pacific (WNP). In EP El Niño autumns, the pressure anomaly over the North Pacific Ocean has a “” structure, with a low-pressure anomaly over the Asian continent. An anomalous anticyclone appears over the WNP and the 500-hPa anomalies are opposite to those of CP El Niño events. During La Niña autumns, the characteristics of circulation present the opposite structure to those of CP El Niño events. This work is of certain significance for an in-depth understanding of the impacts of ENSO on the autumn precipitation over southwest China.

Ningaloo Niño/Niña对华西秋雨异常的影响

利用1979~2016年NOAA海表温度资料、NCEP/NCAR大气再分析资料以及CN05.1降水资料,首次研究了Ningaloo Niño/Niña与华西秋雨异常的联系,揭示了Ningaloo Niño/Niña与华西秋雨的响应关系。研究表明:1)在Ningaloo Niño/Niña年秋季,副热带东印度洋地区海温将发生明显变化,在扣除ENSO信号影响后,Ningaloo Niño/Niña会导致华西秋雨雨量的变化,在Ningaloo Niño年雨量增多而在Ningaloo Niña年雨量减少。2)Ningaloo Niño(Niña)年秋季,副热带东印度洋地区海温升高(降低),致使南北半球中低纬经向环流异常进而导致华西地区上升(下沉)气流增强,南海地区向华西地区的水汽辐合增强(减弱),与此同时,赤道附近的纬向环流异常与北半球低纬到中高纬的经向环流异常联系紧密,导致欧亚大陆中高纬地区环流经向度加大(减小),为华西秋雨的增加(减少)提供了有利条件。研究成果可为华西秋雨预测提供新的思路。

2021年华北秋汛云系和水汽输送特征

针对2021年华北秋汛期间3次持续性强降雨过程,利用卫星资料从大尺度、天气尺度和中尺度3个方面分析了其云系结构特征,并结合水汽输送通量计算,分析了其水汽输送特征。结果表明大尺度云系表现为暖式切变形态,强降雨出现在云系的南部,天气尺度云系表现为多次波动东移的特征,个别天气尺度云系上有中尺度对流云,但维持时间较短,强度相对较弱。3次持续性强降雨过程的整层水汽输送方向呈西南—东北走向,分层水汽输送表明水汽输送主要来自偏东方向和西南方向。其中偏东方向的水汽输送路径高度约为1000~850 hPa,是秋汛期间低层重要的水汽输送路径。卫星可见光云图上的云街排列方向与1000~850 hPa的水汽输送一致,定性的反映了低层的水汽输送方向。西南方向的水汽输送路径高度约为850~700 hPa和700~500 hPa,是最主要的水汽输送路径。

新气候态时段华西秋雨变化特征及海气影响分析

利用1981—2022年华西地区373个气象台站和ERA5再分析资料,使用Mann-Kendall、相关和合成等方法分析了进入新气候态时段(1991—2020年)后华西秋雨变化特征,并探讨其大气环流和海温异常特征。结果表明:华西秋雨于2011年发生了明显由少转多的突变。欧洲西岸至乌拉尔山附近和鄂霍次克海地区阻塞高压(下称鄂海阻高)加强、西太平洋副热带高压(下称西太副高)加强西伸和水汽条件配合等,为其由少转多提供了有利条件。海温场分析表明:前期春、夏季及同期秋季印度洋海温由冷转暖和中太平洋海温由暖转冷,引起中低纬度对流活动和经向环流发生调整,导致西太副高发生由弱到强、显著西伸的变化。西北太平洋海温异常偏暖通过激发经向遥相关波列,使鄂海阻高加强。西大西洋海温偏暖使阿拉伯海至孟加拉湾地区对流活动增强。上述区域海温变化共同致西太副高西侧及孟加拉湾输送至华西地区的水汽由弱变强,从而导致华西秋雨由少转多。

2023年10月大气环流和天气分析

2023年10月大气环流主要特征是北半球极涡呈多极型分布,欧亚中高纬地区主要由高压脊控制,西太平洋副热带高压位置偏北偏强,呈现带状分布的特征,亚洲东部有热带低值系统活动。10月,全国平均气温为12.0℃,较常年同期(10.6℃)偏高1.4℃,全国平均降水量为35.4 mm,与常年同期(35.6 mm)持平。月内,华西秋雨偏多,持续时间偏长,给部分地区带来暴雨洪涝;台风生成个数偏少,登陆个数偏多,影响较重,其中“小犬”引发华南强降水,“三巴”3次登陆我国,造成华南地区受灾;有2次冷空气过程影响我国;发生1次雾-霾天气过程。

汛期我国主要雨季进程成因及预测应用进展

汛期内我国中东部地区的雨季是东亚夏季风推进过程中的重要产物,主要包括华南前汛期、梅雨、华北雨季和华西秋雨等,各地雨季决定了我国中东部地区汛期的旱涝布局和旱涝演变,是我国汛期预测和服务的重点.该文回顾了4个雨季特征及影响因子方面的研究进展,在此基础上梳理物理概念预测模型.研究显示:海温异常是影响各区域雨季的重要先兆信号,但不同雨季的年际和年代际变化特征不同,海温作为外强迫信号的影响程度和时空形式也有差异.利用热带太平洋东西海温差指标能更好地解释华南前汛期降水的年际变化.而与梅雨的年际变化分量相关联的海温关键区主要分布于热带,与年代际或多年代际变化分量相联系的海温关键区则来自中高纬度.华北雨季降水的强弱不仅与ENSO循环的位相有关,更多受到ENSO演变速率的影响.而影响华西秋雨的海温关键区随着年代际背景的变化发生了改变,需要重新诊断和建模.

2011年秋季华西秋雨异常及成因分析

本文对2011年秋季我国的降水异常特征及成因进行了分析,结果表明2011年秋季,华西秋雨较为典型,主要呈现以下3个特点:多雨区位置较常年偏东、偏北,阴雨日数偏多;秋雨阶段性显著;极端性强。2011年华西秋雨异常突出表现为对2011年9月开始的La Nina事件响应的特征。此外,年代际的变化也可能是造成华西秋雨异常的重要原因之一。

2007年我国秋季降水异常的成因分析

利用NCEP再分析资料和观测的我国160个台站的降水资料,分析了2007年秋季我国北方地区降水异常偏多的时空特征和大尺度环流特征,重点分析了2007年夏秋季开始的La Nia事件对2007年秋季降水和大气环流的影响。结果表明:2007年我国秋季降水出现了典型北多南少的分布,尤其是9月和10月北方地区降水异常偏多。这段时期内,印缅槽偏强,高原东侧的西南季风异常活跃,加强了来自孟加拉湾和南海的水汽向我国北方地区的输送,同时巴尔喀什湖—贝加尔湖高度场偏低,利于不断分裂的冷空气南下,由于西太平洋副热带高压脊线偏北,使冷暖空气主要交汇在我国北方地区。秋季降水EOF第二模态表现为南北反相的分布,与赤道中东太平洋海温异常有密切关系,解释了我国秋季降水10%以上的方差贡献。2007年我国秋季降水和大气环流都表现出了典型La Nia事件影响的特征。

印度洋偶极子和华西秋雨的关系

利用统计方法对印度洋偶极子(Indian Ocean Dipole,IOD)与华西秋雨的关系进行分析。结果发现:(1)相对于IOD的季节锁相特征,华西秋雨与印度洋偶极子指数(Indian Ocean Dipole Index,IODI)相关性也呈现相应的变化特征:春、夏季正相关发展、范围扩大;秋季稳定且正相关性较高,与夏季时滞相关较为一致;前期冬季减弱并呈反相关关系。(2)对印度洋偶极子时期异常环流场、水汽场以及射出长波辐射(Outgoing Longwave Radiation,OLR)场特征分析发现,IOD正位相年,500 h Pa高度场距平在冬、春季为负异常,春、秋季西太平洋副热带高压偏强、偏北,且夏季华西区域受中层异常浅槽的西南气流影响,850 h Pa经向风合成在冬、春季以负异常为主,夏、秋季转为正异常,且华西区域秋季为异常气旋性环流控制,赤道印度洋低空东风异常,这些异常环流都利于华西区域降水偏多,并对偶极子的延续起到作用。(3)正位相年,冬、春季华西大部区域为水汽辐散区,夏、秋季四川东北部及黔渝大部为水汽辐合区,水汽输送依靠孟湾西南气流和西太平洋副热带高压外围的偏东气流完成。(4)对应于印度洋海温正(负)异常,秋季华西区域上空的热状况异常分布将使其大气对流增强(减弱)。因此,夏季IOD异常位相为华西秋雨预报提供了一个有用的前期信号,而秋季IOD正位相则对华西秋雨的发生发展起到较好的延续作用。

中国西北地区秋季降水异常的特征分析

利用陕、甘、宁、青四省 (区 )分布均匀的 6 3个测站近 40a的秋季降水资料 ,通过EOF、RE OF、周期分析、小波分析等方法对中国西北东部地区秋季降水异常的空间分布、时间演变及周期变化等特征进行了比较详细的诊断研究 ,并就其与赤道中东太平洋海温异常之间的相关关系作了统计分析 。

中国西北春季降水与太平洋秋季海温的异常特征及其相关分析

利用中国西北五省 (区 ) 89个测站的 1 960～ 1 994年历年春季 (3～ 5月 )的月、季总降水量和北太平洋 1 0°S～ 50°N ,1 2 0°E～ 80°W范围内的秋季 (9～ 1 1月 )平均海表温度 ,通过EOF ,REOF,SVD等方法 ,对我国西北地区春季降水和前期秋季太平洋海温的异常特性以及两者之间的空间遥相关特征进行了统计分析。结果表明 ,秋季北太平洋SSTA的主要型态是ElNi no/LaNi na分布型 ,其次是副热带太平洋海温东西反相变化的异常型态 ,而最强的异常信号区位于赤道中东太平洋。大范围区域性异常是中国西北地区春季降水的主要空间分布特征。另外还有南北反相和东西反相分布型。西北地区春季降水有 5个主要异常区域 :高原东部边缘区、西北东部区、北疆区、青海高原区、南疆东部及河西区。秋季赤道中东太平洋SSTA与次年春季西北地区区域性降水异常之间有较为明显的正相关关系 ,这种关系在两者的其它空间关系中是第一位的。副热带太平洋海温东正 (负 )西负 (正 )异常空间型态与西北东部的降水负 (正 )异常相对应。另外 ,秋季ElNi no/LaNi na之后的次年 3月和 5月 ,中国西北地区降水普遍以偏多 /偏少为主 ,而 4月份则相反 ,表现为高原东部边缘区的降水异常偏少

夏半年西太副高位置与东亚季风雨带(区)的气候联系

为了更好地认识和理解中国东部的夏季风降水气候,利用1951-2005年中国实测日雨量和美国NCEP/NCAR 1982-1994年逐日高度及风场再分析资料,绘制了多站多年逐候平均雨量及西太平洋副热带高压(西太副高)西脊点多年逐候平均位置图,揭示了夏半年西太副高位置与东亚季风降水雨带(区)的气候联系。主要结论如下:(1)西太副高西脊点位置的相对稳定阶段及大幅度东缩西伸突变与季风雨带(区、期)关系密切。平均说,在西太副高北进东缩期,当西脊点相对稳定在菲律宾西北面海域、台湾海峡西北面及日本西南面海域时,将分别带来29-33候的华南前汛期、35-40候的江淮梅雨期及42-49候的北方多雨期;我国西北(西南)区秋雨则是副高南撤期50-52(55-61)候明显西伸并滞留在台湾海峡西北面(粤、桂沿海)的产物;而27-28(47-48)候的西太副高大幅度东缩(西伸)突变则指示夏季风即将爆发(开始南撤)的先兆。(2)揭示了西北区东部的关中汉中区和其余部分的降水气候分别主要受江淮梅雨和北方雨期影响等平均事实和特征。(3)长序列的单站逐候平均雨量图和西太副高西脊点逐候平均位置图不失为东亚夏季风降水气候分析和预测的重要工具。

西北区西部夏半年强降水分布与变化特征

利用国家气象信息中心西北区西部104个测站1961—2007年5-10月逐日降水量资料,分析了近47年该区夏半年强降水的时空分布特征与变化趋势。结果表明:(1)西北区西部强降水日数东多西少。最多出现在半湿润的青海高原东缘,次多出现在半干旱区的天山和祁连山区,位于干旱和极端干旱区的南、北疆盆地边缘及柴达木盆地西部,很少或从未出现过强降水日。(2)更干旱的该区西部比青海高原似更易出现强降水极大值,特别是位于峡谷、山口及冷空气通道的巴仑台、乌鲁木齐、阿合奇、若羌及阿左旗等地。(3)该区强降水日出现的最早时间呈"东、西两头早,中间晚"的格局,而最迟时间则反之。(4)该区强降水日出现频数虽呈增长态势(特别是中天山地区),但增长趋势并不显著。

热带大气季节内振荡对华西秋雨的影响

热带大气季节内振荡（MJO）对中国的降水具有明显的调节作用,研究MJO对华西秋雨的影响对于提高华西秋雨的季节内预测能力具有重要的意义。利用1979 2012年9 10月澳大利亚气象局提供的实时多变量MJO指数、中国台站逐日降水资料以及NCEP再分析资料,通过异常合成分析的方法研究了MJO对华西秋雨的影响以及相应环流背景场的变化。研究表明,在MJO对流主体自西向东传播的过程中,华西地区的秋季降水量呈先增加后减少的趋势。当MJO对流主体位于印度洋中西部（1~2位相）时,华西秋雨偏多,当MJO对流主体位于印度洋东部至太平洋中西部（3~8位相）时,华西秋雨偏少。其中MJO对流主体位于中东印度洋（第2位相）和西太平洋（第7位相）时,华西地区秋季有降水最大正异常和最大负异常。与此同时,对应分析MJO不同位相上的高空形势场和中低空流场、水汽输送、垂直运动的异常变化发现：第1、2位相时,我国上空出现两槽一脊、西低东高的环流形势,此时华西地区冷空气活动频繁,且孟加拉湾、南海和西太平洋对华西地区的水汽输送较强,有利于干冷与暖湿气流在华西地区交汇,水汽辐合、上升运动亦显著,从而造成降水偏多;第7位相时,我国上空受较强的西风带长波脊控制,并且三个海区对华西地区的水汽输送较弱,水汽辐散、下沉运动亦较强,造成降水偏少。

中国西部OLR与秋季降水的关系

利用中国西部280站地面降水资料和NCEP再分析OLR资料,采用EOF、相关分析方法,分析了中国西部OLR与降水的关系。结果表明:(1)中国西部秋季OLR高值区与降水低值区相吻合,OLR低值区偏于降水高值区一侧。秋季OLR和降水具有显著的反相变化趋势。(2)西部秋季各月OLR与降水有大片显著的负相关区存在,在西北和东南象限OLR与降水的反位相变化关系更加密切,9月负相关显著区最大。(3)通过EOF分析,南疆盆地—青海高原西北部,是西部OLR变化最敏感的地方。分析敏感区OLR变化对秋季降水的影响,同期9月当吐鲁番OLR异常增大(减小)时,南疆西部、青海高原北部、甘南高原—陇中区域的降水偏多(少),西藏—川西高原降水偏少(多);10月内蒙西部OLR异常与新疆、陕北、川北、桂西有显著的反相变化;11月塔克拉玛干沙漠的OLR异常与陕西降水有显著的反相变化。异常敏感区OLR对秋季降水影响的前期月份主要是上年12月、当年4～6月和8月。(4)青藏高原OLR低值中心,从冬到夏向东向南移动。同期9月高原OLR低值升高,西藏高原降水增多、高原东北侧降水减少,10月高原OLR升高,高原降水增多、河西中部降水减少,11月两者无明显关系。对秋季降水影响的前期月份主要是当年1月、3月和6月。

华南秋季降水异常年的台风活动差异及其与海温的关系

本文通过对1965—2005年华南地区降水和台风的观测资料分析,初步探讨了华南秋季降水与台风活动的关系,结果表明秋季华南台风活动偏少是造成秋季降水减少的重要原因之一。进一步研究表明,秋季海温对于影响华南秋季的台风活动(强度和路径)具有重要作用,从而对华南秋季降水产生影响:当赤道中东太平洋海表增(降)温,影响华南台风活动减少(增多)以致秋季少(多)雨。这种影响很可能是通过华南中低层纬向风的异常来实现的,即当赤道中东太平洋海温降低(增加)时,华南中低层风场偏东风异常增大(减小),从而容易(不易)引导台风西行影响华南而使华南降水增多(减少)。

统计降尺度方法在华西南区秋季降水预测中的应用

针对华西南区秋季站点降水,建立了基于气候预测系统CFS模式实时预测产品与观测资料相结合的统计降尺度预测模型。模型选取了华西南区秋季降水物理意义比较明确的秋季500 hPa位势高度场和前期夏季海温场作为预测因子,两个因子关键区分别为10°S^50°N/70°~180°E和30°S^30°N/30°~120°E。预测因子与预测量之间的SVD第一模态时间系数具有高度相关性,在500 hPa位势高度场和海温场上均通过了0.01的显著性水平检验。模型对1982—2017年的回报结果显示:与观测场的空间相关系数相对CFS模式原始结果显著提高,多年均值从-0.06提升到0.38,最高可达0.7;均方根误差在大部站点相对于CFS模式原始结果降低,最高可达40%。同时,模型较好地回报出了极端高值和低值年降水空间分布型。

2017年秋季我国北方地区降水异常偏多成因分析

根据国家气象信息中心提供的中国台站气温、降水资料,NCEP/NCAR逐日大气环流再分析资料和NOAA提供的月平均海温资料,分析了2017年秋季我国北方地区降水异常偏多的成因。结果表明2017年秋季我国降水阶段性特征明显,9—10月北方地区降水异常偏多主要受东亚环流型组合异常的影响。东亚500hPa高度距平场从高纬至低纬呈"+-+"的异常分布,极区高度场偏高,极涡分裂偏向东北亚地区,贝加尔湖-巴尔喀什湖地区为显著低槽区,西太平洋副热带高压较常年偏强偏西偏北,有利于华西秋雨偏强。此外,850hPa距平风场上朝鲜半岛的反气旋式环流异常有利于引导偏东路径的冷湿气流输送至黄河与长江之间的地区,与来自孟加拉湾和南海的暖湿气流交汇,形成水汽通量异常辐合区,造成黄淮及江淮等地降水异常偏多。进一步诊断表明热带中东太平洋海温秋季转为偏冷状态,热带太平洋地区Walker环流明显增强,有利于西太平洋副热带高压偏强西伸偏北;9—10月热带印度洋偶极子维持正位相有利于在孟加拉湾形成反气旋式环流异常,并同样有利于副热带高压西伸偏北。因此,海温外强迫信号的影响加上中高纬环流异常的共同作用造成9—10月东亚环流型异常特征,并进一步导致我国北方地区降水异常偏多。

夏季青藏高原移动性对流系统与中国东部降水的相关关系

利用国际卫星云气候计划提供的1985—2002年共18年的MCSs路径跟踪资料、NCEP/NCAR逐月再分析资料和中国138个地面常规观测站资料,分析了夏季起源于青藏高原地区的移动性MCSs的主要时空分布特征,探讨了青藏高原MCSs与中国降水的关系。通过对MCSs爆发异常强弱年高度和风差值场的分析,概括出青藏高原MCSs影响中国降水的可能机制。结果表明:夏季青藏高原移动性MCSs主要生成于青藏高原东南部,其爆发时间具有明显的日变化特征,它们能够传播到我国中东部及南亚许多地区;夏季MCSs对我国降水具有重要影响,它们与中国夏季降水的相关系数分布以4条正、负相间的东西向分布带的形势存在,从南到北依次为"-+-+",这与我国夏季降水带的变化形势非常一致;南亚高压、西太平洋副热带高压和东北冷涡的强度、位置变化与高原MCSs生成的多少密切相关,并通过它们对我国夏季降水带的分布造成重要影响。

华西秋雨天气过程中GPS遥感水汽总量演变特征

利用成都地区地基GPS观测网2007年9—11月的观测数据,结合自动气象站资料计算出30 min间隔GPS遥感的大气水汽总量(GPS-PWV)。将成都地区秋季降雨分为阵性降雨和连续性降雨(秋绵雨),结合其他气象要素资料,分析了GPS-PWV变化与成都秋雨之间的关系。结果表明:高值的水汽总量是产生降水的必要条件;不同的降水过程,GPS-PWV的变化幅度、极值水平和持续时间存在明显差异。水汽的增长、上升运动的增强和温度的减少是造成阵性降水的主要原因;而秋绵雨过程中,水汽的增长和地面露点温度差与降水过程有较好的对应关系。