北半球夏季热带季节内振荡影响我国夏季降水的规律和预测方法

利用1979—2018年夏季逐日观测和再分析数据,对北半球夏季热带季节内振荡影响我国夏季降水的规律和预测方法开展了研究。首先,利用非传统滤波即异常相对倾向(Anomalous Relative Tendency,ART)方法获取了气象要素的次季节变化分量,并采用EOF分析方法提取了北半球夏季热带主要季节内振荡信号,结果表明向外长波辐射(Outgoing Longwave Radiation,OLR)异常相对倾向EOF前两个模态共同反映了北半球夏季起源于印度洋并向东和向北传播的、具有30~60 d周期的季节内振荡(Boreal Summer Intraseasonal Oscillation,BSISO)信号。回归分析表明,该季节内振荡信号能够导致当地及其北面地区低层风场和位势高度场异常,影响该地区及其北面地区的水汽辐合辐散,从而能引起我国尤其是我国南方地区季节内旱涝变化,并一定程度上反映了我国异常雨带的向北推进过程。而后,将提取的热带主要季节内振荡信号作为预测因子,将降水异常相对倾向作为先行预板对象,利用多元线性回归方法构建了我国夏季旬降水异常相对倾向的预报模型,将预报的旬降水异常相对倾向加上观测已知的降水近期背景距平,从而得到旬降水距平的预报结果。通过历史回报和交叉检验,评估了该模型对梅雨期我国江淮流域降水(包括2020年梅汛期异常降水)的次季节预测能力。

夏季副热带行星波动振幅变化与我国极端降水的关系

围绕夏季副热带行星波动的振幅异常,分析其与我国极端降水的关系,并探讨可能的影响机制。结果表明,北半球夏季行星波振幅强、弱年的差异主要表现在北太平洋副高和北大西洋副高的增强,并伴随着欧亚大陆的低压加深,即表现为海陆热力差异的增加和东亚夏季风环流的加强。在振幅强年,极端降水强度在我国北部明显加强,极端降水雨带异常偏北,而我国长江中下游流域极端降水则减弱,弱年则相反。伴随着增强的季风环流,在振幅强年水汽输送到达我国北部明显增强。同时,在大气低层我国绝大部分地区对流不稳定加剧;而在对流层中高层,我国北方地区斜压不稳定加剧,这都有利于振幅强年我国偏北部地区的极端降水偏强。

江淮地区夏季持续性降水特征及其与东亚高空急流的联系

围绕1960—2011年江淮地区夏季持续性降水展开对单站和区域性持续4 d及以上降水的分析,并探讨其与东亚高空急流的联系。研究发现,近年来持续4 d及以上降水的频数有增多趋势,且在江淮地区其影响范围有逐渐扩大的趋势。持续4 d及以上单站降水频数EOF分析的前两个模态均与极锋急流和陆上副热带急流的协同作用有关。当极锋急流北移和陆上副热带急流南移时,冷暖空气易在江淮地区的西北部相遇,利于较长持续时间的单站降水在该地区发生,易于导致第一模态的全场一致变化。与第二模态相关的高空急流配置表现为陆上副热带急流的减弱和极锋急流的增强,两支急流的强弱配置通过影响水汽输送和上升运动导致江淮地区形成南湿北干的异常型。进一步研究了江淮地区持续4 d及以上区域性降水与急流协同作用的关系发现,在事件发生之前极锋急流显著增强,副热带急流略有增强。伴随着两支急流的变化,西北太平洋副热带高压和北风产生持续性异常,利于冷暖空气活动,导致持续时间较长的区域性降水发生。